Un avance mayor en física teórica podría finalmente unificar la gravedad con las otras fuerzas fundamentales. Este descubrimiento, realizado por investigadores finlandeses, abre perspectivas inéditas sobre el origen del Universo.
Los físicos Mikko Partanen y Jukka Tulkki de la universidad Aalto proponen un nuevo enfoque cuántico de la gravedad. Su teoría, publicada en
Reports on Progress in Physics, se enmarca dentro de las teorías de gauge, similares a las del modelo estándar.
El campo cuántico de gravedad se calcula en un espacio-tiempo plano. La métrica clásica curva se obtiene a partir del valor promedio del campo cuántico.
Crédito: Universidad Aalto
Esta teoría busca resolver la incompatibilidad entre la relatividad general y la mecánica cuántica. Los investigadores utilizan una simetría cercana a la del modelo estándar, más que la de la relatividad general, para describir la gravedad.
Las implicaciones potenciales son vastas, especialmente para comprender las singularidades de los agujeros negros y el Big Bang. La teoría también podría explicar por qué el Universo contiene más materia que antimateria.
El proceso de renormalización, esencial para eliminar los infinitos de los cálculos, aún no está completamente dominado. Sin embargo, los investigadores son optimistas sobre la posibilidad de superar estos obstáculos técnicos en los próximos años.
Al publicar sus trabajos, Partanen y Tulkki invitan a la comunidad científica a participar en el desarrollo de esta teoría. Esperan que su enfoque inspire nuevas investigaciones, como lo hicieron en su momento la mecánica cuántica y la relatividad.
Esta teoría representa un paso más hacia una comprensión unificada de las fuerzas fundamentales. Podría, a largo plazo, revolucionar nuestra visión del Universo y sus orígenes.
¿Qué es una teoría de gauge?
Una teoría de gauge es un marco teórico en física que describe las interacciones fundamentales entre partículas. Se basa en la invariancia de las ecuaciones bajo ciertas transformaciones, llamadas transformaciones de gauge.
En el modelo estándar, las fuerzas electromagnética, débil y fuerte se describen mediante teorías de gauge. Cada una está asociada a un tipo particular de simetría y a partículas mediadoras, como el fotón para el electromagnetismo.
La dificultad con la gravedad es que no parecía poder integrarse naturalmente en este marco. El nuevo enfoque propone una simetría de gauge para la gravedad, similar a las de las otras fuerzas.
Si esta vía se valida, podría permitir unificar todas las fuerzas fundamentales en un único marco teórico. Esto representaría un avance mayor en nuestra comprensión del Universo.
¿Por qué es crucial la renormalización en física cuántica?
La renormalización es una técnica matemática utilizada para tratar los infinitos que aparecen en los cálculos de teoría cuántica de campos. Permite obtener resultados físicos finitos y predictivos.
En el ámbito de la gravedad cuántica, la renormalización es particularmente delicada. Las interacciones gravitacionales son tan débiles que sus efectos cuánticos son difíciles de observar y calcular.
Los investigadores deben demostrar que su teoría sigue siendo renormalizable a todos los órdenes de cálculo. Es una condición esencial para que la teoría sea considerada viable y físicamente pertinente.
Si se cumple esta condición, la teoría podría ofrecer un marco coherente para estudiar fenómenos extremos, como los agujeros negros o los primeros instantes del Universo. Esto abriría nuevas perspectivas en cosmología y física de altas energías.
Fuente: Reports on Progress in Physics