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Macro, no micro: teorías de gravedad modificada.

Cuando se trata de cosmología, la escala macroscópica es importante. Mientras los científicos investigan las razones detrás del ritmo acelerado al que se expande el universo, modifican la teoría de Einstein de la gravedad y remueven entre teorías de energía escura para explicar este fenómeno anti-intuitivo.

Estas modificaciones sencillas se representan como teorías f(R) y se usan para explicar lo que se ve a escalas cósmicas. Pero hay un problema. "Algunas de estas teorías modificadas tienen características muy atractivas para la cosmología, a escalas grandes, pero no funcionan tan bien a escalas pequeñas", explica Gonzalo Olmo a PhysOrg.com. "Conseguí resolver estas ecuaciones a nivel microscópico y encontré que eran inconsistentes".

Olmo, de 28 años, es investigador posdoctoral en la Universidad de Wisconsin-Milwaukee. Dice que resolvió estas ecuaciones hace dos años, pero que espero hasta interpretarlas correctamente para publicarlas. Su reciente carta en Physical Review Letters, en la que se presenta las ecuaciones y su interpretación, se titula "Violación del principio de equivalencia en teorías de gravedad modificada".

En la carta, Olmo presenta ecuaciones que sugieren que cuando algunas teorías de gravedad modificada se aplican a escalas microscópicas, emergen nuevas propiedades que permiten descartar algunas teorías que explican la expansión acelerada del universo.

"Si conseguimos mostrar que estas teorías no son consistentes, como así lo parece, entonces esta aproximación al problema en cosmología sería inútil", indica Olmo. Dice que hay dos maneras de estudiar las teorías modificadas: en formalismo métrico y en formalismo de Palatini. Olmo explica que su artículo se centra en teorías de gravedad en el formalismo de Palatini. "... La conexión se considera independiente de la metrica y, por tanto, debe determinarse resolviendo sus correspondientes ecuaciones de campo", dice su artículo.

Olmo dice que cuando resolvió las ecuaciones en escalas microscopicas, notó que surgian nuevas propiedades:"Esta nuevas propiedades nunca han sido vistas antes en otras teorías de gravedad modificada, y estas nuevas propiedades son lo que hace a estas teorías tan raras a pequeñas escalas".

Aunque Olmo dice que estas teorías no servirían para explicar la expansión del universo, ya que son inconsistentes a escalas microscópicas, hay algunos usos para las teorías de gravedad modificada. Explica que las diferencias entre cómo estas teorías modificadas funcionan a escala macroscópica y a escala microscópica podría ofrecer pistas sobre la interacción entre gravitación y física cuántica.

"Según Einstein", explica Olmo, "el espacio tiempo debería ser casi plano en, por ejemplo, el comedor de tu casa o el interior de un átomo". Hace una pausa antes de continuar: "Sin embargo, en las teorías de Palatini encontramos que es plano incluso a escala microscópica, lo que tiene un gran efecto en las propiedades del mundo cuántico. Esto puede llevarnos a mejorar lo que sabemos mirando cómo estas teorías de gravedad modificada interactúan con la teoría cuántica".

"Hay diferentes posibilidades sobre las razones que hay detrás de la aceleración del universo", continua Olmo. "Algunos teóricos usan energía oscura para explicar la expansión y otros modifican las ecuaciones de la gravedad para decir que no se trata de energía oscura. Sin embargo, podría haber una mezcla". Dice que es muy difícil distinguir los efectos de la energía oscura de aquellos producidos por las ecuaciones modificadas y que la diferencia podría tener la clave para descubrir que hay detrás del incremento en el ritmo de expansión del universo. Él opina que aplicar las teorías de gravedad modificada a escalas tanto microscópicas como macroscópicas podría ayudar a determinar los diferentes efectos. "Si esta idea consigue funcionar", dice entusiasmado, "podría haber un futuro muy interesante".

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- Versión original en inglés por Miranda Marquit, Copyright (2007) PhysOrg.com.

- Traducción al español por Gonzalo J. Olmo. Publicado con permiso.

- Vea la historia original en PhysOrg.com