Los «gravitones» que aparecen dentro de un material: un hallazgo acerca a los físicos a unas partículas cuánticas que parecían invisibles
Durante décadas solo existieron sobre el papel. Ahora, unos enigmáticos «gravitones» detectados dentro de un material ofrecen la mejor pista hasta la fecha sobre unas esquivas partículas cuánticas que parecían imposibles de observar.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración conceptual de un semiconductor donde una deformación de la geometría interna del estado cuántico representa un gravitón emergente. Estas excitaciones colectivas permitieron a los investigadores obtener nuevas evidencias experimentales de la existencia de los esquivos partones. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
Los físicos sospechaban que, cuando los electrones se ven obligados a convivir en condiciones extremas, dejaban de comportarse como partículas individuales y empezaban a actuar como si fueran un único organismo colectivo. En ese extraño universo cuántico aparecen fenómenos que desafían la intuición: cargas eléctricas fraccionarias, líquidos electrónicos exóticos y cuasipartículas que solo existen gracias a la interacción entre miles de millones de electrones.
¿Y qué significa todo esto? Que, en determinadas condiciones extremas, la materia empieza a comportarse de formas que no existen en nuestra experiencia cotidiana. Las llamadas cargas eléctricas fraccionarias son excitaciones que parecen transportar solo una fracción de la carga de un electrón. Los líquidos electrónicos exóticos, por su parte, son estados colectivos en los que millones de electrones dejan de actuar de manera independiente y se comportan como un único fluido cuántico.
Y las cuasipartículas son entidades emergentes que no son partículas fundamentales, sino manifestaciones colectivas de ese fluido y que permiten describir su comportamiento como si se tratara de nuevas partículas con propiedades propias.
Qué son los partones
Pues bien, ahora, un equipo internacional ha conseguido observar por primera vez una de las piezas que faltaban en ese rompecabezas: unos esquivos gravitones de alta energía asociados a unas entidades teóricas llamadas partones. El descubrimiento, publicado en la revista Nature Physics, no implica haber encontrado los gravitones que los físicos buscan para unificar la gravedad cuántica con la mecánica cuántica.
Así es, estamos ante otro tipo de excitación colectiva que comparte algunas propiedades matemáticas con aquellas hipotéticas partículas gravitatorias, pero que nace exclusivamente en materiales cuánticos muy especiales.
El resultado constituye una de las evidencias experimentales más sólidas obtenidas hasta la fecha a favor de la llamada teoría de los partones, una propuesta que durante años había permanecido prácticamente fuera del alcance de los experimentos.
La dispersión inelástica resonante de luz con polarización circular permitió identificar por primera vez gravitones de baja y alta energía según la polarización de los fotones utilizados. Esta técnica ofrece una nueva forma de detectar los esquivos partones y explorar la geometría interna de los estados del efecto Hall cuántico fraccionario. Cortesía: Zihao Yang et al
Por qué este descubrimiento es relevante
Para comprender la importancia del hallazgo conviene imaginar un estadio completamente lleno de gente. Mientras cada espectador permanece sentado, resulta sencillo distinguir a cada persona. Pero cuando toda la grada comienza a realizar una ola perfectamente sincronizada, deja de tener sentido fijarse en un individuo concreto: lo verdaderamente interesante es el movimiento colectivo.
Algo parecido sucede en determinados materiales sometidos a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273.15 °C) y a campos magnéticos extraordinariamente intensos. En esas condiciones, los electrones dejan de actuar de forma independiente y generan estados colectivos completamente nuevos.
Uno de los ejemplos más espectaculares es el efecto Hall cuántico fraccionario, que fue descubierto en la década de 1980. En estos sistemas, la materia adquiere propiedades tan insólitas que las cargas eléctricas parecen fragmentarse y surgen cuasipartículas con comportamientos imposibles de explicar en la física cotidiana.
Partículas ocultas tras una cortina cuántica
Para describir semejante complejidad, algunos teóricos propusieron hace décadas una idea audaz: considerar que, dentro de ese estado colectivo, el electrón puede comportarse como si estuviera formado por componentes más elementales denominados partones. No significa que el electrón se rompa realmente, sino que las matemáticas que describen el sistema funcionan como si esos componentes existieran.
Hasta ahora, sin embargo, demostrar de manera experimental la existencia de esos partones había resultado harto complejo.
El principal problema es que los experimentos convencionales solo permiten observar las excitaciones de menor energía, precisamente aquellas que ya pueden explicarse mediante otras teorías bien establecidas, como la de los fermiones compuestos. Los hipotéticos partones de alta energía permanecían ocultos tras una auténtica cortina cuántica.
La situación cambió gracias a una aproximación completamente diferente.
Ilustración conceptual del experimento en el que un haz de luz se utiliza para detectar gravitones quirales, unas excitaciones colectivas que revelan la presencia de los esquivos partones en líquidos del efecto Hall cuántico fraccionario. Cortesía: Equipo de Lingjie Du / Universidad de Nankín.
Cómo consiguieron observar unas partículas tan difíciles de detectar
Los investigadores recurrieron a una sofisticada técnica denominada dispersión inelástica resonante de luz con polarización circular. Esta es capaz de estudiar cómo la luz intercambia energía y momento con las excitaciones colectivas del material. En lugar de medir únicamente el transporte de los electrones, el experimento permite escuchar las diminutas vibraciones internas del sistema cuántico.
Entre esas vibraciones aparecen los llamados gravitones quirales.
El nombre puede resultar engañoso. No son las partículas gravitacionales que algunos modelos predicen para explicar la gravedad cuántica. En realidad, constituyen excitaciones geométricas del líquido electrónico: esto es, pequeñas deformaciones del tejido interno del estado cuántico que poseen espín dos, igual que el gravitón hipotético de la física de altas energías.
En palabras sencillas, imagínate una sábana perfectamente estirada. Si alguien la presiona suavemente con un dedo, la tela se deforma y aparecen pequeñas ondulaciones. Los gravitones observados en este experimento serían algo parecido, aunque infinitamente más complejo: diminutas vibraciones o deformaciones de la geometría interna del líquido cuántico formado por los electrones. No son partículas que viajen por el material como pequeñas bolas, sino ondas colectivas que revelan cómo cambia la estructura interna de ese peculiar estado de la materia.
Dicha semejanza matemática es precisamente la que les ha dado su nombre.
Qué descubrieron exactamente los investigadores
Los experimentos revelaron algo todavía más sorprendente.
En determinados estados del efecto Hall cuántico fraccionario —identificados por los físicos con las relaciones numéricas 2/7 y 2/9, que describen cómo se distribuyen los electrones bajo un intenso campo magnético— aparecieron varios gravitones distintos con energías y quiralidades perfectamente definidas.
Uno de ellos coincidía con las predicciones conocidas desde hace años. Pero el segundo correspondía exactamente al gravitón de alta energía cuya existencia solo podía explicarse mediante la teoría de los partones.
El estudio fue aún más lejos.
En efecto, los físicos analizaron también un estado diferente, correspondiente a un factor de llenado de 1/4. Según la teoría convencional, en ese régimen no deberían existir gravitones con un hueco energético bien definido. Sin embargo, el experimento detectó precisamente uno de ellos, en concreto donde la teoría de los partones había predicho que debía encontrarse.
➡️ Para Lingjie Du, investigador de la Universidad de Nankín y autor principal del trabajo, los resultados ofrecen «una vía para detectar partones individuales mediante la medida de gravitones quirales», un enfoque que abre nuevas posibilidades para estudiar estados cuánticos fraccionarios que hasta ahora permanecían ocultos para las técnicas experimentales tradicionales.
Por qué puede cambiar nuestra comprensión de la materia cuántica
Du y sus colegas sostienen además que las observaciones constituyen «una evidencia convincente de la existencia de los partones como cuasipartículas individuales» y refuerzan de forma significativa la interpretación basada en partones del efecto Hall cuántico fraccionario.
Una de las características que más llamó la atención del equipo fue la extraordinaria nitidez de las señales registradas. Los gravitones aparecieron como picos muy estrechos en los espectros ópticos, señal de que estas excitaciones sobreviven durante tiempos sorprendentemente largos antes de desaparecer.
Esa estabilidad resulta esencial para poder estudiarlas con precisión y para confirmar que no se trata de simples fluctuaciones pasajeras del sistema.
Representación artística de las ondulaciones que recorren un líquido electrónico cuántico. El estudio demuestra que estas vibraciones geométricas, conocidas como gravitones quirales, pueden utilizarse para explorar estados exóticos de la materia inaccesibles mediante las técnicas experimentales convencionales. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
Aplicaciones futuras
Más allá del interés puramente fundamental, el trabajo también tiene implicaciones para el futuro de las tecnologías cuánticas.
Los estados del efecto Hall cuántico fraccionario constituyen uno de los escenarios más prometedores para desarrollar computación cuántica topológica, una arquitectura mucho más resistente frente a los errores que los ordenadores cuánticos actuales. Comprender cómo se organizan internamente estos estados y disponer de herramientas capaces de identificar sus excitaciones geométricas podría facilitar el diseño de nuevos materiales con propiedades topológicas controladas.
Los investigadores creen, además, que la técnica utilizada podría aplicarse a otros muchos sistemas cuánticos fuertemente correlacionados, entre ellos:
✅ Los líquidos de Fermi-Bose: estados de la materia en los que partículas de naturaleza diferente, fermiones y bosones, interactúan de forma colectiva dando lugar a propiedades cuánticas inéditas.
✅ Los aislantes de Chern fraccionarios: materiales capaces de conducir electricidad únicamente por sus bordes gracias a efectos cuánticos topológicos, incluso cuando su interior permanece aislante.
✅ Las redes de Kitaev: materiales cuánticos diseñados para albergar estados magnéticos exóticos con electrones altamente entrelazados, considerados prometedores para la computación cuántica.
✅ Los estados asociados a la superconductividad topológica: fases cuánticas especiales que podrían servir como plataforma para desarrollar ordenadores cuánticos mucho más estables y resistentes a los errores.
En todos esos casos, los gravitones quirales podrían convertirse en una nueva herramienta para explorar fenómenos que hasta ahora permanecían prácticamente invisibles para los experimentos convencionales.
Aunque todavía estamos lejos de comprender completamente estos materiales cuánticos extraordinarios, el nuevo estudio demuestra que algunas de las ideas más abstractas de la física teórica pueden acabar dejando una huella medible en el laboratorio. Lo que durante años fue poco más que una elegante construcción matemática comienza ahora a adquirir el peso de la evidencia experimental. Y, en el mundo de la física, pocas cosas resultan tan emocionantes como ver cómo una predicción largamente perseguida deja, por fin, de ser invisible.▪️(8-julio-2026)
PREGUNTAS & RESPUESTAS: Gravitones y Partones
⚛️ ¿Qué es un gravitón?
En física teórica, un gravitón es la hipotética partícula que transmitiría la gravedad. En este trabajo, sin embargo, el término describe una excitación colectiva que aparece dentro de un material cuántico y que comparte algunas propiedades matemáticas con ese gravitón hipotético.
⚛️ ¿Qué es un partón?
Un partón es una cuasipartícula utilizada para describir cómo se organizan colectivamente los electrones en determinados estados extremos de la materia.
⚛️ ¿Qué es el efecto Hall cuántico fraccionario?
Es un fenómeno cuántico que aparece cuando electrones confinados en dos dimensiones son sometidos a temperaturas extremadamente bajas y campos magnéticos muy intensos, dando lugar a nuevos estados de la materia con propiedades extraordinarias.
⚛️ ¿Este descubrimiento demuestra la existencia del gravitón?
No. Los gravitones detectados en este experimento no son las partículas responsables de la gravedad, sino excitaciones colectivas que aparecen en materiales cuánticos.
⚛️ ¿Para qué puede servir este descubrimiento?
Podría ayudar a comprender mejor los materiales cuánticos, mejorar el diseño de dispositivos de computación cuántica topológica y ofrecer nuevas herramientas para estudiar estados exóticos de la materia.
LO MÁS IMPORTANTE DEL DESCUBRIMIENTO, EN 30 SEGUNDOS
Científicos detectan por primera vez gravitones de alta energía en un efecto Hall cuántico fraccionario.
El hallazgo proporciona una de las mejores evidencias experimentales de la teoría de los partones.
Los gravitones observados no son los gravitones de la gravedad cuántica, sino excitaciones colectivas de un material.
El descubrimiento ayuda a comprender mejor la materia cuántica fuertemente correlacionada.
Los resultados podrían facilitar el desarrollo de computación cuántica topológica y nuevos materiales cuánticos.
Fuente: Yang, Z., Wang, Y., Lu, X. et al. Emergent partons in fractional quantum Hall systems. Nature Physics (2026). https://doi.org/10.1038/s41567-026-03338-9
