El investigador Daniel Grumiller y su equipo del Instituto de Física Teórica de la Universidad Técnica (UT) en Viena, Austria, postulan que el Universo se puede describir con menos de cuatro dimensiones, al contrario que la mayoría de físicos teóricos que tratan de encontrar una teoría cuántica unificada de la gravitación. Los resultados de este equipo sobre los agujeros negros y las ondas gravitacionales les ha permitido ganar el premio de investigación START del gobierno austriaco.
La gravedad cuántica es el campo de la física teórica que trata de unificar la teoría cuántica de campos (describe tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza: la electromagnética, la nuclear débil y la nuclear fuerte), con la relatividad general y la teoría de la cuarta fuerza fundamental: la gravedad. El objetivo de los científicos es establecer una base matemática unificada que describa el comportamiento de todas las fuerzas de la naturaleza en una 'Teoría del campo unificado'.
Algunas de las mentes más brillantes del mundo están haciendo investigaciones en este campo y hasta el momento no han tenido éxito. Crear una teoría unificada cuántica de la gravitación se considera con frecuencia como el “Santo Grial” de la ciencia moderna.
Pero Daniel Grumiller, del Instituto de Física Teórica de la UT de Viena, puede ahora por lo menos revelar algunos de los misterios de la gravitación cuántica, ya que sus resultados sobre los agujeros negros y las ondas gravitacionales han sido definidos como “alucinantes”.
El investigador ha ganado el premio de investigación START y tiene previsto utilizar estos fondos para contratar a físicos jóvenes en la UT de Viena.
El continuo espacio-tiempo cuatridimensional
El espacio que nos rodea se percibe como tridimensional, pero según Einstein el tiempo y el espacio están inseparablemente unidos. Si añadimos el eje tiempo a nuestro espacio tridimensional obtenemos un continuo espacio-tiempo cuatridimensional.
Durante décadas, los científicos se han estado preguntando sobre la existencia de otras dimensiones ocultas hasta el momento a nuestros sentidos. Sin embargo Grumiller y sus colegas están intentando probar el enfoque contrario: en lugar de postular dimensiones adicionales, creen que en realidad nuestro universo se puede describir con menos de cuatro dimensiones.
“Un holograma, como el que aparece en los billetes de banco o en las tarjetas de crédito parece mostrar una imagen tridimensional aunque de hecho se trata de una imagen bidimensional”, explica Grumiller.
En este caso, la realidad tiene menos dimensiones que las que pensamos que tiene. Este “principio holográfico” juega un papel importante en la física espacio-temporal. En lugar de crear una teoría de la gravedad en todas las dimensiones tiempo-espacio, se puede formular una nueva teoría cuántica con una dimensión espacial menos.
Una teoría cuántica 2D
De esta manera, una teoría 3D de la gravitación se convierte en una teoría cuántica 2D, en la cual la gravedad ya no aparece más. Incluso esta teoría cuántica predice correctamente fenómenos como los agujeros negros o las ondas gravitacionales.
“La cuestión sobre cuántas dimensiones tiene realmente nuestro mundo no tiene aún una respuesta adecuada porque probablemente no se puede responder explícitamente”, afirma Grumiller. “Dependiendo de la cuestión en particular que estamos intentando responder, uno u otro de los enfoques puede convertirse en más útil”, añade.
En la actualidad el investigador está trabajando en teorías gravitacionales que incluyen dos dimensiones espaciales y una dimensión temporal que pueden ser cartografiadas en una teoría cuántica bidimensional sin gravitación.
Este tipo de teorías pueden usarse para describir los agujeros negros en rápida rotación, o las “cuerdas cósmicas”, defectos espacio-temporales que probablemente aparecieron poco después del Big Bang.
Un taller para fisicos gravitacionales
Para tratar sobre estos temas con otros colegas de la Universidad de Viena, Grumiller está organizando un taller internacional que se realizará en la capital austriaca entre el 14 y el 24 de abril de 2009.
La presencia de participantes de gran renombre, como científicos de las universidades de Harvard y Princeton, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE UU) y de otros centros académicos internacionales pone de manifiesto que los físicos gravitacionales vieneses gozan de una gran reputación internacional.
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