Una de las principales cuestiones de la relatividad general que la distingue de otras descripciones del universo, como la física cuántica, es la existencia de singularidades. Las singularidades son puntos que, cuando se describen matemáticamente, dan un valor infinito y sugieren áreas del universo donde las leyes de la física ya no existirían, es decir, puntos al comienzo del universo y en el centro de los agujeros negros.

un nuevo rol en Física nuclear B, publicado por Roberto Casadio, Alexander Kamenshchik e Iberê Kuntz del Departamento de Física y Astronomía de la Università di Bologna, Italia, sugiere extender el tratamiento de las singularidades en el clásico física en física cuántica podría ayudar a resolver esta disparidad entre las ramas de la física.

“Ninguna descripción de la naturaleza es perfecta y completa. Toda teoría tiene su dominio de aplicabilidad, más allá del cual se desintegra y sus predicciones ya no tienen sentido ”, dice Casadio. Como ejemplo, cita las teorías de Newton, que aún son lo suficientemente robustas como para enviar cohetes al espacio, pero se desmoronan al describir lo muy pequeño o tremendamente masivo.

«Este es un problema grave porque relatividad general -la teoría que mejor describe la interacción gravitacional en este momento- predice la existencia de singularidades de una manera muy general ”, dice Casadio. Es como tener un agujero en el espacio, donde nada puede existir, pero donde los observadores y todo lo demás caerá. «

Casadio sugiere que esto puede ser visto como una hoja de papel con un pequeño agujero en ella. “Usted puede mover la punta del lápiz sobre el papel, lo que representa el movimiento de una partícula, pero si usted consigue al agujero, la pluma se detiene repentinamente el dibujo y las partículas de desaparecer repentinamente,” dice. «Esto ilustra cómo las singularidades son obstáculos teóricos que nos impiden comprender plenamente la naturaleza.»

Casadio agrega que el hecho de que la física deje de existir en las singularidades lleva a preguntas sin respuesta como: ¿Qué sucedió realmente al comienzo del universo? ¿Todo nació de un punto que nunca existió realmente? ¿Qué le sucede a una partícula cuando aterriza en el centro de un agujero negro?

“Estas preguntas abiertas son la razón por la que nuestra curiosidad nos impulsa a seguir esta línea de investigación”, dice. «Nuestro enfoque se basa en gran medida en los métodos de la teoría cuántica de campos (QFT): el marco que combina la mecánica cuántica y la relatividad especial y da lugar al modelo estándar muy exitoso de la física de partículas».

Los autores utilizaron las herramientas para construir un QFT objeto matemáticoque puede señalar la presencia de singularidades en cantidades medibles experimentalmente. Este objeto, que llamaron el «número de arrollamiento funcional», es distinto de cero en presencia de las singularidades y desaparece en su ausencia.

Este enfoque reveló que ciertas singularidades predichas teóricamente no afectan cantidades que pueden, en principio, medirse experimentalmente y, por lo tanto, siguen siendo constructos matemáticos inofensivos.

“Si nuestro formalismo sobrevivió al escrutinio científico y resultó ser el enfoque correcto, eso sugeriría la existencia de un principio físico muy profundo, entonces las elecciones de variables físicas carecen de importancia”, concluye Casadio. «Esto podría tener consecuencias para nuestra comprensión de la física, incluso más allá del tema de las singularidades».

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