Un grupo de investigadores de la Universidad Técnica de Viena acaba de publicar un interesante artículo sobre un simulador aplicado a la teoría cuántica de la gravedad (ver: M. Tajik et. al., “Experimental observation of curved light-cones in a quantum field simulator”. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 [21]).
La teoría de la relatividad opera muy bien en la descripción de fenómenos de escala cósmica como, por ejemplo, la descripción de las ondas gravitacionales que se crean cuando los agujeros negros colisionan, mientras que la teoría cuántica opera muy bien en la descripción de fenómenos microscópicos como la descripción de los electrones en un átomo. Sin embargo, combinar las dos teorías de modo satisfactorio aún no se ha logrado. La búsqueda de una teoría cuántica de la gravedad es considerada uno de los retos más grandes aún no resueltos de la ciencia contemporánea.
Esto en gran medida es debido a que la matemática de estos campos es extraordinariamente complicada además de que es difícil realizar experimentos pues uno requiere crear situaciones en las que los fenómenos relativistas y cuánticos ocupan papeles relevantes, esto es difícil.
En la Universidad de Viena en Austria se está desarrollando un nuevo enfoque utilizando un “simulador cuántico” en donde en lugar de investigar directamente el sistema de interés, como partículas cuánticas en campos espacio-temporales curvos, se crean modelos a partir de los cuales, por analogía, se pueden obtener resultados aplicables al sistema de interés.
La idea del simulador radica en el hecho de que muchos sistemas físicos tienen una descripción matemática similar a pesar de que se trate de sistemas muy diferentes y a primera instancia se crea que no tienen nada que ver uno con otro.
El Profesor Jörg Schmiedmayer del Instituto de Física Atómica de la Universidad de Viena explica que “en nuestro caso tenemos nubes atómicas ultrafrías que son manipuladas por campos electromagnéticos y de este modo hemos sido capaces de simular la curvatura del espacio-tempo”.
El Dr. Mohammadamin Tajik, primer autor del articulo publicado y adscrito al Instituto de Ciencia y Tecnología Cuántica de la misma Universidad explica que “la velocidad de la luz es una constante sin embargo si la luz es influenciada por objetos masivos como el campo gravitacional del sol, las trayectorias de la luz ya no serán líneas rectas sino curvas, esto es lo que llamamos una lente gravitacional”.
Lo interesante es que fenómenos análogos se han observado en las nubes atómicas y por tanto se pueden obtener conclusiones útiles para la investigación en teorías cuánticas de la gravedad.