Nuevos resultados obtenidos a partir de los datos combinados de IceCube y Fermi parecen mostrar los primeros signos directos de gravedad cuántica.
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No disponemos aún de una teoría cuántica de la gravedad que tenga visos de ser cierta. Disponemos, eso sí, de varios modelos o aproximaciones de cómo podría ser. El problema es que, hasta ahora, no aparecían indicios experimentales que permitieran a los físicos guiarse hasta alcanzar una teoría así.
Una teoría de la gravedad cuántica solo se manifestaría en situaciones extremas a las que no tenemos acceso, como el interior de los agujeros negros o en el propio Big Bang. Así que hay que buscar algún efecto en otro sitio que, aunque sea despreciable, pueda acumularse en el tiempo o en el espacio. Encontrar este tipo de fenomenología ayudaría en la tarea de desarrollar una teoría cuántica de la gravedad.
Ahora parece que en un estudio publicado en Nature Astronomy, un equipo de investigadores de la Universidad de Nápoles «Federico II», la Universidad de Wroclaw y la Universidad de Bergen expone unos resultados que parecen indicar la existencia de un fenómeno experimental ligado a la gravedad cuántica que se había propuesto en el pasado.
Es de suponer que la gravedad cuántica tiene que decirnos algo acerca de la propia estructura del espacio-tiempo. Este no sería algo infinitamente liso a cualquier escala, tal y como dicta la Relatividad General, sino rugoso. El espacio-tiempo tendría cierta textura a partir de cierta escala espacial. Si esta escala es la escala de Planck desde luego que será un efecto muy pequeño. Pero si se da a una escala un poco mayor puede que las partículas que viajen a través del espacio durante largas distancias se vean afectadas y que lo podamos medir.
Estos investigadores examinaron en concreto un modelo de gravedad cuántica de propagación de partículas en el que la velocidad de las partículas ultrarrelativistas disminuye según aumenta su energía. Para ello han comparado los registros de neutrinos y rayos gamma procedentes de distancias cosmológicas.
Se espera que este efecto sea extremadamente pequeño, proporcional a la relación entre la energía de las partículas y la escala de Planck, pero cuando se observan fuentes astrofísicas muy distantes, puede acumularse hasta niveles observables.
La investigación utilizó estallidos de rayos gamma observados por el telescopio Fermi y neutrinos de ultra alta energía detectados por el Observatorio de Neutrinos IceCube. Asumieron que algunos de estos neutrinos y algunos estallidos de rayos gamma podrían tener un origen común, por lo que estarían sincronizados en origen, pero que se observan en diferentes momentos como resultado de esta reducción de la velocidad dependiente de la energía.
«Al combinar datos de IceCube y Fermi, encontramos pruebas preliminares que respaldan los modelos de gravedad cuántica que predicen el efecto. Esto marca un hito importante en el campo de la investigación de la gravedad cuántica, ya que es la primera vez que se obtiene tal nivel de estadística de apoyo a la gravedad cuántica», dice Giovanni Amelino-Camelia (Universidad de Nápoles).
Agrega que, si bien estos hallazgos son preliminares, proporcionan una base sólida para investigaciones más detalladas a medida que se continúe recopilando datos de telescopios de rayos gamma y neutrinos.
Si al final los datos futuros no confirmaran este efecto, estos hallazgos aún proporcionarían límites estrictos en los parámetros de modelos relevantes, lo que también representaría un paso para la investigación de la gravedad cuántica.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Preprint en ArXiv. [3]
Ilustración: NASA/Fermi, Aurore Simonnet, Sonoma State University.