El agujero negro se encoge en las dimensiones del mundobrana

La gravedad puede ser lo bastante fuerte como para mantener unido nuestro Sistema Solar, pero comparado con las otras tres fuerzas de la naturaleza es ridículamente débil. Los cosmólogos piensan que esta podría ser la causa por la que el universo que vemos a nuestro alrededor está confinado en una “brana” similar a una hoja de papel, con la gravedad – al contrario que el resto de fuerzas – libre para operar en un volumen dimensional mayor. Ahora un físico de los Estados Unidos ha estudiado la edad de un agujero negro para poner un límite al tamaño de estas dimensiones extra en 80 µm, lo que podría explicar por qué aún no las hemos detectado en el laboratorio. (Rev. Lett. 98 181101).

El propósito final de los teóricos es desarrollar una “Teoría del Todo”, la cual describiría todas las fuerzas conocidas de la naturaleza usando el mismo conjunto de ecuaciones. Pero uno de los mayores obstáculos que se encuentran es la gravedad, que es la única fuerza que no se incluye en el Modelo Estándar de física de partículas. Esto se debe en parte a que la gravedad, tal y como se describe en las teorías de Newton y Einstein, es de muchos órdenes de magnitud menor que las otras fuerzas – una curiosa discrepancia conocida como el problema jerárquico.

Algunos cosmólogos han sugerido que el problema jerárquico desaparecería si supusiéramos que las cuatro dimensiones cotidianas de nuestro universo – tres para los movimientos en el espacio y una para el tiempo – forman una única “brana” en un volumen mayor de dimensiones. En este mundobrana, las tres fuerzas descritas por el Modelo Estándar actuarían a lo largo de nuestra brana de una forma normal. La gravedad, sin embargo, sería capaz de dispersarse por todo el volumen, dejándonos observar sólo una fracción de su fuerza atractiva.

En los modelos de mundobrana más populares, las dimensiones extra están distorsionadas de tal forma que ocupan volúmenes de hasta un milímetro de tamaño. Además, para capturar un destello de las mismas se debería buscar desviaciones en la Ley del Cuadrado Inverso gravitatorio de Newton a escalas igualmente pequeñas. En enero de este año Dan Kapner y sus colegas de la Universidad de Washington en los Estados Unidos usaron un experimento de balanza de torsión para probar que la ley se mantiene hasta los 55 µm – lo bastante pequeño como para hacer menos plausible la idea de las dimensiones extra. No obstante, Dimitrios Psaltis de la Universidad de Arizona afirma ahora que ha usado la edad de un agujero negro para poner un nuevo límite teórico al tamaño de las dimensiones extra, lo cual podría explicar por qué no las hemos hallado hasta ahora.

A menudo se espera que los agujeros negros tengan una vida extremadamente larga debido a que su ratio de evaporación es bastante lento. Pero si las dimensiones extra existen entonces parte de esta evaporación podría tener lugar en el volumen del mundobrana, y de esta forma reduciría proporcionalmente el tiempo de vida del agujero negro. Psaltis tomó medidas recientemente de la velocidad y posición en 3D del agujero negro XTEJ118+480 para reconstruir su trayectoria. Ésto, a su vez, le permitió calcular cuando pasó por última vez el plano galáctico, y por tanto la época en la que el agujero negro pudo haberse formado.

Psaltis encontró que XTEJ118+480 debe ser más antiguo que 11 Myr, lo que en términos de mundobrana significa que las dimensiones extra se extenderían en volúmenes no mayores de 80 µm. Aunque esto no es lo bastante pequeño como el límite impuesto por el experimento del equipo de Washington, encoge el área objetivo para futuras pruebas de la ley del cuadrado inverso.

Sin embargo, Ruth Gregory de la Universidad de Durham, que también ha estado investigando los efectos cosmológicos de un mundobrana, dijo a Physics Web que la ecuación usada por Psaltis para calcular el tiempo de vida de un agujero negro no está basada sobre un firme sustrato teórico. “Ciertamente no apostaría por ello”, comentó. “El problema principal es que no sabemos qué apariencia tendría un agujero negro en una brana. Pero es buenos que los experimentalistas hagan observaciones para probar esta teoría”.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 14 de mayo de 2007
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