Poniendo un nuevo modelo de gravedad cuántica bajo el microscopio

Espacio-tiempo
Los científicos están tratando de averiguar qué extensión de la gravedad cuántica reproducirá la relatividad general – la teoría que actualmente explica, con gran precisión, cómo las masas curvan el espacio-tiempo y crean la influencia de la gravedad. Crédito: Imagen propiedad de la Sociedad Física Americana, Ilustración: Carin Cain

¿Un emocionante y controvertido nuevo modelo de gravedad cuántica reproduce la Teoría de la Relatividad General de Einstein? Científicos de la Universidad Texas A&M en los Estados Unidos exploran esta cuestión en un artículo que aparece en la revista Physical Review Letters y está destacado con un Viewpoint en el ejemplar del 24 de agosto de la revista Physics.

“Si no está roto, no trates de arreglarlo”, resume bastante bien la visión que han tenido muchos científicos sobre la Teoría de la Relatividad General de Einstein. La teoría, que Einstein desarrolló a principios del siglo XX, dice que la materia curva el espacio-tiempo, y esta curvatura es lo que desvía los cuerpos masivos – un efecto que interpretamos como la influencia de la gravedad. La teoría ha sido comprobada hasta extremos de una precisión mayúscula y sin ella, nuestro sistema de posicionamiento global quedaría desplazado unos 10 km al día.

A pesar del éxito de la relatividad general, uno de los problemas más importantes en la física moderna es encontrar una teoría de la gravedad cuántica que reconcilie la naturaleza continuar de los campos gravitatorios con la inherente “granularidad” de la mecánica cuántica. Recientemente, Petr Hořava del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley propuso tal modelo de gravedad cuántica que ha recibido un amplio interés, en buena parte por ser uno de los pocos modelos que puede comprobarse experimentalmente. En el modelo de Hořava, la simetría de Lorentz, la cual según la física es la misma sin importar el marco de referencia, se viola a escalas de distancias pequeñas, pero resurge a escalas de distancia grandes.

El equipo de Texas A&M, que incluye a Hong Lu, Jianwei Mei y Christopher Pope, informa de sus investigaciones sobre cómo las modificaciones propuestas en la teoría de Hořava afectarán ampliamente a las soluciones de la relatividad general. Un aspecto de su estudio es que lleva a una importante advertencia, descrita por Horatiu Nastase en un comentario Viewpoint en la revista Physics. Los cálculos de Lu et al, explica Nastase, sugieren que el modelo de Hořava sólo reproduce la relatividad general a escalas inobservables, “mayores que el tamaño del universo”.

El artículo de Lu et al. Es una contribución importante a probar el modelo de Hořava y demostrar que es una buena oportunidad seguir trabajando para comprender todas sus implicaciones completas.


Más Información: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.091301; Descargar PDF

Fecha Original: 24 de agosto de 2009
Enlace Original

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Comments (13)

  1. Poniendo un nuevo modelo de gravedad cuántica bajo el microscopio…

    “Si no está roto, no trates de arreglarlo”, resume bastante bien la visión que han tenido muchos científicos sobre la Teoría de la Relatividad General de Einstein. A pesar del éxito de la relatividad general, uno de los problemas más importantes en la …

  2. Sempere

    Buena entrada. Luego buscaré el artículo original para completar la información, pero parece a primera vista una interesante primera aproximación a una teoría unificada de la gravedad y quien sabe si un primer paso a la primera GUT coherente.

    Buen artículo Kanijo.

    • Gracias Sempere, por cierto, tienes dentro del artículo un enlace al “Viewpoint” y en los créditos al “paper” original de Lu et al.

      Un saludo

    • Turok

      No te hagas muchas ilusiones cada vez hay más hipotesis sobre la gravedad cuántica. Y más que van a salir…todo son modelos de la realidad.No la realidad misma.Esta es inhasible, con el tiempo quizá las observaciones ayuden a descartar unas y validar otras.Va para largo…sí es que algún día se llega a una conclusión.Una teoría de gran unificación, quizá no la tengamos núnca.

  3. Turok

    En general se puede decir que la idea de cuantizar la RG falla porque según las distancias se hacen más cortas la gravedad aumenta y como la gravedad gravita se dispara hasta hacerse infinita, y si se hace infinita ¿cómo describes el espacio-tiempo.En distancias de la escala de Planck, la RG ha de ser sustituida por una teoria alternativa, que suprima el problema de los infinitos.Horava, va por ahí.Lo que busca con su teoría no es otra cosa que hallar una solución al problema de tener una teoría cuantica de la gravedad que sea renormalizable y ponga fin a los infinitos en los que se pierde toda capacidad de predicción, para ello no duda en abondonar una de las más importantes simetrias de la Relatividad General, una invarianza de Lorentz,o difemorfismo(transformación general de coordenadas espacio-temporales.Así espacio y tiempo pueden recibir un tratamiento distinto cada uno.Con este tratamiento se introduce la causalidad.En definitiva a distancias cortas(altas energías) hay un compartamiento renormalizable(de la gravedad) y por tanto desaparecen los infinitos y a largas distancias(bajas energías surge de nuevo la conocida RG,Así que tenemos dos escalas de energías o dos dimensiones diferentes que podrían ser el resultado de la anisotropía de escala compatible con una estructura causal preferente en el espacio-tiempo.Resumiendo:Todo esto se podría explicar con la existencia de una escala anisotrópica en las distancias cortisimas (escala de Planck,Lp=1,6162256(28)x10^-35),lo que podría implicar una topología espacio-temporal de geometria suave y topologicamente trivial a grandes distancias.De todos modos conviene recordar que lo que tenemos son modelos de la realidad, no la realidad mísma.La naturaleza nos la juega constantemente.Por cierto en la hipotesis de Horava, surge-sin pretenderlo-la dimensión fractal del espacio en la escala de Planck.

    • Sempere

      Pues verás, Turok, no sólo me parece un enfoque excelente sino que me recuerda el comportamiento de las fuerzas nucleares fuerte y débil. Si lo que se busca es una teoría unificada, formalizar un modelo en el que la gravedad presenta el mismo comportamiento diferenciado que el resto de las fuerzas no es un mal principio.

      Claro está que es un modelo, pero me parece bastante interesante como propuesta. Y coincido contigo en que es muy probable que esté alejado de la realidad, pero es la misma impresión que el Big Bang, el universo inflacionario o el modelo estándar de la cuántica me producen a mí y acepto su utilidad como modelo, con permiso del bosón de Higgs.

    • Como has dicho, esta propuesta parece otra más de las muchas candidatas a convertirse en la teoría de la gravedad cuántica. Por un lado, y después de la enorme decepción que supuso para la física el descubrimiento de que la teoría de supercuerdas no cumplirá las expectativas que en ella se habían depositado, la verdad es que es fácil sentirse algo pesimista respecto a si algún día conseguiremos tener la tan esperada unificación entra la MC y la RG. Sin embargo, por otro lado, me cuesta creer que todo ese entramado matemático
      (la teoría de supercuerdas) que consigue cosas como que desaparezcan los infinitos, que aparezca el gravitón de forma natural, que unifica las fuerzas y partículas de forma “bella y elegante” no tenga nada que ver con la realidad.
      Como dices, todos estos desarrollos matemáticos “solo” son aproximaciones a la realidad sin embargo conviene recordar lo increible que es el hecho de que este complejo universo en el que vivimos sea explicable a través de las matemáticas.
      Como dijo Einstein:”lo más incomprensible del universo es que sea comprensible”.
      También hay que darse cuenta de que el reto que hay por delante es con mucha diferencia el más complejo y colosal al que jamás se ha enfrentado la humanidad:
      encontrar una teoría que unifique todas las fuerzas de la naturaleza y explicar como funciona realmente el universo. Lo que está claro es que el universo es más complejo de lo que nunca nadie imaginó y que está lleno de sorpresas esperando a ser descubiertas… y la ciencia está ansiosa por descubrirlas.

  4. Iván

    Impresionante la dificultad que esta teniendo este punto de la fisica, la verdd que es un placer leer tanto las entradas que tocan el tema de la unificacion como los comentarios de gente que parece entender este complicado tema.

    La verdad que cuesta seguiros a veces pero un placer leeros.

    Una pregunta, ¿las diferencias entre la RG y la MC empiezan justo en la escala de Plank? ¿que es lo que hace esa escala tan importante? si es que hay algo de especial en ella.
    Siento si las dudas son triviales.

    • Es cierto que este tema es muy interesante (probablemente el tema más importante de la física actual) y complicado. Espero que pronto se encuentre una solución.
      Respecto a tu pregunta, las incompatibilidades entre la MC y la RG se producen en la escala en la que los efectos de la MC empiezan a ser importantes (escala atómica o incluso molecular). En ese momento las inestabilidades cuánticas hacen que aparezcan infinitos que denotan la incompatibilidad entre ambas teorias. En la increiblemente pequeña escala de planck las nociones de espacio y tiempo dejan de tener sentido (topariamos con la cuantización que impone a las magnitudes físicas la constante de planck). La escala de planck es un límite inferior que impone la MC.

      • Iván

        Basicamente a esas escalas las fuerzas y fenomenos que de otra manera serian insignificantes, empiezan a competir con los fenomenos de la RG y a superarlos, junto a esto esta lo curioso y extraño de los fenomenos/procesos de la MC, mas o menos ¿no?.

        Gracias por la explicacion.

  5. Me ha gustado mucho el artículo, no sabía nada de todo esto.

  6. hugo luchetti

    OIGAN:
    Si la energìa del vacìo se “superpone” a la gravedad, eso significarìa que, cuando escribimos o pensamos o leemos se forman allì frases y sentidos que
    incorporamos sin saberlo. Y a los cuales estamos lanzando a lo real sin siquiera pretenderlo. Como si dijèramos “el alga todavìa està mojada” sin percatarnos del “gato” acechando en el vacìo porque se unen las sìlabas “ga” de alga y “to” de todavìa. Esta idea, que es estùpida o no creìble revela sin embargo una gran simetrìa y genialidad si hablamos de energìas o de espectros de energìa interfirièndose…

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