Científicos proponen prueba para la Teoría de Cuerdas basada en la absorción del hidrógeno neutro

Benjamin Wandelt, profesor de física y astronomía, dice que la Teoría de Cuerdas es el principal candidato para una “Teoría del todo”, la cual unificaría todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Él y sus colegas proponen una prueba para dicha teoría.

La luz antigua absorbida por átomos de hidrógeno neutro podría usarse para probar ciertas predicciones de la Teoría de Cuerdas, dicen los cosmólogos de la Universidad de Illinois. Realizar tales medidas, sin embargo, requeriría que se construyese un gigantesco conjunto de radio telescopios en la Tierra, el espacio, o la Luna.

La Teoría de Cuerdas – una teoría cuyos elementos básicos son diminutos filamentos unidimensionales llamados cuerdas – es el principal contendiente para una “Teoría del Todo”. Tal teoría unificaría las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (las fuerzas nucleares fuerte y débil, electromagnetismo y gravedad). Pero encontrar formas de probar la Teoría de Cuerdas ha sido complicado.

Ahora, cosmólogos de la Universidad de Illiniois (UI). Dicen que las características de absorción en el espectro de 21 centímetros de los átomos de hidrógeno neutro podrían usarse para tales pruebas.

“Las observaciones en 21 centímetros con un gran desplazamiento al rojo proporcionan una rara ventana observacional en la cual probar la Teoría de Cuerdas, restringiendo sus parámetros y demostrando si tiene sentido o no incrustar un tipo de inflación – llamada inflación brana – en la Teoría de Cuerdas”, dijo Benjamin Wandelt, profesor de física y astronomía en la UI.

“Si incrustamos la inflación de brana en la Teoría de Cuerdas, se predice la formación de una red de cuerdas cósmicas”, dijo Wandelt. “Podemos probar esta predicción observando el impacto de esta red de cuerdas cósmicas tendrían en la densidad del hidrógeno neutro del universo”.

Wandelt y el estudiante graduado Rishi Khatri describen su prueba propuesta en un artículo aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters.

Aproximadamente 400 000 años tras el Big Bang, el universo consistía en una gruesa capa de átomos de hidrógeno neutro (cada uno compuesto de un único protón orbitando a un único electrón) iluminada por lo que sería conocido como el fondo de microondas cósmico.

Debido a que los átomos de hidrógeno neutro absorben fácilmente radiación electromagnética con una longitud de onda de 21 centímetros, el fondo de microondas cósmico porta una firma de perturbaciones de densidad en la capa de hidrógeno, la cual debería ser observable hoy, dijo Wandelt.

Las cuerdas cósmicas son filamentos de longitud infinita. Su composición puede ser comparada aproximadamente a los límites de los cristales de hielo en el agua helada.

Cuando el agua de un cuenco comienza a helarse, los cristales de hielo crecerán en distintos puntos del cuenco, con orientaciones aleatorias. Cuando los cristales de hielo se encuentran, normalmente no estarán alineados entre sí. Los límites entre dos cristales no alineados se llama discontinuidad o defecto.

Las cuerdas cósmicas son defectos en el espacio. La Teoría de Cuerdas predice una red de cuerdas (y también otras teorías supersimétricas como las Teorías de la Gran Unificación, que aspiran a unificar todas las fuerzas de la naturaleza excepto la gravedad) que habrían sido generadas en los inicios del universo, pero hasta ahora no se han detectado.

Las cuerdas cósmicas producen fluctuaciones características en la densidad del gas a través del cual se mueven, un señal del mismo quedará impresa en la radiación de 21 centímetros.

L a red de cuerdas cósmicas, que se predice que tenga lugar con la inflación de brana, podría comprobarse observando las correspondientes fluctuaciones en la radiación de 21 centímetros.

Al igual que el fondo de microondas cósmico, la radiación de 21 centímetros cosmológica se ha estirado conforme se expandía el universo. Hoy, esta reliquia de radiación tiene una longitud de onda de casi 21 metros, colocándola en la zona de las ondas de radio de longitud de onda larga del espectro electromagnético.

Para medir con precisión las perturbaciones en el espectro se requeriría un conjunto de radio telescopios con un área conjunta d e más de 1000 kilómetros cuadrados. Tal conjunto podría construirse usando la tecnología actual, dijo Wandelt, pero sería prohibitivamente caro.

Si un conjunto tan enorme finalmente se construye, las medidas de las perturbaciones en la densidad de los átomos de hidrógeno neutros podría también revelar el valor de la tensión de la cuerda, un parámetro fundamental en la Teoría de Cuerdas, dijo Wandelt. “Y esto nos diría algo sobre la escala de energías a la que la gravedad cuántica comienza a ser importante”.

El patrocinio fue proporcionado por la Fundación Alexander von Humboldt.


Autor: James E. Kloeppel
Fecha Original: 28 de enero de 2008
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Comments (2)

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