La gravedad podría amplificar las fluctuaciones cuánticas, creando objetos astrofísicos

En un nuevo estudio, un grupo de físicos ha propuesto que la gravedad podría disparar un efecto desbocado en las fluctuaciones cuánticas, provocando que crezcan tanto que la densidad de energía del vacío del campo cuántico podría predominar sobre la densidad de energía clásica. Este efecto de predominancia del vacío, el cual surge bajo ciertas condiciones específicas pero razonables, contrasta con la ampliamente sostenida creencia de que la influencia de la gravedad sobre los fenómenos cuánticos debería ser pequeña y subdominante.

Daniel Vanzella y William Lima de la Universidad de São Paulo en Brasil han sugerido la nueva idea en un estudio publicado recientemente en la revista Physical Review Letters.

La idea se basa en el concepto de que las partículas virtuales están continuamente aparenciendo y desapareciendo en el espacio vacío. Vanzella y Lima proponen que un potente campo gravitatorio – tal como el que existe cerca de una estrella de neutrones – podría crear una región de muchas partículas virtuales compactadas juntas densamente. La densidad de energía de las partículas virtuales podría aumentar hasta hacerse incluso mayor que la energía de la estrella de neutrones, u otro objeto que generase el campo gravitatorio.

A este tamaño, la energía del vació del campo cuántico podría posiblemente influir en los procesos astrofísico. Por ejemplo, podría desempeñar un papel en el colapso de las estrellas de neutrones que llevaría a la formación de agujeros negros, o en la formación de estructuras durante la expansión cosmológica.

Si existe este efecto d predominancia del vacío y es lo bastante fuerte para tener tales consecuencias, los científicos aún tendrán que descubrir un nuevo tipo de campo cuántico que reaccionaría con la gravedad de esta forma, dado que ninguno de los campos cuánticos basados en las fuerzas conocidas podría inducir estos efectos. Aun así, los físicos señalan que la posibilidad de la propia predominancia del vacío es por sí misma un descubrimiento sorprendente dentro de una “situación simple y de comportamiento clásico”.


Más información: Daniel Vanzella and William Lima. “Gravity-Induced Vacuum Dominance.” Phys. Rev. Lett. 104, 161102 (2010). Doi: 10.1103/PhysRevLett.104.161102.
Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 17 de mayo de 2010
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Comments (6)

  1. Finalmente resultara que, eso que denominamos vacio, tiene mas importancia de la que, en un principio le hemos querido dar. En realidad, se trata de un problema de comprension, no ente3ndemos bien lo que ese mal llamado “vacio” pueda ser y tampoco sabemos, a ciencia cierta, como podria incidir en este mundo real nuestro.

    El articulo es interesante pero nos explica poco y profundiza menos. Seria de desear que en casos de investigaciones de este tipo se expongan de manera mas amplia y dando cuantos mas datos mejor para la comprension del personal.

    En astronomía, el vacío está referido a regiones del espacio con menor contenido de Galaxias que el promedio o ninguna galaxia. También le solemos llamar vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del Universo en escalas de hasta 200 millones de años-luz en exploraciones a gran escala.

    Estas regiones son a menudos (aunque no siempre) esféricas. El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de a.l. y su centro se encuentra a aproximadamente 500 millones de a.l. de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacíos me sorprende a la comunidad de astrónomos, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

    Claro que, según creo yo personalmente, ese vacío, finalmente, resultará que esta demasiado lleno, hasta el punto de que, su contenido, nos manda mensajes que, aunque hemos captado, no sabemos descifrar. El mismo articulo que aqui comentamos es una buena muestra de ello.

    Pero volvamos de nuevo a las fluctuaciones de vacío que, al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula.

    Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio. El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo momentáneamente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas del espacio”, y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones vecinas.

    Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la Gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.

    Claro que, en realidad, sabemos poco de esas “regiones vecinas” de las que tales fluctuaciones toman la energía.

    ¿Qué es lo que hay allí? ¿Está en esa región la tan buscada partícula de Higgs?

    En realidad sabemos que las fluctuaciones de vacío son, para las ondas electromagnéticas y gravitatorias, lo que “los movimientos de degeneración claustrofóbicos” son para los electrones.

    Si confinamos un electrón a una pequeña región del espacio, entonces, por mucho que un trate de frenarlo y detenerlo, el electrón está obligado por las leyes de la mecánica cuántica a continuar moviéndose aleatoriamente, de forma impredecible.

    Este movimiento de degeneración claustrofóbico que produce la presión mediante la que una estrella enana blanca se mantiene contra su propia compresión gravitatoria o, en el mismo caso, la degeneración de los neutrones, mantiene estable a la estrella de neutrones que, obligada por la fuerza que se genera de la degeneración de los neutrones, es posible frenar la enorme fuerza de gravedad que está comprimiendo a la estrella.

    De la misma forma, si tratamos de eliminar todas las oscilaciones electromagnéticas o gravitatorias de alguna región del espacio, nunca tendremos éxito. Las leyes de la mecánica cuántica insisten en que siempre quedarán algunas oscilaciones aleatorias impredecibles, es decir, algunas ondas electromagnéticas y gravitatorias aleatorias e impredecibles.

    Estas fluctuaciones del vacío no pueden ser frenadas eliminando su energía (aunque algunos estiman que, en promedio, no contienen energía en absoluto).

    Claro que, como antes decía, aún nadie ha podido medir de ninguna manera la cantidad real de energía que se escapa de ese supuesto “vacío”, como tampoco se ha medido la cantidad de fuerza gravitatoria que puede salir de ese mismo espacio “vacío”.

    Si la energía es masa y si la masa produce gravedad, entonces ¿Qué es lo que hay en ese mal llamado “espacio vacío”?

    No puedo contestar esa pregunta, sin embargo, parece que no sería un disparate pensar en la existencia allí, de alguna clase de materia que, desde luego, al igual que la bariónica que sí podemos ver, genera energía y ondas gravitacionales que, de alguna manera que aún se nos oculta, escapa a nuestra vista y solo podemos constatar sus efectos al medir las velocidades a que se alejan las galaxias unas de otras: velocidad de expansión del Universo que no se corresponde en absoluto, con la masa y la energía que podemos ver.

    Estamos en un momento crucial de la Física, las matemáticas y la cosmología, y debemos, para poder continuar avanzando, tomar conceptos nuevos que, a partir de los que ahora manejamos, nos permitan traspasar los muros que nos están cerrando el paso para llegar a las supercuerdas, a la materia oscura o a una teoría cuántica de la gravedad que, también está implícita en la teoría M.

    Estamos anclados, necesitamos nuevas y audaces ideas que puedan romper las cadenas “virtuales” que atan nuestras mentes a ideas del pasado. El articulo que arriba podemos leer trata de poner sobre la mesa nuevas ideas y nuevos conceptos que, desde luego, al menos son merecedores de nuestra atencion.

    Veremos que sale de todo esto.

    • Ozzybulla

      Y también en la teoría M los gravitones se escapan a otros multiversos. Es la entropía en su nivel máximo.

  2. Teaius

    Pues yo amigo Emilio espero que no se pueda escapar ninguna cantidad real de energía de ese “vacío”, porque entonces sería metaestable y al perder energía lo mismo nos colapsa a un estado mas fundamental mandando al garete a todo nuestro universo y a nosotros con él como si de una gigantesca gota fía cósmica se tratara.

  3. ¿Este supuesto efecto cuántico podría producir las desviaciones gravitacionales que se observan en las galaxias y se atribuyen a la materia oscura?

    Saludos

  4. ¿Este supuesto efecto cuántico podría producir las desviaciones gravitacionales que se observan en las galaxias y se atribuyen a la materia oscura?

    Saludos

  5. Japanimeku

    Promueve que la gravedad no es tan “débil” como se piensa, eso dice mucho y cambia toda la estructura de un sistema, una densidad demasiado elevada podría hasta cambiar en cierto relieve los parámetros que hemos obtenido de la física, hasta importunar la curvatura espacio-tiempo, sin duda un estudio interesante, aun que solo es un pensamiento desordenado mio.

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