Durante más de un siglo, los físicos han convivido con un dilema aparentemente insoluble: la incompatibilidad entre la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica. Cada una funciona a la perfección en su terreno. La primera describe cómo los cuerpos masivos curvan el espacio-tiempo, y la segunda, cómo se comportan las partículas más diminutas del universo. Pero cuando ambas teorías intentan operar juntas, por ejemplo, en el corazón de un agujero negro, las matemáticas dejan de cuadrar. Ahora, una nueva teoría firmada por Mikko Partanen, investigador de la Universidad de Aalto, podría dar con la solución.
La propuesta, desarrollada junto al profesor Jukka Tulkki, ha sido publicada en la revista Reports on Progress in Physics y ha llamado la atención de medios especializados como BBC Science Focus. Su planteamiento pone en tela de juicio todo lo que se sabía hasta la fecha: “Combinar gravedad y teoría cuántica es uno de los grandes objetivos de la física teórica moderna”, asegura Partanen.
En los años 50 hubo más avances, y se formuló la teoría cuántica de campos, mediante la cual se consiguió relacionar a la mecánica cuántica con una parte de la relatividad especial. Concretamente, con los campos continuos, como el electromagnético. Sin embargo, esta teoría seguía sin poder explicar la relación entre la mecánica cuántica y la gravedad, algo que, ahora, podría cambiar.
La teoría de los investigadores finlandeses podría conectar la gravedad con la mecánica cuántica.
¿Una teoría cuántica de la gravedad que podría ser la Teoría del Todo?
Buscar lo que en el argot científico se conoce como la Teoría del Todo, es decir, la teoría que unificaría todas las fuerzas y partículas del universo en un mismo marco, es el gran objetivo de los físicos desde hace muchos años. Un objetivo que, hasta ahora, no ha prosperado porque no se ha conseguido dar con una teoría que unificase la gravedad y la mecánica cuántica.
Entonces, ¿por qué la teoría de Partanen y Tulkki podría ser distinta? Porque, tal y como explican los investigadores, en lugar de desarrollar una teoría nueva que conectase las dos, decidieron reformular las ecuaciones de la gravedad. Es decir, han formulado una reinterpretación del campo de gravedad utilizando la base de las teorías cuánticas que sí encajan.
Así, la teoría propuesta por los dos científicos finlandeses plantea la gravedad como una interacción entre cuatro campos que se relacionan entre sí, en lugar de como una curvatura del espacio-tiempo como plasmó Einstein. Es decir, se cuestionan si el campo gravitacional podría asemejarse a la interacción que se produce en los campos del electromagnetismo. De esta forma, la teoría de Partanen y Tulkki se podría enmarcar dentro de las conocidas como teorías gauge, que son aquellas que explican cómo se relacionan las partículas entre sí.
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¿Qué implicaciones tendría esta teoría?
La descripción de la gravedad como una teoría de campos supondría completar el hito científico más conocido de Einstein, aunque los propios investigadores reconocen su dificultad.
Tal y como recoge el artículo científico, la teoría se encuentra en una fase muy incipiente. Una vez demostrada su validez, el siguiente paso es desarrollar una demostración matemática completa o renormalización que refuerce dicha teoría. En esta fase, el objetivo es comprobar si la teoría sigue resolviendo los infinitos que hay en los cálculos.
En caso de que su desarrollo fuese positivo, se podría aplicar, por ejemplo, para explicar el funcionamiento y el origen de los agujeros negros o, incluso, el propio Big Bang. Y, también, permitiría dar respuesta a lo que, hasta ahora, son cuestiones sin resolver, como la mayor presencia de materia que de antimateria en el universo.