Integral desafía a la física más allá de Einstein

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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Comments (39)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: 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 de…..

  2. radomiro

    entonces el espacio es discreto? tenian razon los pitagoricos? todo es reducible a numeros enteros

  3. Es absolutamente increíble que seamos capaces de “sondear” aunque sea indirectamente longitudes del orden de 10exp-48 m esto es 13 ordenes de magnitud menor que la longitud más pequeña que tiene sentido físico (la longitud que lleva mi nombre: la longitud de planck :D ). Es impresionante lo que el ser humano es capaz de lograr usando su intelecto, lástima que los “defectos” heredados del largo proceso evolutivo del cerebro humano produzcan que luego seamos incapaces de ponernos de acuerdo en tareas a priori más sencillas como una optimización de los recursos mundiales, etc, etc.
    Este resultado parece confirmar que el espacio tiempo es continuo (una vez más el gran Einstein tenía razón) y puede significar un duro golpe para la gravedad cuántica de bucles. El santo grial de la física, la ansiada teoría de la gravedad cuántica sigue estando lejos. Muchos físicos piensan que la gravedad no es una fuerza fundamental como lo son las otras 3 fuerzas y que no entendemos que es en realidad. Aunque esto parezca nuevo el gran Einstein ya lo explicó con la RG: la gravedad no es una fuerza en el sentido de que hay una causa que la genera, la aceleración que percibimos solo es la consecuencia de que el espacio tiempo en presencia de energía se curva. Lo que no sabemos todavía es como se “acopla” la energía al espacio tiempo.

    • pepito

      Si la gravedad no fuera una fuerza fundamental sino que se derivara del espacio tiempo o como un efecto de segundo orden de las otras tres fuerzas se produciría una “simplificación” tremenda en la física: adios a la gravedad cuántica, a la supersimetría, a la teoría de cuerdas, a la materia oscura, … Cosas que se supone que existen pero que en realidad nadie ha visto.

    • hector04

      No debes olvidar los campos de higgs, estos de existir tendrían un profundo impacto en el concepto de masa y su desvinculación o vinculacion con la gravedad, ya que no debemos confundir la ad porta particula higgs del hipotético y caido gravitón.

    • Andrés

      Será tu santo grial. Estos resultados son positivos para las teorías de cuerdas que eliminan la espuma cuántica.
      No me acabo de creer que se haya medido algo a 10exp-48m cuando nos es imposible observar nada a la longitud de Planck.
      En cualquier caso una vez más no se ha encontrado nada de lo que se buscaba.

  4. El_tonto_del pueblo

    ¿Esto también pone en entredicho la teoria del universo holográfico?

  5. Veo que se ha descartado por completo que la “no detección” del “torcimiento” no se deba a otra cosa.

    Me faltan conocimientos, en cualquier caso, para hacer una hipótesis. De todas maneras dejo unas ideas por si alguien quiere hacerme entrar en razón.
    Por favor, hacedme entrar en razón :) .
    Ya me resultaba inimaginable que la espuma cuántica estuviera a escalas de Planck, para que ahora encima me la hagan más chiquitica… Como dijo aquel, tesis, antítesis, síntesis. Seguro que la gente que ha medido esto ya ha tenido en cuenta estas cosas, pero el artículo no me lo ha dejado claro. Probablemente porque sea entrar en detalles en los que no hace falta entrar… :)

    1.- ¿Hay seguridad completa de que los efectos de polarización de los rayos gamma no se compensen a lo largo de 300 años luz? ¿Tienen que acumularse? ¿Por qué?
    2.- Si lo que se mide son los rayos gamma que llegan, ¿cómo saben cuál era su estado original? ¿Tiene que ver con el estado teórico de su creación durante la muerte de la estrella?
    3.- Por esta me vais a llamar de todo pero, ¿se puede polarizar un rayo gamma de tan alta energía? ¿Se ha medido antes? Sé que un fotón de baja energía se puede polarizar pero, ¿a tan alta energía es posible cambiar de un estado de polarización a otro?

    Gracias.

    • El_tonto_del_pueblo

      Ni idea macho

    • Oscar

      1. El estudio pone un límite a la escala de una hipotética discontinuidad del espacio. Dicha discontinuidad produciría lo que se conoce como birefringencia. En este caso se trata de birefringencia del vacío, y predice una polarización diferente en función de la energía de la radiación. En este caso, se tiene radiación gamma, pero en un intervalo de frecuencias, y se mide la diferencia de polarización en dicho intervalo de frecuencias para poder poner una cota superior a una discontinuidad del espacio, que es la que produciría dicha birefringencia.

      En el artículo se dice más o menos esto. No se trata de que haya compensación.

      2. ¿A qué te refieres? Se han realizado medidas de la polarización de la radiación del estallido de rayos gamma. Se sabe que la radiación está polarizada.
      3. Hay situaciones en las que la radiación que se emite está polarizada. Si esa radiación interacciona con algo, dependiendo del tipo de interacción, podría cambiar su polarización.

    • Gerardo

      Creo que la respuesta para la 2 es que mide la polarizacion con que llega la señal, pero no se compara con el valor original (imposible) sino que se compara con el valor de llegada de la misma señal a diferentes frecuencias, es decir, no es importante el valor original sino el valor a distintas frecuencias, que se espera sea distinto

  6. Javi

    Qué hay del hallazgo de Fermilab que intentarán demostrar y que precisamente vendría a demostrar el universo holografico de Bohm?

  7. Bueno, se complica la cosa y es que se trata de encontrar el resumen resumido o la sìntesis de sintetizaciòn (no se si es perogrullo o algo asì).

  8. filosofete

    Eso pone en duda las constantes de planck

    • La constante de planck (solo hay una) no se puede poner en duda. Nada de lo que existe (incluidas las filosofadas) podría existir si no fuera por ella.

    • Gerardo

      En ninguna parte se pone en duda a constante de planck, lo que se pone en duda es la granularidad, la cons. de planck fue probada hace tiempo por otras vias. Tal vez se pone en duda que dicha constante tenga algo que ver con la granularidad

  9. tom wood

    Esto merece el premio novel, es el resultado mas importante en los últimos tiempos, pero no resuena porque la ciencia oficialista a sido pateada, todos se han quedado calladitos, hasta este titulo dejar pasar algo tan trascendental, barato y original; no es mejor: “Empujan la gravedad cuántica mas allá de la longitud de Planck…bien allá”, y siempre la correrán hasta los márgenes de la ciencia y seguirán los actos de Fe, porque eso da dinero, ponga su cabeza en la almohada y piense en 10E-31, 10E-48 y 10E-61…$$$$ Mientras llegan a los limites de mi teoría, yo vivo de ella, para esos hemos formado generaciones de fanáticos y creyentes, y dentro de miles de anos mis ideas vivirán, porque nadie las puede comprobar y si estos guerrilleros siguen, no importa de todos modo tendremos gloria en vida. Por que no gastar recursos en estudiar lo que conocemos; pero no entendemos, como el neutrino…se imaginan una señal de neutrino para llevar comunicación (TV, teléfonos, GPS,…) desde un país a otro atreves de la tierra; en cosas así merece gastarse el dinero. No en teorías que pueden unificar un pollo y un avión a través de cuantos parámetros necesiten. De todos modos el novel es solo un millonsito.

    • A ver, no se puede “empujar” nada más allá de la longitud de planck porque no tiene sentido hablar de nada que este por debajo de este valor. Aunque el estudio mencione una longitud de 10exp-48 m este valor no tiene ningún significado físico es como hablar de -300ºC o 400.000 Km/s. Lo que sucede es que aún no sabemos como se comporta el espacio-tiempo a escalas pequeñas. El estudio lo que cuestiona es la hipótesis de la granuralidad del espacio-tiempo que utilizan varias teorias como la gravedad cuántica de bucles.

      • El_tonto_del_pueblo

        Planck, lo que escribes no se sabe si es o no cierto. Vale, se supone que las unidades de Planck marcarían cierto límite en las posibilidad de medir, por eso resultan curiosas estas observaciones, puesto que parecen ponerlo en duda.

      • Fandila

        El fotón posee masa como cualquier partícula, si no su velocidad no será concreta, c, sino infinita.
        Si el límite de nuestro conocimiento real está en el fotón, nos hace suponer que es lo más pequeño que existe, pero hay muchas experiencias que demuestran lo contrario. El fotón es compuesto por tanto, y fraccionable. Se puede aniquilar (la vuelta a una dimensión menor), ¿qué serían si no los campos que lo componen? ¿espiritus?.
        La frontera de Planck, sólo fue la frontera de nuestros “cuantos biológicos” y la falta de tecnología que los supliesen.
        El gran error, considerar la luz como onda pura, sin masa, y un error mayor aún, a mi forma de ver, considerar la velocidad de luz como algo absoluto.
        Masa y velocidad son inversamente proporcionales.
        Si los cuantos de Planck o cualquier otro sólo son una forma de cuantificar los procesos físicos, ellos serán una “estructura básica inmutable” un módulo “de construcción” que siempre se repite, pero cuyo cuantificado ha de adaptarse a cada dimensión concreta, escala, o salto de escala.
        O sea que, por ejemplo, el módulo de h siempre será /h/ lo que varíará son sus factores potencias de 10 que van en consonancia con el escalón dimencional (10^-34 para el fotón, y en general !0^x en coincidencia con la dimensión considerada). Igual ocurre con G y demás cuantos fundamentales.

    • Andrés

      Te medio copias los textos de un artículo a otro para soltar tus chorradas,
      premio Novel?

      • Fandila

        EL ENGRANAJE MATERIAL (monografías.com)
        CUANTOS MASAS Y ENERGÍAS (monografías.com)
        FUERZAS ELEMENTALES (monografías.com)
        LA FUERZA FUERTE (monografías.com)
        EL ADIMENSIONAL 137 (monografías.com)
        LA CUANTIZACIÓN DEL TIEMPO (monografías.com)
        ESTUDIO GRÁFICO DEL FOTÓN (monografías.com9
        Fandila Soria M.

  10. filosofete

    A planck: si ya, las constates de planck son tan reales com el 0 K

  11. No entro en la discusión de filosofete y Planck. Respecto a lo del holometer, imagino que habrá mucha gente comiéndose las uñas en el fermilab en este momento… :)

    Por otro lado, con respecto al principio holográfico y la borrosidad, por la imagen que tengo de Susskind -después de leer la guerra de los agujeros negros, creo que debe ser un señor un tanto obsesivo :) -, debe estar haciendo lo que yo, pero a su nivel: intentar entender lo que realmente implica esta medida.

    A mi nivel, después de las explicaciones de Óscar y Gerardo, veo que la birefringencia supone un cambio en la polarización de la radiación a diferentes frecuencias. En un GRB, la radiación sale altamente polarizada y lo que se espera es que después de viajar 300 años luz, de existir un espacio tiempo discontinuo, es que las diferentes frecuencias presenten diferentes polarizaciones.

    De lo puesto por Óscar, este es el pre-print que más se mete a explicar lo que cuento -creo-
    http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1106/1106.1068v1.pdf

    No entiendo los operadores multidimensionales que usa para determinar el intervalo de polarización. Ni veo que tengan relación ni con las teorías de supergravedad, ni con la teoría de cuerdas. Sólo dice que da una restricción más fuerte aun que otro artículo anterior, a la posible violación de la invarianza de Lorentz la cual, imagino, será la que suceda en supergravedad o teoría de cuerdas como causa de la discretización a distancias del orden de la longitud de Planck. Esto lo supongo, corregid si me equivoco.

    Llamadme testarudo, es la conclusión, pero sigo sin ver cómo garantizan que en 300 años luz recorriendo el espacio no haya nada que influya en la radiación para hacerla perder posibles cambios en su polarización como resultado de la birefringencia.
    Aun así, de no haber pasado nada en esos 300 años como atravesar un campo magnético o vete tú a saber qué habrá por ahí, entiendo que puedan existir otras cosas que influyan dentro de las propias teorías, por lo que decir que hay incorrección en la discretización del espacio-tiempo es un poco prematuro.

    Digamos más bien que faltan cosas…

    ¿Qué opináis?
    Siento ser pesado. :)

    • hector04

      permiteme, pero si la polarización es a determinada frecuencia(energía) que se entiende que sucede al expandirse el universo y estirar esta frecuencia, ¿cambia proporcionalmente el angulo?
      me explico, si la frecuencia del GRB disminuye en su recorrido a estas tierras, ¿esto no implicaria que afectara de manera distinta a su polarizacion como se deduce de la explicación?
      (¿son estas las lineas punteadas de la figura 3 del paper?

      • Ostras…

        A ver si puedo responder :)

        Sé que las lineas punteadas son el ajuste del porcentaje polarizado contra el ángulo de polarización de la segunda banda de energía. Entiendo de la segunda frecuencia medida, vamos.

        O sea, han cogido dos frecuencias, que debían dar polarizaciones diferentes y las han medido. La diferencia entre las polarizaciones, entiendo, es la misma que si no hubiese habido cambio.

        Respecto al cambio de frecuencia durante el viaje… Eso sólo pasaría si hay un corrimiento al rojo… ¿Un pozo gravitatorio te refieres?
        Vale, ya veo lo que quieres decir. Quieres decir que una región inflacionista de universo, puede haber una pérdida de energía, con ella de frecuencia y con ella un ajuste de la polarización…
        … No es descabellado porque aunque la región es pequeña también lo es el cambio en la polarización, pero haría falta comprobarlo con cuentas…
        … Aunque es un poco casualidad que los efectos se anulen…
        … O no…
        ¿Quizás no habrían tenido en cuenta algo así ya? Desde luego en el artículo no lo explican… Quizás en las referencias…
        Voy a ver. Si alguien se anima, que se apunte :)

  12. El_tonto_del_pueblo

    Las unidades de Planck, como supongo que queria decir “filosofete”, siempre me han parecido algo bastante postizo. Imagino que si se confirman tales observaciones ello indicará que tales unidades no son físicamente significativas. Hecho que implicará tener que dudar de ciertas teorías cosmológicas basadas en ellas, como la de Alan Guth (el universo es un almuerzo gratis). De todas formas, Alonso tiene razón: aún faltan tener muchas cosas en cuenta que ignoramos.

  13. Fandila

    Los resultados de Integral demuestran, indirectamente al menos, la inexistencia de las fronteras de Planck. Y respecto a ello queda mucho por oner en claro.
    A partir de ahí no puede afirmarse que la velocidad de la luz sea la mayor que existe.
    Tampoco que el espacio tiempo desaparezca más allá de los límites de esos tópicos límites..
    Ni que la espuma cuántica sea algo indeterminado, y sus procesos especiales.
    Sí nos indica:
    Que el fraccionamiento material es poco menos que progresivamente ilimitado.
    Que Gerard `t’ Hooft puede estar en lo cierto, cuando afirma la “simetría temporal” del universo, y la constancia de sus leyes independientemente de la escala.
    Que la ni gravedad, ni la masa, no se apoyan en ninguna partícula espacial sino en la presión de las dimensiones menores sobre las mayores, de una forma ilimitada (¿No hay principio ni fin, como no sea el principio y fin de cada presente?).

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