Una reciente teoría resuelve algunos problemas de la cosmología y la física de partículas proponiendo que el joven universo contenía menos dimensiones espaciales que las tres que vemos hoy. En el ejemplar del 11 de marzo de Physical Review Letters, un equipo describe una prueba específica para la teoría, usando LISA, un observatorio espacial planificado para ondas gravitatorias.

Los teóricos dicen que no pueden existir ondas en menos de tres dimensiones, por lo que por encima de cierta frecuencia ? que representa a las ondas más antiguas ? LISA no debería ver ondas primordiales. Aunque la teoría es especulativa, algunos investigadores creen que los datos de rayos cósmicos ya han mostrado pistas de dimensiones que desaparecen en altas energías. El equipo dice que la nueva prueba sería más concluyente que los resultados previos.

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La hipótesis de las dimensiones que desaparecen predice que, en energías y temperaturas extremadamente altas, las tres dimensiones del espacio que nos son familiares se reducen a dos, o incluso una dimensión^[1]. Por lo que en las calientes condiciones de los mismos inicios del universo, habría menos dimensiones, y por tanto, conforme el universo se enfriaba, habrían aparecido dimensiones espaciales adicionales, una a una. La teoría también propone que nuestro actual universo tiene cuatro dimensiones espaciales, pero sólo experimentamos una ?porción? tridimensional del mismo. La aparición de la cuarta dimensión espacial generó una energía extra, que propició un impulso a la expansión del universo, de acuerdo con la teoría. Este impulso podría explicar la expansión acelerada del universo, que se descubrió en 1998, y que normalmente se describe como resultante de una misteriosa ?energía oscura? que impregna el universo. La teoría también resuelve algunos problemas en la física de partículas, dice Dejan Stojkovic de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo.

Las pruebas de dimensiones que desaparecen se han detectado en lluvias de rayos cósmicos en la atmósfera de la Tierra. Un re-análisis de 2005 de los datos de rayos cósmicos revelaron que los chorros de partículas producidos por los rayos cósmicos más energéticos estaban alineados más cerca de un plano de lo que se esperaba, lo que podría significar una reducción de dimensiones^[2]. Otros investigadores están planeando usar el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas en las afueras de Ginebra, para poner a pruebas las dimensiones que desaparecen. Si las dimensiones desaparecen a energías muy altas, entonces las partículas producidas en las colisiones quedarían confinadas a un plano bidimensional en lugar de un volumen tridimensional.

Pero interpretar los datos del LHC puede que no sea fácil debido a que distintos modelos tendrán distintas predicciones, dice Stojkovic. Por lo que él y Jonas Mureika de la Universidad Loyola Marymount en Los Ángeles buscaron una prueba definitiva. Se decidieron por las ondas gravitatorias ? ondulaciones en el espacio-tiempo provocadas por eventos a gran escala en el cosmos ? las cuales no pueden existir en menos de tres dimensiones espaciales, dice Stojkovic. “No puedes evitar la no existencia de ondas gravitatorias? en los primeros momentos de la teoría, dice.

La idea es que las ondas gravitatorias primordiales de mayor frecuencia se corresponden con las energías más altas y el tiempo más antiguo. Por lo que debería haber una frecuencia máxima en las ondas observadas ? no podrían existir frecuencias más altas debido a que procederían de la era de menores dimensiones. Stojkovic y Mureika han calculado ahora esta frecuencia de corte en aproximadamente 10^-4 Hz, sujeto a algunas suposiciones. Dicen que está dentro del rango accesible a la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA), un futuro detector espacial de ondas gravitatorias que es un proyecto conjunto entre NASA y la Agencia Espacial Europea. Stojkovic y Mureika están ya trabajando con experimentadores de ondas gravitatorias de varias universidades de Estados Unidos para preparar test de su propuesta usando simulaciones por ordenador.

“Este régimen es extremadamente interesante para estudiarlo mediante observaciones, si es que eso es posible?, dice Martin Bojowald, teórico de la Universidad Estatal de Pennsylvania en State College. Dice que el artículo es ?prometedor, si se intenta llegar a conclusiones fiables en ausencia de una teoría subyacente detallada?. Stojkovic reconoce la falta de detalles en la teoría e intenta aclararlos en colaboración con otros.

Szabolcs Marka de la Universidad de Columbia en Nueva York dice que las dimensiones que desaparecen pueden ser una de las muchas teorías alternativas que investigue LISA. Sin embargo, llevará algún tiempo. “LISA probablemente está aún a 10 años vista, por lo que, aún si funciona la idea, no veremos pruebas observacionales para evaluarla en mucho tiempo?, dice Marka.

Referencias:
[1] R. Loll, Nucl. Phys. B, Proc. Suppl. 94, 96 (2001); J. Ambjørn, J. Jurkiewicz, and R. Loll, Phys. Rev. D 72, 064014 (2005); L. Modesto and P. Nicolini, Phys. Rev. D 81, 104040 (2010).
[2] R. A. Mukhamedshin, J. High Energy Phys. 05 (2005) 049; T. Antoni et al. (KASCADE Collaboration), Phys. Rev. D 71, 072002 (2005).

Autor: Saswato R. Das
Fecha Original: 11 de marzo de 2011
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