Físicos buscan describir la escala más pequeña del mundo
La teoría más aceptada sobre el origen del universo es la del Big Bang. Los científicos han desarrollado una serie de teorías que logran explicar satisfactoriamente las etapas posteriores a esta gran explosión, con excepción de una: La era de la gravedad cuántica. Si bien este lapso de tiempo es muy breve, extendiéndose desde el instante cero hasta los 10 elevado a menos 43 segundos aproximadamente, se sabe de su existencia y sigue la incógnita de qué es lo que pasó en ese lapsus, denominado también en la actualidad como “tiempo de Planck”.
“En esa época, se especula, la naturaleza tenía todas sus interacciones unificadas, en particular la gravedad. Sin embargo, no se ha podido construir hasta del día de hoy una teoría unificada de las cuatro interacciones fundamentales”, señala el Dr. Fernando Méndez, académico de la Facultad de Ciencia.
Esta es parte de la materia que indaga este investigador de física de altas energías, quien desarrolla su línea de trabajo en torno al estudio de la teoría cuántica que hoy busca aproximarse a la descripción de la estructura del espacio- tiempo a la escala de Planck. Para esto desarrolla el proyecto Fondecyt Regular “No-conmutatividad de spin y el problema de multipartículas en Gravedad Cuántica como dos enfoques de la estructura del espacio-tiempo a la escala de Planck”.
“Uno de los problemas abiertos de la física, asociado a la estructura del espacio-tiempo, es saber cómo cambia ésta, si es que cambia, cuando uno se aproxima a la escala de Planck. Para acceder a esta escala de distancias se necesita concentrar una gran cantidad de energía en una región muy pequeña del espacio (lo cual está relacionado con el comportamiento cuántico de la naturaleza y de los procesos de medición) y, por otro lado, relatividad general predice que dicha cantidad de energía en ese pequeño espacio producirá un agujero negro cuyo radio es justamente la así llamada longitud de Plank. Así, lo que ocurre a dichas escalas requiere en principio de una teoría de la gravitación que sea compatible con los principios de la mecánica cuántica: Gravedad Cuántica,” señala el investigador.
Para aproximarse a este conocimiento se han planteado dos caminos, ambos relacionados con la ruptura de la simetría de Lorentz, una de las posibles señales de Gravedad Cuántica. El primero es el estudio de espacios no-conmutativos, donde se implementa la idea de ruptura de dicha simetría, abriendo la posibilidad a un modelo del espacio-tiempo diferente. La otra aproximación tiene que ver con el estudio de cuerpos macroscópicos compuestos, cuya relación de dispersión pudiera no ser compatible con la simetría de Lorentz.
“Nosotros nos preguntamos ¿qué sucede con un objeto macroscópico que no está constituido de otras partículas y que necesariamente debe satisfacer una relación de dispersión relativista? Por ejemplo en un agujero negro macroscópico ¿cómo se cancelan las posibles correcciones planckianas a su relación de dispersión? Para responder, primero deberíamos saber que dice la gravedad cuántica, que no se conoce, sobre estos fenómenos. Hay algunas respuestas, pero la respuesta final está en la teoría cuántica de la gravitación. Uno no la conoce, pero intenta hallar pistas”, señala el investigador.
La metodología a utilizar será básicamente análisis matemáticos, siempre con la vista en los experimentos que se desarrollen en el mundo, indica el académico. Además, destaca la colaboración del académico del mismo departamento, Dr. Justo López-Sarrión, con quien contará en todo el desarrollo del proyecto, que se estima finalizará en el año 2018.
Por Lorena Jiménez Ubeda