Elaborar una descripción de la gravedad en la escala en la que se produce la interacción entre las partículas es muy difícil. Muchos físicos trabajan en esta área desde hace décadas, y los resultados llegan. Llegan con lentitud, como cabe esperar cuando la entidad de los retos que es necesario abordar es casi titánica, pero llegan. Hace tan solo dos días os hablamos de la gravedad difusa y su papel en la reconciliación de la relatividad general y la mecánica cuántica, por lo que nos parece que es un buen momento para repasar un experimento interesantísimo del que os hablamos por primera vez en febrero de este año. En cualquier caso, antes de hacerlo nos interesa afianzar bien algunos conceptos básicos.
El primero de ellos es la gravedad cuántica. Podemos definir esta disciplina como la teoría de la física que aspira a unificar la gravedad tal y como la describe la teoría general de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica. Es, en definitiva, una teoría del todo que intenta explicar cuáles son los mecanismos que dirimen el comportamiento de la gravedad en la escala de las partículas subatómicas. El problema es que hasta ahora la gravedad tal y como la entendemos desde Einstein solo funciona bien en el mundo macroscópico con el que estamos familiarizados.
La teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles son dos de las teorías cuánticas de la gravedad más respaldadas actualmente. El problema es que ninguna de las dos ha conseguido demostrar de forma fehaciente si es correcta, a pesar de que ambas han logrado algunos éxitos notables. En este ámbito también es importante que no pasemos por alto la teoría poscuántica de la gravedad clásica de Oppenheim, que a grandes rasgos propone modificar la teoría cuántica de manera que sea capaz de convivir con la relatividad general respetando los mecanismos que dirimen la interacción entre los objetos con masa y el continuo espacio-tiempo.
Un gran paso que nos acerca a la gravedad cuántica y a una mejor comprensión del cosmos
Un equipo de investigadores de la Universidad de Southampton (Inglaterra) liderado por el físico Tim M. Fuchs ha conseguido medir la gravedad a escala microscópica. Es la primera vez que el ser humano consigue cuantificar la gravedad en este dominio, por lo que estamos ante un hito muy importante que, sobre el papel, allana el camino que están recorriendo los físicos que desarrollan su investigación en el ámbito de la gravedad cuántica.
El experimento que ha permitido a Fuchs y sus colaboradores apuntarse este éxito es muy complejo. Y también muy ingenioso
Como podemos intuir el experimento que ha permitido a Fuchs y sus colaboradores apuntarse este éxito es muy complejo. Y también muy ingenioso. Y es que muy a grandes rasgos su estrategia ha consistido en utilizar imanes superconductores para conseguir que un objeto de 0,43 miligramos levite a una temperatura cercana al cero absoluto (0 kelvin o -273,15 grados Celsius). No obstante, esta es solo la primera parte de su experimento.
Después utilizaron unos detectores extremadamente sensibles para medir la interacción gravitacional a la que estaba siendo sometido el objeto. La medida que obtuvieron da escalofríos por su pequeñez: 30 attonewtons. Un attonewton equivale a la trillonésima parte de un newton, por lo que no cabe duda de que tiene mucho mérito desarrollar la tecnología necesaria para tomar una medida de este calibre. Este es, en realidad, el gran éxito que han alcanzado estos científicos.
Se trata de una proeza técnica. De eso no cabe la menor duda. No obstante, lo más interesante es que la capacidad de medir la interacción de la gravedad y un objeto tan pequeño permite a los físicos acariciar con la punta de los dedos la posibilidad de empezar a observar la manifestación de los efectos cuánticos. Y en este escenario es razonable prever que futuros experimentos similares a este pero más precisos pueden resultar cruciales en la elaboración de una teoría de la gravedad cuántica. De hecho, Fuchs y su equipo planean llevar a cabo otros experimentos empleando partículas cada vez más pequeñas con el propósito de llegar a la escala en la que los efectos cuánticos prevalecen.
Imagen | CERN
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