¿En Qué Consiste el Experimento de Roger Penrose que Probaría si la Gravedad es Cuántica?
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Roger Penrose, Jonathan Oppenheim y Gavin Morley son los principales nombres detrás del experimento que podría probar si la gravedad es cuántica
¿En Qué Consiste el Experimento de Roger Penrose que Probaría si la Gravedad es Cuántica? Foto: AFP
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Actualmente, el mayor reto de la Física es encontrar una teoría del todo que haga coincidir a la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Ahora, los físicos Roger Penrose, Jonathan Oppenheim y Gavin Morley, acompañados de otros científicos, han propuesto un experimento revolucionario que podría comprobar finalmente si la gravedad es cuántica. Te explicamos en qué consistirá el experimento.
- Los pilares de la física actual son la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Aunque estas dos teorías están verificadas y permiten nuestra vida moderna, no son compatibles, por lo que se requiere una teoría del todo.
- Uno de los misterios que debe resolver la teoría del todo es si la gravedad se transmite por partículas.
- El Nobel Roger Penrose y el físico Jonathan Oppenheim están entre los científicos que proponen usar microcristales para comprobar si la gravedad es cuántica.
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¿Cómo unir la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad?
La mecánica cuántica y la teoría de la relatividad son la base de la física actual. Desarrolladas en la primera mitad del siglo XX, estas dos teorías son las dos mejores explicaciones que hemos desarrollado para explicar la realidad.
Por un lado está la mecánica cuántica que te permite que uses el celular
La mecánica cuántica sostiene que la energía se transmite en paquetes llamados cuantos y que los fenómenos en el mundo de las partículas son aleatorios. También gracias a ella sabemos que la luz se transmite por partículas, los fotones.
Solo gracias a la cuántica ha sido posible, por ejemplo, construir los microchips del dispositivo donde lees este artículo. Sin nuestro conocimiento de la mecánica cuántica, no podríamos gobernar los electrones dentro de los chips y ni siquiera tendríamos las herramientas para vislumbrar una máquina tan pequeña.
La relatividad es la teoría que te permite usar el GPS
No menos importante es la teoría de la relatividad. Desarrollada por Albert Einstein, gracias a ella sabemos que el tiempo y el espacio una sola unidad. En esta teoría, que usamos para explicar el movimiento, los objetos deforman el espacio con su masa, creando así la gravedad. El tiempo también se deforma ante la mayor gravedad, por ello el GPS de nuestros celulares no podría funcionar si no considerara que el tiempo pasa más lento en la superficie de la Tierra que en el espacio, donde están nuestro satélites.
Pese a que ambas teorías son ciertas, la cuántica y la relatividad son incompatibles. Por ello, desde mediados del siglo XX los científicos persiguen una teoría capaz de reconciliar estas ideas fundamentales de la física.
El problema de volver cuántica la gravedad
Para no pocos científicos, la idea más sencilla ha sido volver cuántica la gravedad. A diferencia de las otras tres fuerzas fundamentales (el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte), la gravedad no se transmite por medio de partículas.
Según la teoría de la relatividad, la gravedad es solo un efecto de la masa de los cuerpos en el espacio y no hay ninguna fuerza invisible que una, por ejemplo, a la Tierra y al Sol. Ante este hueco en la teoría, no pocos físicos han propuesto la existencia de un gravitón, una partícula hipotética que explique cómo se transmite la gravedad.
¿Por qué es tan importante que Roger Penrose, Jonathan Oppenheim y Gavin Morley participen en experimento sobre gravedad cuántica?
Ahora, una docena de científicos de primer nivel ha publicado un artículo que explica cómo comprobar si la gravedad es o no cuántica. Publicado por la revista Quantum Physics, este artículo es un whitepaper. Esto significa que es un documento que explica de forma minuciosa la posible resolución de un experimento.
Sir Roger Penrose, el Nobel de explicó los agujeros negros y ahora quiere resolver la gravedad cuántica
El primer nombre notable que firma este artículo es Roger Penrose. El físico inglés es reconocido por al menos tres ideas que han resultado revolucionarias:
- Propuso que la mecánica cuántica es responsable de la consciencia y que solo los fenómenos aleatorios de las partículas podrían explicar cómo surgen los pensamientos.
- En el libro Los ciclos del tiempo propuso que el Big Bang no fue un fenómeno aislado y que, por el contrario, el universo vive en un eterno ciclo de expansión y retracción.
- En 1965 demostró el proceso físico que lleva a la formación de un agujero negro.
Esta última idea le valió el Premio Nobel de Física en 2020. Al respecto, el propio comité ha explicado en X, antes Twitter:
Diez años después de la muerte de Einstein, el físico laureado Roger Penrose demostró la formación de agujeros negros y describió sus propiedades. El artículo pionero de Penrose aún se considera la contribución más importante a la teoría general de la relatividad desde Einstein.
Jonathan Oppenheim, el físico que imaginó la gravedad postcuántica
El físico inglés Jonathan Oppenheim es otro de los nombres célebres en el artículo que busca resolver si la gravedad es cuántica. Como lo contó N+ por primera vez en español, en 2023 el físico inglés publico dos artículos en Nature con una idea revolucionaria para unir la cuántica y la gravedad: la gravedad no sería cuántica pero sí aleatoria.
Según la gravedad postcuántica de Oppenheim, esta fuerza depende de fluctuaciones aleatorias que volverían “inestables” al espacio y al tiempo. A diferencias de otras teorías que no han logrado demostrar su veracidad fuera del papel, Oppenheim propuso en sus dos artículos pioneros que sus ideas podrían probarse con un experimento que comprobara si dos objetos nanométricos podrían atraerse de forma cuántica o no.
Gavin Morley, el físico experimental que podría explicar la gravedad con microdiamantes
Pocas semanas después de que fuesen publicados los artículos de Jonatham Oppenheim sobre la gravedad postcuántica, Gavin Morley causó un terremoto semejante desde la física experimental.
Como también lo contó N+, el científico de la Universidad de Warwick, en Reino Unido, propuso usar dos microdiamantes, de apenas unos miles de átomos de tamaño, para comprobar cómo actuaba la gravedad entre ellos y cómo interactuaban. En aquel entones, Gavin Morley declaró:
El gato de Schrödinger es un experimento mental que señala que sería realmente extraño si los objetos cotidianos (¡y las mascotas!) pudieran estar en una superposición cuántica de dos lugares. Queremos probar los límites de esta idea.
¿En qué consiste el experimento propuesto por Roger Penrose, Jonatham Oppenheim y Gavin Morley para probar si la gravedad es cuántica?
Dos años después, en 2025, Roger Penrose, Jonathan Oppenheim y Gavin Morley son los tres principales nombres detrás del experimento que busca comprobar si la gravedad es o no cuántica.
De forma semejante al experimento propuesto por Morley en 2023, este artículo recurre a la idea de dos microcristales que puedan ser entrelazados cuánticamente. En el artículo se lee:
Proponemos un experimento para comprobar la naturaleza cuántica de la gravedad, comprobando si esta puede entrelazar dos cristales micrométricos.
El experimento podría llegar, al menos, a dos conclusiones posibles. La primera, que los cristales interactúen de forma cuántica clásica y se obtenga un indicio de la existencia del gravitón.
La otra opción es que, por el contrario, interactúen de forma postcuántica y la gravedad se comporte de forma aleatoria. Una gran ventaja de este experimento es que propone la construcción de instalaciones de tamaño mediano, donde se buscará, por ejemplo, evitar que influya el ruido gravitacional y otros fenómenos aledaños:
El experimento final requerirá un consorcio de tamaño mediano con una excelente supresión de la decoherencia, incluyendo vibraciones y ruido gravitacional.
De ser construido, este experimento nos podría llevar a la teoría del todo y sabremos si la gravedad es cuántica y se transmite por partículas o si es solo aleatoria.
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