Pablo Javier Piacente
Los gravitones, las partículas que se cree que transportan la gravedad, nunca se han visto en el espacio: sin embargo, un grupo de científicos ha detectado en un nuevo estudio algo muy similar, durante experimentos con un material semiconductor con propiedades cuánticas. Se trata de un gravitón quiral (CGM), presente en un tipo de materia condensada llamada líquido de efecto Hall cuántico fraccional (FQHE).
Un equipo de científicos liderado por la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, y la Universidad de Nanjing, en China, ha publicado recientemente un nuevo estudio en la revista Nature en el que informan la primera evidencia de un gravitón quiral (CGM), en un experimento realizado con un material semiconductor cuántico. Es el mayor acercamiento hasta el momento hacia la identificación de los gravitones, partículas elementales hipotéticas destinadas a transportar la gravedad.
De acuerdo a una nota de prensa de The Columbia Quantum Initiative, una organización especializada en física cuántica dentro de la Universidad de Columbia, los gravitomes quirales son similares a los gravitones, partículas elementales aún por descubrir que, según diversas teorías enmarcadas en la física cuántica de alta energía, podrían haber dado lugar a la gravedad. Aunque la gravedad es una de las fuerzas fundamentales del Universo y afecta a todo cuerpo físico, aún se desconoce su causa u origen y muchas de sus propiedades siguen siendo un misterio.
Una comprensión más profunda del Universo
Los científicos creen que la posibilidad de estudiar partículas similares a gravitones en el laboratorio podría ayudar a resolver las diferencias existentes entre la interpretación de la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad de Einstein, un objetivo que la ciencia contemporánea aún no ha logrado cumplir. Además de resolver importantes dilemas en el campo de la física, estos hallazgos podrían ampliar nuestra comprensión del Universo.
"Durante mucho tiempo existió el misterio de cómo los modos colectivos de longitud de onda larga, como los gravitomes quirales (CGM), podían probarse en experimentos. Proporcionamos evidencia experimental que respalda las predicciones de la geometría cuántica. Nuestro experimento marca la primera fundamentación experimental de este concepto de gravitones, planteado por trabajos pioneros en gravedad cuántica desde la década de 1930, en un sistema de materia condensada", explicaron en el comunicado los científicos Ziyu Liu y Lingjie Du, autores principales del estudio.
No es lo mismo que detectar gravitones en el espacio
El equipo identificó la partícula en un tipo de materia condensada llamada líquido de efecto Hall cuántico fraccional (FQHE). Los líquidos FQHE están constituidos por un sistema de electrones que interactúan fuertemente: los mismos se producen en dos dimensiones, en campos magnéticos elevados y a bajas temperaturas.
Los gravitomes quirales se pueden describir teóricamente utilizando la geometría cuántica, que trabaja en base a una serie de conceptos matemáticos emergentes que se aplican a las diminutas distancias en las cuales la mecánica cuántica influye en los fenómenos físicos. El propósito final es descubrir cómo trabaja la gravedad en el mundo subatómico, qué relación tendría con la gravedad en grandes dimensiones y qué pistas puede brindar sobre el origen de esta fuerza fundamental.
Sin embargo, en un artículo publicado en New Scientist, el investigador Zlatko Papic, de la Universidad de Leeds, en el Reino Unido, y que no participó de la investigación, advierte que "no se debe equiparar el nuevo hallazgo con la detección de gravitones en el espacio. Los sistemas de electrones como los aplicados en el nuevo experimento son campos de prueba para algunas teorías de la gravedad cuántica, pero no para todos los fenómenos cuánticos que ocurren en el espacio-tiempo a escalas cósmicas", concluyó.
Referencia
Evidence for chiral graviton modes in fractional quantum Hall liquids. Ziyu Liu, Lingjie Du, Jiehui Liang et al. Nature (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07201-w
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