Para justificar la representaci\u00f3n de la gravedad en el \u00e1mbito de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, es decir, a la escala de los \u00e1tomos y las part\u00edculas subat\u00f3micas, es preciso modificar las ecuaciones del campo de la relatividad general por factores de correcci\u00f3n. La primera y principal de estas enmiendas num\u00e9ricas es un par\u00e1metro denominado alfa (\u03b1) y su valor exacto a\u00fan no ha sido determinado. Una de las implicaciones del alfa es que influye en la interacci\u00f3n entre los gravitones, part\u00edculas cu\u00e1nticas hipot\u00e9ticas, sin masa, que ser\u00edan las portadoras de la fuerza gravitatoria y la transmitir\u00edan al resto de las part\u00edculas.<\/p>\n
Un art\u00edculo elaborado por tres f\u00edsicos te\u00f3ricos calcul\u00f3 el valor m\u00ednimo que deber\u00eda presentar alfa para que la teor\u00eda del alem\u00e1n Albert Einstein (1879-1955) tambi\u00e9n pudiera describir las interacciones gravitacionales en el universo microsc\u00f3pico de la f\u00edsica de part\u00edculas. Seg\u00fan el estudio, publicado en agosto de 2021 en la revista cient\u00edfica Physical Review Letters (PRL)<\/em>, alfa tendr\u00eda que ser un n\u00famero igual o mayor que 0,14. El resultado calculado por los autores del art\u00edculo fue casi igual al valor m\u00ednimo de alfa hallado en la d\u00e9cada de 1990 por los defensores de la teor\u00eda de cuerdas: 0,1389.<\/p>\n La obtenci\u00f3n de una expresi\u00f3n num\u00e9rica para ese factor de correcci\u00f3n constituye un paso esencial hacia la formulaci\u00f3n de la gravitaci\u00f3n cu\u00e1ntica, una suerte de embri\u00f3n de una teor\u00eda de todo, capaz de unificar los conceptos de la relatividad general y de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Hasta ahora, el \u00fanico modelo f\u00edsico-matem\u00e1tico que hab\u00eda realizado c\u00e1lculos y arribado a una propuesta de un valor m\u00ednimo para alfa hab\u00eda sido la teor\u00eda de cuerdas.<\/p>\n Seg\u00fan esta propuesta, las part\u00edculas elementales de la materia, en lugar de ser objetos puntuales, ser\u00edan filamentos microsc\u00f3picos unidimensionales, similares a cuerdas, que vibrar\u00edan en 10 dimensiones del espacio-tiempo. \u201cQuedamos sorprendidos con el resultado de nuestro trabajo. Puede que haya sido una coincidencia o no\u201d, comenta el portugu\u00e9s Pedro Vieira, uno de los autores del art\u00edculo, cuyas investigaciones, en parte, son financiadas por el programa S\u00e3o Paulo Excellence Chair (Spec) de la FAPESP. \u201cTodav\u00eda es demasiado pronto como para afirmar que la teor\u00eda de las cuerdas es correcta o que es la \u00fanica alternativa posible para unificar la relatividad general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. Adem\u00e1s de alfa, hay otros factores de correcci\u00f3n que tambi\u00e9n deben calcularse, como beta y gamma\u201d.<\/p>\n Vieira divide su a\u00f1o de trabajo entre las clases y las investigaciones en el Instituto Perimeter, en Canad\u00e1, y en el Centro Internacional de F\u00edsica Te\u00f3rica del Instituto Sudamericano para la Investigaci\u00f3n Fundamental (ICTP-Saifr), que funciona en el Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica de la Universidade Estadual Paulista (IFT-Unesp). El italiano Andrea Guerrieri, de la Universidad de Tel Aviv, en Israel, y el portugu\u00e9s Jo\u00e3o Penedones, de la Escuela Polit\u00e9cnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, tambi\u00e9n firman el art\u00edculo de la PRL<\/em> como coautores.<\/p>\n El valor de la correcci\u00f3n calculado ahora fue casi el mismo que el propuesto por la teor\u00eda de cuerdas<\/p><\/blockquote>\n El tr\u00edo de f\u00edsicos emple\u00f3 un abordaje distinto al que en el pasado utilizaron los te\u00f3ricos de las cuerdas para calcular el valor m\u00ednimo del factor de correcci\u00f3n principal para las ecuaciones de la relatividad. Para ello se valieron de un m\u00e9todo matem\u00e1tico denominado S-matrix bootstrap<\/em>, que, en otro art\u00edculo de 2021, ya hab\u00edan utilizado para estudiar las posibles propiedades de los piones, un tipo de part\u00edculas subat\u00f3micas muy leves. \u201cLa t\u00e9cnica del bootstrap<\/em> empez\u00f3 a utilizarse en los a\u00f1os 1960, cuando lleg\u00f3 a ser popular en el campo de la f\u00edsica cu\u00e1ntica, pero luego perdi\u00f3 terreno frente a otros abordajes\u201d, explica Guerrieri, quien pas\u00f3 tres a\u00f1os, entre 2017 y 2020, como becario de posdoctorado en el ICTP-Saifr.<\/p>\n Este m\u00e9todo parte de principios o postulados generales \u2013tales como la causalidad, la invariancia de Lorentz (las leyes de la f\u00edsica son siempre las mismas independientemente de la ubicaci\u00f3n del observador) y el hecho de que una probabilidad nunca puede ser mayor que 1\u2013 para calcular ciertas propiedades que derivan de la interacci\u00f3n entre las part\u00edculas subat\u00f3micas en el universo cu\u00e1ntico. En este caso, se us\u00f3 para predecir el menor valor posible para el factor de correcci\u00f3n alfa. Para que sea viable el uso de la t\u00e9cnica del S-matrix bootstrap<\/em>, que exige una gran capacidad computacional para realizar una serie de operaciones, Vieira, Guerrieri y Penedones tuvieron que adoptar en su trabajo un modelo de la realidad simplificado, basado en una versi\u00f3n dominante de la teor\u00eda de las cuerdas.<\/p>\n En el mundo virtual de esa propuesta, habr\u00eda 10 dimensiones de tiempo y espacio (6 m\u00e1s que las conocidas) y ser\u00eda manifiesta una propiedad denominada supersimetr\u00eda. Seg\u00fan esta propiedad, cada part\u00edcula del Modelo Est\u00e1ndar de la f\u00edsica \u2013la teor\u00eda dominante que desde hace medio siglo explica las interacciones entre las fuerzas conocidas, exceptuando a la gravedad, y las part\u00edculas que componen la materia\u2013 estar\u00eda acompa\u00f1ada de otra part\u00edcula, denominada supercompa\u00f1era. \u201cEn pr\u00f3ximos trabajos intentaremos calcular el valor de alfa en ambientes con menos dimensiones\u201d, dice Vieira.<\/p>\n No todos consideran al estudio que calcul\u00f3 el menor valor posible para el factor de correcci\u00f3n alfa como un nuevo impulso a la teor\u00eda de cuerdas, para la que, de momento, se carece de pruebas experimentales. \u201cTodos los datos observacionales indican que el Universo posee cuatro dimensiones y no presenta supersimetr\u00eda\u201d, dice el f\u00edsico Andr\u00e9 Landulfo, del Centro de Ciencias Naturales y Humanas de la Universidad Federal del ABC (CCNH-UFABC), quien no form\u00f3 parte del estudio. \u201cNo creo que el resultado del estudio cuente con la proyecci\u00f3n suficiente como para poder utilizarlo en teor\u00edas de la gravitaci\u00f3n cu\u00e1ntica que puedan tener una realidad f\u00edsica. Por lo tanto, me parece dif\u00edcil que se lo pueda utilizar para afianzar la teor\u00eda de cuerdas como una alternativa viable, y mucho menos como la \u00fanica alternativa viable para la formulaci\u00f3n de una teor\u00eda de la gravitaci\u00f3n cu\u00e1ntica\u201d.<\/p>\n Proyecto<\/strong>
\nAplicaciones de la teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos (n\u00ba 19\/24277-8<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda de Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Programa <\/strong>S\u00e3o Paulo Excellence Chair (Spec); Investigador responsable<\/strong> Pedro Vieira (Unesp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 888.746,51<\/p>\n