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1 de Enero de 2017
Física teórica

La gravedad cuántica, camino de convertirse en ciencia

Durante décadas, la ausencia de predicciones verificables empíricamente ha relegado la investigación en gravedad cuántica al ámbito matemático. Esa situación podría cambiar dentro de poco.

Teorías sin confirmar: ¿Queda el espaciotiempo a pequeña escala descrito por una red de espines, por cuerdas vibrantes o de otro modo? De momento, la descripción cuántica de la gravedad sigue esperando un veredicto experimental. [© AGSANDREW/ISTOCKPHOTO]

En síntesis

A distancias minúsculas y energías extremas, los efectos gravitatorios se tornan tan importantes como los cuánticos. Hace décadas que los físicos buscan una teoría capaz de aunar ambos fenómenos.

Hasta ahora, la falta de predicciones comprobables experimentalmente ha hecho que todos los esfuerzos por formular una teoría cuántica de la gravedad se limiten a estudiar sus aspectos matemáticos.

Varios desarrollos técnicos recientes han avivado la esperanza de medir algunos efectos cuánticos de la gravedad. Las posibilidades abarcan desde las observaciones astronómicas hasta ciertos experimentos ópticos y micromecánicos.

«Un físico es alguien que resuelve problemas que no sabías que existían usando métodos que no entiendes.» Esta frase aparecía en una camiseta que mi madre me regaló una vez por mi cumpleaños. Todavía la llevo ocasionalmente cuando quiero enfadar a mi hermano, ingeniero.

La máxima toca un punto delicado de la física moderna: buena parte de los problemas a los que se enfrenta la disciplina se encuentran excesivamente alejados de la vida cotidiana. En ocasiones, tras algunas de las preguntas que se hacen los físicos solo se esconde un malestar estético, una sensación de falta de elegancia. Pensemos en las masas de las partículas del modelo estándar: una lista de números que los investigadores han medido pero cuyos valores no consiguen explicar. Puede que dicha explicación exista, pero puede también que no. En realidad, se trata de un problema estético, ya que el modelo funciona a la perfección.

Otro ejemplo lo hallamos en la constante cosmológica, la cual implica que el universo no solo se expande, sino que lo hace de forma acelerada, un descubrimiento que en 2011 fue reconocido con el premio Nobel de física. Pero ¿por qué esta constante toma el valor que observamos (diminuto, aunque distinto de cero) y no otro? ¿Por qué no es simplemente nula, como se supuso durante largo tiempo? También aquí se trata de un problema que nosotros mismos nos hemos creado, ya que podríamos darnos por contentos al comprobar que, si introducimos la constante cosmológica en las ecuaciones de la relatividad general, la teoría resultante describe el universo de manera satisfactoria.

Sin embargo, los físicos también nos enfrentamos a otra clase muy diferente de problemas. A veces, los conceptos básicos que empleamos se contradicen entre sí. Cuando eso ocurre, decimos que nos hallamos ante una «inconsistencia interna» de la teoría. La búsqueda del bosón de Higgs, por ejemplo, se hallaba relacionada con una dificultad de este tipo. Sin él, el modelo estándar deja de funcionar bien a energías elevadas, ya que al sumar las probabilidades asociadas a todos los resultados posibles de un experimento, obtenemos un número distinto de uno. Introducir el bosón de Higgs no solo era la manera más sencilla de resolver el rompecabezas, sino que, además, ha demostrado ser la correcta. De no haber aparecido en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, tendría que haber existido algo completamente nuevo que enmendase la falta de coherencia interna de la teoría.

En física de altas energías hay otro problema que tampoco es de naturaleza estética. Uno que pone de manifiesto una inconsistencia fundamental de nuestras teorías y que hace que, bajo ciertas circunstancias, estas resulten completamente inútiles: el problema de cómo cuantizar la gravedad. Hoy por hoy, esta pregunta carece de respuesta.

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