Un revolucionario hallazgo sobre la gravedad nos acerca a la teoría del todo

Una nueva forma de entender la gravedad podría ayudar a salvar la antigua brecha entre la gravedad y la mecánica cuántica. Los físicos Mikko Partanen y Jukka Tulkki, de la Universidad Aalto de Finlandia, han propuesto una nueva perspectiva de la gravedad que, según afirman, se ajusta al Modelo Estándar de la física de partículas, que explica las otras tres fuerzas fundamentales del Universo: la fuerza fuerte, la débil y la electromagnética.

Aunque todavía no constituye una teoría completa de la gravedad cuántica, podría ser un paso importante en esa dirección.

«Si esto conduce finalmente a una teoría cuántica completa de la gravedad, algún día podría aportar soluciones a problemas complejos como la singularidad de los agujeros negros y los orígenes del Big Bang», afirma Partanen.

La esquiva búsqueda de una teoría unificada

Un marco unificado que explique todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza suele denominarse la Teoría del Todo. Varias cuestiones fundamentales de la física siguen sin resolverse: por ejemplo, los modelos actuales aún no pueden explicar por qué el Universo observable contiene más materia que antimateria.

La gravedad sigue siendo el mayor obstáculo para llegar a una comprensión clara y unificada del funcionamiento del Universo. Al ser la cuarta fuerza fundamental y la más débil, no se integra sin problemas con las otras tres. La teoría cuántica explica eficazmente el comportamiento de la materia a escalas extremadamente pequeñas -como los átomos y las partículas subatómicas-, pero se queda corta a escalas mayores, donde la gravedad se vuelve dominante.

Por otro lado, la física clásica y la relatividad general describen con precisión la gravedad a escalas cósmicas, pero no explican los fenómenos cuánticos. A pesar de su incompatibilidad, ambos marcos describen con éxito aspectos del Universo, lo que sugiere a los científicos que debe existir una teoría unificadora más profunda que reconcilie a ambas.

Progresos graduales hacia una teoría unificada

Dada la dificultad del problema, es poco probable que se resuelva de una sola vez; en su lugar, es probable que el progreso se desarrolle a través de una serie de avances graduales pero significativos. Uno de ellos, explicado por Partanen y Tulkki, consiste en enmarcar la gravedad dentro del concepto de gauge, una idea fundamental de la teoría cuántica de campos que se utiliza para describir cómo se comportan las partículas dentro de un campo determinado.

Un campo electromagnético es un ejemplo común de campo gauge, y lo mismo puede decirse de un campo gravitatorio.

«El campo electromagnético es el campo gauge más conocido», explica Tulkki. «Cuando las partículas cargadas eléctricamente interactúan, lo hacen a través de este campo, que sirve como el correspondiente gauge».

«De forma similar, cuando las partículas poseen energía, sus interacciones -en virtud de esa energía- se producen a través del campo gravitatorio».

Integrando la Gravedad con el Modelo Estándar

El Modelo Estándar es una teoría de gauge que caracteriza las interacciones fuerte, débil y electromagnética, y está definido por simetrías particulares. Para alinear más estrechamente la teoría de la gravedad con el Modelo Estándar, Partanen y Tulkki buscaron incorporar estas simetrías en un marco basado en gauge para la gravedad. Sus hallazgos publicados resultan alentadores.

“Nuestro marco acerca la teoría gauge de la gravedad a las teorías gauge del Modelo Estándar más que los enfoques tradicionales de gravedad gauge”, señalan los autores en su artículo.

Aunque este trabajo aún está lejos de lograr una teoría completa de la gravedad cuántica, ofrece un camino prometedor que podría desempeñar un papel clave en la resolución de una de las preguntas más desafiantes de la física.

Con esto en mente, Partanen y Tulkki alientan a otros investigadores a contribuir al desarrollo continuo de la teoría. El artículo actual establece una base sólida, pero avanzar más allá requerirá un trabajo teórico significativo y pruebas rigurosas.

“Una comprensión integral de cómo la gravedad unificada afecta a las teorías de campo”, enfatizan los autores, “solo surgirá a través de una extensa investigación futura”.

Read the original article on: Sciencealert

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