EL ESPACIO-TIEMPO ENTENDIDO COMO UN SUPERFLUIDO


La naturaleza cuántica del espacio-tiempo es la incógnita que probablemente resolverá la teoría cuántica sobre la gravedad. Las observaciones astrofísicas y cosmológicas nos permiten explorar las propiedades del espacio-tiempo a gran escala. Se publica en Physical Review Letters que dichas propiedades apuntan a que el espacio-tiempo se comporta como un superfluido.

Una hipótesis teórica muy sugerente que nos trae a colación Clara Moskowitz, “Superfluid spacetime points to unification of physics. Thinking of space and time as a liquid might help reconcile quantum mechanics and relativity,” Nature, News, 19 Jun 2014. El artículo técnico de Stefano Liberati y Luca Maccione, “Astrophysical Constraints on Planck Scale Dissipative Phenomena,” Phys. Rev. Lett. 112: 151301, 14 Apr 2014;arXiv:1309.7296 [gr-qc].


Liberati y Maccione desarrollan un modelo hidrodinámico para el espacio-tiempo y estiman el “índice de refracción efectivo” de este medio transparente para los fotones a partir de su camino libre medio. Usan datos experimentales para supernovas en la Nebulosa del Cangrejo (M1 o NGC 1952). Forzando esta analogía, estiman la “viscosidad” del espacio-tiempo, llegando a la conclusión, quizás obvia, de que dicha viscosidad es nula. Por tanto, el espacio-tiempo se comporta como un superfluido.

Hay que recordar que un superfluido a nivel clásico emerge a partir de un campo cuántico escalar complejo con una simetría U(1) rota asociada a su fase (compleja). Los autores sugieren entre líneas que las partículas de este campo escalar serían análogas a las moléculas de H2O en el agua líquida y se comportarían como “moléculas” de espacio-tiempo. 


Parece obvio que si el espacio-tiempo es un fluido, entonces debe ser un superfluido. En caso contrario, ya se habría observado el efecto de su “viscosidad” en el comportamiento de los fotones de alta energía. El gran problema de esta hipótesis es que recuerda demasiado al éter (luminífero) del siglo XIX. A muchos físicos teóricos les desagrada que un espacio-tiempo invariante Lorentz emerja de un éter superfluido que viole la teoría de la relatividad. Sin embargo, no hay que olvidar que en teoría cuántica de campos se puede construir un modelo invariante relativista para un superfluido, evitando las dificultades prácticas y conceptuales del asociadas al éter. La cuestión clave es si es necesario dar un retruque técnico de este tipo (afirmar que la “viscosidad” del espacio-tiempo es exactamente cero, en lugar de asumir que el concepto de “viscosidad” no es aplicable al espacio-tiempo).


Para la mayoría de los físicos lo sorprendente es que una revista tan prestigiosa como Physical Review Letters haya publicado un artículo como el de Liberati y Maccione

El artículo de Liberati y Maccione recibió poca atención cuando apareció en ArXiv en septiembre de 2013. Destaca Sabine Hossenfelder (aka Bee), que le dedicó una entrada elegante y sobria, “What is the viscosity of space-time?,” Backreaction, 21 Oct 2013. Otros no fueron tan sobrios, pero esperaron a que el artículo apareciera en PRL, como SISSA MediaLab, “Liquid spacetime: What if spacetime were a kind of fluid?,” ScienceDaily, 23 Apr 2014.


Fuentes: Backreaction / Sciencedaily / Physical Review Letters / Nature / Arxiv