Cosmología Cuántica, Teoría Cuántica Tetradimensional de Pasillo

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De un enigmático comportamiento detectado en los electrones han empezado a surgir nuevas ideas en los intentos de conseguir la concreción de la anhelada «teoría de todo». Cosas extrañas pasan a los electrones cuando ellos son confinados a una fina y delgada capa semiconductora, enfriados cerca del cero absoluto y sometidos a la acción de un fuerte campo magnético. En vez de comportarse como partículas independientes, ellos actúan en conjunto formando entes conocidos como cuasipartículas, las que tienen propiedades contraintuitivas[1] como cargas fraccionarias. En física estas zonas electrocuánticas se conocen como pasillos de cuantos fraccionales. Pasillos que se han venido convirtiendo en fértiles fuentes para precisos trabajos de experimentadores como, igualmente, para físicos teóricos. Sin embargo, hasta hace muy poco tiempo, este medio no había sido considerado como una plataforma para elaborar una teoría de más de dos dimensiones. Pero como los científicos, supuestamente, han desarrollado una mente fecundamente creativa, dos físicos han llevado este medio investigativo de dos dimensiones a una teoría tetradimensional y, desatado con ello, esperanzas y conjeturas en el sentido de que si llega a buen puerto sus resultados podrían tener importantes consecuencias para la física de partículas fundamentales y las teorías cuánticas de gravedad.


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Shou-Cheng Zhang de la Universidad de Stanford y su estudiante Jiangping Hu calcularon una versión de cuatro dimensiones de un sistema de pasillo cuántico que existiría sobre la superficie de una esfera de cinco dimensiones. La clave para esta nueva idea teórica se le ocurrió a Zhang un caluroso día de verano del 2000, mientras daba una conferencia en la Universidad Tsinghua en China, a la cual tanto él como Hu también pertenecen. La esfera pentadimensional le era ya familiar a Zhang y sus estudiantes; en 1996 él desarrolló una teoría de superconductividad de alta temperatura sostenida en las correspondientes simetrías. Según Robert B. Laughlin, también de Stanford y premio Nobel 1998 de Física, el desarrollo de una teoría tetradimensional en un estado cuántico de pasillo partiendo de un modelo de dos dimensiones de un efecto original de pasillo fraccionario cuántico, es bastante hermoso y un gran adelanto. “Aspiré a hacer algo similar por a años pero con poco éxito" recalcó Laughlin.

En los limites externos del sistema de dos dimensiones, las cuasipartículas generan objetos cuánticos llamados «estados de borde», semejantes a ondas u ondillas (waves) que ondean alrededor del perímetro. Estados análogos ocurren en el límite del sistema de cuatro dimensional, pero cuyo límite es tridimensional, o sea, con las mismas dimensiones que reconocemos en nuestro universo (tres dimensiones espaciales y una de tiempo). Lo anterior, implica que con esta teoría se estaría volviendo a ideas más cercanas a la escala humana. En un artículo publicado en la edición de Science del 26 de octubre del 2002, Zhang y Hu proponen que algunos de estos estados de borde tridimensionales tengan propiedades similares a fotones, gravitones y otras partículas fundamentales de nuestro mundo. De ser así, ello abriría una ruta nueva hacia una teoría de gravedad cuántica, bastante disímil a las teorías preexistentes, como el caso de las supercuerdas con su alto número de dimensiones y los lazos cuánticos. En el nuevo modelo que se propugna, los estados de borde se insertan en la relatividad, dado que las partículas surgen con naturalidad de la teoría y también obedecen a la relatividad de Einstein, sin la necesidad de que ello sea incorporado deliberadamente a las ecuaciones subyacentes, como se da, por lo general, en otros casos.

Dado el poco tiempo que lleva circulando entre los físicos la propuesta de Zhang, es natural de que sean pocos los persuadidos sobre la viabilidad de un sistema cuántico de pasillo tetradimensional. Consignemos que la conexión con la relatividad es todavía muy primaria. De momento, la teoría se encuentra sólo en una etapa en que sus ecuaciones matemáticas son limpias e ingeniosas, pero todavía requiere recorrer un largo camino para saberse si tendría empleo en la física o ser arrinconada.

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