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Este nuevo experimento podría revelar finalmente la verdadera naturaleza de la gravedad.

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Los físicos cuánticos han trabajado inútilmente durante décadas en sus intentos de subsumir la gravedad (la primera fuerza cosmológica jamás descubierta) en la física cuántica.

Un grupo de investigadores propuso recientemente un nuevo experimento que podría redefinir la naturaleza de la gravedad y transformar nuestra comprensión de las fuerzas fundamentales del universo.

La mecánica cuántica es una teoría relacionada con todas las partículas fundamentales y las fuerzas a las que se someten, con la excepción de la atracción gravitacional. Para comprender qué sucede dentro de un agujero negro, o qué sucedió durante el Big Bang, las teorías de la gravedad y la mecánica cuántica deben combinarse. El problema es que, cuando se intenta esta unión, ambas teorías se desmoronan.

Si la gravedad resulta ser una fuerza mecánica cuántica oculta, entonces el enredo que observamos en los fotones también podría aplicarse a las masas que caen. En otras palabras, si dos objetos (idénticos en todos los sentidos además de la posición horizontal) estaban en caída libre, entonces la medición de las propiedades de un objeto podría afectar instantáneamente al otro. Sougato Bose, del University College London y sus colegas han esbozado un experimento para probar esta misma hipótesis.

Física de bifurcación

Considere una partícula con carga neutra que pesa entre 10 y 14 kilogramos. Dentro de esta partícula hay un material con spin, que puede subir o bajar. Si deja caer la partícula a través de un campo magnético que cambia continuamente, su trayectoria debe ser alterada de acuerdo con su giro interno, casi como si la partícula golpeara una bifurcación cósmica en la ruta magnética. Izquierda para giro arriba y derecha para abajo.

A medida que la partícula cae, está en superposición, u ocupación simultánea, de ambos caminos (piense en el gato de Schrödinger, un experimento de pensamiento sobre superposición). Técnicamente, desde su lanzamiento, la partícula podría tomar ambos caminos (tenemos que pensar fuera de los límites del tiempo lineal para esto). Combina todos los caminos posibles, y somos testigos del único estado que representa el camino donde las partículas toman las trayectorias más cercanas.

La distancia entre las trayectorias debe acercarse a no menos de 200 micrómetros, a fin de evitar otras interacciones que dominen la gravedad. Una prueba debería mostrarnos si sus componentes de giro se enredan una vez que estas masas vuelven a sus estados originales. Por lo tanto, una prueba de este tipo pretende excluir otras fuerzas interferentes, por ejemplo, la fuerza de Casimir o las interacciones electromagnéticas.

Sin embargo, Bose dijo que es importante notar que la falta de enmarañamiento observado no prueba que toda la gravedad sea clásica, a menos que el experimento pueda demostrar definitivamente que no han interferido otras interacciones con el medio ambiente, como colisiones con fotones o moléculas perdidas.

¿Cosmos cuántico?

Antoine Tilloy, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania, ha expresado su aprobación, aunque con la advertencia de que un hallazgo positivo solo falsificará algunas clases de teorías de la gravedad clásica. “Dicho eso, la clase es lo suficientemente grande como para que el resultado sea sorprendente”, dijo a New Scientist.

En el mismo artículo, Maaneli Derekhshani de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos argumentó que un hallazgo nulo verificado de buena fe demostraría que la gravedad no tiene raíces cuánticas. “Esto plantearía preguntas difíciles pero interesantes sobre cómo y cuándo se activa exactamente la gravedad en la transición cuántica clásica para la materia ordinaria “, dijo Derekshani. “Un resultado nulo sería el resultado más sorprendente e interesante”.

A medida que adquiramos medios tecnológicos adicionales y pruebas científicas, estaremos más cerca que nunca de responder estas preguntas antiguas de una vez por todas, convirtiéndolo en un momento realmente emocionante para los que desean una teoría unificada de la física.

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