La conjetura de la gravedad débil es uno de los principios claves de la teoría de cuerdas. En la imagen, el cartel del congreso
La conjetura de la gravedad débil es uno de los principios claves de la teoría de cuerdas. En la imagen, el cartel del congreso - UAM-CSIC

Agujeros negros y Universos paralelos, a examen en Madrid desde este jueves

El 17 y el 18 se celebrará en el Instituto de Física Teórica el «congreso de la conjetura de la gravedad débil y la cosmología», con el objetivo de discutir una hipótesis clave para explicar la energía oscura y la teoría de cuerdas

MADRID Actualizado: Guardar
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No todas las conjeturas son iguales. Mientras que unas pueden estar inspiradas en la intuición, otras pueden estar basadas en un complejo sistema matemático elaborado por centenares de científicos. Es el caso de la conjetura de la gravedad débil (« Weak Gravity Conjecture», WGC, una hipótesis que sostiene que la gravedad es la más débil de las interacciones físicas, lo que tiene importantes implicaciones en el mundo de la cosmología y la física.

Tal es así, que los científicos llevan años tratando de convertir esta conjetura en algo más sólido. Conseguirlo podría ayudar a definir nuevas partículas, averiguar más sobre la energía oscura o apoyar la teoría de cuerdas, el marco teórico según el cual el Universo está dividido en distintas dimensiones y en el que todas las partículas son el resultado de las vibraciones de unas cuerdas elementales.

Para tratar de arrojar luz a esta cuestión, el Instituto de Física Teórica (UAM/CSIC) celebrará un congreso los días 17 y 18 de marzo para reunir a expertos internacionales en el campo de la Física de Altas Energías y tratar de debatir y poner ideas en común acerca de la conjetura de la gravedad débil.

«La conjetura nos dice que no puede existir en la naturaleza una interaccion más débil que la de la gravitacion», explica Luis Ibáñez, catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid y vicedirector del Instituto de Física Teórica. Tal como dice, esta conjetura es clave en la Física y en especial en la Cosmología: «Si esta conjetura fuera cierta, muchas de las teorías que intentan explicar el período de expansión exponencial del Universo antes del Big Bang –la llamada inflación– podrían ser rechazadas».

El motivo es que muchos modelos explican lo que ocurrió antes del Big Bang recurriendo a una nueva partícula teórica, el inflatón, que en algunos modelos tienen interacciones extremadamente débiles. Cosa que contradice a la conjetura de la gravedad débil.

Pero no solo eso. El bosón de Higgs, esa partícula que es la responsable de la masa de todas las demás partículas y sin la que el Universo, sencillamente, no existiría tal y como lo conocemos: «No entendemos teóricamente por qué la partícula de Higgs tiene la masa que tiene. Recientemente han aparecido nuevas teorías con una nueva partícula hipotética, el ''relaxion'' que explicarían por qué la masa del Higgs es tan ligera . Sin embargo esta nueva partícula tendría interacciones mas débiles que la de la gravedad. Recientemente hemos demostrado en el IFT que la conjetura de la gravedad débil excluiría esas nuevas teorías, al menos tal como están formuladas en la actualidad», explica el experto.

Aplicar la conjetura a los agujeros negros

En el campo de la Física de lo extremadamente pequeño o lo casi infinitamente grande no siempre se pueden recurrir a los experimentos para poner a prueba las conjeturas. Salvo que se descubriera algo en la naturaleza completamente nuevo e inesperado, y que fuera resultado de una interacción muy débil, «esta conjetura solo se puede comprobar a través de las matemáticas. Para ello hay que usar ecuaciones conocidas de la gravitación y los agujeros negros», explica el catedrático de Física Teórica.

Aunque la detección de las ondas gravitacionales abre una ventana nueva al Universo y confirma, una vez más, la teoría de la Relatividad General de Einstein, «no dice nada sobre la combinación de la gravedad y la mecáncia cuántica», por lo que no afecta directamente a la conjetura sobre la gravedad débil.

Los «fideos» de la Teoría de Cuerdas

En el fondo de esta cuestión está, ni más ni menos, que la propia Teoría de Cuerdas: «El principio fundamental de esta teoría es que todas las partículas que componen la materia, los protones, los neutrones, los quarks, los gravitones, todo, se corresponden con vibraciones de cuerdas elementales. Son filamentos extensos en el espacio, son como fideos en los que se concentra la energía», explica Luis Ibáñez. Son las vibraciones de estas cuerdas las que dan lugar a las partículas.

Lo interesante de esta teoría, entre otras cosas, es que es un complejo hecho de matemáticas que explica el mundo real, desde la gravedad, a las partículas de Higgs o los fotones. Pero también explica el comportamiento de Universos imposibles. «Hay trillones soluciones, pero no son caóticas, siguen una estructura lógica. Hay un potente componente matemático detrás de ellas».

El Multiverso

Todas esas soluciones que no están en el mundo real apoyan la idea de que no existe un único Universo, sino un Multiverso. «Hay soluciones "absurdas" que no llevan al desarrollo de planetas, galaxias o humanos, y que representan Universos diferentes, en los que los parámetros —como el valor de las constantes físicas– no permiten la aparición de esos componentes», añade.

Y esas soluciones absurdas a la fórmula capaz de crear un Universo desde cero quizás no lleven a nada, pero también son necesarias: «Ayudan a entender uno de los misterios más grandes de la Física Teórica de los últimos 50 años; la Energía Oscura: esa energía de vacío que produce la expansión acelerada del Universo».

De forma habitual, esos Universos «paralelos» no están en contacto, y no se puede saltar de uno a otro. Pero, «pudiera ser que nuestro Universo en el pasado hubiera sufrido algún tipo de interacción, existe la posibilidad remota de que hubiera tenido alguna colision con la "burbuja" de otro Universo».

Quizás se pudiera encontrar alguna huella de este tipo de eventos en la radiación de fondo de microondas, o quizás haya que conformarse con conjeturas matemáticas. Pero del trabajo de los Físicos, entre los que se encuentran los que se reunirán a partir del jueves 17 de marzo, dependerá que se entienda la evolución del Universo y la formación de galaxias, el comportamiento de la materia y la naturaleza de las partículas.