Un debate científico que se remonta a casi un siglo ha sido finalmente resuelto gracias a un experimento de alta precisión cuántica. Investigadores del MIT han utilizado más de 10.000 átomos ultrafríos para zanjar el famoso enfrentamiento intelectual entre Albert Einstein y Niels Bohr sobre la naturaleza de la luz. El resultado confirma lo que Bohr defendió durante décadas: en el mundo cuántico, observar cambia la realidad.

La luz, dualidad enmascarada: el experimento que desafió la lógica

Desde hace más de 200 años, el experimento de la doble rendija ha sido clave para comprender el comportamiento de la luz. Primero mostró que la luz se comportaba como una onda, creando patrones de interferencia al pasar por dos rendijas. Pero cuando los científicos intentaban observar por cuál rendija pasaba, ese patrón desaparecía y la luz se comportaba como una partícula.

Este fenómeno, llamado dualidad onda-partícula, fue el eje de una acalorada discusión entre Einstein y Bohr durante el Congreso Solvay de 1927. Einstein argumentaba que debía ser posible detectar simultáneamente la trayectoria del fotón y su comportamiento ondulatorio. Bohr, en cambio, afirmaba que la medición misma alteraba la realidad, haciendo imposible observar ambas propiedades a la vez.

Durante décadas, diversos experimentos respaldaron a Bohr, pero ninguno había alcanzado la pureza cuántica necesaria para eliminar toda ambigüedad… hasta ahora. El equipo del MIT, dirigido por el Nobel Wolfgang Ketterle, ideó una versión sin precedentes del experimento.

En lugar de usar rendijas físicas, emplearon átomos individuales ultrafríos como sustitutos. Utilizando láseres, organizaron estos átomos en una red cristalina casi perfecta y los enfriaron casi al cero absoluto. En este entorno, cada átomo actuó como la rendija más pequeña posible.

Al lanzar un rayo de luz extremadamente débil, se aseguraron de que cada átomo dispersara como máximo un solo fotón, permitiendo observar con precisión cómo interactuaban los fotones con los átomos. Fue una obra maestra de la física experimental moderna.

Bohr tenía razón y Einstein no: el acto de observar cambia la naturaleza cuántica

Lo que los investigadores encontraron fue contundente. Al ajustar la precisión de los átomos —modificando la intensidad del láser que los contenía— pudieron controlar qué tanta información se obtenía sobre la trayectoria del fotón. Y cuanto más clara era esa trayectoria, más desaparecía el patrón de interferencia.

En otras palabras, ver al fotón como partícula borra su naturaleza ondulatoria, tal como Bohr había predicho hace casi cien años. Este resultado deja poco espacio para dudas: la realidad cuántica es inherentemente contextual, y la observación no es pasiva, sino activa.

Una de las observaciones más reveladoras del estudio fue que el patrón de interferencia disminuía cada vez que un fotón empujaba levemente a uno de los átomos. Esto reveló que el acto de «tocar» un átomo —y por tanto, saber por dónde pasó el fotón— eliminaba instantáneamente su capacidad de interferir consigo mismo como una onda.

Este hallazgo es una validación experimental directa del principio de complementariedad de Bohr, según el cual ciertos aspectos de una partícula (como su posición y su comportamiento ondulatorio) no pueden conocerse al mismo tiempo con precisión.

Con este experimento, Einstein quedó refutado en este escenario específico. Su búsqueda de una “teoría oculta” que pudiera explicar el comportamiento cuántico sin renunciar al determinismo clásico no se sostiene frente a los datos obtenidos por el MIT.

Un paso más hacia la comprensión de la realidad cuántica

Este hito científico no sólo resuelve uno de los debates más emblemáticos de la física moderna, sino que también impulsa la comprensión del mundo cuántico. Los resultados del experimento fueron publicados en Physical Review Letters, una de las revistas más prestigiosas en el campo de la física.

Los físicos del MIT compararon la luz con Superman, capaz de tener dos identidades al mismo tiempo, pero imposibles de observar simultáneamente. Esta metáfora resume de forma simple un fenómeno extraordinariamente complejo que sigue desafiando la intuición humana.

Además de su relevancia teórica, este avance podría tener implicaciones futuras en el desarrollo de tecnologías cuánticas, como sensores ultraprecisos y computadoras cuánticas, que requieren un dominio total sobre la interacción entre luz y materia.

El equipo del MIT ha logrado con átomos ultrafríos lo que muchos pensaban imposible: poner punto final a un debate de casi un siglo sobre la naturaleza de la luz. Como Bohr predijo, en el extraño mundo cuántico, la realidad depende del ojo que la observa.

Referencia:

• Physical Review Letters/Coherent and Incoherent Light Scattering by Single-Atom Wave Packets. Link