Integral desafía a la física más allá de Einstein

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Artículo publicado el 30 de junio de 2011 en la web de ESA

El observatorio de rayos gamma Integral de la ESA ha proporcionado unos resultados que afectarán drásticamente en la búsqueda de la física más allá de Einstein. Ha demostrado que cualquier ‘granularidad’ cuántica subyacente del espacio debe ser de una escala mucho menor de lo anteriormente predicho.

La Teoría de la Relatividad General de Einstein describe las propiedades de la gravedad y asume que el espacio es un tejido liso y continuo. Aunque la teoría cuántica sugiere que el espacio debería ser granuloso a las menores escalas, como la arena de una playa.

Dos GRBs, energía bruta y pura © crédito thebadastronomer


Una de las grandes preocupaciones de la física moderna es casar estas dos ideas en una única teoría de la gravedad cuántica.

Ahora, Integral ha colocado unos restrictivos nuevos límites al tamaño de estos ‘granos’ cuánticos en el espacio, demostrando que son mucho menores de lo que algunas ideas sobre la gravedad cuántica sugerían.

De acuerdo con los cálculos, los diminutos granos afectarían a la forma en la que los rayos gamma viajan a través del espacio. Los granos deberían ‘retorcer’ los rayos de luz, cambiando la dirección en la que oscilan, una propiedad conocida como polarización.

Los rayos gamma de alta energía debería retorcerse más que los de una energía menor, y la diferencia en la polarización puede usarse para estimar el tamaño de los granos.

Philippe Laurent de CEA Saclay y sus colaboradores usaron datos del instrumento IBIS de Integral para buscar la diferencia en la polarización entre rayos gamma de alta y baja energía emitidos durante uno de los estallidos de rayos gamma (GRBs) más potentes jamás observados.

Los GRBs proceden de algunas de las explosiones más energéticas conocidas en el universo. La mayor parte se cree que tienen lugar cuando estrellas muy masivas colapsan en estrellas de neutrones o agujeros negros durante una supernova, llevando a descomunales pulsos de rayos gamma que duran segundos o minutos, pero que brevemente eclipsan a galaxias completas.

GRB 041219A tuvo lugar el 19 de diciembre de 2004 e inmediatamente se reconoció como entre el 1% de los GRBs más brillantes.

Era tan brillante que Integral fue capaz de medir la polarización de sus rayos gamma con precisión.

El Dr. Laurent y sus colegas buscaron diferencias en la polarización a distintas energías, pero no encontraron nada en los límites de precisión de los datos.

Algunas teorías sugieren que la naturaleza cuántica del espacio debería manifestarse en la ‘escala de Planck’: Los minúsculos 10-35 metros, siendo un milímetro 10-3 m.

Sin embargo, las observaciones de Integral son unas 10 000 veces más precisas que cualquiera anterior y demuestran que cualquier granularidad cuántica debe estar al nivel de 10-48 m o menos.

“Éste es un resultado muy importante para la física fundamental y descartará algunas teorías de cuerdas y de gravedad cuántica de bucles”, dice el Dr. Laurent.

Integral hizo observaciones similares en 2006, cuando detectó emisiones polarizadas procedentes de la Nebulosa del Cangrejo, el remanente de una explosión de supernova a 6500 años luz de la Tierra en nuestra propia galaxia.

Esta nueva observación es mucho más restrictiva, sin embargo, dado que GRB 041219A estaba a una distancia estimada de al menos 300 millones de años luz.

En principio, el minúsculo efecto de torcimiento debido a los granos cuánticos debería haberse acumulado a lo largo de la gran distancia para formar una señal detectable. Debido a que no se vio nada, los granos deben ser aún menor de los que se sospechaba anteriormente.

“La física fundamental es una aplicación menos obvia del observatorio de rayos gamma, Integral”, señala Christoph Winkler, Científico del Proyecto Integral de ESA. “No obstante, nos ha permitido dar un gran paso adelante al investigar la naturaleza del propio espacio”.

Ahora la pelota está en el tejado de los teóricos, que deben re-examinar sus teorías a la luz de este nuevo resultado.


Fecha Original: 30 de junio de 2011
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