Poniendo a prueba las dimensiones que desaparecen

Una reciente teoría resuelve algunos problemas de la cosmología y la física de partículas proponiendo que el joven universo contenía menos dimensiones espaciales que las tres que vemos hoy. En el ejemplar del 11 de marzo de Physical Review Letters, un equipo describe una prueba específica para la teoría, usando LISA, un observatorio espacial planificado para ondas gravitatorias.

Los teóricos dicen que no pueden existir ondas en menos de tres dimensiones, por lo que por encima de cierta frecuencia – que representa a las ondas más antiguas – LISA no debería ver ondas primordiales. Aunque la teoría es especulativa, algunos investigadores creen que los datos de rayos cósmicos ya han mostrado pistas de dimensiones que desaparecen en altas energías. El equipo dice que la nueva prueba sería más concluyente que los resultados previos.

Interferómetro LISA


La hipótesis de las dimensiones que desaparecen predice que, en energías y temperaturas extremadamente altas, las tres dimensiones del espacio que nos son familiares se reducen a dos, o incluso una dimensión[1]. Por lo que en las calientes condiciones de los mismos inicios del universo, habría menos dimensiones, y por tanto, conforme el universo se enfriaba, habrían aparecido dimensiones espaciales adicionales, una a una. La teoría también propone que nuestro actual universo tiene cuatro dimensiones espaciales, pero sólo experimentamos una “porción” tridimensional del mismo. La aparición de la cuarta dimensión espacial generó una energía extra, que propició un impulso a la expansión del universo, de acuerdo con la teoría. Este impulso podría explicar la expansión acelerada del universo, que se descubrió en 1998, y que normalmente se describe como resultante de una misteriosa “energía oscura” que impregna el universo. La teoría también resuelve algunos problemas en la física de partículas, dice Dejan Stojkovic de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo.

Las pruebas de dimensiones que desaparecen se han detectado en lluvias de rayos cósmicos en la atmósfera de la Tierra. Un re-análisis de 2005 de los datos de rayos cósmicos revelaron que los chorros de partículas producidos por los rayos cósmicos más energéticos estaban alineados más cerca de un plano de lo que se esperaba, lo que podría significar una reducción de dimensiones[2]. Otros investigadores están planeando usar el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas en las afueras de Ginebra, para poner a pruebas las dimensiones que desaparecen. Si las dimensiones desaparecen a energías muy altas, entonces las partículas producidas en las colisiones quedarían confinadas a un plano bidimensional en lugar de un volumen tridimensional.

Pero interpretar los datos del LHC puede que no sea fácil debido a que distintos modelos tendrán distintas predicciones, dice Stojkovic. Por lo que él y Jonas Mureika de la Universidad Loyola Marymount en Los Ángeles buscaron una prueba definitiva. Se decidieron por las ondas gravitatorias – ondulaciones en el espacio-tiempo provocadas por eventos a gran escala en el cosmos – las cuales no pueden existir en menos de tres dimensiones espaciales, dice Stojkovic. “No puedes evitar la no existencia de ondas gravitatorias” en los primeros momentos de la teoría, dice.

La idea es que las ondas gravitatorias primordiales de mayor frecuencia se corresponden con las energías más altas y el tiempo más antiguo. Por lo que debería haber una frecuencia máxima en las ondas observadas – no podrían existir frecuencias más altas debido a que procederían de la era de menores dimensiones. Stojkovic y Mureika han calculado ahora esta frecuencia de corte en aproximadamente 10-4 Hz, sujeto a algunas suposiciones. Dicen que está dentro del rango accesible a la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA), un futuro detector espacial de ondas gravitatorias que es un proyecto conjunto entre NASA y la Agencia Espacial Europea. Stojkovic y Mureika están ya trabajando con experimentadores de ondas gravitatorias de varias universidades de Estados Unidos para preparar test de su propuesta usando simulaciones por ordenador.

“Este régimen es extremadamente interesante para estudiarlo mediante observaciones, si es que eso es posible”, dice Martin Bojowald, teórico de la Universidad Estatal de Pennsylvania en State College. Dice que el artículo es “prometedor, si se intenta llegar a conclusiones fiables en ausencia de una teoría subyacente detallada”. Stojkovic reconoce la falta de detalles en la teoría e intenta aclararlos en colaboración con otros.

Szabolcs Marka de la Universidad de Columbia en Nueva York dice que las dimensiones que desaparecen pueden ser una de las muchas teorías alternativas que investigue LISA. Sin embargo, llevará algún tiempo. “LISA probablemente está aún a 10 años vista, por lo que, aún si funciona la idea, no veremos pruebas observacionales para evaluarla en mucho tiempo”, dice Marka.


Referencias:
[1] R. Loll, Nucl. Phys. B, Proc. Suppl. 94, 96 (2001); J. Ambjørn, J. Jurkiewicz, and R. Loll, Phys. Rev. D 72, 064014 (2005); L. Modesto and P. Nicolini, Phys. Rev. D 81, 104040 (2010).
[2] R. A. Mukhamedshin, J. High Energy Phys. 05 (2005) 049; T. Antoni et al. (KASCADE Collaboration), Phys. Rev. D 71, 072002 (2005).

Autor: Saswato R. Das
Fecha Original: 11 de marzo de 2011
Enlace Original

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Comments (16)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Una reciente teoría resuelve algunos problemas de la cosmología y la física de partículas proponiendo que el joven universo contenía menos dimensiones espaciales que las tres que vemos hoy. En el ejemplar del 11 de marzo de P…..

  2. barlovento

    Jamás se me habría ocurrido plantear una hipótesis tan novedosa e interesante… ¡Sugerente teoría! ¡Veremos cómo responde a las pruebas prácticas!

  3. [...] ya han mostrado pistas de dimensiones que desaparecen en altas energías. | En español en http://www.cienciakanija.com/2011/03/14/poniendo-a-prueba-las-dimensiones-que  sin comentarios cultura, ciencia karma: 15 etiquetas: universo, dimensiones, [...]

  4. aloctavodia

    creo entender que esta teoría es una lternativa a la teoría de cuerdas, no?
    Hasta donde tengo entendido la teoría de cuerdas predice que las dimensiones extras serían observables a altas energías, mientras que esta teoría predice lo contrario que a altas energías las dimensiones serían menos….. ?¿?¿?¿?¿?

  5. rscosa

    desde el punto de vista matematico todo lo que se comenta es logico, no veo nada nuevo. Es logico pensar que ciertos eventos requieran de menos dimensiones espacio/temporales debido a las propiedades internas del propio evento. Sin embargo, el unico evento que no alcanzo a entender es el hecho que la geometria del universo este convirgiendo a un plano, o eso me parecio leer en alguna ocasion. Yo me imagino al universo como la ‘membrana’ de un globo que se huncha, y claro, localmente es plana pero de ahi a que el universo tenga curvatura de Gausss casi plana, mmm, me hace durar mucho.

  6. Fer137

    “… no podrían existir frecuencias más altas debido a que procederían de la era de menores dimensiones. Stojkovic y Mureika han calculado ahora esta frecuencia de corte en aproximadamente 10^-4 Hz …”

    ¿La frecuencia mas alta sería esa? Pero si eso es cualquier cosa menos alta frecuencia: una onda cada 10000 seg, un periodo de 3 horas, y una longitud de 3000 millones de Km.
    Las hipoteticas ondas gravitatorias que creen mis dedos al teclear esto (masa acelerada, simetria no esférica) o cualquier fenomeno cósmico donde las haya mas gordas tiene facilmente frecuencias muchisimo mayores.

  7. Gerardo

    “La aparición de la cuarta dimensión espacial generó una energía extra”, esto no es una violacion a la primera ley de la termodinamica?

  8. Gerardo

    La unica pega de todo esto es que LISA… NO HA ENCONTRADO NADA! UPS! ni a baja ni a alta ni a ninguna frecuencia!

  9. reneco

    Extraña teoría en que las dimensiones se destruyen con la energía y que tenemos una cuarta dimensión espacial, yo prefiero quedarme con las 3 dimensiones espaciales y una temporal, y esperar a que los nuevas mediciones nos entreguen nuevos datos para reinterpretar el mundo que nos rodea

  10. Esta teoría no es tan nueva.

    Esos resultados sobre dimensionalidad dos a altas energías surge en modelos spinfoam de la gravedad cuántica. Estos modelos viene a ser algo así como la versión “lagrangiana” de la primera LQG (que era “hamiltoniana”). También se basan en cierto modo en la discretización del espacio tiempo con lo cuál son sospechosos de violar la invarianza Lorentz y predecir que la velocidad de la luz varía con la frecuencia, en contra de lo verificado por el satélite Fermi/GLAST. Y digo “sospechosos”, porque los de la LQG rápidamente se bajaron del carro de esa “predicción” y en cuanto los resultados la contradijeron afirmaron que ellos nunca habían afirmado tal cosa.

    Total, que sin entrar a discutir LQG vs String theory sólo quiero hacer notar que esto es un resultado que surge dentro de la LQG, y en ese sentido es una teoría ya conocida. Ah, sí, mencionar que esta gente ya lleva hablando de estos temas de dimensionalidad reducida cuanto menos dos años (yo diría que tal vez 3). ME parece que la primera vez que los oí mencionar fué en el contexto de las CDT (causal dinamic triangulations, un ataque de “discretización” a la gravedad cuántica, emparentado, aunque no exactamente lo mismo, con los modelos spinfoams).

    Si acaso lo nuevo de este estudio es relacionar esos modelos con una predicción concreta respecto a ondas gravitacionales. Si asumimos que es una predicción firme de los modelos y realmente es verificable con LISA eso es bueno porque la teoria tiene una “fecha de caducidad” clara. Aunque, por supuesto, pueden hacer lo mismo que con los resultados de dispersión de la luz en el vacío, que si el LISA les contradice ellos pueden retractarse y decir que en realidad su teoría no predecía eso y que sólo tenían indicios tenues obtenidos bajo aproximaciones muy simplificadas ;) .

  11. Helena Gómez

    Las partículas que se desplazan a gran velocidad ven el cosmos como si fuera muy corto en la dirección de su movimiento, incluso podría ser que un foton lo viera solo en dos dimensiones.

  12. Poniendo a prueba las dimensiones que desaparecen…

    Una reciente teoría resuelve algunos problemas de la cosmología y la física de partículas proponiendo que el joven universo contenía menos dimensiones espaciales que las tres que vemos hoy. En el ejemplar del 11 de marzo de Physical Review Letters, un …

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