El cronón – cuanto del tiempo – puede haber sido detectado por primera vez

Hay descubrimientos que si se confirman merecen el Premio Nobel. Hay resultados experimentales que nadie sabe explicar. Las explicaciones de estos fenómenos, si se confirman, suelen ser el candidato ideal para el Nobel en Física. Craig J. Hogan, de la Universidad de Chicago y del Fermilab, ha publicado «Indeterminacy of holographic quantum geometry,» Phys. Rev. D 78, 087501, 2008 [ArXiv preprint], artículo de 4 páginas que trata de explicar teóricamente el ruido de fondo que muestran los experimentos que tratan de medir ondas gravitatorias (por ejemplo, el GEO600 del Instituto Max Planck alemán): están midiendo el intervalo de tiempo más pequeño (también llamado cronón o «cuanto de tiempo»). De confirmarse su interpretación teórica de estos experimentos, será claro merecedor del tan apreciado galardón. Nos lo cuenta Eric Hand en «Time to test time,» Nature News, 10 November 2008 .

Los poetas loan el dulce e inexorable pasar del tiempo. Un tiempo clásico o newtoniano, inexorablemente conectado con el espacio gracias a la teoría de la relatividad, conformando un espaciotiempo continuo y suave, pero incompatible con ciertas ideas cuánticas. No tenemos una teoría cuántica de la gravedad, luego no tenemos una teoría cuántica del tiempo. Mucho creen que la mecánica cuántica impone que el tiempo debe ser «cuántico» o discreto.

¿Podemos observar la naturaleza discreta del tiempo cuántico? Craig Hogan afirma que ya lo hemos hecho. El ruido «cuántico» asociado a la naturaleza cuántica del tiempo debería observarse en los detectores de ondas gravitatorias, como el GEO600, en Hannover, Alemania. El interferómetro GEO600 para la detección de ondas gravitatorias presenta un ruido de fondo con una frecuencia entre 300 y 1400 Hz que nadie sabe explicar (que es perfectamente audible). Hogan ha desarrollado una teoría efectiva (que no requiere conocer la teoría de la gravedad cuántica correcta) basada en describir la incertidumbre en la posición en un espaciotiempo holográfico como ondas monocromáticas (algo parecido a la luz de un láser). Sorprendentemente, para posiciones separadas por una distancia macroscópica, la incertidumbre transversal es mucho más grande que la longitud de Planck. Esta incertidumbre su observaría como un «ruido holográfico» en la posición relativa entre las posiciones relativas de puntos. La magnitud de este ruido depende directamente del intervalo mínimo de tiempo, el cronón o cuanto de tiempo.

La idea del espaciotiempo holográfico es que el espaciotiempo tiene 2+1 dimensiones en lugar de las usuales 3+1, igual que un un holograma óptico que es plano y nos parece que muestra imágenes en 3 dimensiones. La ventaja de las teorías matemáticas holográficas es que es mucho más fácil realizar los cálculos en gravedad cuántica en 2+1 dimensiones que en 3+1 (donde nadie sabe hacerlos bien). Recuerda que la solución de una ecuación elíptica (ecuación de Laplace, por ejemplo) viene unívocamente determinada por las condiciones de contorno (de Dirichlet). Toda la información de la solución está contenida en el contorno (un tercio del libro de Roger Penrose «El camino a la realidad,» está dedicada a la teoría de variable compleja, en gran parte, para demostrar esto). Las ecuaciones de Einstein se pueden interpretar como ecuaciones elípticas no lineales por lo que podemos utilizar, en variable compleja, fácilmente la idea de que el borde determina el contenido. Las ideas holográficas tienen la ventaja de que su descripción natural (en óptica) está basada en ondas y la mecánica cuántica es una mecánica ondulatoria. La conexión gravedad-cuántica gracias a la holografía del espaciotiempo ha sido explotada por muchos investigadores. Por ejemplo, muchos especialistas en teoría de cuerdas, como Gary Horowitz.

Karsten Danzmann, del Instituto Max Planck para Física Gravitacional, investigador principal del GEO600, afirma que «de confirmarse, Hogan merece el premio Nobel.» Por supuesto, Danzmann y los demás científicos del GEO600 son bastante excépticos respecto a estas ideas tan radicales. Danzmann confiesa «para mí, que soy un físico experimental, el resultado de Hogan es como «magia negra,» parece un resultado artificial, forzado.»

¿Se confirmará la idea de Hogan el año que viene? Para finales de 2009 se espera doblar la sensibilidad de la instalación GEO600. Si el rudio de fondo disminuye, Hogan perderá el Nobel. Su trabajo se reducirá a pura numerología, una mera casualidad. Si el ruido de fondo persiste… su nombre resonará por los pasillos de la Academia de Suecia.

http://www.smashingmagazine.com/2008/11/09/60-beautiful-examples-of-night-photography-2/