Un equipo internacional de científicos, compuesto por investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, la Saint Louis University en su campus de Madrid y la Universidad de California, ha propuesto una nueva teoría que sugiere que el espacio-tiempo podría estar formado por “bosones virtuales” entrelazados, de manera similar a la doble hélice del ADN. Este hallazgo, que podría tener implicaciones significativas en la unificación de la gravedad y el electromagnetismo, se ha publicado recientemente en la revista General Relativity and Gravity.
La investigación fue liderada por el profesor Robert Monjo, doctor en física y matemáticas de la Saint Louis University-Madrid Campus, en colaboración con el profesor Rutwig Campoamor-Stursberg, director del departamento de Álgebra, Geometría y Topología de la Universidad Complutense de Madrid, y el investigador Álvaro Rodríguez-Abella, de la Universidad de California en Los Ángeles. Según los autores, su trabajo representa un avance importante en la comprensión de la verdadera naturaleza del espacio-tiempo. Monjo afirma: Hasta ahora, había una gran distancia entre la gravedad y las demás fuerzas de la naturaleza, pero con este estudio hemos encontrado un vínculo que podría unirlas.
Una de las claves de este estudio radica en la extensión de la idea de simetría de “color” —un concepto propio de la cromodinámica cuántica— aplicada a la gravedad. Este enfoque permitiría interpretar la gravedad y el electromagnetismo como manifestaciones de una teoría más general. Las simetrías, definidas como invariancias de magnitudes observadas bajo distintas transformaciones, son fundamentales para comprender la física moderna. En este caso, los investigadores han generalizado estas simetrías para proponer lo que denominan “gravedad coloreada”, una teoría que amplía las ideas de Einstein sobre la gravedad.
El artículo se basa en un trabajo de Einstein de 1928 sobre la “gravedad teleparalela”, una interpretación alternativa de la gravedad que considera tanto la curvatura como la torsión del espacio-tiempo. Para explicar esta idea, los científicos usan la metáfora de un muelle que puede verse como un anillo perfectamente circular (curvatura) o como una línea recta retorcida (torsión). Ambas descripciones son equivalentes y producen los mismos efectos gravitatorios, siendo una cuestión de elegir el marco teórico adecuado. Lo revolucionario de esta teoría es que para generar los efectos de la gravedad, se necesitarían pares de “bosones virtuales”, partículas entrelazadas que forman una especie de doble hélice, similar a la del ADN.
Estos bosones virtuales serían responsables de la torsión necesaria para describir los efectos gravitatorios de una manera cuántica. La partícula hipotética que media la gravedad, el “gravitón”, se describiría en este marco como una entidad con “spin 2”, es decir, con un giro doble que se asemeja a la doble hélice del ADN. Según los investigadores, este es el primer paso hacia una posible unificación de las fuerzas fundamentales, que es uno de los mayores desafíos de la física teórica moderna.
Este tipo de estudios tiene importantes precedentes históricos. Entre 1919 y 1926, los físicos Theodor Kaluza y Oskar Klein ya habían propuesto la idea de unificar la gravedad y el electromagnetismo a través de la introducción de una quinta dimensión. Sin embargo, los avances modernos en la física cuántica han permitido a Monjo y su equipo avanzar en este campo sin la necesidad de recurrir a dimensiones adicionales. El profesor Monjo señala que Einstein estuvo muy cerca de lograr esta unificación, pero le faltaba considerar algunas coordenadas más adecuadas para establecer el puente que uniera ambas teorías.
Además, uno de los conceptos clave en este trabajo es la deslocalización cuántica, la idea de que la posición de una partícula no está definida por un único valor, sino por un conjunto de valores posibles descritos mediante matrices u operadores. Este principio cuántico es esencial para entender cómo las fuerzas fundamentales pueden interactuar a escalas extremadamente pequeñas, como las que se encuentran en los orígenes del universo o en el interior de los agujeros negros.
Aunque aún se están analizando las implicaciones teóricas de este hallazgo, los autores son optimistas sobre el potencial de su teoría. Según Monjo y su equipo, es probable que las otras fuerzas fundamentales también puedan ser incluidas dentro de esta teoría de la “gravedad coloreada”. Si esto se confirma, se podría estar más cerca de una unificación de todas las fuerzas de la naturaleza, algo que Albert Einstein buscó sin éxito durante los últimos años de su vida.
FUENTES
Universidad Complutense de Madrid
Monjo, R., Rodríguez-Abella, Á. & Campoamor-Stursberg, R. From colored gravity to electromagnetism. Gen Relativ Gravit 56, 117 (2024). doi.org/10.1007/s10714-024-03307-8
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