¿Estaría el espacio-tiempo formado por “píxeles”? Este experimento intentará descubrir

El espacio-tiempo del universo puede ser una estructura formada por “píxeles”, es decir, partículas fundamentales tan pequeñas que, si tuvieran el tamaño de un grano de arena, los átomos tendrían proporciones de galaxias. La idea de un espacio-tiempo cuantificable no es exactamente nueva, pero cada vez más científicos intentan ver si es matemáticamente factible.

La búsqueda de una teoría del espacio-tiempo formada por partículas fundamentales proviene de otra búsqueda, aún más complicada: la de conciliar la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein y las leyes de la mecánica cuántica. Ambos han sido probados por numerosas y exhaustivas pruebas, pero fallan cuando los científicos intentan unificarlos.

Con la Relatividad General, la visión del universo cambió por completo y aprendimos que el espacio y el tiempo se pueden considerar como una unidad continua, el espacio-tiempo. La gravedad no sería más que la curvatura del espacio-tiempo en respuesta a la materia.

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La gravedad a gran escala es una distorsión en el espacio-tiempo en respuesta a la materia, pero esta explicación no es matemáticamente aplicable a escala cuántica.

La mecánica cuántica, por otro lado, describe las otras tres fuerzas conocidas en el universo: el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte. Todos ellos están mediados por partículas fundamentales, también llamadas “paquetes discretos” (o cuánticos, porque son cuantificables). Por ejemplo, la luz (parte de la fuerza electromagnética) es transportada por una partícula llamada fotón.

Para nuestra visión de las grandes escalas, la luz es constante, pero para la mecánica cuántica las cosas son muy diferentes. Si pudiéramos detener el tiempo y acercarnos a un haz de luz hasta que pudiéramos ver los fotones, tal vez veríamos algo mucho más irregular y “moteado” con pequeños puntos.

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El problema es que la gravedad sigue siendo la única fuerza fundamental que no tiene sentido en el mundo cuántico. Los científicos han tratado durante mucho tiempo de mostrar cómo podría funcionar una partícula mediadora de la gravedad, pero cada intento ha resultado en números absurdos, como el infinito.

espacio-tiempo cuantificable

La teoría modular del espacio-tiempo también propone partículas fundamentales para unificar la mecánica cuántica y la relatividad general (Imagen: Reproducción/Biblioteca de fotografías científicas)

Una de las propuestas “tentadoras” es que el propio espacio-tiempo está formado por partículas fundamentales, increíblemente más pequeñas que los átomos. Sugiere que el espacio-tiempo, ampliado con un “súper zoom”, también se convierte en un mar espumoso de partículas.

Uno de los principales obstáculos para encontrar evidencia de estas partículas son las escalas increíblemente pequeñas, tan pequeñas que las matemáticas convencionales fallan. Pero la física teórica Kathryn Zurek y la profesora de física de Caltech Rana Adhikari se han unido para probar un nuevo experimento.

Este experimento se llama Gravity from Quantum Entanglement of Space-Time (GQuEST), que propone detectar las conexiones entre los “píxeles”, o partículas, que dan lugar a firmas en el espacio-tiempo. Tal detector sería tan extremo como las diminutas distancias que los científicos necesitan medir para encontrar lo que buscan.

Los experimentos propuestos por Zurek, Adhikari y sus colegas se centran en los efectos de la gravedad cuántica que se pueden observar en escalas más “manejables”. El instrumento funcionaría como un mini LIGO (el detector de ondas gravitacionales) en forma de L, disparando dos rayos láser en direcciones perpendiculares.

Por lo tanto, los científicos buscarán un tipo específico de fluctuación del espacio-tiempo consistente en partículas que aparecen y desaparecen en la hipotética espuma cuántica del espacio-tiempo, al igual que los fotones y otras partículas cuánticas aparecen y desaparecen debido a las fluctuaciones cuánticas.

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Otro detalle es que, en lugar de buscar partículas individuales (lo que sería imposible), los investigadores buscan “correlaciones de largo alcance” entre conjuntos de partículas, lo que da como resultado firmas observables. Zurek explica que estas conexiones de largo alcance son como ondas más grandes en el mar del espacio-tiempo, a diferencia de la espuma donde residen las partículas individuales.

Fuente: SciTechDaily, futurismo

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