Las ondas gravitacionales podrían revelar en cuantas dimensiones vivimos

¿Y si existieran más dimensiones que las cuatro que experimentamos? Un nuevo estudio demuestra que podríamos descubrirlo muy pronto gracias a las ondas gravitacionales

TL;DR  /   /  By Miguel Peiró

¿Alguna vez has pensado por qué la fuerza de la Gravedad es tan débil en comparación con las otras fuerzas de la Naturaleza?

Si lo pensamos despacio, un imán para la nevera, ¡sí! de esos horteras que nos regala algún familiar con mal gusto, genera un campo magnético suficientemente grande como para vencer el campo gravitacional debido al planeta Tierra. Se queda pegado a la puerta, no se cae. La respuesta más popular a porque esto es así nos la dan las teorías de dimensiones extra.

 

Si existieran más dimensiones que las cuatro que acostumbramos a experimentar, quizá la Gravedad (y no el resto de fuerzas) pudiera “escapar” por ellas. Esto haría que nuestro mundo 4D parezca que es una fuerza “débil” en relación a las demás fuerzas, pero esto sólo sería una ilusión.  Ahora bien, ¿cómo podríamos detectar estas dimensiones extra? Existen una variedad de estrategias de detección, sin embargo en un nuevo estudio se apunta a que una que lo clarificaría todo viene de la mano de las ondas gravitacionales.

 

¿Cómo podemos imaginar las dimensiones extra?

Para hacernos una idea de qué son las dimensiones extra dejadme que os ponga un ejemplo sencillo. Pensad que cogemos una cuerda y la atamos entre dos árboles. Si nos subimos y caminamos sobre ella estaremos sujetos a una sola dimensión, concretamente la que define la longitud de la cuerda. Sin embargo, si una hormiga realiza este mismo ejercicio, ella estará experimentando un movimiento en dos dimensiones. Por un lado, podrá moverse por el largo de la cuerda, como nosotros, pero por otro lado ella también podrá moverse por la dimensión que define el grosor de la cuerda, podrá dar vueltas alrededor de la cuerda.

 

 

Por lo tanto, lo que define la capacidad de “percepción” de una dimensión es la escala, el tamaño de ésta en relación a la escala del objeto considerado. En nuestro caso la escala asociada al grosor de la cuerda es mucho menor que nosotros, pero es similar al tamaño de la hormiga.

 

Las teorías de dimensiones extra se basan precisamente en las diferencias entre las escalas para “esconderlas” de nuestra percepción. Si éstas son lo suficientemente pequeñas escapan a la posibilidad de las veamos, exactamente de la misma forma que en el ejemplo de la hormiga y la cuerda.

 

Gravedad y dimensiones extra

Como decíamos, las teorías de dimensiones extra nos dan una respuesta a la pregunta con la que abríamos este post. Aunque existen muchos e importantes matices a la hora de realizar una comparación entre la Gravedad y el resto de las fuerzas (relacionados con la llamada masa de Planck y que explicar me llevaría a escribir otro artículo TL;DR entero), podemos poner un ejemplo escogiendo un protón y un electrón. Entre éstos, realizando un sencillo cálculo, podemos ver que la fuerza electromagnética es 1000000000000000000000000000000000000000 veces mayor que la fuerza gravitacional. ¡Casi nada!

 

Con su teoría de la Relatividad General, Einstein nos demostró que la fuerza de la Gravedad es una consecuencia de la curvatura del tejido espacio-temporal. Esto quiere decir que la Gravedad y el propio espacio-tiempo están inexorablemente unidos. Por lo tanto, no es difícil pensar que si postulamos cambios en el tejido espacio-tiempo, como en este caso el número de dimensiones, éstos modificaran de una u otra manera la Gravedad.

 

Pero, ¿cómo se relaciona esto con la comparación que hacíamos? Si en el Universo existieran 5D (una dimensión extra), la Gravedad al estar unida al concepto de espacio-tiempo, formaría parte de todas ellas, “viviría” en 5D. Ahora bien, si al resto de fuerzas les pasa como a nosotros, y no pueden “percibir” esa quinta dimensión, ellas “vivirían” en 4D.

 

Esto implica que desde nuestra perspectiva en 4D estaríamos viendo solo una fracción de la Gravedad (no vemos esa parte que se cuela en la quinta dimensión), mientras que vemos la totalidad del resto de fuerzas. Como consecuencia, al comparar esta fracción de la Gravedad con la totalidad del resto de fuerzas llegamos a la conclusión de que la Gravedad es más débil.

 

Hay que destacar que a día de hoy existen muchas teorías de este tipo. La diferencia entre ellas radica en el número de dimensiones extra, su geometría, y su tamaño. Por ejemplo, la conocida como teoría-M de cuerdas postula la existencia de 11 dimensiones, es decir, 7 dimensiones extra. Éstas se enrollarían y entrelazarían entre si formando geometrías muy complejas a escalas microscópicas. Otras teorías, sin embargo, postulan la existencia de una sola dimensión extra.

 

Las ondas gravitacionales también viven en las dimensiones extra

Muchas de las estrategias para detectar estas dimensiones extra están relacionadas con el acelerador de partículas LHC. Pero actualmente no hay ni rastro de ellas. Sin embargo, de acuerdo a un nuevo estudio realizado por dos investigadores del Instituto Max Planck de Alemania, las ondas gravitacionales podrían mostrar que éstas existen, y lo que es mejor, con la tecnología disponible.

 

Las ondas gravitacionales son perturbaciones del tejido espacio-temporal que se propagan a la velocidad de la luz. Hasta hace muy poco, pertenecían al reino de las predicciones no probadas de la teoría de la Relatividad General.  Pero afortunadamente, hace poco más de un año, por primera vez, el Ser Humano abrió los ojos a este nuevo tipo de astronomía por ondas gravitacionales. Se detectaron.

 

Representación de las ondas gravitacionales generadas por un par de estrellas de neutrones. Crédito: NASA

 

De la misma forma que pasaba con la Gravedad, las ondas gravitacionales pertenecen al dominio del espacio-tiempo, y por lo tanto han de propagarse por las dimensiones extra si éstas existen. Lo que en este nuevo artículo se demuestra es que, la forma en la que el espacio-tiempo se perturba (onda gravitacional) es diferente dependiendo del número de dimensiones que forma este tejido.

 

Cómo detectar dimensiones extra

De acuerdo a éste nuevo estudio, existirían dos efectos que las dimensiones extra producen sobre las ondas gravitacionales. La primera sería que cada onda gravitacional iría acompañada de otra con una frecuencia de vibración mucho mayor. La segunda es que las dimensiones extra producirían una sutil deformación de las ondas gravitacionales, las comprimirían o estirarían en determinadas direcciones.

 

A día de hoy no es posible testar experimentalmente el primero de estos efectos. Sin embargo, el segundo se podría probar usando tres detectores de ondas gravitacionales simultáneamente. Esto podría hacerse dentro de muy poco, cuando estén operativos varios experimentos que actualmente están en fase de desarrollo. Hay que destacar que, mientras el primer efecto es único de las dimensiones extra, podrían existir otras teorías, aunque mucho más especulativas, que explicaran el segundo sin la necesidad de postular dimensiones extra.

 

Lo que esta claro es que las ondas gravitacionales nos proporcionan un nuevo medio para testar todo tipo de teorías. Podrían acabar dándonos una respuesta a porque el Universo “ha decidido” que los imanes casposos de las neveras se mantengan pegados por siempre haciendo que nos preguntemos una y otra vez: “¿por qué no quito eso de ahí?”

Comments

comments

Sobre el autor

Doctor en Física Teórica y experto en comunicación pública y divulgación de la ciencia. Proyecto de escritor y explorador de la fusión Ciencia-Arte. Me fascinan Beethoven y tocar el piano, la halterofilia y el snowboard, la materia oscura y mirar al cielo, todo muy normal.

Posts relacionados

Antimateria, esa palabra que cuando la pronuncias con un tono intrigante hace pensar que hablamos...

El otro día una niña de 9 años, a la que cariñosamente llamo Lu, me dijo que en su colegio, su...

¿Y si el Pang, Gran Hermano y nuestras ganas de molar en Twitter y Facebook escondiesen las...

Deja tu comentario

Simple Share Buttons