Este es otro artículo de la serie que trata de ayudar a comprender este Tema Tan Apasionante )
Alguna referencia de Elizabeth Fernández
La gravedad cuántica, es solo un intento de reconciliar dos teorías de la Física.
La gravedad cuántica es un intento de unir los mundos incompatibles de la mecánica cuántica y la gravedad
La gravedad cuántica es un intento de unificar los mundos incompatibles de la mecánica cuántica y la gravedad.
Esto se logra modificando una o ambas teorías para reconciliar los modelos.
Nuestra comprensión de la física dista mucho de ser completa.
A pequeña escala, contamos con la teoría de la mecánica cuántica.
Un paradigma de la mecánica cuántica es el Modelo Estándar , que explica muchas de las partículas más pequeñas y su comportamiento.
A gran escala, la fuerza principal que rige los objetos es la gravedad, descrita por la relatividad general .
Sin embargo, al intentar conciliar estos dos modelos, los científicos se han quedado cortos; la mecánica cuántica y la relatividad general no son compatibles.
La gravedad cuántica es esa clave desconocida: la manera de hacer que el mundo cuántico y el mundo de la gravedad funcionan bien juntos.
- Una nueva teoría podría finalmente hacer realidad la «gravedad cuántica» y demostrar que Einstein estaba equivocado.
- La física desconocida podría ayudar a que la energía oscura actúe como «anti gravedad» en todo el universo
- Las leyes de la física siguen sin cumplirse: el intento de explicar la singularidad central de los agujeros negros resulta insuficiente, afirma un científico.
¿Qué es la gravedad cuántica en términos simples?
La gravedad cuántica es un intento de reconciliar dos teorías de la física: la mecánica cuántica, que nos dice cómo funciona la física en escalas muy pequeñas, y la gravedad, que nos dice cómo funciona la física en escalas grandes.
¿Es posible la gravedad cuántica?
La gravedad cuántica no solo es posible, sino que es necesaria para completar nuestra comprensión de la física. Aunque existen muchos modelos posibles de gravedad cuántica, hasta ahora ninguno ha sido probado.
¿Qué podría resolver la gravedad cuántica?
La gravedad cuántica puede ayudarnos a comprender la física dentro de los agujeros negros y los momentos inmediatamente posteriores al nacimiento del universo. También puede ayudarnos a comprender el entrelazamiento cuántico , la física de la materia condensada y la información cuántica.
En la mecánica cuántica, valores como la posición, el momento, la energía y el espíritu están "cuantizados", lo que significa que solo pueden tomar ciertos valores discretos en lugar de cualquier valor.
Para ilustrarlo, imagina que estás creando un dibujo con una caja de 64 crayones.
Puede parecer una gran cantidad de colores, pero en este ejemplo en particular, no puedes mezclarlos. Siempre estás limitado a 64 colores discretos.
La gravedad , descrita por la teoría de la relatividad general de Einstein, no es así.
En cambio, es clásico, donde las partículas u objetos toman los valores que eligen. En nuestro ejemplo, los colores "clásicos" son más como la pintura: se pueden mezclar en una gama infinita de colores y pueden adoptar un tono intermedio entre los que se encuentran en la caja de crayones.
Existen otras diferencias entre ambas teorías. En la mecánica cuántica, las propiedades de las partículas nunca son seguras.
En cambio, se describe mediante "funciones de onda", que solo proporcionan valores probabilísticos.
De nuevo, en la relatividad general, esta incertidumbre no existe.
Finalmente, el Modelo Estándar explica cómo funcionan tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza electromagnética , la fuerza débil y la fuerza fuerte .
Cada una de estas fuerzas está mediada por un bosón : un fotón para la fuerza electromagnética, un bosón W o Z para la fuerza débil, o un gluón para la fuerza fuerte. Estos bosones actúan como partículas de "entrega", transportando la fuerza entre otras partículas.
La cuarta fuerza de la naturaleza, la gravedad, es nuevamente el problema.
No se sabe si la gravedad tiene una partícula que media sus interacciones, y hasta ahora, las búsquedas de esta partícula —el hipotético gravitón— han resultado infructuosas.
No sabemos cómo escribir las leyes de la mecánica cuántica en el espacio-tiempo curvo.
Tanto la relatividad general como el Modelo Estándar funcionan extraordinariamente bien en sus propios regímenes y han resistido numerosas pruebas .
Sin embargo, la física queda incompleta cuando cada una de estas teorías se sale de su régimen, por ejemplo, en entornos extremos como los centros de los agujeros negros o los primeros momentos del universo.
Otro ejemplo surge si imaginamos un fotón viajando por el universo.
La relatividad general nos dice que este fotón seguiría una trayectoria clásica que se alinea con las curvas y contornos del espacio-tiempo debido a la gravedad de planetas, estrellas y galaxias.
Sin embargo, este fotón también sigue las reglas de la fuerza electromagnética, regida por la mecánica cuántica, y no sabemos cómo escribir las leyes de la mecánica cuántica en un espacio-tiempo curvo .
Todo esto significa que nuestra comprensión de la física es incompleta.
Si se quiere comprender el universo, necesitamos una manera de unificar teorías incompatibles, y esto la gravedad cuántica lo consigue. Aunque a veces implica intentos de "cuantizar" la gravedad o modificarla de alguna manera para que pueda ser compatible con la mecánica cuántica.
Otros intentos de encontrar una teoría de la gravedad cuántica modifican la mecánica cuántica para que sea más coherente con la gravedad, mientras que otras teorías combinan ambos enfoques.
La teoría de cuerdas sugiere que las partículas son en realidad cuerdas diminutas)
La teoría de cuerdas es uno de los muchos intentos de desarrollar un modelo de gravedad cuántica.
La teoría de cuerdas sugiere que las partículas son en realidad cuerdas diminutas. Imaginemos una cuerda de guitarra; diversos modos de vibración crean diferentes notas., o sonidos
De igual manera, en la teoría de cuerdas, los modos de vibración crean diferentes partículas.
Una de estas vibraciones describe un gravitón, cuyo comportamiento concilia la mecánica cuántica y la gravedad.
También existen otros modelos de gravedad cuántica.
La dualidad holográfica , una teoría derivada de la teoría de cuerdas, sugiere que existe una proyección de este universo —un «hológrafo»— sin gravedad.
En esta proyección, el Modelo Estándar funciona sin problemas. Otra teoría, llamada gravedad cuántica de bucles , propone que el universo está compuesto de pequeños bucles interconectados que, en esencia, cuantifican el espacio-tiempo.
Los investigadores han propuesto diversas maneras de analizar el régimen de la gravedad cuántica.
Muchas de estas implican el entrelazamiento cuántico, pequeños cambios en las fluctuaciones cuánticas de la gravedad observadas en los neutrinos y los interferómetros de espín .
Las nuevas generaciones de detectores de ondas gravitacionales también podrían encontrar evidencia de gravedad cuántica en las fusiones de agujeros negros, que podrían tener efectos cuánticos o evidencia en el fondo cósmico de microondas .
Experimentos futuros podrían conducir a nuevos conocimientos sobre la gravedad cuántica.
Mientras tanto, ilustra que aún hay mucho que desconocemos sobre el universo.
Una nueva teoría podría finalmente hacer realidad la «gravedad cuántica» y demostrar que Einstein estaba equivocado.
Por Andrey Feldman
Un nuevo artículo de física se dirige hacia la creación de una largamente buscada "teoría del todo", al vincular la gravedad con el mundo cuántico.
Sin embargo, la nueva teoría aún dista mucho de ser demostrada
Los físicos han desarrollado un enfoque novedoso para resolver uno de los problemas más persistentes de la física teórica: unir la gravedad con el mundo cuántico.
En un artículo reciente publicado en la revista Reports on Progress in Physics , los científicos describieron una reformulación de la gravedad que conduciría a una descripción totalmente compatible con la teoría cuántica, sin invocar las dimensiones adicionales o las características exóticas que requieren los modelos más especulativos, como la teoría de cuerdas .
La propuesta se centra en un replanteamiento del comportamiento de la gravedad a nivel fundamental.
Si bien las fuerzas electromagnéticas, débil y fuerte se describen mediante la teoría cuántica de campos —un marco matemático que incorpora la incertidumbre y la dualidad onda-partícula—, la gravedad Sigue siendo la excepción.
La relatividad general , la teoría de la gravedad de Einstein, es una teoría puramente clásica que describe la gravedad como la deformación de la geometría del espacio-tiempo por la masa y la energía.
En la mayoría de los intentos tratando de combinar la teoría cuántica con la relatividad general a menudo se incurren en inconsistencias matemáticas fatales, como las probabilidades infinitas. (Tendrías que saber que son las probabilidades infinitas para comprender mejor este pronunciamiento)
- Las leyes de la física siguen sin cumplirse: Ante el intento de explicar la singularidad central de los agujeros negros, esto resulta insuficiente, afirman los científicos.
- La danza de los agujeros negros ilumina las matemáticas ocultas del universo.
- Las 'singularidades' que expulsan materia podrían eliminar la necesidad de energía oscura y materia oscura.
El nuevo enfoque reinterpreta el campo gravitacional de forma que refleja la estructura de las teorías cuánticas de campos conocidas.
«El hallazgo clave es que nuestra teoría proporciona un nuevo enfoque de la gravedad cuántica que se asemeja a la formulación de las demás interacciones fundamentales del Modelo Estándar», afirmó Mikko Partanen, físico de la Universidad Aalto de Finlandia y coautor del estudio.
En lugar de curvar el espacio-tiempo, la gravedad, en su modelo, está mediada por cuatro campos interrelacionados, cada uno similar al campo que rige el electromagnetismo.
Estos campos responden a la masa de forma muy similar a como los campos eléctricos y magnéticos responden a la carga y la corriente.
Además, interactúan entre sí y con los campos del Modelo Estándar de una manera que reproduce la relatividad general a nivel clásico, a la vez que permite la incorporación consistente de efectos cuánticos.
Dado que el nuevo modelo refleja la estructura de las teorías cuánticas consolidadas, elude los problemas matemáticos que históricamente han obstaculizado los esfuerzos por cuantificar la relatividad general.
Según los autores, su marco de trabajo produce una teoría cuántica bien definida que evita problemas comunes —como los infinitos no físicos en cantidades observables y las desventajas de los procesos físicos— que suelen surgir al cuantificar la relatividad general mediante métodos convencionales y sencillos.
Una clave de ventaja de este enfoque es su simplicidad.
A diferencia de muchos modelos de gravedad cuántica que requieren partículas no detectadas y fuerzas adicionales,
Esta teoría se basa en un terreno conocido.
a pesar de sus prometedoras características, el modelo aún se encuentra en sus etapas iniciales.
Si bien los cálculos preliminares indican que la teoría se comporta adecuadamente bajo las comprobaciones de consistencia habituales, aún queda por determinar una prueba completa de su consistencia.
Además, el marco aún no se ha aplicado a algunas de las cuestiones más profundas de la física gravitacional, como la verdadera naturaleza de las singularidades de los agujeros negros o la física del Big Bang.
«La teoría aún no es capaz de abordar estos importantes desafíos, pero tiene potencial para hacerlo en el futuro», afirmó Partanen.
La verificación experimental podría resultar aún más difícil de alcanzar.
La gravedad es la más débil de todas las fuerzas conocidas, y sus aspectos cuánticos son increíblemente sutiles.
Las pruebas directas de los efectos de la gravedad cuántica están fuera del alcance de los instrumentos actuales.
— Cómo la «espuma cuántica» pudo haber inflado el universo primitivo
"Probar los efectos de la gravedad cuántica es un desafío debido a la debilidad de la interacción gravitacional", afirmó Tulkki. Aun así, dado que la teoría no incluye parámetros ajustables, cualquier experimento futuro que investigue el comportamiento gravitacional cuántico podría confirmar, o descartar, la nueva propuesta.
"Dado el ritmo actual de los avances teóricos y observacionales, podrían pasar varias décadas hasta que se logren los primeros avances experimentales que nos proporcionan evidencia directa de los efectos de la gravedad cuántica", afirmó Partanen. "
La evidencia indirecta mediante observaciones avanzadas podría obtenerse antes".
Por ahora, el trabajo de Partanen y Tulkki abre una nueva dirección para los teóricos que buscan una teoría cuántica de la gravedad, una que se mantiene basada en los marcos exitosos de la física de partículas y que al mismo tiempo pueda revelar algunos de los misterios más profundos del universo.
NO SE DEBE SER DÉBIL, SI SE QUIERE SER LIBRE
18 05 2025
