Evidencia de la teoría de cuerdas: Ráfagas de rayos gamma

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Por Andrew Zimmerman Jones, Daniel Robbins

Entre los diversos fenómenos del universo, dos tipos producen grandes cantidades de energía y pueden dar una idea de la teoría de cuerdas: los estallidos de rayos gamma (GRB) y los rayos cósmicos.

Exactamente lo que causa una explosión de rayos gamma es discutido, pero parece suceder cuando objetos masivos, como un par de estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro (las teorías más probables), chocan entre sí. Estos objetos orbitan uno alrededor del otro durante miles de millones de años, pero finalmente colapsan juntos, liberando energía en los eventos más poderosos observados en el universo, representados en esta figura.

Crédito: Gentileza NASA/Swift/Sonoma State University/A. SimonnetEl

nombre de rayos gamma estalla claramente implica que la mayor parte de esta energía sale del evento en forma de rayos gamma, pero no toda ella lo hace. Estos objetos liberan ráfagas de luz a través de un rango de diferentes energías (o frecuencias – la energía y la frecuencia de los fotones están relacionadas).

Según Einstein, todos los fotones de una sola ráfaga deberían llegar al mismo tiempo, porque la luz (independientemente de la frecuencia o energía) viaja a la misma velocidad. Al estudiar los PSG, es posible saber si esto es cierto.

Los cálculos basados en el trabajo de Amelino Camelia han mostrado que los fotones de diferente energía que han viajado durante miles de millones de años podrían, debido a los efectos (estimados y posiblemente demasiado optimistas) de la gravedad cuántica a la escala de Planck, tener diferencias de aproximadamente una milésima de segundo (0,001s).

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi (anteriormente denominado Telescopio Espaciales de Área Grande de Rayos Gamma, o GLAST, por sus siglas en inglés) fue lanzado en junio de 2008 como una empresa conjunta entre la NASA, el Departamento de Energía de los Estados Unidos y agencias gubernamentales francesas, alemanas, italianas, japonesas y suecas. Fermi es un observatorio en órbita terrestre baja con la precisión necesaria para detectar diferencias tan pequeñas.

Hasta ahora, no hay evidencia de que Fermi haya identificado la descomposición de la relatividad general de la escala de Planck. Hasta la fecha se han identificado una docena de púlsares de sólo rayos gamma, un fenómeno que nunca se había observado antes de Fermi. (Antes de Fermi, se creía que los púlsares – estrellas de neutrones giratorias y altamente magnetizadas que emiten pulsos de energía – emitían su energía principalmente a través de ondas de radio.)

Si Fermi (o algún otro medio) detecta una ruptura de la relatividad en la escala de Planck, entonces eso sólo aumentará la necesidad de una teoría exitosa de la gravedad cuántica, porque será la primera evidencia experimental de que la teoría se descompone a estas escalas. Los teóricos de cuerdas podrían entonces incorporar este conocimiento en sus teorías y modelos, tal vez reduciendo el panorama de la teoría de cuerdas a regiones con las que es más factible trabajar.

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