La media hostia

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En ciencia, nunca deben sacarse conclusiones del resultado de un experimento hasta que siguientes experimentos las confirman.

Redacción


El director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), Rolf Heuer, ha afirmado que "no cree que Albert Einsten se equivocara al enunciar su Teoría de la Relatividad" y ha insistido en que "aún debe verificarse el estudio que ha descubierto partículas subatómicas llamadas neutrinos que son más rápidas que la velocidad de la luz".

Heuer ha hecho estas declaraciones a los periodistas en Granada durante la inauguración del Congreso Mundial sobre Futuros Colisionadores Lineales, donde se ha referido al reciente estudio que desafía la teoría del físico alemán de que nada en el universo puede viajar más rápido que la luz.

Así, ha querido recordar que por el momento "sólo se tiene un experimento y un resultado", pero ha reiterado que "en ciencia las cosas hay que verificarlas con otros experimentos diferentes", por lo que se ha mostrado cauto y ha asegurado que aún no cree que Einsten se equivocara respecto a sus teorías.

El director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear ha sido el encargado de inaugurar el congreso internacional sobre aceleradores lineales, en el que 350 científicos de 30 países debatirán sobre la próxima generación de aceleradores de partículas que se construirá tras el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ubicado en la sede del Laboratorio Europeo de Física de Partículas, en Ginebra (Suiza).

Estos aceleradores de partículas son instalaciones donde los científicos colisionan entre sí partículas subatómicas para estudiar los componentes elementales de la materia y dar respuesta así a cuestiones fundamentales de la Física.

A diferencia de los actuales aceleradores, construidos de forma circular, la próxima generación se diseñará de forma lineal. Esto, junto a otras características como el tipo de partículas que se hará colisionar, los convierte en instrumentos mucho más precisos que los actuales.

Así, mientras que el LHC es una máquina para descubrir nuevos territorios en la Física y responder a cuestiones fundamentales como el origen de la masa (cuyo responsable sería el llamado "bosón de Higgs"), o la naturaleza de la materia oscura, los aceleradores lineales permitirán conocer los detalles de esta "nueva física".

El proyecto del próximo acelerador lineal es "un gran reto" que reúne a la comunidad internacional en física de partículas agrupada en tres regiones, Europa, las Américas y Asia. Cada región tiene un congreso anual, a los que se suma un gran congreso mundial anual en el que se coordinan las tres regiones.

Esta es la primera vez que este congreso mundial se celebra en España, en este caso en Granada, lo que supone "un reconocimiento" al papel de la comunidad científica española en el proceso de construcción del futuro acelerador lineal. En la actualidad, siete centros de investigación y universidades españoles participan en los dos proyectos existentes, que son el Colisionador Lineal Internacional (ILC, por sus siglas en inglés) y Colisionador Lineal Compacto (CLIC).

El ILC cuenta con la participación de los principales centros de investigación en este ámbito. Por parte española participan el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia), el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria); el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT); el Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB-CSIC); el Instituto Tecnológico de Aragón (ITA) y las Universidades de Barcelona, Granada y Santiago de Compostela.

En su diseño inicial, el ILC tendrá 35 kilómetros de longitud. Su ubicación y construcción se decidirá en el periodo 2012-2014, teniendo en cuenta los posibles hallazgos y descubrimientos del LHC en ese tiempo. En el desarrollo del ILC participan 1.600 investigadores de 300 laboratorios y universidades de todo el mundo.

Por su parte, CIEMAT, IFIC y la Universidad de Barcelona participan en la I+D del CERN para desarrollar la tecnología para construir el CLIC. Este acelerador lineal está pensado para alcanzar mayores energías que las de ILC, si bien su estado tecnológico no está tan avanzado. Así pues, dada la complejidad y requerimientos de la construcción de estos grandes aceleradores, el comité que reúne a la comunidad internacional en el terreno de la física experimental de partículas intenta encontrar sinergias para el desarrollo de estos proyectos.

Visto en Europa Press.

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Viñeta de Alejandro Tropea para La risa de la ciencia.

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La noticia revela que científicos han conseguido medir la velocidad de los neutrinos y éstos se mueven a mayor velocidad de la luz, lo que parece demoler uno de los principios básicos de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.

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La interesante noticia ha invadido en las pasadas horas la prensa científica de todo el mundo. Un grupo de científicos que trabajan en el detector OPERA, situado a 730 kilómetros del colisionador de partículas LHC del CERN, el Centro Europeo para la Investigación Nuclear de Ginebra, ha revelado el resultado de un experimento con partículas subatómicas que parece mostrar que éstas se desplazan más rápido que la velocidad de la luz.

El científico del CERN Antonio Ereditato ha contado en una entrevista que tres años de mediciones han mostrado que los neutrinos se movían 60 nanosegundos más rápido que la luz en esa distancia de 730 kilómetros entre Ginebra y Gran Sasso, en Italia.

Los neutrinos son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Se sabe ya que estas partículas tienen masa, pero muy pequeña y muy difícil de medir. De hecho, se calcula que su masa es inferior a una milmillonésima parte de la masa de un átomo de hidrógeno.

Practicamente toda la prensa finaliza la noticia con la coletilla de que este descubrimiento promete ser inconsistente con la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, que sostiene que nada puede desplazarse más rápidamente que la velocidad de la luz. Es la nota científica soñada para esa prensa que sólo informa sobre golf cuando alguien mete un hoyo en uno.

En realidad esto no es exactamente así. Lo que afirma la teoría es que no es posible acelerar ninguna partícula hasta alcanzar la velocidad de la luz. Cuanta más alta su velocidad, mayor la cantidad de energía necesaria para acelerarla, y según esa velocidad se acerca asintóticamente a la de la luz, aquella energía se acercaría al infinito. Pero eso no se aplica a partículas que llevan desde el Big Bang ya desplazándose a mayor velocidad que la de la luz.

La teoría cuántica de campos, de hecho, predice la existencia de los taquiones. Una partícula hipotética con la característica de que si su energía y momento son reales, su masa en reposo convencional resulta ser un número imaginario. La consecuencia es que una partícula así nunca puede ir a velocidades inferiores a la de la luz, por que su energía disminuye cuando su velocidad aumenta. Los taquiones juegan un papel en la teoría de cuerdas, clave en el mundo cuántico, pero la explicación de su hipotético comportamiento no debería suponer una violación de la relatividad especial de Einstein.

Merece la pena repetirlo porque ayuda a entender mejor este tipo de noticias. La Teoría de la Relatividad de Einstein no dice que no puedan existir partículas que se mueven a más velocidad que la luz. Lo que dice es que es imposible acelerar hasta ese límite partículas que se muevan a una velocidad inferior.

¿Qué pasa entonces con los neutrinos? Lo explica el profesor de astrofísica Dave Goldberg, quien sospecha que algo falla en la presentación de los resultados del experimento. Avisa de que en efecto los neutrinos tienen masa, lo que explica sus oscilaciones, y de que en efecto sí debería estar prohibido que una partícula con masa real (no imaginaria como la de los taquiones) viaje a mayor velocidad que la luz.

El resultado del experimento dice que sobre un viaje con una duración de 3 ms. los neutrinos “ganan” a la luz por 60 ns. Imaginemos la explosión de una supernova, por ejemplo la 1987A. Sucedió a 160.000 años luz de la tierra. Resulta que los neutrinos y los fotones de la explosión alcanzaron nuetro planeta al mismo tiempo. En realidad los neutrinos fueron detectados tres horas antes, por artificios ópticos que suceden durante una explosión similar. Si el resultado del experimento fuese aplicable, deberíamos haber detectado neutrinos de la 1987A ¡tres años antes de llegar a poder ver la explosión! Sin duda, algo que los científicos deberían haber notado.

¿Qué ocurre aquí? Resulta que los neutrinos detectados de la 1987A fueron anti-neutrinos electrón, no neutrinos tau. Sin embargo, los neutrinos oscilan de un sabor al otro, así que no debería ser una diferencia notable. Las energías también son distintas, las de la explosión de la 1987A en el rango de decenas de megaelectronvoltios. Las energías usadas en OPERA han sido dos órdenes de magnitud superiores. Bien podría este hecho marcar una diferencia.

El propio Erediato afirma que no están presentando ninguna conclusión, únicamente una serie de datos para el escrutinio científico que sería deshonesto dejar guardada en un cajón. Lo deja muy claro Chang Kee Jung, físico especialista en neutrinos de la Universidad Stony Brook de Nueva York. “No me apostaría mi mujer y mis hijos a que hay un error sistemático en alguna parte, pero sí apostaría mi casa”.

Si se demuestra la validez de los resultados, estaríamos ante uno de los descubrimientos más importantes en el mundo de la física del pasado medio siglo. Pero hasta que se demuestre, nos queda una temporada de resultados muy interesantes que alimentarán nuestra pasión por la física. Agárrense, que vienen curvas.

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Resulta que muchas de las discrepancias que los físicos encuentran a la hora de encontrar una teoría unificada para explicar el universo tanto a escala relativista como a escala cuántica desaparecen si demostramos que el universo se inició en una sola dimensión, y las tres que conocemos aparecieron tras su expansión y su enfriamiento.

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Es el atrevido concepto tras la teoría del físico Dejan Stojkovic y sus colegas de la Universidad de Buffalo, propuesta en 2010. Sugieren que el universo temprano, tras estallar en el Big Bang de un sólo punto de densidad infinita, evolucionó en una sola dimensión, como una línea recta, antes de expandirse en dos dimensiones, como una hoja de papel, y más tarde en tres, tal y como conocemos el mundo.


Por supuesto, la idea de una línea recta tiene mucho de metafórico, dado que se necesitan al menos dos dimensiones para saber si una línea es recta. Pero ayuda a formarse una imagen mental de la idea.

La novedad es un informe en Physical Review Letters escrito junto al físico de la Universidad de Marymount Jonas Mureika, donde describen una prueba práctica que podría demostrar o invalidar la hipótesis de un universo de una sola dimensión.

Dado que la luz tarda tiempo en llegar a la tierra desde el espacio, un telescopio apuntando al espacio profundo en realidad está observando el pasado. Según las ecuaciones previstas por Stojkovic, las ondas gravitacionales no pueden existir en un espacio de una o dos dimensiones. De ahí que si, por ejemplo, la antena LISA planeada como observatorio gravitacional internacional, no detectase ondas gravitatorias a partir de cierta distancia, eso significaría que en efecto en un momento dado el universo ha tenido menos de tres dimensiones. Por desgracia aún quedan años para que LISA llegue a estar disponible, si es que la crisis permite que alguna vez lo esté.

La idea es que la dimensionalidad del espacio depende del tamaño del mismo que seamos capaces de observar. A menor tamaño, menos dimensiones. Quién sabe si tras una expansión mayor, se abra ante nosotros una cuarta dimensión, si es que no lo está haciendo ya.

Existen más evidencias experimentales de la posible existencia de porciones de espacio con menos dimensiones. En concreto, hay científicos que han observado que el flujo de partículas procedentes de rayos cósmicos que exceden el teraelectronvoltio de energía (el nivel de energía supuesto para el universo temprano) se alinean en un plano de dos dimensiónes.

Así que si altas energías se corresponden con espacios de menos dimensiones, tal y como sugiere la teoría de las dimensiones menguantes, los investigadores del acelerador de partículas LHC deberían observar que las partículas resultantes de una colisión también se esparcen en un plano cuando esos niveles de energía son utilizados.

La teoría, de demostrarse correcta, permitiría explicar importantes dudas de la física de partículas actual.

Por ejemplo, la incompatibilidad entre la física cuántica y la relatividad general. La física cuántica es buena describiendo el universo a escala atómica, mientras que la relatividad lo explica perfectamente a gran escala. Hoy en día las dos teorías parecen incompatibles. Pero si el universo a niveles casi subatómicos tuviese menos dimensiones, muchas de las discrepancias matemáticas entre los dos marcos de trabajo desaparecen.

El misterio de la expansión del universo en aceleración, algo que los físicos han observado pero no son capaces de explicar, también se solventaría. Simplemente, aparecen nuevas dimensiones mientras el universo se expande. Stojkovic afirma de hecho que probablemente una cuarta dimensión ya se ha desplegado a escala cosmológica.

Por último desaparecerían las dudas sobre la masa del bosón de Higgs, la partícula que explicaría por qué el resto de partículas tienen masa. Para que las ecuaciones del modelo estándar describan con precisión la física que se observa en el mundo real, los físicos tienen que ajustar artificialmente la masa prevista del bosón de Higgs para explicar las interacciones entre partículas que suceden a altas energías. Si a esas altas energías desaparecen dimensiones, la necesidad de este tuning desaparece.

Una excitante propuesta científica pendiente de ser demostrada, pero que cambiaría por completo nuestra idea de cómo es el universo en el que vivimos. La idea de Stephen Weinberg de que las teorías que explican el universo sólo se demostrarán válidas si son bellas y sencillas adquiriría un nuevo e inesperado sentido.

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Abraham Gallas ha sido designado en Project Leader del Silicon Tracker de LHCb, uno de los seis subdetectores del LHC dedicado al estudio de los quarks b.

Redacción

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Novedades desde el digno competidor norteamericano del LHC.

Reuters

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El acelerador Tevatron abre una vía a la explicación de la primera guerra del cosmos. El LHC podría confirmar el hallazgo este mismo año.

Teguayco Pinto

Durante siglos el ser humano ha dirigido su mirada hacia el cosmos sin más opción que la de especular sobre su origen. El problema radicaba en la imposibilidad de ver realmente qué es lo que sucedía en las entrañas del Universo.

Hoy, los nuevos experimentos disponibles han hecho posible la recreación, a nivel microscópico, de algunos de los procesos que han dado origen a todo lo conocido. Esto permite a los investigadores reconstruir la historia y resolver así algunos de los enigmas de la física. Uno de ellos, relacionado con el enfrentamiento entre la materia y la antimateria, puede estar cerca de ser resuelto, según un estudio publicado en internet por los miembros del experimento Tevatron en EEUU.

Así como los historiadores buscan pruebas para averiguar el origen de los conflictos y entender los detalles que llevaron a uno de los dos bandos a la derrota, los físicos de partículas intentan comprender los procesos que llevaron a la materia al triunfo sobre la antimateria, relegada a un lugar secundario de la historia. Ninguna de las fútiles guerras del hombre ha tenido la repercusión y la importancia de la que libraron partículas y antipartículas hace más de 13.000 millones de años. Una lucha por la supervivencia cuyo resultado determinó la evolución de todo el Universo.

Para estos historiadores del cosmos se han diseñado los grandes experimentos de partículas, entre los que destaca el Gran Acelerador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), un anillo de 27 kilómetros de circunferencia construido en la frontera entre Francia y Suiza y que ha superado en dimensiones y posibilidades al Tevatron, acelerador estadounidense cuyo anillo apenas alcanza los seis kilómetros. Sin embargo, ya en sus estertores, el más pequeño de los dos aún da resultados sorprendentes.

Los datos analizados en los últimos meses por los científicos de Tevatron, muestran cómo en un tipo de colisión entre partículas se produce una ligera tendencia a generar más materia que antimateria. Estos resultados, aún preliminares, podrían ser confirmados por el LHC en los próximos meses y abrir así un camino hacia la respuesta a una de las grandes preguntas de la física: ¿por qué y cómo venció la materia?

Para situar el problema, el profesor de investigación del CSIC y jefe de la unidad teórica del Instituto de Física Corpuscular, José Furtado Valle, se remonta al origen de todo, el Big Bang. Durante este periodo el Universo no era más que una sopa de partículas que chocaban entre sí a gran temperatura y "en este escenario inicial la creación de partículas se daba de forma democrática, con cantidades iguales de materia y antimateria", explica Valle. El problema es que, "si no existieran mecanismos que favorecieran la creación de una de ellas, el Universo sería un plasma simétrico". En esta situación, partículas y antipartículas se habrían aniquilado mutuamente, con lo que no existirían estrellas, ni planetas, ni seres humanos. Para los físicos, está claro que de algún modo se generó menos antimateria, por lo que "tienen que existir mecanismos que favorezcan la creación de materia", afirma Valle.

Durante el Big Bang las partículas se impusieron a las antipartículas Pero el problema no queda ahí. Si bien ya se conocían otras fuentes de asimetría, "estas no son suficientes para explicar la actual constitución del Universo", explica Valle. En este escenario, queda claro que el objetivo es encontrar esas fuentes que ayuden a generar más materia que antimateria. En este sentido, el descubrimiento de Tevatron puede ayudar a resolver el problema. "El resultado que han obtenido" asegura Valle, "pese a no estar confirmado, es llamativo, pues es la primera vez que se detecta una asimetría que va más allá de la teoría estándar".

Aurelio Juste, investigador del Instituto de Física de Altas Energías, trabaja en el detector de Tevatron con el que se ha hecho este descubrimiento. "Esencialmente hemos contado la cantidad de partículas y antipartículas que se producen después de la colisión de un protón y un antiprotón", explica Juste, "y hemos observado que hay un exceso de las primeras". Aunque el resultado implica una fuente de asimetría considerable, Juste reconoce que hacen falta más fuentes para explicar el triunfo de la materia y que el efecto medido "no es suficiente" para justificar por sí solo el estado actual del Universo.

Juste asegura que el resultado ha sido obtenido gracias a que han "explotado unas características únicas" de su detector, "lo que hará difícil que otros puedan reproducirla". Aún así, el investigador confía en que la medida será confirmada y apunta al LHC. "Habrá que estar atento a lo que obtengan", afirma, "porque ofrecerán datos complementarios que podrían confirmar nuestro resultado".

El artículo completo en Diario Público.

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Así funciona un colisionador de protones. Metafóricamente, claro.

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¡Vivo y muerto! Visto en Fashionably Geek.

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Nada menos que un núcleo de antihelio 4 en un acelerador de partículas situado en los EEUU.

Redacción

Hasta 18 ejemplos de la mayor antipartícula encontrada hasta la fecha, el núcleo de antihelio-4, han sido obtenidas mediante el experimento STAR en el RHIC —Colisionador de Iones Pesados Relativista— ubicado en el Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de los Estados Unidos.

«El experimento STAR es el único capaz de encontrar antihelio-4», ha declarado el portavoz del experimento STAR, Nu Xu, de la División de Ciencias Nucleares —NSD— en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. «STAR ya tiene el récord de antipartículas masivas, conseguido el año pasado al haber identificado los anti-hypertriton, que contiene tres antipartículas constituyentes. Con cuatro antinucleones, el antihelio-4 se produce a un ritmo mil veces menor aún. Identificar los 18 ejemplos ha requerido tamizar a través de los restos de mil millones de colisiones de oro a oro».

Las colisiones de núcleos de oro energético dentro de STAR recrean brevemente las condiciones en el denso y caliente universo temprano existente sólo millonésimas de segundo después del Big Bang. Cantidades iguales de materia y antimateria que se crearon en el Big Bang deberían haberse aniquilado entre sí, pero por razones que aún no se entiende, sólo la materia común parece haber sobrevivido. Hoy en día este exceso de materia conforma todo el universo visible que conocemos.

Alrededor de cantidades iguales de materia y antimateria se producen también en los iones pesados —núcleos de oro— que se producen en las colisiones en el RHIC. Las bolas de fuego resultantes se expanden y se enfrían rápidamente, por lo que la antimateria puede evitar la aniquilación de forma suficiente como para ser detectada en la Sala de Proyección del Tiempo en el corazón del experimento STAR.

Los núcleos de los átomos de helio ordinario constan de dos protones y dos neutrones. Llamadas partículas alfa cuando se emiten en desintegraciones radioactivas, fueron identificadas en esta forma por Ernest Rutherford hace más de un siglo. El núcleo de antihelio-4 contiene dos antiprotones sujetos con dos antineutrones.

Las antipartículas más comunes son generalmente las menos masivas, porque se necesita menos energía para crearlas. Carl Anderson fue el primero en encontrar una antipartícula, el antielectrón —positrón—, en los escombros de los rayos cósmicos de 1932. El antiprotón —el núcleo de antihidrógeno— y antineutrón fueron creados en el Bevatron del laboratorio de Berkeley en la década de 1950. Los núcleos de antideuteron —el anti-pesado del hidrógeno compuesto de un antiprotón y un antineutrón— fueron creados en los aceleradores en Brookhaven y el CERN en la década de 1960.

Cada nucleón extra —llamados bariones— aumenta el número de partículas de barión, y en las colisiones de STAR cada aumento en el número bariónico disminuye la tasa de rendimiento en aproximadamente un millar de veces. Los núcleos de los isótopos de antihelio con sólo un neutrón —antihelio-3— han sido conseguidos en los aceleradores desde 1970. El experimento STAR produce muchas de estas antipartículas, que tienen número bariónico 3. El núcleo antihelio con el número de bariones 4, que acaba de anunciarse por STAR está basado en 16 ejemplares identificados en 2010 y dos ejemplos de un ciclo anterior, y contiene la mayoría de los nucleones de cualquier antipartícula jamás detectada.

«Es probable que el antihelio sea la antipartícula más pesada vista en un acelerador durante algún tiempo», dice el científico colaborador de STAR Xiangming Sol. «Después del antihelio, el núcleo siguiente de antimateria estable sería el antilitio, y la tasa de producción de antilitio en un acelerador se espera que sea más de dos millones de veces menor que para el antihelio».

Maxim Naglis, de la Nuclear Science División en Berkeley, dice que «encontrar un solo ejemplo de antilitio sería un golpe de suerte, y probablemente requeriría un gran avance en tecnología de aceleradores».

Si el antihelio obtenido por los aceleradores es raro, y las antipartículas pesadas más raro aún, ¿qué pasa con la búsqueda de estas partículas en el espacio? El experimento Espectrómetro Alfa Magnético —AMS—, programado para ser lanzado en una de las últimas misiones del transbordador espacial a la Estación Espacial Internacional, es un instrumento diseñado para hacer precisamente eso. Una parte principal de su misión es la búsqueda de galaxias distantes hechas de antimateria.

«Las colisiones entre los rayos cósmicos cercanos a la Tierra pueden producir partículas de antimateria, pero las probabilidades de que estas colisiones produzcan un núcleo intacto de antihelio son tan sumamente pequeñas que la búsqueda de una sola sugiere que se habría desplazado a la Tierra desde una región distante del universo dominado por la antimateria», explica Hans Georg Ritter del laboratorio NSD de Berkeley. «La antimateria no se ve diferente de la materia ordinaria, pero encontrar un solo núcleo de antihelio sugiere que algunas de las galaxias que vemos son galaxias de antimateria».

Mientras tanto, el experimento STAR en el RHIC ha demostrado que el antihelio existe de hecho, y es probable que mantenga el récord del mundo en conseguir la mayor partícula de antimateria en el futuro previsible.

Foto de Star Collaboration y Lawrence Berkeley National. Visto en Europa Press.

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Esté vivo, o muerto el gato, o las dos cosas al mismo tiempo, da exactamente igual. El tío se lo monta. Viñeta de Alejandro Tropea para La risa de la ciencia. Feliz fin de semana.

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Extracto de una deliciosa entrevista con Juan Ignacio Cirac, científico español, director en la actualidad del Instituto Max Planck para Óptica Cuántica, en Alemania y ganador del premio Fronteras del Conocimiento 2008 concedido por la Fundación BBVA. Contagiosa la fascinación de Cirac por los fenómenos que suceden a escala cuántica y que aún no somos capaces de explicar.

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Un tipo de agujero negro previsto por la teoría de cuerdas podría explicar las características de los cuprates, también conocidos como metales extraños. Podría ser la experimentación la que nos dé pruebas de la veracidad de dicha teoría, y no miles de páginas de ecuaciones.

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Nadie entiende la teoría de cuerdas, y probablemente está bien así. Ya decía uno de los teóricos de la mecánica cuántica que cuando crees que la entiendes, es que no la entiendes en absoluto. Los físicos tienen la esperanza de que dicha teoría unifique por fin la relatividad einsteniana y la mecánica cuántica. De momento, la teoría se resiste. Son miles las páginas de ecuaciones necesarias para explicarla. Pero, ¿y si se descubriese una aplicación práctica que lo hiciese todo más sencillo?

Subir Sachdev, de la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, podría haber descubierto ahora que la teoría de cuerdas, en su estado actual, predice la existencia de cierta clase de agujero negro que podría ayudar a explicar las propiedades de una extraña clase de materiales, conocidos por los científicos como «metales extraños».

Nos referimos al tipo de metales que recibe el nombre de cuprates. Son compuestos cerámicos que contienen cobre y pueden actuar como superconductores a temperaturas relativamente altas —hasta 135 grados Kelvin—. Son llamados «metales extraños» porque tanto su resistividad eléctrica como la velocidad a la que los electrones se desvían por interacciones entre ellos son proporcionales a su temperatura, y no al cuadrado de la misma como sucede en los metales normales, algo descrito por las leyes de los líquidos de Fermi. «No hay una teoría que explique eso» comenta Hong Liu, físico del MIT.

Sachdev y sus colaboradores describen ahora un modelo llamado «líquido fraccionado de Fermi» que puede explicar las características de estos metales extraños. De momento, es necesario considerar un comportamiento especial de sus partículas cuánticas. Pero es que dicho comportamiento coincide con el presumido para un tipo especial de agujero negro descrito por la teoría de cuerdas. «Estamos aún lejos de poder decir que la teoría de cuerdas explica esta materia extraña, pero ahora tenemos la esperanza» dice Sachdev. «Es muy excitante, porque se trata de una nueva perspectiva».

Experto en las leyes de Fermi, Sachdev ha tenido que aprender la teoría de cuerdas a «velocidad suicida».

El resultado de Sachdev se apoya en el trabajo de John McGreevy y sus colaboradores en el MIT, quienes en 2009 comenzaron a estudiar una conjetura de la teoría de cuerdas conocida como correspondencia AdS/CFT. Ideada por el físico argentino Juan Maldacena en 1997, se trata de una serie de soluciones a las ecuaciones de Einstein aplicando una constante cosmológica negativa, lo que podría permitir una explicación cuántica del fenómeno gravitatorio. McGreevy admite que esta conjetura ha venido siendo utilizada en sistemas abstractos. Sachdev la ha llevado a un modelo realista, definiendo ese tipo de agujero negro previsto por la teoría de cuerdas para explicar propiedades reales de un tipo determinado de metales.

No es la primera vez que intenta aplicarse la teoría de cuerdas a un problema real. En 2004 Pavel Kovtun, hoy en la Universidad de Victoria en la Columbia Británica, Canadá, utilizo la teoría de cuerdas para explicar una sopa de partículas fundamentales llamada plasma de quark-gluón que hubo aparecido en colisiones de partículas en el acelerador RHIC situado en Upton, Nueva York. Pero era un caso aislado. Los intentos de aplicar la correspondencia AdS/CFT a sistemas de materia condensada como superconductores nunca habían llevado a modelos realistas. Lo dice Joe Polchinski, teórico de cuerdas de la Universidad de Santa Bárbara, en California.

En efecto, resulta poder ser la experimentación la que nos dé pruebas de la validez de la teoría de cuerdas, permitiéndonos por fin alcanzar la teoría unificada que la física de partículas anhela, y no miles de páginas de ecuaciones. Sería el más maravilloso regalo que la humanidad jamás habría recibido de la ciencia.

Foto de Lali Masriera.