Dos carreteras en un mapa convergen en un punto, pero el conductor sabe que allí no hay cruce: una vía pasa por un puente sobre la otra. De manera similar se comportan los niveles de energía de un átomo de Rydberg en un campo eléctrico variable. Cuando el campo se intensifica, los niveles se acercan, pero en lugar de fusionarse, se repelen y se separan, dejando un espacio entre ellos. Los físicos llaman a este comportamiento cruce evitado, y en los espectros del átomo de cesio aparece como una bifurcación característica.

Para entender qué ocurre en estos cruces, los investigadores colocaron pares de cesio en una pequeña celda de vidrio y la irradiaron con láseres y ondas de radio. Un átomo de Rydberg, en el que un electrón se encuentra en una órbita muy alta, es extremadamente sensible a los campos externos. El campo variable hace que los niveles de energía vibren y se dividan, como una cuerda que se pulsa con distinta fuerza. Como resultado, el espectro que ve el detector se llena de muchas líneas, y entre ellas aparecen esas bifurcaciones-cruce.

La cuestión principal no era dónde se encuentran esas bifurcaciones, sino qué caminos invisibles conectan los niveles entre sí. Resulta que el camino directo suele estar prohibido: el electrón no puede saltar de una órbita a otra de un solo salto, necesita dar varios pasos intermedios. Estos pasos se asemejan a los transbordos en el metro: para llegar de una línea a otra, a veces hay que pasar por una tercera estación. En un caso, para cruzar los niveles se necesitaron tres transbordos, en otro solo dos, y de ello depende la anchura de la separación en el cruce.

Los investigadores compararon los espectros experimentales con cálculos que incluían todos los caminos posibles hasta con cinco transbordos. La concordancia fue excelente, pero no completa: algunas líneas débiles aparecían en el experimento donde el cálculo no las predecía. Esto podría deberse a campos eléctricos externos que distorsionan ligeramente la imagen. Esta sensibilidad a las interferencias no es un defecto, sino una pista: si se aprende a tenerlas en cuenta, el sensor será aún más preciso.

Los cruces donde las rutas se separan en vez de cruzarse resultaron ser puntos de referencia útiles para la calibración. Si se sabe a qué intensidad de campo aparece una bifurcación concreta, se pueden medir campos desconocidos simplemente observando el espectro. El átomo de Rydberg se convierte en una regla cuyas marcas están trazadas por la propia naturaleza. Y cuanto mejor entendamos cómo están hechas esas marcas, con mayor precisión podremos medir campos eléctricos en las condiciones más diversas, desde la mesa de laboratorio hasta el espacio exterior.