NeoFronteras

Proponen un nuevo marco matemático sencillo para describir lo que les pasa a las partículas cuando están sometidas a fluctuaciones gravitatorias intensas.

Como todos sabemos hay dos ramas de la Física que hasta ahora parecen irreconciliables. Por un lado está la Relatividad General, que describe los fenómenos gravitatorios, y por otro la Mecánica Cuántica, que describe el mundo microscópico. Desde hace décadas se persigue una teoría de la gravedad cuántica, pero no se ha conseguido encontrar aún. Los modelos de cuerdas, por ejemplo, lo han intentado, pero sólo han conseguido una matemática muy compleja que a la hora de la verdad no produce predicciones contrastables físicamente.
Ahora Frank Wilczek (del MIT y premio Nobel) y sus colaboradores proponen un nuevo marco matemático relativamente sencillo que quizás pueda dar lugar en algún momento a esa reconciliación entre gravedad y mundo cuántico. Lo que han publicado dista mucho de ser una teoría y mucho menos una teoría cuántica de la gravedad. No tratan de modelar la gravedad directamente, sólo proporciona una posible vía a explorar.
En su artículo consiguen mostrar una manera en la que las partículas cuánticas se mueven de manera suave desde un espacio topológico determinado a otro diferente. Esta situación se da en el nacimiento de los agujeros negros en donde las partículas que hay alrededor están sometidas a fuertes fluctuaciones del espacio-tiempo.
Wilczek sugiere que este trabajo podría proporcionar un marco simplificado para entender los efectos de la gravedad sobre partículas cuánticas así como para describir otras situaciones en las que el espacio por el que se mueven las partículas cuánticas es radicalmente alterado, como ocurre en ciertos experimentos de Física de estado condensado.
Lo que más fascina a la comunidad académica es que las matemáticas implicadas en este nuevo modelo son muy sencillas y lo lejos que se ha llegado con ellas.
En el trabajo se parte de un sistema hipotético en el que una partícula se mueve a lo largo de un hilo que se divide en dos súbitamente. Este escenario es un modelo unidimensional de lo que encontraría una partícula en un espacio en el que su topología cambia radicalmente.
Se centran en el estudio de lo que sucede en los extremos del hilo, lo que fija las condiciones de contorno antes y después de la función de ondas asociada a la partícula.
Muestran que es posible que la función de ondas evolucione de manera continua sin que se produzcan discontinuidades según las condiciones de contorno cambian de una geometría a otra incompatible con la anterior.
La necesidad de escapar de ese problema es lo que motivo en su día, entre otras razones, el desarrollo de las cuerdas.
Aunque en un principio se creyó que este trabajo era totalmente nuevo se ha podido comprobar que en 1995 un artículo (A. P. Balachandran et al. Nucl. Phys. B 446, 299–314; 1995) de Aiyalam Balachandran (Syracuse University) ya proponía un marco similar. Balachandran dice que su trabajo no llegó a la comunidad y espera que el trabajo de Wilczek sí lo haga. Según este físico las aproximaciones convencionales a problema no llegan muy lejos y quizás esto abra una nueva aproximación al problema.
Además parece que el trabajo ha servido para inspirar a los físicos experimentalistas que trabajan en Física Condensada. Entre otros casos podría ayudar a comprender mejor las trampas de iones y circuitos superconductores.
De todos modos hay que ser cautos porque el trabajo es sólo un primer paso que sólo tiene en cuenta una dimensión. Se necesitará un tiempo para ver si tiene un impacto real en la Física. De momento estos físicos seguirán trabajando hasta ver hasta dónde pueden ir con este esquema.

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Fuentes y referencias:
Noticia en Scientific Amercan.
Artículo original.