¿Y si el espacio-tiempo fuera una especie de líquido?

¿Y si el espacio-tiempo fuera una especie de líquido ? Esta es la cuestión abordada por los físicos teóricos dedicados a la gravedad cuántica mediante la creación de modelos para intentar reconciliar la gravedad y la mecánica cuántica. Algunos de estos modelos predicen que el espacio-tiempo a la escala de Planck (10 elevado al 33 centímetros) ya no es continuo --como sostiene la física clásica-- sino discontinuo en la naturaleza. Al igual que los sólidos o líquidos con los que entramos en contacto todos los días, se puede ver como compuesto de átomos y moléculas cuando se observa en una resolución suficiente. Una estructura de este tipo por lo general implica, a muy altas energías, violaciónes de la relatividad especial de Einstein, una parte integral de la relatividad general.

En este marco teórico , se ha sugerido que el espacio-tiempo debe ser tratado como un fluido . En este sentido , la relatividad general sería el análogo a la hidrodinámica de fluidos , que describe el comportamiento de los fluidos en un nivel macroscópico , pero no nos dice nada acerca de los átomos/moléculas que los componen. Así mismo, de acuerdo con algunos modelos, la relatividad general no dice nada acerca de los "átomos" que componen el espacio-tiempo, pero describe la dinámica del espacio-tiempo como si fuera un objeto "clásico". Por lo tanto, el espacio-tiempo sería un fenómeno "emergente" de los constituyentes más fundamentales, así como el agua es lo que percibimos de la masa de las moléculas de H2O que lo forman.

Stefano Liberati , profesor de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados ( SISSA ) en Trieste, y Luca Maccione , científico investigador en la Universidad Ludwig- Maximilian de Munich , han ideado maneras innovadoras de usar los supuestos de la física de partículas elementales y la astrofísica de alta energía para describir los efectos que deben ser observados si el espacio-tiempo fuera un fluido  Liberati y Maccione también proponen las primeras pruebas de observación de estos fenómenos. Su trabajo acaba de ser publicado en la revista Physical Review Letters.

La mecánica cuántica es capaz de explicar con eficacia tres de las cuatro fuerzas fundamentales del Universo (electromagnetismo, la interacción débil y la interacción fuerte). Pero eso no explica la gravedad, que en la actualidad sólo se explica por la relatividad general, la teoría desarrollada en el ámbito de la física clásica. Por lo tanto, la identificación de un modelo plausible de la gravedad cuántica (es decir, una descripción de la gravedad dentro de un marco de la física cuántica) es uno de los principales retos a los que la física se enfrenta hoy en día. Sin embargo, a pesar de los muchos modelos propuestos hasta la fecha, ninguno ha resultado satisfactorio o, más aún, susceptible de investigación empírica. Estudios como el realizado por Liberati y Maccione ofrecen nuevos instrumentos para evaluar el valor de los posibles escenarios para la gravedad cuántica.

En el pasado, los modelos que consideraban el espacio-tiempo como un fluido emergente de las entidades más fundamentales, asumían y estudiaban los efectos que implican cambios en la propagación de los fotones, que viajarían a velocidades diferentes en función de su energía. Pero hay más que eso: "Si seguimos la analogía con fluidos no tiene sentido esperar solo este tipo de cambios" explica Liberati. "Si el espacio-tiempo es una especie de líquido, entonces debemos también tener en cuenta su viscosidad y otros efectos disipativos , que nunca se había considerado en detalle".

Liberati y Maccione catalogan estos efectos, y muestran que la viscosidad tiende a disiparse rápidamente en fotones y otras partículas a lo largo de su trayectoria. "Y sin embargo, podemos ver los fotones que viajan desde objetos astrofísicos situados a millones de años luz de distancia", continúa. " Si el espacio-tiempo es un fluido, entonces, de acuerdo a nuestros cálculos , debe ser necesariamente un superfluido. Esto significa que su valor de viscosidad es extremadamente bajo, cercano a cero. "

"También predijimos otros efectos disipativos más débiles, que podríamos ser capaces de ver con futuras observaciones astrofísicas . Si esto sucediera, tendríamos una pista fuerte para sustentar los modelos emergentes de espacio-tiempo", concluye Liberati. " Con la tecnología de la astrofísica moderna ha llegado el momento de llevar la gravedad cuántica desde un punto de vista meramente especulativo a uno más fenomenológico", añade.