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Proponen la existencia de un «reloj cósmico fundamental» que marca el ritmo del Universo
Del mismo modo en que un metrónomo marca los tiempos de un músico, una suerte de «reloj cósmico fundamental» podría ser el encargado de mantener el ritmo del Universo. Aunque, si tal reloj existe realmente, sus «tic-tac» se sucederían extraordinariamente rápido.
En Física, el tiempo se considera como una cuarta dimensión que se añade a las tres espaciales. Pero algunos investigadores especulan con la posibilidad de que también el tiempo podría ser el resultado de un proceso físico, como el tic-tac de un reloj interno e incorporado al propio Universo.
Sin embargo, si así fuera, si el Universo tuviera realmente un «reloj fundamental», éste debería funcionar a intervalos de tiempo tan pequeños que resultan casi inconcebibles, del orden de 10
a la menos 33 segundos, es decir, una mil millonésima de una billonésima de billonésima de billonésima de segundo. O por lo menos eso es lo que creen los autores de un estudio recién publicado en Physical Review Letters.
Con todo, el estudio podría ayudar a los científicos a diseñar experimentos que nos llevaran a la «teoría del todo», un marco teórico general que reconciliara, por fin, los hoy irreconciliables dos pilares de la física moderna: la Mecánica Cuántica, que observa y explica los objetos más pequeños que existen y las leyes que los gobiernan; y la Relatividad de Einstein, que describe cómo se comportan los objetos más masivos.
Los seres humanos, de alguna manera, logramos «sentir» el paso del tiempo. ¿Pero qué es exactamente? Para Martin Bojowald, de la Universidad de Pennsylvania y coautor de la investigación, «no lo sabemos. Vemos que las cosas cambian y describimos esos cambios en términos de tiempo». Pero eso es todo.
La física, explica Bojowald, presenta dos puntos de vista diferentes y conflictivos de lo que es el tiempo. Uno, procedente de la Mecánica Cuántica, habla del tiempo como un parámetro que nunca deja de fluir a un ritmo constante. El otro, derivado de la Relatividad, dice a los científicos que el tiempo puede contraerse o expandirse para dos observadores que se mueven a diferentes velocidades, que no podrán ponerse de acuerdo en cuánto tiempo ha transcurrido entre dos eventos.
En nuestra vida diaria, sin embargo, igual que en la mayor parte de los eventos que suceden en el Universo, esta discrepancia no es demasiado importante, ya que la Mecánica Cuántica y la Relatividad apenas se superponen. Pero ciertos objetos, como los agujeros negros, que condensan masas enormes en un espacio inconcebiblemente pequeño, no pueden describirse correctamente sin una teoría que unifique las dos anteriores y que los físicos han llamado «gravedad cuántica».
En algunas versiones de la gravedad cuántica, el tiempo mismo se «cuantificaría», es decir, estaría hecho de pequeñas unidades fundamentales discretas, del mismo modo que la materia está hecha de partículas. Existiría, pues, una «unidad fundamental de tiempo» igual que existe una unidad fundamental de materia.
En física de partículas, sin embargo, cada una de ellas puede obtener propiedades interaccionando con otras partículas o con campos. Por ejemplo, las partículas obtienen su masa al interactuar con el campo de Higgs, una especie de sustancia que llena todo el espacio como el agua llena una piscina. La masa de cada partícula estaría determinada por la resistencia que ésta encuentra a medida que se desplaza a través del campo, mayor cuanto más grande sea la partícula.
¿Pero sucede lo mismo con el tiempo? ¿Existe en el Universo otro campo subyacente que establece la tasa mínima de «tic-tacs» para todo lo que está dentro de él? Sería algo análogo al campo de Higgs, pero en lugar de masa, ese campo proporcionaría tiempo.
Para tratar de averiguarlo, Bojowald y sus colegas realizaron modelos de cómo debería ser ese «reloj universal», y demostraron que ese reloj tendría implicaciones para los relojes atómicos construidos por los humanos, que utilizan la oscilación de ciertos átomos como «péndulo» para proporcionar mediciones de tiempo lo más exactas posible. Y resulta que, según el modelo de los investigadores, los «tics» de los relojes atómicos a menudo no están sincronizados con los del reloj universal.
Eso significa que los relojes atómicos solo tienen una precisión limitada y que, además, dos relojes atómicos diferentes podrían llegar a estar en desacuerdo sobre la duración de un lapso de tiempo concreto. Pero dado que nuestros mejores relojes atómicos concuerdan entre sí y pueden medir intervalos tan pequeños como 10 a la menos 19 segundos (la décima parte de una billonésima de billonésima de segundo), la unidad fundamental de tiempo debe ser mucho menor que eso. De hecho, no inferior a 10 a la menos 33 segundos, según se explica en el estudio.
Tiempo de Planck
Recordemos aquí que la física cuántica prohíbe cualquier porción de tiempo inferior a 10 a la menos 43 segundos, conocido como el tiempo de Planck, el lapso de tiempo más pequeño en el que las leyes de la física pueden aplicarse para estudiar el Universo.
Aunque verificar si existe una unidad de tiempo tan fundamental como lo es 10 a la menos 33 segundos es algo que está más allá de nuestras capacidades tecnológicas actuales, el resultado resulta, con todo, bastante más accesible que el propio tiempo de Planck, que es todavía varios órdenes de magnitud más pequeño.
Debido a que el Universo mismo comenzó como un objeto muy masivo en un espacio muy pequeño que luego se expandió con rapidez, Bojowald cree que las observaciones cosmológicas, como las mediciones del fondo cósmico de microondas, la radiación residual del Big Bang, podrían ayudar a establecer un límite aún más pequeño para la unidad fundamental de tiempo.
Tan inteligentes y tan perdidos.
Muy buena nota