La deconstrucción dimensional del universo a alta energía y su estudio experimental en el CERN 


La imaginación de los físicos teóricos no tiene límite. No cejan de proponer nuevas ideas cada día más exóticas para búsquedas de nueva física en el LHC . Parece que no comprenden que el LHC del CERN tiene muchas tareas pendientes (el bosón de Higgs, la supersimetría, nuevas generaciones de partículas, dimensiones extra, etc.). Greg Landsberg (Universidad de Brown, EEUU) ha propuesto una nueva teoría que afirma que el número de dimensiones en el universo aumenta a medida que se expande desde la gran explosión. Él y sus colegas proponen que el universo comenzó con solo una dimensión espacial y una dimensión temporal (universo 1+1). “El universo nació como un hilo unidimensional que tejió un tapiz en dos dimensiones a medida que crecía; este tapiz se enrolló sobre sí mismo para crear un universo de tres dimensiones como el que conocemos; ahora mismo se está enrollando en cuatro dimensiones por lo que se observa una aceleración de la expansión cósmica del universo; la energía oscura es el eco de la cuarta dimensión del espacio.” La idea, que parece muy exótica para ser correcta, resuelve de un plumazo varios problemas del modelo estándar. Lo curioso es que el portavoz de la colaboración CMS del LHC en el CERN, Albert de Roeck, ha dicho que CMS ya tiene un equipo de físicos estudiando como confirmar o refutar las teorías de Landsberg. “El modelo de Landsberg es muy especulativo, pero nadie puede descartarlo a priori y hay ciertos datos sobre rayos cósmicos que explica mejor que las teorías actuales; vamos a dedicar tiempo de análisis en el LHC a confirmarlo o refutarlo.” Curioso. Nos lo han contado en Zeeya Merali, “Collider gets yet more exotic ‘to-do’ list. The Large Hadron Collider could throw up evidence of new physics earlier than expected,” News, Nature 466: 426, Published online 20 July 2010 [también en Scientific American]. Traducción de Kanijo, “El colisionador logra una lista de cosas por hacer aún más exótica,” Ciencia Kanija, 21 julio 2010 [ya meneada].
El modelo estándar de las partículas elementales permite comprender el universo desde una dimensión de 10-18 a 1024 metros (el primer valor corresponde a una energía de 1 TeV y el segundo a la escala asociada a la isotropía cósmica del universo). El modelo estándar es una teoría incompleta, contiene en su interior a su asesino ya que presenta divergencias a distancias muy cortas o energías muy altas que no se pueden evitar. Un truco matemático para resolver estas divergencias es una regularización dimensional (la técnica matemática que se utilizó para demostrar que la teoría electrodébil con ruptura de la simetría mediada por el mecanismo de Higgs es una teoría renomarlizable). Si el espacio tiempo tuviera 2 dimensiones espaciales estos divergencias se aliviarían y, más aún, si tuviera solo una dimensión espacial se resolverían fácilmente. El modelo estándar sería válido a todas las distancias y a todas las energías posibles y podría incorporar la gravedad sin ninguna dificultad (la gravedad cuántica funciona muy bien en 1+1 dimensiones, de forma razonable en 2+1 y es casi imposible en 3+1). Pura matemática dirás. Quizás sí o quizás no. Landsberg y sus colegas proponen que el universo surgió tras la gran explosión como un espaciotiempo 1+1 con el modelo estándar  como teoría correcta a todas las energías, incorporando la versión cuántica trivial de la gravedad de Einstein (en un espaciotiempo de 1+1 dimensiones tanto el modelo estándar como la gravedad funcionan de maravilla como teorías cuánticas de la realidad). Conforme el espaciotiempo se expandió (expansión cósmica) fueron surgiendo de forma dinámica nuevas dimensiones espaciales. Actualmente la así llamada “energía oscura” que explica la aceleración actual de la expansión cósmica es un resultado de la emergencia de un espaciotiempo 4+1 dimensional a partir de nuestro espaciotiempo 3+1 dimensional. Los interesados en más detalles técnicos (breves pero curiosos) pueden recurrir al artículo técnico de Luis Anchordoqui, De Chang Dai, Malcolm Fairbairn, Greg Landsberg, Dejan Stojkovic, “Vanishing Dimensions and Planar Events at the LHC,” ArXiv, Submitted on 30 Mar 2010, que proponen que la dimensión del espacio depende de la escala considerada (a distancias más cortas la dimensión es más baja).
Este tipo de ideas tan radicales suelen pasar por los medios sin mucha atención. Salvo excepciones y esta parece que lo es. Lo más curioso es que Landsberg y sus colegas creen que el LHC será capaz de observar efectos asociados a su modelo del universo, ya que a alta energía se recrean condiciones similares a los primeros instantes de la gran explosión, es decir, se deconstruyen las dimensiones espaciales. Él y sus colegas creen que el LHC será capaz de observar colisiones de partículas en un espaciotiempo de dos dimensiones espaciales lo que verificaría su teoría. Más aún, creen que ciertos resultados “peculiares” observados en los rayos cósmicos tienen una explicación en su teoría. Habrá que estar al tanto de estas ideas en un futuro cercano.

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