Puede que nuestra idea de la gravedad esté totalmente equivocada

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Un físico teórico ha presentado una nueva hipótesis que podría explicar finalmente el misterio de la materia oscura; esa materia escurridiza que se prevé que represente alrededor del 27 por ciento del Universo observable.

Según el artículo, todo lo que tenemos que hacer para explicar los efectos extraños de la materia oscura en el Universo es sacar la gravedad de la ecuación.

“Nuestras ideas actuales acerca del espacio, el tiempo, y la gravedad necesitan volver a ser reconsideradas. Hemos sabido desde hace tiempo que la teoría de la gravedad de Einstein no puede funcionar con la mecánica cuántica“, explicó Erik Verlinde, de la Universidad de Ámsterdam en los Países Bajos, al noticiero neerlandés NOS.

“Nuestros hallazgos están cambiando drásticamente, y creo que estamos a las puertas de una revolución científica”.

El problema de la materia oscura proviene del hecho de que existe más gravedad en nuestro Universo (especialmente en nuestras galaxias) que lo que podría producir toda la materia y el gas que vemos.

Tradicionalmente, los físicos han explicado esta inconsistencia suponiendo que debe haber algo más por ahí que no podemos ver, algo oscuro; de ahí el nombre de materia oscura.

Los físicos predicen que la materia oscura representa, como os mostramos aquí, alrededor del 27 por ciento de toda la masa y energía en el Universo observable (de hecho, si las galaxias no tuvieran materia oscura, la gravedad por sí sola no sería suficiente para mantenerlas juntas) pero nadie ha sido capaz de averiguar a fecha de hoy qué es.

(Imagen ampliable) Detector de materia oscura LUX. Imagen: luxdarkmatter/Flickr

Ha habido varios candidatos principales a ser la partícula de la materia oscura, pero muchos de éstos se han descartado con pruebas adicionales. Y una de las más grandes y más caras búsquedas de materia oscura hasta la fecha recientemente resultó en vano.

Así que Verlinde decidió mirar el problema de otra manera. Si la única razón para proponer la existencia de la materia oscura fue la de compensar una inconsistencia con la gravedad, tal vez la cuestión no sea la materia oscura en absoluto; tal vez el problema es que realmente no entendemos cómo funciona la gravedad.

La materia oscura tampoco es la única inconsistencia gravitatoria. El Modelo Estándar de Física (el mejor conjunto de fórmulas que tenemos para explicar cómo funciona el Universo) no explica los efectos de la gravedad.

Y la gravedad y otras teorías de la relatividad general no se compaginan con nuestra comprensión de la mecánica cuántica, lo que ha llevado a los investigadores a buscar una nueva “teoría del todo” que las una.

Pero Verlinde ha adoptado un enfoque diferente, al sacar la gravedad del cuadro. Su sugerencia es que la gravedad no es una fuerza fundamental de la naturaleza en absoluto, sino más bien un fenómeno emergente; al igual que la temperatura es un fenómeno emergente que surge del movimiento de partículas microscópicas.

En otras palabras, la gravedad es un efecto secundario, no la causa, de lo que está sucediendo en el Universo.

Verlinde propuso por primera vez esta nueva hipótesis radical de la gravedad en 2010. Pero ahora ha mostrado que cuando se considera esta nueva definición de la gravedad en el Universo, ya no es necesario encontrar una nueva partícula que explique la materia oscura; el comportamiento de las galaxias tiene sentido sin ella.

“Tenemos pruebas de que esta nueva visión de la gravedad realmente coincide con las observaciones”, dijo. “A grandes escalas, al parecer, la gravedad no se comporta como la teoría de Einstein predice”.

Para llegar a esta conclusión, tuvo que volver al punto de partida para averiguar exactamente cómo se forma la gravedad a un nivel microscópico. Sus cálculos sugieren que la gravedad es un fenómeno emergente que surge de la entropía del Universo.

La entropía es una propiedad de la termodinámica que describe la cantidad de energía desperdiciada que hay en un sistema o, más simplemente, lo caótico que es un sistema. Para comprender qué es la entropía, puedes leer nuestra historia sobre qué es el tiempo y por qué avanza hacia adelante, aquí.

También se puede describir como la cantidad de información que se necesita para describir un sistema. Por lo general, conforme más caótico es algo, más información se necesita para describirlo, y por lo tanto tiene más entropía.

El modelo de Verlinde toma la entropía y le aplica algo conocido como el principio holográfico. La idea básica es que hay unidades fundamentales de información almacenados en la estructura del espacio-tiempo, que Verlinde describe como “átomos” del espacio, y estas unidades de información pueden cambiar para avanzar hacia una mayor entropía.

Según los cálculos de Verlinde, este cambio produce una fuerza entrópica que actúa como la gravedad.

Él explica la idea en más detalle en el video a continuación [el artículo continúa más abajo]:

El desafío ahora es probar esta nueva hipótesis. La manera más simple de refutarlo sería encontrar una partícula que explique la materia oscura. Pero los físicos también podrían confirmar o falsificar la nueva hipótesis aplicando el modelo de gravedad de Verlinde a nuestras observaciones del Universo.

Verlinde ahora ha puesto su artículo en el servidor preimprenta arXiv.org para que la comunidad física pueda tomarlo y empezar a probarlo, aunque es importante señalar que no ha sido publicado en una revista revisada por pares, por lo que tenemos que tomarlo con cautela.

Sin embargo, es una idea interesante. E incluso si resulta ser la forma equivocada de pensar sobre la gravedad (como tantas hipótesis anteriores), siempre es una buena idea buscar formas alternativas de abordar el problema.

Lo cierto es que, si queremos obtener la tan esperada teoría de todo, parece cada vez más probable que parte de nuestra comprensión de cómo funciona el Universo va a tener que cambiar.

“Muchos físicos teóricos como yo están trabajando en una revisión de la teoría, y ya se han hecho algunos avances importantes”, dijo Verlinde. “Podríamos estar al borde de una nueva revolución científica que cambiara radicalmente nuestras opiniones sobre la naturaleza misma del espacio, el tiempo y la gravedad”.

Puedes leer el documento completo aquí.

* Artículo poblicado originalmente en ScienceAlert, revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-01-24T11:51:23+00:00