El universo: dónde se hace discreto el espacio-tiempo

Artículo publicado el 22 de abril de 2016 en SISSA

Nuestra experiencia sobre el espacio-tiempo es que se trata de un objeto continuo, sin huecos ni discontinuidades, tal como se describe en la física clásica. Sin embargo, en algunos modelos de gravedad cuántica, la textura del espacio-tiempo es “granular” a escalas diminutas (por debajo de la conocida como escala de Planck, 10-33 cm), como si hubiese una mezcolanza variable de sólidos y vacíos (como una espuma compleja). Uno de los mayores problemas de la física actual es comprender el paso de una descripción continua a una discreta del espacio-tiempo: ¿existe un cambio abrupto o es una transición gradual? ¿Dónde ocurre este cambio?

La separación entre un mundo y otro crea problemas para la física: por ejemplo, ¿cómo describir la gravedad – tan bien explicada en la física clásica – en el contexto de la mecánica cuántica? La gravedad cuántica es, de hecho, un campo de estudio en el cual no existe aún ninguna teoría consolidada. Sin embargo, hay “escenarios” que ofrecen posibles interpretaciones de la gravedad cuántica sujeta a distintas restricciones, y que esperan confirmación, o refutación, experimental.

Espuma cuántica

Espuma cuántica

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Introducción a los agujeros negros

Artículo publicado por Ali Sundermier el 12 de enero de 2016 en Symmetry Magazine

Déjate introducir en el enigmático mundo de los agujeros negros.

Imagina, en algún lugar de la galaxia, el cadáver de una estrella tan densa que rasga el tejido del espacio y del tiempo. Tan densa que devora cualquier materia a su alrededor que esté lo suficientemente cerca, atrayéndola en un remolino de gravedad del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

Y una vez que esta materia cruza el punto de no retorno, el horizonte de sucesos, cae en una espiral sin remedio hacia un punto infinitamente pequeño, un punto donde el espacio-tiempo está tan curvado que todas nuestras teorías colapsan: la singularidad. Nadie sale vivo de allí.

Los agujeros negros suenan a algo demasiado extraño como para ser verdad, pero en realidad son bastante comunes en el espacio. Hay docenas de ellos conocidos y, probablemente, millones más en la Vía Láctea, y miles de millones merodeando por ahí fuera. Los científicos también creen que podría haber agujeros negros supermasivos en el centro de cada galaxia, incluyendo la nuestra. La formación y dinámica de estas monstruosas curvaturas del espacio-tiempo ha desconcertado a los científicos desde hace siglos.

The View Near A Black Hole

Agujero negro Crédito: April Hobart

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Pasado, presente, y futuro del espacio-tiempo

Artículo publicado por Nola Taylor Redd el 31 de diciembre de 2015 en SPACE.com

Cuando damos las coordenadas de un lugar, la mayoría de nosotros proporcionamos la latitud, longitud y, quizás, altitud. Pero existe una cuarta dimensión a menudo olvidada: el tiempo. La combinación de las coordenadas físicas junto al elemento temporal crea un concepto conocido como espacio-tiempo, un contexto para todos los eventos del universo.

Ondas gravitatorias

Ondas gravitatorias

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El origen cuántico del espacio-tiempo

Artículo publicado por Ron Cowen el 16 de noviembre de 2015 en Nature News

Muchos físicos piensan que el entrelazamiento es la esencia de la rareza de la mecánica cuántica — y algunos ahora sospechan que también puede ser la esencia de la geometría del espacio-tiempo.

A principios de 2009, determinado a sacar el máximo partido de su primer año sabático de docencia, Mark Van Raamsdonk decidió abordar uno de los misterios más profundos de la física: la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad. Tras un año de trabajo y consultas con sus colegas, envió un artículo sobre la materia a la revista Journal of High Energy Physics.

En abril de 2010, la revista rechazó el artículo — con un informe de uno de los revisores insinuando que Van Raamsdonk, físico en la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, era un chiflado.

Agujero negro en la película Interstellar

Agujero negro en la película Interstellar (2014) Crédito: Warner Bros. Entertainment/Paramount Pictures

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Un único fotón podría detectar agujeros negros a escala cuántica

Artículo publicado por Ron Cowen el 22 de noviembre de 2012 en Nature News

Se propone un experimento de sobremesa para demostrar si el espacio-tiempo está compuesto de unidades indivisibles.

El espacio no es liso: los físicos creen que, a escala cuántica, está compuesto de subunidades indivisibles, como los puntos que forman un cuadro puntillista. Este pixelado paisaje se cree que hierve con agujeros negros menores de una cuatrillonésima del diámetro de un átomo de hidrógeno, apareciendo y desapareciendo constantemente.

Espuma cuántica

Espuma cuántica

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El tiempo cósmico curvado se revela en el movimiento lento de las supernovas

Artículo publicado por Stephen Battersby el 28 de abril de 2008 en New Scientist

Érase una vez un tiempo distinto. Las explosiones de supernova en los inicios del universo parecen envejecer más lentamente que las supernovas de hoy, como si el propio tiempo corriera más lentamente entonces, de acuerdo con una serie de observaciones astronómicas recientes. Esta curvatura del tiempo cósmico es exactamente la que se produciría por la expansión del universo, confirmando la teoría convencional del Big Bang.

En el marco de la corriente principal de pensamiento, el tejido del espacio-tiempo está expandiéndose por todos sitios – una idea predicha por la Teoría General de la Relatividad de Einstein y comprobada por las observaciones.

Entre otras cosas, la expansión explica por qué la luz de las galaxias distantes está más roja cuando nos alcanza. En su viaje, a lo largo de miles de millones de años, la luz se ha estirado a longitudes de onda mayores – o “desplazado al rojo” – por la expansión del espacio.

El mismo efecto implica que un antiguo evento debería parecer que se desarrolla más lentamente que el mismo evento en el presente.

Supernova

Supernova Crédito: CSIC

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