Saltar al contenido

¿Qué pasa si la gravedad es en realidad una copia doble de otras fuerzas?

¿Qué pasa si la gravedad es en realidad una copia doble de otras fuerzas?

¿Es en realidad una copia doble de otras fuerzas?

Hasta Los físicos han podido determinar que la naturaleza habla dos lenguajes mutuamente ininteligibles: uno para la gravedad y otro para todo lo demás. Las curvas en la estructura del espacio-tiempo le dicen a los planetas y a las personas en qué dirección caer, mientras que todas las demás fuerzas surgen de las partículas cuánticas.

Albert Einstein habló por primera vez de la gravedad en términos de curvas en el espacio-tiempo en su teoría general de la relatividad. La mayoría de los teóricos asumen que la gravedad en realidad nos empuja a través de partículas, llamadas gravitones, pero los intentos de reescribir la teoría de Einstein utilizando reglas cuánticas generalmente han producido una tontería. La brecha entre las fuerzas es profunda, y una unificación completa de las dos gramáticas parece remota.

En los últimos años, sin embargo, una desconcertante herramienta de traducción conocida como la «copia doble» ha demostrado ser sorprendentemente hábil para convertir ciertas entidades gravitacionales, como los gravitones y los agujeros negros, en equivalentes cuánticos dramáticamente más simples.

«Hay un cisma en nuestra imagen del mundo, y esto está cerrando esa brecha», dijo Leron Borsten, físico del Instituto de Estudios Avanzados de Dublín.

Si bien esta relación matemática no probada entre la gravedad y las fuerzas cuánticas no tiene una interpretación física clara, está permitiendo a los físicos realizar cálculos gravitacionales casi imposibles e insinuar una base común subyacente a todas las fuerzas.

Juan José Carrasco, físico de la Universidad Northwestern, dijo que cualquiera que pase tiempo con la copia doble cree que «tiene sus raíces en una forma diferente de entender la gravedad».

Gravedad contra el resto

En un lado de la división física fundamental se encuentran la fuerza electromagnética, la fuerza débil y la fuerza fuerte. Cada una de estas fuerzas viene con su propio portador de partículas (o portadores) y alguna cualidad a la que responde la partícula. El electromagnetismo, por ejemplo, usa fotones para empujar partículas que poseen carga, mientras que la fuerza fuerte es transmitida por gluones que actúan sobre partículas con una propiedad llamada color.

Los físicos pueden describir cualquier evento que involucre estas fuerzas como una secuencia de partículas que se dispersan entre sí. El evento puede comenzar con dos partículas acercándose y terminar con dos partículas volando. En principio, hay infinitas interacciones que pueden ocurrir en el medio. Pero los teóricos han aprendido a hacer predicciones espantosamente precisas priorizando las secuencias más simples y probables.

Al otro lado de la línea divisoria está la gravedad, que se rebela contra este tipo de trato.

Los gravitones reaccionan a sí mismos, generando un bucle de ecuaciones tipo Escher. También proliferan con una promiscuidad que haría sonrojar a un conejito. Cuando los gravitones se mezclan, puede surgir cualquier número de ellos, lo que complica el esquema de priorización utilizado para otras fuerzas. Simplemente escribir las fórmulas para asuntos gravitacionales simples es un trabajo duro.

Pero el procedimiento de doble copia sirve como una puerta trasera aparente.

Zvi Berna y Lance Dixon, luego se unieron Carrasco y Henrik Johansson, desarrolló el procedimiento en la década de 2000, avanzando trabajo más antiguo en teoría de cuerdas, una candidata a la teoría cuántica de la gravedad. En la teoría de cuerdas, los bucles en forma de O que representan gravitones actúan como pares de cuerdas en forma de S correspondientes a los portadores de otras fuerzas. Los investigadores descubrieron que la relación también se aplica a las partículas puntuales, no solo a las cadenas hipotéticas.

En la suma de todas las interacciones posibles que podrían ocurrir durante un evento de dispersión de partículas, el término matemático que representa cada interacción se divide en dos partes, tanto como el número 6 se divide en 2 × 3. La primera parte captura la naturaleza de la fuerza en cuestión; para la fuerza fuerte, este término se relaciona con la propiedad llamada color. El segundo término expresa el movimiento de partículas: la «cinemática».

Para realizar la copia doble, desecha el término de color y lo reemplaza con una copia del término cinemático, convirtiendo 2 × 3 en 3 × 3. Si 6 describe el resultado de un evento de fuerza fuerte, entonces la copia doble nos dice ese 9 coincidirá con algún evento gravitónico comparable.

La copia doble tiene un talón de Aquiles: antes de ejecutar el procedimiento, los teóricos deben reescribir el término de cinemática adicional en una forma que se parezca al término de color. Este cambio de formato es difícil y puede que no siempre sea posible, ya que la suma se refina para incluir interacciones cada vez más complicadas. Pero si la cinemática lo obliga, obtener el resultado de la gravedad es tan fácil como cambiar 2 × 3 a 3 × 3.