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¿Es posible que algo que no existe plenamente en nuestra realidad física deje una huella medible? En el mundo de la física de partículas, la respuesta es afirmativa. Un equipo internacional, con la participación del CSIC, ha logrado observar por primera vez el fenómeno del entrelazamiento cuántico entre partículas reales y virtuales.
Por: A. Lagar | 5 de abril de 2026
Imagine una desintegración en el corazón de la materia donde las partículas resultantes están conectadas de forma invisible, sin importar la distancia. Este fenómeno, conocido como entrelazamiento, ha sido detectado por el experimento ATLAS del CERN utilizando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). El estudio se ha centrado en dos bosones Z que surgen de la desintegración de un bosón de Higgs.
La particularidad de este hallazgo está en la naturaleza de los componentes. Mientras una de las partículas es real, la otra es virtual. Estas últimas son entidades que no cumplen la relación relativista entre masa, energía y momento, por lo que nunca existen de forma medible, aunque sus efectos en el universo sí lo son.
El papel de la masa
La teoría de la relatividad establece que, en una desintegración, las partículas finales no pueden sumar una masa mayor que la partícula inicial. Cuando el bosón de Higgs se divide en dos bosones Z, uno de ellos debe tener una masa menor de la que le corresponde. Por este motivo, se convierte en una partícula virtual.
Los bosones Z son mediadores de la interacción electrodébil, la fuerza que unifica el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Esta interacción es la responsable, entre otras cosas, de las desintegraciones nucleares que ocurren en la naturaleza.
Entrelazamiento cuántico en tres estados: el papel clave de los qutrits
El estudio también ha aportado evidencia del entrelazamiento entre qutrits elementales. A diferencia de un cúbit convencional, que posee dos estados, un qutrit es una unidad de información cuántica con tres estados posibles. Los bosones Z y W son las únicas partículas elementales que presentan estas tres posiciones de polarización.
Esta característica permite una mayor capacidad de procesamiento y almacenamiento por unidad. La investigación supone un avance en la comprensión de la mecánica cuántica en la frontera de la energía, un objetivo que hace pocos años no se consideraba posible alcanzar.
Rastrear la huella invisible
Detectar el entrelazamiento de algo que no se puede medir directamente supone un desafío técnico. El bosón de Higgs tiene espín cero y produce dos bosones Z con espines altamente conectados. Sin embargo, uno es virtual y el otro apenas vive unos 10⁻²⁵ segundos antes de desaparecer.
Para resolverlo, los investigadores analizaron la huella del entrelazamiento en los productos finales. Los bosones se desintegran casi de inmediato en parejas de leptones o quarks. Al estudiar la distribución espacial de estos cuatro leptones cargados, como electrones o muones, el equipo pudo inferir las propiedades de los bosones originales, incluyendo al virtual.
El papel del CSIC en un avance que hace años parecía imposible
La participación del CSIC, a través del Instituto de Física Teórica (IFT), ha sido fundamental en el análisis. Investigadores del centro publicaron diversos estudios desde 2023 que señalaban la viabilidad de realizar esta medida en el colisionador.
El experimento ha contado con el liderazgo de expertos de las universidades de Yale y Michigan en Estados Unidos, junto a la Universidad de Oxford en el Reino Unido. Los resultados confirman que es posible estudiar la conexión cuántica de partículas que, por leyes físicas, nunca podrían ser observadas de manera directa.
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