Efecto de arrastre de marco: Un sensor cuántico para el espacio-tiempo distorsionado
A medida que la Tierra gira, arrastra consigo el espacio-tiempo. Un nuevo experimento tiene como objetivo hacer que esta distorsión sea mensurable y así permitir pruebas de precisión para las teorías gravitacionales.
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La estructura del espacio-tiempo de cuatro dimensiones escapa a nuestra imaginación espacial. La Tierra, como cualquier otro objeto masivo, está incrustada en el espacio-tiempo y lo distorsiona.
La estructura del espacio y del tiempo es dura: la Tierra en rotación arrastra consigo el espacio-tiempo y lo retuerce, como miel a través de la cual se retuerce una cuchara. Este curioso efecto de la teoría de la relatividad ya se ha observado en los satélites. Pero según el físico Kai-Isaak Ellers, del equipo de computación cuántica Birgitta Whaley de la Universidad de California en Berkeley, el fenómeno también puede detectarse directamente en laboratorios terrestres. Para ello, un sensor extremadamente sensible podría registrar pequeñas rotaciones utilizando un fluido cuántico. El proyecto permitiría nuevas aplicaciones en tecnología de medición, así como pruebas de alta precisión de efectos físicos fundamentales.
Las masas distorsionan el espacio-tiempo con su simple presencia: así nace la gravedad, según Einstein. Además, también deforman el espacio-tiempo a su paso. Este efecto llamado lens thirring (llamado así en honor a sus descubridores austriacos) o frame-dragging afecta a escalas astronómicas, por ejemplo a la luz procedente del entorno de los agujeros negros. Pero la Tierra, relativamente ligera, también distorsiona su entorno espacio-temporal mediante el arrastre de fotogramas, simplemente girando sobre su eje día tras día. Sin embargo, esta influencia es mínima y, por tanto, difícil de medir.
Los equipos de investigación ya han logrado proporcionar pruebas del arrastre de la estructura de la Tierra. Para ello, llevan muchos años midiendo con láser las órbitas de los satélites alrededor de la Tierra. Un equipo publicó la prueba más precisa hasta la fecha en julio de 2026 en la revista “Nature”. Esto le permitió confirmar las ecuaciones de Einstein y limitar el alcance de teorías alternativas de la gravedad que predicen efectos aberrantes de arrastre de marco.
Kai-Isaak Ellers sugiere una estrategia alternativa. El dispositivo de medición, cuyo principio presentó junto con otros expertos en “Physical Review Letters” en septiembre de 2026, se basa en el fenómeno de la mecánica cuántica de la superfluidez.
Un anillo ultrafrío como componente cuántico
El helio pierde toda resistencia interna a temperaturas extremadamente bajas. En este estado, Ellers quiere dejarlo fluir a través de un microcanal en forma de anillo con una barrera nanoporosa. Esta disposición especial crea teóricamente un “contacto Josephson”. Su principio se utiliza desde hace décadas en sensores de alta sensibilidad; su aplicación en circuitos macroscópicos para computadoras cuánticas le valió el Premio Nobel de Física 2025.
El componente en forma de anillo está diseñado para funcionar como un girómetro extremadamente preciso: los movimientos de rotación más pequeños cambiarían las propiedades de la mecánica cuántica del helio que fluye a través del anillo. Esto, a su vez, podría determinarse a través del contacto de Josephson. En la publicación, Ellers calcula que las posibilidades técnicas modernas son suficientemente buenas y que las fuentes de error esperadas son lo suficientemente pequeñas como para poder identificar efectos relativistas y distinguirlos de otros movimientos terrestres.
En cuanto al arrastre del marco de la Tierra, el método sería tan preciso como las mediciones de distancia láser anteriores en satélites, con una incertidumbre de medición relativa del objetivo del 0,2%. Sin embargo, aunque se necesitan años para recopilar datos, se dice que el dispositivo de Ellers logra esta precisión después de solo un segundo de medición. Si el componente pudiera implementarse en la realidad, serían concebibles muchas otras aplicaciones, incluidas investigaciones sobre la posible cuantificación de la gravedad en la búsqueda de la naturaleza cuántica del espacio y el tiempo.
- Ciufolini, I. et al., Natura 10.1038/s41586–026–10715–0, 2026
- Ellers, K.-I. et al., Cartas de revisión física 10.1103/q3v9-rjm9, 2026
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