Nuevos descubrimientos sobre la gravedad: rompiendo paradigmas en física

Desde que Isaac Newton formuló la ley de la gravitación universal, surgieron varios interrogantes. Si bien quedaron sentadas las bases del funcionamiento de la gravedad, todavía subsistían misterios sobre el comportamiento de la misma a diferentes escalas y en escenarios variados.

Con el paso del tiempo, se enriquecieron los conocimientos en torno a la gravedad. La teoría de la relatividad general marcó un punto de inflexión en el tema. Sin embargo, no se ha logrado armonizar esta teoría con los principios de la mecánica cuántica.

La concepción tradicional

Tradicionalmente se ha planteado que las fuerzas fundamentales de la naturaleza, como la gravedad y el electromagnetismo, tienen una “partícula portadora”. Tales fuerzas serían transmitidas mediante “cuantos” o paquetes de energía. Esto quiere decir que no se conciben como fuerzas continuas.

Hasta ahora, se acepta de manera generalizada la idea de que la gravedad debe tener una partícula portadora, a la que se ha denominado “gravitón”. Esta sería análoga al fotón en electromagnetismo. Sin embargo, hasta la fecha no existe ninguna evidencia sobre la existencia real de dicha partícula.

La mayoría de los físicos creen que para combinar correctamente la gravedad con la mecánica cuántica (que explica lo muy pequeño), el espacio-tiempo debería seguir las reglas cuánticas. Esto supone la idea de que el espacio-tiempo está compuesto de “partículas”, aspecto que no se ha comprobado.

Una nueva teoría

Recientemente se ha propuesto una teoría que podría cambiar la comprensión de la gravedad y su relación con la mecánica cuántica. Se trata de la llamada “teoría post cuántica de la gravedad clásica”. Esta propuesta se basa en la premisa de que el espacio-tiempo podría ser “clásico” y no estar regido por los principios de la mecánica cuántica.

Un equipo de investigadores del University College de Londres, dirigido por Jonathan Oppenheim, propuso la nueva teoría. Piensan que en lugar de ajustar o modificar el espacio-tiempo para que encaje con la física cuántica, podría haber una forma de combinar ambas teorías sin necesidad de hacer cambios.

Según ellos, el espacio-tiempo no tiene que comportarse de manera “ordenada” y predecible. En lugar de esto, quizás presenta “saltos” o cambios aleatorios e intensos. Estos se hacen visibles a una mayor escala de lo que antes se pensaba.

Lo anterior significa que el peso de un objeto, medido con mucha precisión, podría cambiar de manera inesperada. Si se confirma, esta teoría cambiaría la comprensión de las leyes fundamentales de la física y nuestra visión de la realidad.

La sustentación

Durante los últimos cinco años el equipo de Oppenheim ha estado desarrollando diversas indagaciones para darle un sustento a la nueva teoría. El objetivo central es dilucidar si el espacio-tiempo debería comportarse como las partículas pequeñas, es decir, si debería ser “cuantizado” (como ocurre en la física cuántica) o si no hace falta hacer esos cambios.

Zach Weller-Davies, uno de los investigadores, ha dicho que si el espacio-tiempo no es cuántico, las fluctuaciones aleatorias podrían medirse algún día. Esto cambiaría nuestra forma de entender la gravedad.

Si se logra demostrar que el espacio-tiempo es tan cambiante como lo han señalado, sería posible aprender mucho más sobre cómo funciona realmente el universo. Esto aplica especialmente a las situaciones extremas, como lo que ocurre cerca de agujeros negros o en los primeros momentos del Big Bang.

Un reto para la ciencia

De comprobarse, esta teoría también podría cambiar la manera como entendemos fenómenos ya conocidos, como la forma en que la luz se curva alrededor de estrellas o planetas o cómo el universo se está expandiendo.

Si las fluctuaciones en el espacio-tiempo son reales y suficientemente grandes, cambiaría la perspectiva sobre la ocurrencia de estos fenómenos en condiciones extremas.

El reto está precisamente en diseñar y llevar a cabo experimentos que puedan medir con precisión las fluctuaciones en el peso y la curvatura del espacio-tiempo. Esto requerirá tecnología avanzada y técnicas innovadoras, con las que no se cuenta todavía.

Avances

Uno de los avances más significativos ha sido la observación de fenómenos que sugieren que la gravedad podría no ser una fuerza constante a lo largo del tiempo y el espacio. Investigaciones recientes han mostrado que la gravedad parece debilitarse en ciertas condiciones, lo que ha llevado a los científicos a considerar la posibilidad de que existan factores desconocidos que influyan en su comportamiento. Esto ha llevado a especulaciones sobre la existencia de dimensiones adicionales o interacciones con otras fuerzas fundamentales que aún no comprendemos completamente.

Además, el estudio de ondas gravitacionales, detectadas por primera vez en 2015, ha permitido a los físicos obtener información sin precedentes sobre eventos astronómicos extremos, como la fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones. Estas ondas no solo han confirmado predicciones de la relatividad general, sino que también han planteado nuevas preguntas sobre la naturaleza de la gravedad y su relación con la estructura del universo.

Otro descubrimiento intrigante proviene de la investigación sobre la materia oscura y la energía oscura. Estas entidades, que constituyen aproximadamente el 95% del universo, no interactúan con la gravedad de la manera que se esperaba. La búsqueda de una explicación que unifique la gravedad con estas misteriosas sustancias ha llevado a la formulación de nuevas teorías, como la gravedad modificada, que sugiere que las leyes de la gravedad podrían cambiar a escalas cósmicas.

Estos hallazgos han inspirado a una nueva generación de físicos a replantear la forma en que entendemos la gravedad.

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