Luego de buscar fluctuaciones cuánticas del espacio-tiempo en las escalas de Planck, un equipo de físicos descubrió que “todo” sigue siendo continuo. Es decir, todavía no encontramos una pista que nos lleve a unir la relatividad general con la mecánica cuántica. 

El estudio, encabezado por el astrónomo y físico Craig Hogan de la Universidad de Chicago, se encuentra disponible en arXiv.

Relatividad General y cuántica

La Relatividad General es la teoría de la gravitación que describe las interacciones gravitacionales en el universo a gran escala. De aquí se desprenden algunas predicciones interesantes como las ondas gravitacionales. Bajo esta teoría, el espacio-tiempo sigue lo que se conoce como principio de localidad; el cual establece que los objetos solo están influenciados directamente por su entorno inmediato en el espacio y el tiempo.

Del otro lado, tenemos a la mecánica cuántica que gobierna en escalas atómicas y subatómicas. Sin embargo, nada en el mundo cuántico sucede en un lugar o tiempo específico hasta que se mide, y partes de un sistema cuántico separadas por el espacio o el tiempo aún pueden interactuar entre sí. A esto se le conoce como no localidad.

De alguna manera, a pesar de sus diferencias, la relatividad general y la mecánica cuántica existen y se relacionan entre ellas. No obstante, hasta la fecha, los esfuerzos por desarrollar una sola teoría que una a ambas no han tenido mucho éxito.

El estudio

Con esto en mente, el equipo de Hogan empleó un holómetro de Fermilab para detectar fluctuaciones cuánticas del espacio-tiempo en las unidades más pequeñas posibles. Estas son conocidas como la longitud de Planck, 10^-35 metros, y el tiempo de Planck, 10^-43 segundos.

Hace unos años, el holómetro hizo una detección nula de dichas fluctuaciones. Sugería que el espacio-tiempo mismo, tal y como lo podemos medir, no está cuantificado, o sea, no podía descomponerse en unidades discretas o cuantos. Pero necesitaban tomar algo en cuenta. Los brazos del interferómetro eran rectos, de forma que no alcanzaba detectar las fluctuaciones rotacionales. 

«En la relatividad general, la materia giratoria arrastra el espacio-tiempo junto con ella. En presencia de una masa giratoria, el marco no giratorio local, medido por un giroscopio, gira en relación con el Universo distante, medido por estrellas distantes», escribió Hogan en el sitio web de Fermilab.

“Bien podría ser que el espacio-tiempo cuántico tenga una incertidumbre de escala de Planck del marco local, lo que conduciría a fluctuaciones rotacionales aleatorias o giros que no hubiéramos detectado en nuestro primer experimento, y demasiado pequeños para detectarlos en cualquier giroscopio normal”.

En ese sentido, el equipo rediseñó el experimento. El resultado fue un giroscopio increíblemente sensible capaz de detectar movimientos rotacionales en escalas de Planck que cambian de dirección millones de veces por segundo.

Resultados

Tras superar las 1.000 horas de recolección de datos, el equipo no detectó un solo movimiento. Así, hasta donde sabemos, el espacio-tiempo sigue siendo continuo.

Algunos sugieren que el experimento es una pérdida de tiempo. Empero, los autores del estudio creen fervientemente que los resultados, nulos o no, darán forma a los futuros esfuerzos para probar la unión entre la cuántica y la relatividad.

Hogan, por su parte, expresó la posibilidad de que nunca entendamos cómo funciona el espacio-tiempo, pues todavía no existe una teoría rigurosa que le de forma a sus objetivos.

“¿Son los cambios un poco más pequeños a lo pensado, o tienen una simetría que crea un patrón aún no medido en el espacio? La nueva tecnología permitirá experimentos futuros mejores que los nuestros y posiblemente nos dé algunas pistas sobre cómo el espacio y el tiempo emergen de un sistema cuántico más profundo”.