¿Los agujeros de gusano son aspiradoras cuánticas?

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La relatividad general y la dinámica cuántica no encajan demasiado bien.

Si tienes que comparar ambas sería como evaluar las diferencias entre un Mac y un PC; ambos ejemplos bien elaborados de la computación moderna, pero irremediablemente incompatibles. En la computación esto no es demasiado problema, puedes usar uno u otro, o comprar ambos para sus ventajas individuales (y luego quejarse de Microsoft). Pero en física, cuando tratas de encontrar una teoría unificada, el hecho de que la gravedad haya sido sacada del club del Modelo Estándar, es una difícil pregunta que debe hacerse. Aunque existe algo de esperanza en la teoría de supercuerdas, la gravedad cuántica tiene un largo camino que recorrer antes de que pueda demostrarse (aunque los aceleradores de partículas de alta energía como el del LHC serán de ayuda en esta área).

Como señalaba KFC en Physics ArXiv Blog, “los físicos han pasado poco tiempo molestándose en descubrir” cómo funciona la mecánica cuántica en espacio-tiempos curvados como los predichos por la relatividad general de Einstein. Pero ahora, un físico han hecho los preparativos e imaginó lo que haría una partícula cuántica cuando se encontrase con uno de las más famosas trampas del espacio tiempo; la boca de un agujero de gusano. ¿Y qué surgió de las ecuaciones? Otra curiosa fuerza conocida como “fuerza anticentrífuga cuántica”.

Pero, ¿qué es todo esto?

Rossen Dandolo de la Universidad de Cergy-Pontoise en Francia, decidió centrarse en el agujero de gusano dado que este es el ejemplo más extremo de espacio-tiempo curvado que existe. Los agujeros de gusano son usados una y otra vez en las historias de ciencia ficción debido a que se teoriza que enlazan dos posiciones distintas del espacio-tiempo (por tanto formando un atajo), o incluso dos universos distintos. Cuando hablamos de este espacio-tiempo, existe alguna posibilidad de usar los agujeros de gusano como pasadizos a través del tiempo. Aunque los agujeros de gusano suenan como algo muy divertido, en términos prácticos no serían de mucho uso sin algo de energía exótica para mantener abierta la garganta del agujero de gusano.

Dandolo, no obstante, no está interesado en atravesar estos agujeros en el espacio-tiempo, está interesado en descubrir cómo actúa una partícula en la localidad de la boca de un agujero de gusano.

Comenzando con algo de los cimientos de la teoría cuántica, Dandolo usa el Principio de Incertidumbre de Heisenberg que estipula que no puedes conocer el momento y posición de una partícula al mismo tiempo. Hasta el momento todo bien. Ahora, observando una predicción de la relatividad general, el agujero de gusano retorcerá el espacio-tiempo hasta el extremo, esturando el espacio alrededor del agujero. Este estiramiento del espacio tiempo provoca incertidumbre en la posición de la partícula. Cuando la incertidumbre en una posición de incrementa, baja la incertidumbre del momento. Por tanto, cuanto más te acerques a la boca del agujero de gusano, el momento, y por tanto la partícula de la energía, decrecerán.

Esta interacción entre el estirado del espacio-tiempo y las propiedades cuánticas de la partícula tienen algunas sorprendentes ramificaciones. Si la energía de la partícula decrece cuando se acerca a caer en el agujero de gusano, éste actúa como un pozo de potencial; las partículas se moverán a una posición con menos energía. Por tanto, una nueva fuerza — que combina la dinámica cuántica y la relatividad general — actúa sobre las partículas que se acerca al agujero de gusano: una fuerza anticentrífuga.

Esto hace que los agujeros de gusano sean aspiradoras, ejerciendo un efecto de curvatura espacio-temporal en las cualidades cuánticas de la materia.

La relatividad general y la dinámica cuántica podrían tener algunos vínculos más fuertes de lo que pensamos…


Autor: Ian O’Neill
Fecha Original: 14 de junio de 2009
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