El premio Nobel de Física Roger Penrose, así como el físico Jonathan Oppenheim, entre otros científicos, han propuesto un experimento para comprobar si la gravedad es cuántica
La Física lleva décadas persiguiendo una teoría del todo que una la cuántica con la teoría de la relatividad. Ahora el premio Nobel Roger Penrose, el físico Jonathan Oppenheim y más científicos han propuesto en conjunto un experimento que pueda medir si la gravedad es cuántica.
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La física en el siglo XXI tiene dos grandes pilares: la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. La primera explica que en el mundo de lo muy pequeño, como los átomos, la energía se transporta en paquetes. Esta idea fue desarrollada por el físico alemán Max Planck, quien nombró como cuantos a estos paquetes de energía.
Del otro lado está la teoría de la relatividad. Esta idea desarrollada por Albert Einstein demostró que el tiempo y el espacio son una sola unidad y que la gravedad no es una fuerza invisible sino el espacio mismo que se deforma ante la presencia de materia.
Agujeros negros, predichos por la relatividad. Foto: AFP
La cuántica y la relatividad son las ideas más importantes que desarrolló la humanidad en el siglo XX y fueron tan importantes que son lo que hace posible que ahora mismo leas esta noticia en tu celular o uses el GPS para llegar a casa. Sin la mecánicacuántica no conoceríamos ni controlaríamos los electrones que hacen funcionar los microchips del celular.
Sin la relatividad, te sería imposible usar el GPS para llegar a casa. Debido a que el tiempo se deforma con la gravedad, este pasa más lento en la superficie de la Tierra que en el espacio y los satélites que manejan el GPS deben considerar ese desfase.
Los celulares no existirían sin la mecánica cuántica y la relatividad. Foto: Pexels
La cuántica y la relatividad son ciertas, pero incompatibles. Usamos para las cosas muy grandes, como los planetas y las personas, las leyes dictadas por la relatividad. Por el contrario, para lo muy pequeño, como los átomos y las partículas, usamos la cuántica. Pero cuando queremos juntar ambas teorías, las fórmulas se desmoronan.
Desde mediados del siglo XX la física ha buscado una teoría del todo que nos permita unir ambos pilares de la física. Una unión satisfactoria de la cuántica y la relatividad, por ejemplo, por permitiría saber qué hay dentro de los agujeros negros, que hubo antes del universo o si existen más universos.
El mayor problema a vencer para obtener una teoría del todo es "volver" cuántica la gravedad. La naturaleza tiene cuatro fuerzas fundamentales:
La fuerza electromagnética
La fuerza nuclear débil
La fuerza nuclear fuerte
La gravedad
Las primeras tres fuerzas son cuánticas. Esto quiere decir que se transmiten en paquetes, llamados cuantos. La luz, por ejemplo, se compone de fotones, que son su unidad mínima. Todas estas fuerzas se transmiten por medio de partículas.
En cambio, la gravedad es descrita por Einstein como una fuerza clásica, en la que no intervienen partículas. Desde mediados del siglo XX se ha propuesto un gravitón, que sería la partícula hipotética de la gravedad, el hilo invisible que une los objetos. Pero, hasta el momento, todos los intentos de volver cuántica la gravedad han fallado.
Jonathan Oppenheim, físico inglés. Foto: Quanta Magazine
¿Pero qué pasaría en lugar de encontrar la partícula de la gravedad solo la volviéramos azarosa? Otro pilar de la mecánica cuántica es que los fenómenos pueden ser aleatorios.
En diciembre del 2023,N+ dio a conocer en español una audaz teoría que busca unificar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad: la gravedad postcuántica. Desarrollada por el físico inglés Jonathan Oppenheim, esta teoría asume que la gravedad es aleatoria.
La teoría de la gravedadinestable desarrollada por Oppenheim no solo funcionaba en el papel, sino que además el inglés señaló que su teoría podía ser comprobada en un laboratorio. De ahí que esta idea de la gravedad postcuántica ganara respaldo lentamente entre la comunidad científica.
Ahora, Jonathan Oppenheim, el premio Nobel Roger Penrose, y una docena más de físicos han propuesto un experimento que podría comprobar si la gravedad es o no cuántica. El documento respaldado por el CERN explica:
La mayoría de los físicos esperan que la gravedad sea de naturaleza cuántica, pero la gravedad es fundamentalmente diferente a las demás fuerzas porque solo ella se describe mediante la geometría del espacio-tiempo. Se necesitan experimentos para comprobar si la gravedad, y por ende el espacio-tiempo, es cuántica o clásica.
Este artículo es un whitepaper, es decir, un documento que propone cómo entender y resolver un problema complejo, como es, en este caso, un experimento para comprobar si la gravedad es o no cuántica. El artículo, que puede consultarse en el siguiente enlace, propone un experimento que mediría si dos objetos micrométricos se unen por deformación del espacio o porque intercambian partículas identificables como gravitones, partículas mínimas de gravedad:
Proponemos un experimento para comprobar la naturaleza cuántica de la gravedad comprobando si puede entrelazar dos cristales de tamaño micrométrico.
Aunque el experimento supondría la construcción de instalaciones con la última tecnología, como para evadir la posible perturbación de ruido gravitacional, los científicos consideran que sería un experimento de menor tamaño que, por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones. Esto quiere decir que es económicamente viable construir este experimento y comprobar, de una vez por todas, si hay una partícula de la gravedad. Acaso pronto sepamos si existe la gravedad cuántica.
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