La gravedad no pudo con el gato de Schrödinger

Los físicos realizaron bajo tierra una búsqueda ultrasensible de radiación que, según el mecanismo de Frigyes Károlyházy, debería aparecer si la gravedad destruye las superposiciones cuánticas. No se detectó la señal prevista, y las limitaciones obtenidas permitieron descartar el modelo en la forma generalizada probada. La conclusión reduce el número de explicaciones posibles sobre por qué desaparecen las propiedades cuánticas de objetos macroscópicos, pero no demuestra que la gravedad no participe en ese proceso.

El célebre gato de Schrödinger sirve aquí solo como una metáfora ilustrativa. Un sistema cuántico puede hallarse en superposición de varios estados, pero al interactuar con el entorno esa superposición pierde rápidamente las propiedades cuánticas observables. Los físicos denominan a ese proceso decoherencia. Cuanto más grande es el objeto, más difícil resulta conservar su comportamiento cuántico el tiempo suficiente para observarlo.

Károlyházy ya en la década de 1960 propuso que la causa podría radicar en el propio espacio-tiempo. En su modelo, la mecánica cuántica y la gravedad imponen un límite fundamental a la precisión de la medida de distancias, y la métrica del espacio-tiempo sufre pequeñas fluctuaciones aleatorias. Tales oscilaciones deberían destruir gradualmente la coherencia de la materia.

La hipótesis tiene una consecuencia importante que puede comprobarse sin crear un «gato» macroscópico real. Las fluctuaciones del espacio-tiempo deberían acelerar aleatoriamente partículas cargadas, haciendo que emitan una radiación electromagnética muy débil. La mecánica cuántica estándar no predice esa emisión adicional, por lo que la ausencia de señal permite restringir los parámetros del modelo.

Para la búsqueda se utilizó un detector de germanio de alta pureza con diámetro y longitud de 8 cm y volumen activo de 375 cm³. El montaje se rodeó de cobre y plomo, y la carcasa hermética se purgó con nitrógeno para reducir el fondo de radón. Por encima había aproximadamente 1,4 km de roca, lo que redujo el flujo de muones cósmicos en cerca de un millón de veces.

Las mediciones duraron alrededor de 62 días, y los datos se recogieron entre agosto de 2014 y agosto de 2015. El nuevo trabajo los empleó para comprobar una versión posterior de la teoría. El análisis se centró en el rango de energías de 1,3 a 1,6 MeV, donde el cálculo de la radiación de fondo describía más del 97% del espectro registrado. Los físicos no encontraron un exceso de fotones con significación estadística que pudiera atribuirse al modelo de Károlyházy.

El parámetro principal era la longitud espacial de correlación R_K, que determina la escala de las fluctuaciones propuestas. El experimento mostró que R_K debe superar 4,64 m con un nivel de confianza del 95%. Sin embargo, un análisis teórico previo exigía un valor menor de 1,98 m, de lo contrario el mecanismo no proporcionaría la localización esperada de objetos macroscópicos. No es posible conciliar ambas condiciones, por lo que la versión gaussiana de la forma generalizada del modelo de Károlyházy no resiste las restricciones experimentales.

El mismo resultado se extiende a la versión no markoviana relacionada del modelo de localización espontánea continua, que en las condiciones consideradas ofrece las mismas predicciones observables. El experimento no descarta una clase más amplia de teorías de colapso de la función de onda ni otras variantes de decoherencia gravitatoria.

Especialmente relevante es el propio método de comprobación. Las ideas sobre la naturaleza cuántica de la gravedad suelen asociarse con escalas inaccesibles para los aceleradores actuales, pero algunos modelos dejan efectos secundarios débiles a energías mucho menores. Los detectores subterráneos con fondo extremadamente bajo permiten buscar tales huellas y descartar variantes concretas de teorías sin esperar el acceso directo a las escalas de Planck.