No, la estructura del espacio-tiempo no es espumosa

No, la estructura del espacio-tiempo no es espumosa

Publicado por el mar 17, 2015

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Un nuevo experimento demuestra que una de las bases de la teoría de Einstein se cumple a rajatabla: las partículas de luz, los fotones, se propagan todos exactamente a la misma velocidad a través del espacio. 

Cuando se cumple un siglo desde que Einstein formulara su Teoría General de la Relatividad, un equipo internacional de investigadores acaba de llevar a cabo otra prueba que demuestra, una vez más, su veracidad. En un artículo recién publicado en Nature Physics los científicos, de las Universidades de Jerusalem, Open University, La Sapienza en Roma y Montpellier en Francia, describen cómo, efectivamente, una de las bases de la teoría de Einstein se cumple a rajatabla. Se trata, en concreto, de la idea de que las partículas de luz, los fotones, se propagan todos exactamente a la misma velocidad a través del espacio.

Para probar este punto, los investigadores analizaron los datos recogidos por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que mide los tiempos de llegada a la Tierra de fotones procedentes de lejanas explosiones de rayos gamma. Y los datos muestran que, después de un viaje de miles de millones de años a través del espacio, desde el lugar de la explosión hasta nosotros, todos los fotones llegan con apenas una mínima fracción de segundo de diferencia entre uno y otro.

Los datos indican, pues, que todos los fotones, incluso si tienen diferentes energías, se mueven exactamente a la misma velocidad. Se trata de la mejor medición llevada a cabo hasta ahora de la independencia de la velocidad de la luz de la cantidad de energía de las pequeñas partículas que la componen.

Pero más allá de confirmar las teorías de Einstein, esta observación descarta también algunas de las ideas que manejan los físicos sobre la unificación de la relatividad general y la Mecánica Cuántica, uno de los máximos y más difíciles objetivos de la Ciencia actual. De hecho, a pesar de que ambas teorías son los dos pilares de la Fisica en la actualidad, ambas resultan irreconciliables y contradictorias entre sí. Las leyes que rigen el comportamiento de lo muy pequeño (las partículas subatómicas) no son las mismas que sigue la materia a gran escala.

La espuma del espacio y el tiempo

Por ejemplo, uno de los intentos de reconciliar ambos cuerpos teóricos es la idea de que existe una “espuma espacio temporal”. Según este concepto, el espacio no sería continuo a escala microscópica, sino que tendría una estructura espumosa. El tamaño de los elementos que constituyen esa espuma sería tan pequeño que resulta incluso difícil de imaginar y, hasta ahora, nadie lo ha podido medir directamente. 

Sin embargo, la idea implica que los fotones que viajan a través de esa “espuma” de espacio tiempo se verían afectados por esa estructura esponjosa, lo que causaría que se propagaran a velocidades ligeramente diferentes dependiendo de sus niveles de energía.

Y eso es precisamente lo que este experimento contradice. El hecho de que todos los fotones, sin importar su nivel de energía, lleguen al mismo tiempo hasta nosotros puede indicar dos cosas: o bien esa estructura espumosa no existe; o si existe, tiene que ser incluso mucho más pequeña de lo que se esperaba.

“Cuando empezamos nuestro análisis -explica Tsvi Piran, que ha dirigido la investigación- no esperábamos obtener medidas tan precisas. Este nuevo límite está al nivel esperado por las teorías de Gravedad Cuántica y puede llevarnos directamente a combinar la teoría cuántica y la relatividad”.

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