¿Son las partículas también ondas? ¿Son las ondas también partículas?

La respuesta que nos da la teoría cuántica es «Sí». Una característica fundamental de un sistema cuántico es que muestra aspectos de interferencia ondulatoria cuando atraviesa un dispositivo de doble rendija. Análogamente, las ondas pueden ser partículas, como nos enseñó Einstein en su artículo sobre el efecto fotoeléctrico por el que ganó el premio Nobel y que describiremos más adelante. Las ondas luminosas son también partículas, llamadas fotones.

La luz láser es luz coherente, en la que todas las ondas luminosas están en fase; de ahí la potencia de los láseres. En 2001, el premio Nobel de física fue compartido por tres científicos que mostraron que los átomos también pueden comportarse como rayos de luz en el sentido de que un conjunto de ellos puede estar en un estado coherente, justo como la luz láser. Esto demostró una conjetura avanzada por Einstein y el físico hindú Saryendra Nath Bose en la década de 1920. Bose era un joven y desconocido profesor de física en la Universidad de Dacca, y en 1924 envió a Einstein una carta en la que describía cómo los cuantos de luz de Einstein, los fotones, podrían formar una especie de «gas», similar a uno consistente en átomos y moléculas. Einstein reescribió^[6.1] y mejoró el artículo de Bose y lo envió para su publicación, apareciendo él como coautor. Ese gas propuesto por Bose y Einstein era una nueva forma de la materia, en la que las partículas no tenían propiedades individuales y no eran distinguibles. Esta nueva forma de materia condujo a Einstein a una «hipótesis acerca de una interacción entre moléculas de una naturaleza aún completamente misteriosa».

La estadística de Bose-Einstein permitió a Einstein formular hipótesis básicas sobre el comportamiento de la materia a temperaturas extremadamente bajas. A tales temperaturas, la viscosidad de los gases licuados desaparece por completo, surgiendo la superfluidez. El proceso correspondiente se denomina condensación Bose-Einstein.

Louis de Broglie había enviado su tesis doctoral al amigo de Einstein en París, Paul Langevin, en 1924; éste quedó tan impresionado por la idea de que la materia puede tener un aspecto ondulatorio que envió la tesis a Einstein y le pidió su opinión. Einstein, después de leer la tesis de De Broglie, la calificó de «muy notable», y más tarde usó la idea de las ondas de De Broglie para deducir las propiedades ondulatorias de la nueva forma de materia que Bose y él habían descubierto. Pero nadie vería un condensado Bose-Einstein… hasta 1995.

El 5 de junio de 1995, Carl Weiman, de la Universidad de Colorado, y Eric Cornell, del National Institute of Standards and Technology (de EE.UU.), usaron láseres de gran potencia y una nueva técnica de enfriamiento hasta cerca del cero absoluto para superenfriar alrededor de dos mil átomos de rubidio, y descubrieron que estos átomos poseían las propiedades de un condensado Bose-Einstein. Aparecían como una pequeña nube negra, en la cual los átomos habían perdido su identidad para entrar en un estado único de energía. Esos átomos eran ahora, para cualquier fin, un ente cuántico caracterizado por su onda de De Broglie. Un poco después, Wolfgang Ketterle, del MIT, reprodujo los resultados y mejoró el experimento, creando lo equivalente a un haz láser hecho de átomos. En premio a su trabajo, los tres científicos recibieron el Nobel de física de 2001, y la fascinante idea de De Broglie se volvió a confirmar en una nueva disposición experimental que impulsó los límites de la mecánica cuántica hasta la escala de los objetos macroscópicos.