Puede que al fin estemos cerca de concretar la teoría del todo, afirman estos dos físicos

La teoría del todo es el “santo grial” de la física. Es una hipotética teoría que unifica todas las fuerzas y partículas fundamentales en una sola estructura matemática para comprender el origen del universo. En términos generales, su objetivo es conectar la mecánica cuántica que describe el mundo subatómico con la relatividad general, que explica el comportamiento de las estructuras cósmicas.

No es una tarea sencilla. Para que exista una verdadera teoría del todo, las cuatro fuerzas fundamentales—la nuclear débil, la nuclear fuerte, el electromagnetismo y la gravedad—deben integrarse dentro del marco de la teoría cuántica de campos. Esto significa que cada fuerza debe ser entendida desde una perspectiva cuántica, en la que su acción se transmite a través de partículas mediadoras generadas por la excitación de un campo.

Hasta ahora, los científicos han identificado los mediadores de tres de estas fuerzas: el gluón (fuerza fuerte), los bosones W y Z (fuerza débil) y el fotón (electromagnetismo). Sin embargo, cuando se intenta estudiar la gravedad desde un enfoque cuántico, el panorama se vuelve más complejo.

El reto de unificar lo incompatible

Según el consenso científico, la gravedad no es exactamente una fuerza en el sentido convencional. La teoría de la relatividad general la describe como el resultado de la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía. Es una manifestación geométrica de la realidad. Esta interpretación ha sido crucial para predecir con precisión el comportamiento de los cuerpos celestes, pero sigue siendo incompatible con la teoría cuántica de campos.

Durante generaciones, físicos de todo el mundo han intentado integrar la gravedad en un marco cuántico a través de nuevos enfoques. El esfuerzo más reciente proviene de la Universidad Aalto, en Finlandia, donde dos investigadores han presentado una nueva propuesta en la revista Reports on Progress in Physics. Su enfoque explora la gravedad como una interacción mediada por un campo cuántico, similar a las otras fuerzas fundamentales. De ser aceptada por la comunidad científica , el trabajo podría dar lugar a una teoría cuántica de campos de gravedad completa y con ello, se sentaría un sólido avance rumbo a la teoría del todo.

La gravedad unificada

Las partículas cargadas eléctricamente interactúan a través del campo electromagnético. Sobre el papel, la gravedad debería comportarse de forma similar, con una partícula mediadora que permita su cuantización. La pregunta central que se hace la física desde la segunda mitad del siglo XX es qué tipo de campo es ese que permite que la gravedad tenga sentido en el mundo subatómico y cuáles son sus condiciones. Ha habido algunas ideas sobre ello, pero ninguna ha logrado resolver completamente el problema.

El trabajo presentado por los científicos de la Universidad Aalto introduce una forma matemáticamente novedosa de describir la gravedad dentro de un marco teórico en el que las partículas interactúan mediante un campo cuántico. Su propuesta se ajusta a los principios de la mecánica cuántica, en los que todas las fuerzas fundamentales tienen partículas mediadoras que interactúan a través de campos específicos.

El universo es una simulación y la clave para demostrarlo está en la gravedad, dice este matemático

Hay una razón por la que en el universo las partículas desordenadas se reúnen en objetos más grandes: la computadora de la simulación necesita ahorrar recursos.

Los investigadores Mikko Partanen y Jukka Tulkki aseguran que su modelo de gravedad unificada supera las pruebas en las que otros enfoques han fallado. Una de las claves de su teoría es el uso de simetrías finitas y compactas, en contraste con las tradicionales. Además, han empleado herramientas matemáticas avanzadas, como los espinores, para describir el comportamiento de las interacciones gravitatorias en términos cuánticos.

Aunque la teoría de gravedad unificada aún debe ser sometida a pruebas experimentales y revisiones teóricas, los autores se muestran optimistas sobre su viabilidad. Por ello, han publicado su trabajo con el objetivo de que otros investigadores lo analicen, aporten críticas y contribuyan a su perfeccionamiento.

“Si esto logra conducir a una teoría cuántica de campos para la gravedad completamente desarrollada, eventualmente nos ayudará a resolver problemas tan complejos como las singularidades en los agujeros negros y el Big Bang”, afirmó Mikko Partanen, autor principal del estudio.