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21/7/07 - DJ:

¿Está la energía oscura en una dimensión oculta?

Una teoría del conocido Brian Greene intenta explicar el origen de la aceleración del universo como un campo gravitacional repulsivo escondido en pequeña dimensión.
Dibujo de cuerda

Desde que se descubrió, a mediados de los '90, que las galaxias se alejan aceleradamente de nosotros, los físicos han intentado encontrar una explicación. La favorita son las vibraciones cuánticas en el vacío del espacio, llamada energía de vacío, que puede producir gravedad repulsiva.

De acuerdo a los cálculos, sin embargo, estas vibraciones deberían o bien poseer una densidad de alta energía ridículamente alta, 122 órdenes de magnitud mayor a lo observado, o bien ser canceladas a cero. Para hacerlas casi cero pero no del todo, de acuerdo a las observaciones, significa adulterar las ecuaciones del campo cuántico.

A menos que el las vibraciones cuánticas estén atrapadas en un pequeño espacio. Brian Greene y Janna Levin de la Universidad de Columbia en NY, se dieron cuenta que en un espacio confinado, las frecuencias de resonancia naturales prevendrían a las vibraciones de cancelarse totalmente.

Aunque la vibración está aprisionada en estas otras dimensiones, puede extender su influencia gravitacional hacia nuestro espacio. Como su gravedad es repulsiva en nuestro espacio, causaría la aceleración cósmica. Para obtener la misma cantidad de aceleración vista por los astrónomos, Green y Levin calcularon que las dimensiones extra tener una escala de 0.01 milímetro.

Hasta ahora, los dos físicos han sólo esbozado la idea.
Pero ya pueden usarla para tratar de solucionar otro problema. Una de las teorías más populares candidatas a unificar las fuerzas, la teoría de cuerdas, requiere siete dimensiones extra, enrrolladas. Pero, desafortunadamente, se vuelven inestables.
En la nueva teoría, estas dimensiones extras pueden ser forzadas: el correcto balance de los campos de fuerza cuánticos actuarían como un rígido muelle con las dimensiones extras, arreglándolas a un determinado tamaño.

"Parece valer la pena explorar más para ver a dónde lleva la idea", dice Glenn Starkman, un cosmólogo teórico en la Universidad Case Western Reserve.

Kimball Milton, de la Universidad de Oklahoma, dice: "El modelo por ellos presentado parece altamente implausible. Sin embargo, debemos tomar esto como la existencia de una prueba de solución estable, por lo que espero y deseo que despierte renovados esfuerzos en esta dirección".

Test experimental
Si las dimensiones están de hecho en 10 micrones, porqué no podemos verlas? Al momento, la teoría de Greene y Levin sólo funciona en el mundo "brana" de la cosmología, que describe nuestro universo tridimensional como una membrana flotante en un espacio de mayores dimensiones. La mayoría de las partículas y campos están firmemente agarradas de la brana, por lo que no podemos ver las dimensiones extra.

En la versión básica de las branas, la única fuerza cuyo alcance está más allá de la brana es la gravedad. El campo gravitacional solo no tendría vibraciones con las propiedades correctas para la teoría de Greene y Levin, por lo que deben añadir otro campo ad hoc y corregir su fuerza para producir la correcta cantidad de repulsión.

Una causa de optimismo, sin embargo, es que su pretendido campo tiene casi la misma fuerza como el campo asociado a los neutrinos. El campo agregado no puede venir de neutrinos ordinarios porque, como otras partículas, están identificados con nuestra brana. Pero sugieren que un "neutrino estéril" podría existir en las dimensiones extra, haciendo sentir su presencia como la fuente de la energía oscura.

La teoría de Greene y Levin implica que la gravedad debería volverse más fuerte en rangos cortos, alrededor de la escala de las dimensiones extra. Eric Adelberger y su equipo de la Universidad de Washington en Seattle, han realizado una serie de experimentos usando un péndulo para medir la fuerza de la gravedad en un corto rango, y descarta dimensiones extras mayores a 0.1 milímetros. Están planeando un nuevo experimento para probar en distancias más cortas aún.

Si el péndulo de Adelberger comienza a ver que la gravedad crece debajo de los 0.01 milímetros, podría ser un signo de que la teoría de Greene y Levin es correcta, y que la fuerza que está acelerando nuestro universo es realmente un invasor de otra dimensión.


Fuentes y links relacionados


  • Paper:Dark Energy and Stabilization of Extra Dimensions, Brian R. Greene, Janna Levin

  • NewScientist:"Is dark energy lurking in hidden spatial dimensions?", por Stephen Battersby

  • The Official String Theory Web Site

  • Brian Greene en Wikipedia






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