Un experimento, que acaba de recibir financiación del Consejo Europeo de Investigación, podría ser la primera prueba directa de que el espacio mismo tiene una estructura, y esa estructura es cuántica
Durante más de cien años, la física ha existido con una contradicción silenciosa en su núcleo. La relatividad general de Einstein describe el universo a escalas cósmicas con una precisión asombrosa: el movimiento de los planetas, la curvatura de la luz, las ondulaciones del espacio-tiempo de las colisiones de agujeros negros. La mecánica cuántica hace lo mismo en las escalas más pequeñas: el comportamiento de las partículas, la estructura de los átomos, la naturaleza de la luz. Ambas teorías funcionan. Ninguna de ellas se equivoca. Y sin embargo, son fundamentalmente incompatibles. Unificarlas se considera una de las tareas pendientes más importantes de la ciencia. Esto podría estar a punto de cambiar.
Hace un par de semanas, la Universidad de Cardiff anunció que el profesor Hartmut Grote, del Instituto de Gravedad, había recibido una importante subvención del Consejo Europeo de Investigación para llevar a cabo un experimento innovador con un único objetivo: encontrar la primera evidencia experimental directa de la gravedad cuántica. La idea detrás del proyecto es tan elegante como radical. El espacio-tiempo, el tejido del universo, podría no ser tan liso y continuo como lo imaginaba Einstein. Podría ser granulado, pixelado. Construido a partir de unidades cuánticas discretas a una escala tan diminuta que nunca se ha medido directamente: la longitud de Planck, una distancia unas veinte órdenes de magnitud menor que un protón. No son píxeles que se puedan ver. Pero bajo las condiciones adecuadas, la teoría predice que crean una especie de desenfoque cuántico, un temblor apenas perceptible en las posiciones de los objetos que nos rodean.
El equipo del profesor Grote planea detectar precisamente ese temblor. Utilizando un interferómetro láser de sobremesa, un instrumento tan preciso que puede medir cambios de longitud menores que la milmillonésima parte de un átomo, combinarán dos tecnologías cuánticas de vanguardia que nunca antes se habían utilizado juntas: la luz comprimida, que reduce el ruido cuántico en las mediciones láser más allá de los límites clásicos, y la detección de fotones individuales, que proporciona una precisión sin precedentes con un ruido casi nulo. El experimento, denominado Interfeometría de Detección de Fotones Individuales para la Gravedad Cuántica (Single Photon Detection Interferometry for Quantum Gravity), se basa directamente en tecnologías desarrolladas para LIGO y Virgo, los detectores de ondas gravitacionales que ya han demostrado ser capaces de captar las más mínimas ondulaciones en el espacio-tiempo de las colisiones de agujeros negros a miles de millones de años luz de distancia.
«Confirmar las firmas cuánticas del espacio-tiempo sería un logro monumental. Cambiaría nuestra comprensión de la realidad en el nivel más fundamental y abriría vías completamente nuevas para la investigación científica. Más de cien años después de que Einstein cambiara nuestra comprensión del espacio y el tiempo, este proyecto podría acercarnos un paso más a completar el cuadro que él inició. Creo que estaría encantado», dice el profesor Hartmut Grote de la Universidad de Cardiff.
Si el experimento tiene éxito, las implicaciones irán mucho más allá de un solo descubrimiento. Un espacio-tiempo cuantificado confirmaría que el universo no está hecho de campos lisos y geometría continua, sino de algo parecido a la información: discreta, contable, fundamentalmente cuántica. Validaría conceptos teóricos que se han estado gestando silenciosamente durante décadas, desde el principio holográfico hasta la idea de que la geometría del espacio-tiempo surge del entrelazamiento cuántico. Significará que lo que llamamos realidad física —espacio, tiempo, materia— no es la base del universo. Es cómo se ve la información cuántica del universo desde nuestra perspectiva. Como beneficio adicional, el mismo experimento podría detectar rastros de materia oscura y ondas gravitacionales primordiales, ecos de los primerísimos momentos del universo. La ciencia, como dice el profesor Grote, no siempre anuncia su llegada en voz alta. A veces llega como un temblor apenas perceptible en un haz láser sobre una mesa de laboratorio.
