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| En un estudio pionero, la profesora Ginestra Bianconi propone que la gravedad surge de la entropía relativa cuántica, ofreciendo un nuevo marco que unifica la mecánica cuántica y la relatividad general. La teoría también introduce el campo G, un concepto novedoso que podría proporcionar una explicación cuántica de la materia oscura. |
Una nueva teoría vincula la gravedad con la entropía cuántica e introduce el campo G, posiblemente explicando la materia oscura y la expansión cósmica.
09 abril 2025.- En un estudio reciente publicado en Physical Review D , la profesora Ginestra Bianconi, catedrática de Matemáticas Aplicadas de la Universidad Queen Mary de Londres , presenta un marco innovador que podría transformar nuestra comprensión de la gravedad y su conexión con la mecánica cuántica. El estudio introduce un nuevo enfoque que deriva la gravedad a partir de la entropía relativa cuántica, ofreciendo un posible puente entre dos teorías fundamentales, pero históricamente incompatibles: la mecánica cuántica y la relatividad general de Einstein.
El desafío de la gravedad cuántica
Durante décadas, los físicos han lidiado con el reto de unificar la mecánica cuántica y la relatividad general, dos teorías fundamentales que operan a escalas muy diferentes. La mecánica cuántica explica el comportamiento de las partículas a nivel subatómico, mientras que la relatividad general describe la gravedad y la estructura del espacio-tiempo a escalas cósmicas. Superar la brecha entre estos marcos sigue siendo uno de los problemas más difíciles e importantes de la física teórica.
La investigación de la profesora Bianconi introduce un enfoque novedoso al reinterpretar la métrica del espacio-tiempo, elemento central de la relatividad general, como operador cuántico. Al aplicar la entropía relativa cuántica, un concepto de la teoría de la información cuántica, su marco conceptual captura la interacción entre la geometría del espacio-tiempo y la materia de una forma fundamentalmente nueva.
El papel de la entropía y el campo G
El estudio introduce una nueva acción entrópica que cuantifica la diferencia entre la métrica del espacio-tiempo y la métrica inducida por los campos de materia. Este enfoque conduce a ecuaciones de Einstein modificadas que, en el régimen de bajo acoplamiento (es decir, bajas energías y pequeña curvatura), se reducen a las ecuaciones clásicas de la relatividad general.
Sin embargo, la teoría va más allá y predice el surgimiento de una pequeña constante cosmológica positiva, un valor que se alinea con las observaciones experimentales de la expansión acelerada del universo mucho mejor que con otras teorías preexistentes.
Una característica clave de la teoría es la introducción del campo G , un campo auxiliar que actúa como multiplicador lagrangiano. El campo G no solo desempeña un papel crucial en las ecuaciones de gravedad modificadas, sino que también abre la puerta a nuevas interpretaciones de la materia oscura, una sustancia misteriosa que constituye una parte significativa de la masa del universo, pero que aún no se ha observado directamente.
Las implicaciones de esta investigación son profundas. Al vincular la gravedad con la teoría de la información cuántica, el estudio ofrece una posible vía hacia una teoría unificada de la gravedad cuántica. Además, el campo G podría ofrecer nuevas perspectivas sobre la naturaleza de la materia oscura, un histórico enigma cosmológico.
“Este trabajo propone que la gravedad cuántica tiene un origen entrópico y sugiere que el campo G podría ser un candidato para la materia oscura”, explica la profesora Bianconi. “Además, la constante cosmológica emergente predicha por nuestro modelo podría ayudar a resolver la discrepancia entre las predicciones teóricas y las observaciones experimentales de la expansión del universo”.
Si bien se necesita más investigación para explorar completamente las implicaciones de esta teoría, el estudio representa un avance significativo en la búsqueda para comprender la naturaleza fundamental del universo.
El trabajo de la profesora Bianconi desafía la creencia popular y abre nuevas y emocionantes vías de exploración. Al considerar el espacio-tiempo como una entidad cuántica y aprovechar el poder de la entropía asociado a las métricas del espacio-tiempo, esta investigación podría allanar el camino hacia una comprensión más profunda de la gravedad, la mecánica cuántica y el propio cosmos.
Referencia: “Gravity from entropy” by Ginestra Bianconi, 3 March 2025, Physical Review D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.111.066001
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