Durante décadas, la física cuántica nos ha obligado a aceptar que el universo funciona de formas que desafían nuestra intuición. Dos partículas pueden compartir un estado cuántico aunque estén separadas por enormes distancias. Algunas propiedades solo adquieren un resultado definido cuando se miden. Y existen entidades que aparecen en los cálculos científicos, producen efectos observables y, sin embargo, no pueden detectarse como partículas libres.
Ahora, el CERN ha añadido una pieza especialmente desconcertante a ese rompecabezas. Los científicos del experimento ATLAS, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), han encontrado pruebas sólidas de entrelazamiento cuántico entre dos bosones Z, uno de los cuales es virtual. El resultado plantea una cuestión fascinante: ¿qué significa que algo participe en un fenómeno físico si nunca podemos observarlo directamente?
La investigación, publicada el 11 de septiembre de 2026 en Physical Review Letters, no demuestra que las partículas virtuales sean objetos físicos independientes. Pero sí confirma que las correlaciones cuánticas asociadas a estos estados pueden reconstruirse experimentalmente.
El bosón de Higgs ha permitido observar algo que parecía imposible
Para entender el hallazgo hay que regresar al bosón de Higgs, descubierto en 2012. Esta partícula está asociada al campo de Higgs, cuya interacción con otras partículas elementales contribuye a explicar sus masas.
El Higgs tiene una masa aproximada de 125 gigaelectronvoltios (GeV), mientras que un bosón Z posee unos 91 GeV. Aquí aparece el problema: dos bosones Z reales necesitarían una energía equivalente a unos 182 GeV, más de la disponible en la desintegración de un Higgs.
La mecánica cuántica permite, sin embargo, un proceso diferente. El Higgs puede desintegrarse en un bosón Z real y otro Z virtual, representado como Z*. Este último es un estado intermedio que no cumple la relación habitual entre masa y energía de una partícula Z libre.
El equipo de ATLAS estudió precisamente esa desintegración. Aunque ambos bosones desaparecen casi inmediatamente, generan cuatro partículas más estables (electrones o muones) cuyas trayectorias pueden analizarse. Según explica el propio CERN, las direcciones de esas partículas permiten reconstruir las propiedades cuánticas de sus progenitores. Es una forma extraordinariamente precisa de investigar algo que jamás llega directamente al detector.
Una señal estadística de 4,7 sigma revela una conexión invisible
El entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos sistemas comparten un estado que no puede describirse simplemente como la combinación de dos estados independientes. No significa que puedan enviarse mensajes instantáneos, sino que determinadas mediciones presentan correlaciones imposibles de explicar mediante estados cuánticos separables.
En este caso, los investigadores analizaron la polarización de los bosones Z, relacionada con una propiedad llamada espín. A diferencia de otras partículas que tienen dos estados posibles, los bosones Z pueden presentar tres proyecciones de espín. Esto los convierte en sistemas equivalentes a los qutrits, unidades de información cuántica con tres estados básicos, frente a los dos de un cúbit convencional.
Los resultados del análisis de ATLAS desfavorecen la hipótesis de ausencia de entrelazamiento con una significación estadística de 4,7 sigma, utilizando una prueba que incorpora varias hipótesis del Modelo Estándar. Se trata de una evidencia muy sólida, aunque ligeramente inferior al umbral habitual de cinco sigma utilizado para anunciar descubrimientos en física de partículas. Y hay otra novedad: se trata de la primera evidencia sólida de entrelazamiento entre estos bosones vectoriales masivos, que funcionan como qutrits de partículas elementales.
La pregunta que deja abierta el CERN: ¿puede existir algo que nunca podremos detectar?
El concepto de partícula virtual suele prestarse a confusión. No estamos hablando de una partícula invisible que viaja libremente por el universo, sino de una descripción de los estados intermedios que intervienen en determinadas interacciones cuánticas. De hecho, su existencia como objeto físico independiente sigue siendo una cuestión de interpretación. La teoría permite calcular sus contribuciones con enorme precisión, pero eso no significa que puedan extraerse de una interacción y conservarse como partículas ordinarias.
Lo sorprendente es que esas limitaciones no impiden estudiar las correlaciones cuánticas del sistema. El físico Alan Barr, de la Universidad de Oxford, explica que el resultado demuestra que el entrelazamiento puede investigarse incluso en estados virtuales extremadamente breves.
Este trabajo tampoco significa que el CERN haya descubierto una nueva fuerza o demostrado que podemos comunicarnos más rápido que la luz. Su importancia es distinta: amplía las condiciones bajo las cuales podemos poner a prueba las predicciones de la mecánica cuántica.
La física lleva más de un siglo demostrando que nuestra intuición es una herramienta limitada para comprender la realidad microscópica. Ahora sabemos que incluso un estado intermedio que no puede observarse como partícula libre puede formar parte de un sistema entrelazado. Y eso deja una pregunta que ningún detector puede responder por sí solo: si algo no puede observarse directamente, pero sus propiedades dejan huellas medibles, ¿hasta qué punto podemos afirmar que no es real?
