sábado, 25 de abril de 2009

La materia oscura podría venir naturalmente de la gravedad cuántica

La oscuridad nos envuelve a todos, pero mientras el sabio tropieza en alguna pared, el ignorante permanece tranquilo en el centro de la estancia.

Anatole France

Desde Physics World
Por Jon Cartwright
Traducción: KC


Un físico en los EE.UU. se ha calculado que la materia oscura - la entidad desconocida que incluye la inmensa mayoría de la materia en el universo - puede surgir en una simple generalización de la teoría cuántica de la gravedad.

Uno de los problemas más duraderos de la física moderna es que las teorías de la gravedad y la mecánica cuántica no se mezclan fácilmente. Por más de 90 años la teoría general de la relatividad de Einstein ha hecho un buen trabajo para describir la gravedad en grandes escalas de longitud, pero se mete en problemas en las distancias muy pequeñas, donde prevalece la mecánica cuántica. El problema se debe en parte al hecho de que la mecánica cuántica predice la existencia de partículas "virtuales" fugaces, que introducidas en las ecuaciones de Einstein causan torpes valores infinitos.

La mayoría de los físicos, por lo tanto, piensan que se necesita una teoría cuántica de la gravedad. Una forma básica de explorar esta idea es mirando a una "teoría del campo eficaz", que describe la fuerza de gravedad como una serie bien definida. En la Gravedad de Einstein las series tendrían sólo un término: una función lineal de
R, la curvatura del espacio-tiempo. Sin embargo, para abordar cuestiones cuánticas otros términos se deben añadir a la serie, como una función de R2. Estos términos de orden superior contienen otros parámetros, y para R2 uno de esos parámetros es m2, donde m es la masa de una nueva partícula o campo escalar.

Mantenerla pesada

Un posible efecto secundario de la introducción de nuevos términos es que la teoría puede crear efectos gravitacionales que los experimentos ya han demostrado. En consecuencia, los teóricos suelen mantener
m pesada de modo que todos los nuevos efectos están ocultos hasta debajo de la llamada longitud de Planck (alrededor de 10-35 m), donde la teoría de la gravedad de Einstein colapsa. Ahora, sin embargo, José Cembranos de la Universidad de Minnesota en los EE.UU., ha encontrado que cuando se hace m mucho más liviana, la partícula puede representar para la materia oscura. La partícula puede ser identificaao como un nuevo gravitón, puede operar en longitudes de alrededor de 0.1 mm o menos.

Nadie sabe aún qué es la materia oscura, a pesar de que las explicaciones para ella son a menudo dadas como hipotéticas partículas o dentro de versiones modificadas de la gravedad. Cembranos dijo que su estudio es importante porque "ayuda a tener una idea general de lo que pueden ser señales u observaciones si la materia oscura está relacionada con la parte cuántica complementaria de la interacción gravitacional".

"Creo que el modelo de
R + R2 es otro ejemplo interesante de la similitud y la diferencia de la gravedad modificada contra la materia oscura real", dice Zhao HongSheng en la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido. "Estoy totalmente de acuerdo que pueda ser moldeada como un campo escalar, que podría condensarse. Tales condensados pueden doblar las órbitas de las estrellas como la materia oscura real, pero no está claro si van a doblar la luz como la materia oscura real".

No hay necesidad de mencionar la gravedad

Sin embargo, Nemanja Kaloper, físico en la Universidad de California en Davis que estudia las teorías alternativas de la gravedad dice que no está entusiasmado con el estudio de Cembranos. Él considera que el tipo de teoría de campo efectivo adoptada por Cembranos como la gravedad de Einstein normal con un campo escalar extra que explica la materia oscura sólo por estar bien afinada. "Todo esto puede hacerse sin mencionar la gravedad como f(R)", añade. "Ninguna es necesaria, y, de hecho, su introducción es hacer la historia menos predecible, porque el parámetro que determina la masa escalar no es exclusivamente calculable, pero es muy sensible al complemento ultravioleta de la teoría."

La investigación se publica en Physical Review Letters
.

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