ÁTOMO DE ESPACIO Y TIEMPO

Espacio tiempo y gravedad cuántica





Con los nuevos enfoques a la gravedad cuántica, las grandes preguntas sobre el principio del universo y la posibilidad de que el tiempo y el espacio sean similares a partículas-como parte "existencial en la naturaleza"-son ahora seriamente consideradas.

La teoría de Einstein de la relatividad podría no ser completamente exacta, de acuerdo con la físico Fotini Markopoulo Kalamara del el Perimeter Institute de Física Teórica.

Einstein afirmaba que las estrellas masivas se derrumbarán en un agujero negro, una vez que hayan quemado la totalidad de su fuente de energía. Pero, estos agujeros negros son todavía un misterio. Aquí es donde Markopoulo Kalamara en su especialidad, la gravedad cuántica, teoriza.

"Necesitamos una nueva teoría para reemplazar la teoría de la relatividad general, de modo que podamos entender lo que está pasando en el interior del agujero negro," dijo.

Markopoulo Kalamara, una joven científico, presenta un nuevo enfoque para la investigación de las posibilidades teóricas de mirar dentro de los agujeros negro y en las partículas de espacio / tiempo.

La teoría general de la relatividad afirma que en el universo, el espacio y el tiempo se tejen en una sola trama: el espacio / tiempo. La materia da origen a la curvatura del espacio / tiempo, pero a su vez, su movimiento y propiedades se alteran por la curvatura. Y, dado que somos parte del espacio / tiempo, cualquier cosa que hagamos produce cambios, ya que en el universo, según la teoría, la masa afecta a la forma del espacio / tiempo. Por lo tanto, de acuerdo con Markopoulo Kalamara, el espacio / tiempo es en realidad es una red simple, pero con gran cantidad de relaciones.

Para explicar mejor su teoría de la gravedad cuántica basada en el universo, Markopoulo Kalamara la representa en dos círculos, como se muestra arriba. El primer círculo tiene una línea a lo largo de su diámetro. Este círculo (a la izquierda) representa el espacio / tiempo y la línea que discurre por el diámetro representa el espacio. En calidad de observadores, nos fijamos en el círculo en su conjunto. Esta es la cosmovisión de una teoría cuántica de la gravedad que trata de hacer frente a la totalidad del espacio a la vez, el método más común para la construcción de una teoría cuántica de la gravedad.

Una alternativa en el mundo es la representación de un segundo círculo (a la derecha). En este círculo, se observa el espacio / tiempo y el espacio dentro de él, y se puede ver sólo una parte de todo el espacio.

Markopoulo Kalamara, por lo tanto, propone que vista desde "dentro" la teoría cuántica de la gravedad debería ser la recopilación de todas las observaciones parciales de los observadores en le presentes.

El problema con el universo de Einstein es que se carece de una teoría cuántica subyacente. Los físicos ahora creen que la física cuántica es más fundamental que la física clásica. Al igual que con todas las fuerzas de la naturaleza, con la excepción de la gravedad, hay una teoría clásica y una teoría cuántica fundamental.

Por ejemplo, el electromagnetismo es una teoría clásica, y en el electromagnetismo, esta la electrodinámica cuántica. Markopoulo Kalamara y sus colegas no creen que la gravedad debería quedar exentas de esta distribución. Clásicamente, la teoría de Einstein de la relatividad general describe la gravedad, pero lo que aún no se ha encontrado es la teoría subyacente, la gravedad cuántica.

Los actuales intentos de construir una teoría cuántica de la gravedad fallan por la propiedad de la relatividad que sostiene que la fisica del universo debe ser descrita a partir de las observaciones formuladas por todos los observadores en el interior del mismo. En lugar de ello, la creación de una teoría de la gravedad cuántica parece necesitar de un observador que este fuera del universo.

Markopoulo Kalamara propone una manera de resolver este problema con la construcción de un universo que sea una recopilación de todas las observaciones de todos los observadores en su interior, y que funcionaría mejor si los átomos de espacio / tiempo existieran.

"El espacio y el tiempo no están en todas nuestras nociones intuitivas cotidianas del espacio tridimensional que nos rodea; los científicos desean saber lo que el espacio y el tiempo son realmente, y aún no se conoce que son", dijo.

La minúscula escala en la cual la estructura microscópica del espacio y del tiempo llega a ser observable es la escala de Planck. Para tener una idea de cuán pequeño es decir, imaginar la relación entre el tamaño de la tierra y el tamaño de un núcleo. El núcleo es 100 billones de billones de veces más pequeño que la Tierra. Ahora vayamos a esos 100 billones de billones de veces más pequeño: ésta es la escala de Planck, donde nuestra comprensión del espacio y el tiempo se rompe.

Sí, a pesar de la sorprendente diminuta escala, los investigadores todavía pueden hacer comprobaciones científicas. "Consideremos la cuestión; sabemos que la materia está hecha de átomos", dijo. "Sin embargo, los científicos en el 1900 no sabían que eran, dudaban de que nunca se podrían probar teorías atómicas de la materia. La situación es similar con el espacio y el tiempo. ¿Existen los átomos de espacio / tiempo, y si es así, ¿podemos “verlos”? "

Fotini Markopoulo Kalamara recibió su Ph.D. Por el Imperial College en 1998 y recibió el Primer Premio en el concurso Jóvenes Investigadores en Princeton, Nueva Jersey.