¿Qué es el espacio-tiempo y por qué tiene estas propiedades especiales? Ésta es, sin duda, una de las preguntas que la física quiere resolver en el siglo XXI. Hace cien años alguien habría dicho que era una pregunta que no tenía mucho sentido: el espacio es ese lugar tridimensional en el que nos movemos, y el tiempo es esa cosa algo esotérica que mide los relojes. Y claro, nada tienen que ver entre ellos. Pero después vino Einstein y su teoría de la relatividad, y nos dimos cuenta de que la realidad es algo más complicada.
Nueve. Es una teoría que conecta el espacio-tiempo con nuestra lengua
En un mundo relativista , el espacio y el tiempo son algo parecidos : las distancias que yo percibo como ‘en el espacio’ pueden ser percibidas por otro como intervalos de tiempo. La diferencia básica entre estas dos personas es que se mueven una con respecto a la otra. En otras palabras, el movimiento nos muestra diferentes imágenes (en el espacio) y diferentes películas (en el tiempo). La labor de la relatividad es hacer posiblemente compatibles todas estas descripciones de la realidad. En resumen, esta realidad es una , aunque diferentes personas pueden percibir versiones ligeramente diferentes.
gravitones, donde el espacio-tiempo vibra como respuesta al movimiento de masas lejanas, o agujeros negros, donde el espacio-tiempo se ‘desintegra’ porque la deformación se ha hecho demasiado grande.
en algunas de sus propiedades desafían nuestra intuición. Sin embargo, estas teorías no describen la gravedad producida por la partícula. En la práctica, esto no es un problema grave porque las masas de las partículas son tan pequeñas que su gravedad sólo puede sentirse muy, muy cerca de la partícula, mucho más cerca de lo que puede ser cualquier experimento. Pero todavía es aburrido. La física debería ser capaz de describir cosas, incluso cosas que todavía no podemos ver.
hacerlos trabajar al unísono.
Las teorías que intentan describir la gravedad a escalas microscópicas se llaman teorías de la gravedad cuántica. Hasta ahora, ninguno de ellos es del todo satisfactorio, pero surgen algunos puntos en común que creemos que podrían formar parte de la teoría correcta.
brillante espacio-tiempo
Una de estas propiedades es la existencia de una distancia mínima y tiempo mínimo. Muchas teorías de la gravedad cuántica predicen que el propio diseño del espacio-tiempo impedirá medir distancias por debajo de un determinado valor y tiempo por debajo de un determinado valor. Simplemente no habrá ninguna referencia para hacer estas medidas, porque el espacio-tiempo es como pixelado.
En un artículo publicado en los últimos días, un grupo de astrofísicos británicos e italianos está utilizando la luz de estos cuásares para intentar ver los efectos de la espuma cuántica. Se dan cuenta de que las líneas parecen alargadas, pero no cantamos la victoria demasiado rápido: en los más de 10.000 millones de años luz, han pasado muchas cosas que tienen el mismo efecto que la espuma cuántica. Por ejemplo, podría haber penetrado una nube de gas caliente; es posible que las líneas de luz ya estuvieran extendidas cuando se emitieron porque salieron de una región fuertemente turbulenta. En resumen: no podemos decir que hemos visto el efecto de la gravedad cuántica. Pero hay algo que hacer: descartar demasiado los efectos de la gravedad cuántica.
Esto es lo que hizo este grupo de investigadores: ¿cogieron sus líneas de luz con la extensión correspondiente y se preguntaron qué tipo de espuma cuántica crearía un efecto mayor que éste? A medida que la luz viaja a través del espacio-tiempo, no podremos deshacernos de los efectos de las burbujas cuánticas (si las hay), por lo que seguro que podemos descartar todo tipo de burbujas que creen burbujas mayores que las que podemos ver.
Basándose en ese razonamiento y en el cuásar, que tiene líneas excepcionalmente nítidas, los autores pueden decir que si la espuma cuántica tiene un efecto sobre la luz, sólo ocurre después de que haya recorrido al menos 10.000 millones de longitudes de Planck. Esto significa que excluyen las versiones de espuma cuántica en las que afecta la luz cada longitud de Planck o cien longitudes de Planck, porque como los efectos son aditivos tendríamos líneas mucho más anchas de las que observamos.
Ponemos este resultado en contexto. 10 billones de longitudes de Planck pueden parecer un gran número, pero en realidad todavía es muy pequeño. A cada longitud de onda, la luz viaja mil millones de veces esa distancia. ¿Qué nos dice esto sobre la espuma cuántica? No realmente. Como se ha mencionado, el tamaño típico de un fotón de luz, la distancia que puede ‘ver’, es su longitud de onda. El efecto, miles de miles de millones de veces menor que su longitud de onda, es infinitamente pequeño: es lógico pensar que un fotón ‘surfega’ sobre esta espuma cuántica sin darse cuenta. Así que descartamos… que ya pensábamos que no tendría mucho impacto. Los efectos de espuma cuántica que esperamos son los que se producen en la escalera de longitud de onda de los fotones. Pero de momento, estos efectos están enmascarados por otros fenómenos físicos que afectan a la luz del cuásar. Debemos buscar cuásares,
Entonces, ¿por qué dedicar un artículo a hablar de un efecto que es especulativo y no observado por decirlo como mínimo? Bien, porque es increíble que podamos hacer este tipo de física. Como la escalera de Planck es billones menor que cualquier cosa que hemos podido medir, pero no estamos tirando la toalla. Porque si es necesario, iremos al otro lado del universo a echar un vistazo. Porque así es cómo funciona la ciencia: todavía no hemos medido la longitud de Planck hoy, pero todavía estamos buscando comprimir los datos para acercarnos un poco a ellos.
NO ENTENDERÁ
- La gravedad cuántica no es una teoría, sino un programa de investigación que finalmente intenta conciliar la mecánica cuántica y la relatividad general. Muchas teorías forman parte de este programa, como la teoría de cuerdas o la gravedad cuántica de bucle, pero ninguna de ellas es suficientemente madura y los científicos todavía están intentando mejorarlas.
- Uno de los mayores problemas de la gravedad cuántica es la falta de datos experimentales. Sus efectos, cualesquiera que sean, son tan débiles que no los encontramos en ninguna de nuestras observaciones. El descubrimiento experimental del efecto de la gravedad cuántica sería revolucionario en física, pero todavía no se ha producido.
Michael Montero es especialista en Astronomía, cuenta con años de experiencia en observatorios y está especializado en avistamiento a media distancia. También ha preparado a algunos grupos de iniciados en astronomía. Una de sus aficiones más importantes es la observación de astros en la naturaleza, que practica cuando sus viajes y trabajo se lo permiten.