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CIENCIA. Explicando la gravedad sin la teoría de cuerdas

 


Durante décadas, la mayoría de los físicos han estado de acuerdo en que la teoría de cuerdas es el eslabón perdido entre la teoría de la relatividad general de Einstein, que describe las leyes de la naturaleza a la escala más grande, y la mecánica cuántica, que las describe a la escala más pequeña. Sin embargo, una colaboración internacional encabezada por físicos de Radboud ahora ha proporcionado evidencia convincente de que la teoría de cuerdas no es la única teoría que podría formar el vínculo. Demostraron que es posible construir una teoría de la gravedad cuántica que obedezca todas las leyes fundamentales de la física, sin cadenas. Describieron sus hallazgos en Physical Review Letters la semana pasada.

Cuando observamos la gravedad en funcionamiento en nuestro universo, como el movimiento de los planetas o la luz que pasa cerca de un agujero negro, todo parece seguir las leyes escritas por Einstein en su  de  . Por otro lado,  es una teoría que describe las propiedades físicas de la naturaleza en la escala más pequeña de átomos y  . 

Aunque estas dos teorías nos han permitido explicar todos los fenómenos físicos fundamentales observados, también se contradicen entre sí. A día de hoy, los físicos tienen graves dificultades para reconciliar las dos teorías para explicar la gravedad tanto en la escala más grande como en la más pequeña.

Sin ataduras

En la década de 1970, los físicos propusieron un nuevo conjunto de principios de física para abordar este problema, ampliando las leyes propuestas por la teoría general de la relatividad. Según esta llamada "  " , todo lo que nos rodea no está formado por partículas puntuales, sino por cuerdas: objetos unidimensionales que vibran. 

Desde su introducción, la teoría de  ha sido el marco teórico más extendido que se cree que completa la teoría de la relatividad general de Einstein a una teoría de la gravedad cuántica. Sin embargo, una nueva demostración de  de la Universidad de Radboud ahora muestra que la teoría de cuerdas no es la única forma de hacerlo. 

Los físicos de Radboud afirman que todavía es posible explicar la gravedad utilizando la mecánica cuántica sin utilizar las leyes de la teoría de cuerdas. En su opinión, la idea de que todo consiste en partículas puntuales podría encajar con la gravedad cuántica, sin incluir cadenas. Este marco de física de partículas también se verifica experimentalmente, por ejemplo, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN.

Para los científicos, esta teoría alternativa es atractiva de usar porque ha sido extremadamente difícil conectar la teoría de cuerdas con los experimentos. 

La nueva idea utiliza los principios físicos que ya se han probado experimentalmente. En otras palabras: nadie observó cuerdas en experimentos, pero las partículas sí, cosas que la gente definitivamente ve en los experimentos del LHC. Esto permite a los científicos cerrar la brecha entre las predicciones teóricas y los experimentos más fácilmente.

La búsqueda de un solo conjunto de leyes

Después de haber demostrado que sus ideas son capaces de resolver problemas antiguos en física de partículas, el consorcio está explorando actualmente las implicaciones resultantes de sus nuevas leyes a nivel de agujeros negros. 

Después de todo, solo hay un conjunto de  y este conjunto debería poder aplicarse a todo tipo de preguntas, incluido lo que sucede cuando chocamos partículas a energías increíblemente altas o lo que sucede cuando las partículas caen en un agujero negro. Sería un gran descubrimiento demostrar que en realidad existe un vínculo entre estas preguntas aparentemente desconectadas que permite resolver los acertijos que aparecen en ambos lados.

Fuente: Tom Draper et al. Finite Quantum Gravity Amplitudes: No Strings Attached, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.181301

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