Un viaje a otras dimensiones
Por Verenise Sánchez
México, DF. 8 de noviembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- ¿Te imaginas que pudieras desaparecer del lugar en el que estás y aparecer en otro lugar a miles de kilómetros del que te encuentras?, quizás eso sea posible si es que existiera una cuarta o más dimensiones, indicó Saúl Ramos, investigador del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).
Durante una charla que ofreció en la edición 22 de la Semana Nacional de Ciencia y Tecnología (Sncyt), que se realiza del 7 al 13 de noviembre en el Zócalo de la ciudad de México, el físico teórico llevó de manera lúdica a los asistentes al origen del universo y les presentó la teoría de cuerdas.
A través de una atractiva narrativa, el investigador miembro de la Red Temática de Física de Altas Energías del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), contó que desde hace 100 años algunos físicos empezaron a buscar señales de que nuestro universo tiene más de tres dimensiones.
"Para medir todo lo que hay en este universo tridimensional tenemos tres unidades: latitud, longitud y altitud. Sin embargo, Albert Einstein dijo que no solo era el espacio, sino que también era importante el tiempo y que la mezcla de datos están íntimamente relacionados".
Señales de la cuarta dimensión
Uno de los elementos que podría dar una señal de que existe una cuarta o más dimensiones es la gravedad, que es la deformación de espacio-tiempo, por ejemplo, el sol tiene una fuerza de gravitación muy grande que deforma el espacio-tiempo y gracias a eso la Tierra empieza a girar en su órbita.
"Esta energía es tan poderosa que puede hacer que la luz se deforme. No obstante, la fuerza de la gravedad es muy débil, ya que el electromagnetismo le gana a la gravedad, por ejemplo, si dejo caer un clip y acerco un imán puedo levantar el clip, en este momento el electromagnetismo venció a la gravedad. Lo interesante de este experimento es que el imán es muy chiquito, mientras que la gravedad está siendo ejercida por toda la Tierra y esta es gigantesca, es decir, está luchando la Tierra completa contra un imán", expresó.
Pero ¿por qué la fuerza gravitacional es tan débil?, preguntó el científico a los asistentes, y como nadie respondió prosiguió con su explicación y dijo que hace 100 años, en 1914, el físico Gunnar Nordström expresó que a lo mejor la debilidad de la gravedad se debía a que había más de tres dimensiones, pero que esta otra dimensión no se podía ver.
Narró que siete años más tarde, en 1921, el científico alemán Theodor Kaluza apoyó la idea de Gunnar Nordström e hizo las matemáticas necesarias para tratar de sostener esta teoría. Pues aseguraba que era posible que existieran más dimensiones y que estas se mostraran de algún modo en la gravedad, como por ejemplo, hay una bola de billar que va en una dirección, o en una sola dimensión, y lleva mucha fuerza, pero al momento de chocar con las otras bolas les transmite su fuerza y las bolas salen disparadas en otras direcciones o dimensiones, pero con menos fuerza.
"Parece que cuando la fuerza la expandimos en muchas direcciones se debilita, entonces a lo mejor el hecho de que la gravedad sea débil se debe a que esta vive en más de tres dimensiones", y señaló que en 1921 eso era lo que creía Theodor Kaluza.
De tal manera que al hacer las matemáticas y utilizar la teoría de la gravedad de Einstein referente a la deformación geométrica del espacio-tiempo pero en cuatro dimensiones, en lugar de tres, encontró que la gravedad y el electromagnetismo estaban presentes en las tres dimensiones.
Cinco años después, en 1926, el físico sueco Oskar Klein dijo que esa cuarta dimensión era muy pequeña o compactificada, como una línea muy delgada.
Para probar esto se construyó el llamado péndulo de torsión, con el cual buscaba encontrar desviaciones a la ley de gravitación, ya que si hubiera una desviación sabríamos que hay un efecto a la gravedad y provendría, probablemente, de la existencia de otras dimensiones.
"A lo mejor hay más dimensiones y estas tragan parte de la gravedad, (de tal manera que) cuando hay distancias muy pequeñas los objetos no son atraídos de la misma manera que lo son en nuestro universo tridimensional, sino que se desvían o se atraerían más fuerte".
Esto es lo que los científicos tratan de realizar, quieren encontrar esas desviaciones a la fuerza de gravedad haciendo experimentos en los cuales colocan 'pelotitas' a una distancia menor del grosor de un cabello; sin embargo, aún no han hallado ningún error a la ley de gravedad, explicó pacientemente el científico mexicano.
No obstante, subrayó que existe otra posibilidad, que la cuarta dimensión podría ser más delgada que la mitad del grosor de un cabello, lo cual es posible, pues las bacterias son más pequeñas que el grosor de un cabello.
"Kaluza y Klein dijeron que sí existen otras partículas adicionales, por cada una de las partículas que nos componen, como lo son los electrones o protones, existen copias fieles, solo que estas van a ser más pesadas y esto ya fue comprobado por un experimento".
Añadió que además de las copias pesadas de las partículas que nos componen, otras de las posibles señales de la cuarta o más dimensiones es que se generarían miniagujeros negros del grosor de un cabello.
Los agujero negros, la otra señal
Hace 20 años un grupo de personas estaba aterrado de que se pudieran generar agujeros negros al hacer chocar protones contra protones a muy altas energías en diversos experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones (LCH, por sus siglas en inglés), que se encuentra en Ginebra, Suiza.
"Hoy sabemos que esos miniagujeros negros tienen una propiedad muy peculiar, se evaporan después de una fracción de segundo. Entonces, ¿si se desvanecen inmediatamente, cómo los puedo detectar?, pues muy fácil, cuando se desaparecen generan luz que está bien caracterizada por los físicos de altas energías", manifestó el especialista.
"En el centro de la colisión ponemos una cosa que detecte calor, hay que recordar que la luz transmite calor, y con ese aparato que detecta calor inmediatamente sabríamos que ahí pasó algo que no se esperaba y se diría que a lo mejor es un agujero negro y a lo mejor este apareció por el hecho de que existen dimensiones adicionales".
El origen del universo
Saúl Ramos indicó que hace 14 mil millones de años hubo un lugar en la naturaleza donde se concentró toda esa energía para producir las copias de todas las partículas que nos rodean, así como los miniagujeros negros, y fue cuando nació el universo.
"Hace 14 mil millones de años, según la cosmología, apareció una gran explosión que dio origen a nuestro universo. En una 'pelotita' casi del tamaño del puño de la mano estaba todo el universo en el que ahora vivimos, ahí estaban las partículas que componen todo lo que nos rodea y, de pronto, esta 'pelotita' se expandió rápidamente".
Esto nos habla de que en esa "pelotita" había justo en ese momento mucha energía que aprisionaba en dimensiones muy pequeñas toda la masa que conforma nuestro universo.
LHC, en busca del origen del universo
En el Gran Colisionador se ponen a girar núcleos de hidrógeno a velocidades cada vez mayores hasta que alcanzan 99.999999 por ciento de la velocidad de la luz, y cuando se colisionan se produce una gran explosión como la que hubo hace 14 mil millones de años, manifestó Saúl Ramos.
Pero ¿qué se espera que pase con estas colisiones? Lo que piensan los científicos teóricos y experimentales que pase con toda esta energía es que aparezcan las copias de las partículas adicionales, o bien estos miniagujeros negros, si es que existen.
Viajes a más dimensiones
"Los físicos estamos bien locos, si es que existe esta cuarta dimensión no solo nos va a producir partículas más pesadas y miniagujeros negros, sino que además podríamos meter nuestra 'mano' en esa cuarta dimensión y hacer máquinas que nos permitan viajar más rápido a lugares que actualmente no podemos visitar".
Indicó que "existe una teoría del todo, de unificación, la cual en los años 80 nació como una posibilidad de entender todas las fuerzas de la naturaleza simultáneamente: la fuerza del electromagnetismo, la gravitacional y las fuerzas nucleares, que permiten que existan los núcleos de nuestros átomos y que exista la vida en este planeta, por ejemplo a través del sol, el sol utiliza la fuerza nuclear, todo lo que sucede allá es fusión nuclear. Esa fuerza existe y a lo mejor esa fuerza puede ser contenida en una teoría que requiere un elemento crucial: más dimensiones".
Esa teoría se llama teoría de cuerdas y dice que no solo necesitamos una cuarta dimensión, sino que necesitaríamos seis o siete dimensiones.
"Esta teoría dice que si buscan lo suficiente, las partículas las van a tener que entender como cuerdas y estas cuerdas van a ser nuestros componentes, o sea que estamos compuestos de cuerdas y no de partículas. No obstante, estas cuerdas son tan pequeñas que hasta este momento solo podemos verlas como puntitos y por eso decimos que estamos compuestos por partículas".
Hasta el momento es solo una teoría que ya se busca comprobar o desechar en el laboratorio más grande del mundo y con uno de los proyectos científicos más costosos de todos los tiempos: el Gran Colisionador de Hadrones.
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