“El espacio-tiempo sería una maraña de líneas rectas con torsión , como esos tornillos finísimos y larguísimos, pero con una doble hélice en lugar del simple giro del resorte”
Científicos españoles descubren una estructura similar al ADN en el espacio-tiempo
14 de octubre de 2024
Monjo, R., Campoamor-Stursberg, R. et al.
Una nueva teoría no sólo explica el mecanismo de la gravedad, sino que también podría explicar todas las fuerzas que dominan el cosmos.
Un equipo de investigadores españoles acaba de desarrollar una nueva teoría que podría explicar la composición exacta del tejido del espacio-tiempo , el lugar donde se representan todos los acontecimientos físicos del universo.
Según los científicos, el espacio-tiempo estaría formado por una maraña de pares de partículas entrelazadas que forman filamentos en espiral similares a los del ADN.
Según los autores del estudio, esta solución nos acerca finalmente a una teoría unificada que explique todas las fuerzas que gobiernan el universo.
Según la nueva teoría, la base de este ADN cósmico estaría formada por partículas parecidas a fotones (partículas de luz) llamadas bosones virtuales .
Los investigadores creen que la torsión generada por dos bosones virtuales puede producir un fenómeno similar a la gravedad .
Esta idea salva la brecha entre dos conceptos aparentemente irreconciliables, la gravedad y el electromagnetismo de Einstein, y completa una investigación que el físico alemán inició hace casi un siglo y no pudo terminar, explica El Confidencial .
El equipo, dirigido por el físico y matemático español Robert Monjo de la Universidad de Saint Louis, presentó sus resultados en un artículo publicado la semana pasada en la revista General Relativity and Gravity.
El estudio contó con la colaboración del profesor Rutwig Campoamor-Stursberg, director del Departamento de Álgebra, Geometría y Topología de la Universidad Complutense de Madrid, y el investigador postdoctoral Álvaro Rodríguez Abella de la Universidad de California, Los Ángeles (EE.UU.).
De la curvatura del espacio de Einstein a la torsión
Einstein propuso en su famosa Teoría de la Relatividad General, publicada en 2016, que la gravedad es en realidad una curvatura del espacio-tiempo causada por la masa de los objetos espaciales.
El espacio-tiempo sería como un tejido suave y elástico que colapsa bajo el peso de objetos como el Sol o los planetas que lo rodean.
Einstein argumentó en su Teoría de la Relatividad General, publicada en 2016, que la gravedad es en realidad una curvatura del espacio-tiempo causada por la masa de los objetos espaciales. El espacio-tiempo sería como un tejido suave y elástico que colapsa bajo el peso de objetos como el Sol o los planetas que lo rodean.
“Los movimientos elípticos de los planetas se describen como la línea más recta posible ( conocida como geodésica) en un espacio-tiempo curvado por la masa del Sol”, explican los investigadores.
“Sin embargo, otra teoría publicada en 1928 por el propio Einstein, que estuvo casi olvidada durante décadas, ya demostraba que la curvatura produce los mismos efectos dinámicos que una torsión del espacio-tiempo.
Para explicar la diferencia entre curvatura y torsión, el equipo utiliza como ejemplo las diferentes formas de visualizar un resorte.
Cuando un resorte se aplana desde arriba, se aplana como si fuera un círculo, dando la perspectiva de una curvatura circular. Pero si el mismo resorte se estira casi en línea recta, se girará como si fuera un tornillo muy delgado.
“El espacio-tiempo sería una maraña de líneas rectas con torsión , como esos tornillos finísimos y larguísimos, pero con una doble hélice en lugar del simple giro del resorte”, explica Monjo.
“ Las propiedades de estos resortes son sorprendentes , ya que ejercen exactamente la misma fuerza que la acción de la hipotética curvatura del espacio-tiempo definida por la relatividad general de Albert Einstein”, añade el investigador.
“Así, las dos teorías serían equivalentes en términos de efectividad en los fenómenos observados, de ahí la equivalencia entre el círculo plano y la recta con torsión”, concluye Monjo.
Cómo es realmente el tejido del espacio-tiempo
Los investigadores afirman que la torsión generada por dos “bosones virtuales” puede producir un fenómeno similar al producido por el gravitón, la hipotética partícula gravitacional. Esta partícula, dicen, se caracteriza por un doble espín similar al de la doble hélice del ADN.
“En términos simplificados, el espín es la propiedad por la cual las partículas giran sobre sí mismas, y el valor de espín de 2 significa que la doble hélice sólo necesita girar para volverse igual que antes ”, explica Monjo.
Según el investigador, la gravedad no es un tejido elástico que es arrastrado hacia abajo por objetos masivos, sino más bien un plano que se estira o retrae alrededor de objetos más grandes, haciendo que otros objetos más pequeños se acerquen o se alejen.
“El panorama se complica aún más cuando vemos que la tensión en este tejido dependería de su adhesión”, añade el investigador.
“En particular, las partículas con carga coloreada reaccionan de manera diferente que otras partículas, incluidas las cargadas eléctricamente, que también se apoderarían del espacio-tiempo de manera diferente que las partículas neutras, provocando fenómenos electromagnéticos”, detalla el físico.
Cerca de la teoría que lo explica todo
Con esta teoría, los conceptos de gravedad y electromagnetismo podrían incluirse en un nuevo concepto más general , capaz de explicar casi todas las fuerzas del universo: la gravedad coloreada.
Esta idea es similar a la propuesta por los físicos Theodor Kaluza y Oskar Klein , entre 1919 y 1926, aunque debían asumir una quinta dimensión además de las cuatro conocidas.
“La quinta dimensión de Kaluza-Klein se imaginó como pequeños círculos acurrucados en el espacio-tiempo. Un círculo es una línea curva y, por tanto, representa una dimensión adicional”, explica Robert Monjo.
La idea de Kaluza-Klein es que cada línea en el espacio-tiempo sería como una cuerda o un cilindro que parece una línea recta (una dimensión) cuando se ve desde la distancia, pero en realidad es una superficie cilíndrica (dos dimensiones)”, dice el investigador.
“Esta dimensión adicional dio origen más tarde a la teoría de cuerdas. Estas teorías necesitan trabajar con curvaturas, al igual que la teoría de la relatividad general, pero agregando más dimensiones y compactándolas (ocultándolas) dentro de las líneas del espacio-tiempo”, señala el físico.
La teoría de los investigadores españoles utiliza, sin embargo, otra perspectiva: la torsión . “Dado que existe una equivalencia con la curvatura, no necesitamos añadir dimensiones extra, pero sí otras propiedades de color al espacio-tiempo”, afirma el físico español.
Las partículas, explica Monjo, son como hilos de distintos tipos a los que se les asocia un color que imita el espectro visible para diferenciarlas unas de otras.
Actualmente, existen ocho cargas de diferentes colores que funcionan como un pegamento (gluón) muy fuerte entre determinadas partículas.
En la nueva teoría, el espacio-tiempo estaría lleno de estos hilos acoplados para cerrarse (neutralizarse) entre sí. Pero en realidad no serían ocho, sino 15, de los cuales ocho podrían ser gluones, uno el fotón responsable del electromagnetismo, tres responsables de la desintegración y otros tres aún por identificar.
“Estamos tratando de averiguarlo en este momento y esperamos tener más detalles en los próximos meses. Este conjunto de 15 colores diferentes implicaría una teoría más general que incluya los que se conocen actualmente”, afirma Monjo.
“Si se confirma nuestro descubrimiento, estaremos a sólo uno o dos pasos de una teoría candidata que represente todas o casi todas las fuerzas de la naturaleza. Pero necesitamos trabajar más duro para explorar todas las implicaciones de nuestros resultados”, concluye Robert Monjo.
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