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Crédito: Pixabay.

El límite de velocidad universal, que comúnmente llamamos la velocidad de la luz, es fundamental para el funcionamiento del universo. Pero la imaginación humana no conoce límites reales. En la ciencia ficción, a menudo escuchas acerca de los agujeros de gusano, que son objetos que permiten viajar más rápido que la luz al transferir instantáneamente a los pasajeros de un punto del espacio-tiempo a otro.

Aunque la Teoría General de la Relatividad y el Modelo Estándar de la Física teóricamente pueden apoyar la existencia de agujeros de gusano dentro de sus marcos, prohíben los agujeros de gusano atravesables.

Pero los físicos de Princeton flexionaron algunos músculos matemáticos serios y encontraron una escapatoria. Al explotar las peculiaridades de la mecánica cuántica dentro de un universo de cinco dimensiones, los investigadores afirman que puede ser posible crear un agujero de gusano lo suficientemente grande para que los humanos y sus naves espaciales viajen a través de él y emerjan instantáneamente en otro lugar al otro lado del universo. Por desgracia, tal cosa probablemente no puede existir en la naturaleza y un agujero de gusano transitable artificialmente sería imposible de crear con la tecnología actual.

¿Plausible? Quizás. ¿Práctico? Definitivamente no

Un agujero de gusano o un agujero de gusano lorentziano es una especie de túnel teórico a través del espacio-tiempo, a menudo utilizado como el modo preferido de viaje interestelar en películas como Star Trek. La apertura es un atajo a través del espacio intermedio a otra ubicación en el Universo. Eso parece estar en marcado contraste con un agujero negro que es menos un túnel y más una picadora de carne. Sin embargo, algunos físicos afirman que hay muchas características que comparten tanto los agujeros negros como los agujeros de gusano.

La existencia de los agujeros de gusano fue propuesta por primera vez por Karl Schwarzchild, cuyas soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein forman la base para la inferencia de los agujeros negros. A veces, los agujeros negros o los sistemas binarios de agujeros negros pueden formar conexiones entre diferentes puntos en el espacio-tiempo.

El problema es que estos agujeros de gusano colapsan casi de inmediato, lo que bloquearía el paso de la materia de un extremo al otro. Sin embargo, aún no se ha perdido toda esperanza.

Juan Maldacena, profesor Carl P. Feinberg de física teórica del Instituto de Estudios Avanzados y Alexey Milekhin, estudiante graduado de astrofísica en la Universidad de Princeton, escribieron un nuevo artículo en el que discuten las condiciones que pueden permitir la existencia de agujeros de gusano atravesables.

En su artículo, los dos físicos describen algunas circunstancias muy exóticas que pueden permitir que los agujeros de gusano sean lo suficientemente estables como para que los humanos los atraviesen. Esto incluye la existencia de energía negativa, por ejemplo.

En la teoría de la relatividad general, solemos suponer que la energía es mayor que cero, en todo momento y en todas partes del universo. Esto tiene una consecuencia muy importante para la gravedad: la energía está vinculada a la masa a través de la fórmula E=mc. Por lo tanto, la energía negativa también implicaría una masa negativa. Las masas positivas se atraen entre sí, pero con una masa negativa, la gravedad podría convertirse repentinamente en una fuerza de repulsión.

La teoría cuántica, sin embargo, permite la energía negativa. Según la física cuántica, es posible tomar prestada energía del vacío en un lugar determinado, como dinero de un banco. En su artículo, los autores mencionan el efecto Casimir, en el que los campos cuánticos pueden producir energía negativa mientras se propagan a lo largo de un círculo cerrado.

Sin embargo, este efecto suele ser pequeño porque es cuántico. En nuestro artículo anterior, nos dimos cuenta de que este efecto puede volverse considerable para los agujeros negros con una gran carga magnética. La nueva idea era utilizar propiedades especiales de fermiones cargados sin masa (partículas como el electrón pero con masa cero). Para un agujero negro con carga magnética, estas viajan a lo largo de las líneas del campo magnético (de manera similar a como las partículas cargadas del viento solar crean las auroras cerca de las regiones polares de la Tierra), explicaron Maldacena y Milekhin a Universe Today .

Este tipo de agujeros de gusano estarían permitidos por el modelo estándar de física de partículas. Sin embargo, serían tan pequeños que ni siquiera un mechón de cabello humano tendría espacio para pasar. Además, solo existirían en distancias igualmente pequeñas.

Para soportar agujeros de gusano lo suficientemente grandes y estables para que los humanos los usen, los físicos tuvieron que pensar fuera de la caja del modelo estándar. La pareja de investigadores recurrió al modelo Randall-Sundrum II, también conocido como la teoría de la geometría deformada de 5 dimensiones, que describe el universo en términos de cinco dimensiones.

Este modelo de cinco dimensiones del espacio-tiempo puede permitir a los científicos describir la física que normalmente sería indetectable, permitiendo que exista energía negativa.

Los agujeros de gusano producidos se verían como agujeros negros cargados de tamaño mediano. Serían lo suficientemente grandes para que una nave espacial los atraviese, sin embargo, el piloto tendría que navegar fuerzas de marea muy poderosas.

Si el piloto pudiera navegar de alguna manera a través de este caos, entrar en el agujero de gusano impulsaría instantáneamente a la tripulación a otro punto en el espacio-tiempo, pero el factor instantáneo solo es cierto desde la perspectiva del viajero. Desde la perspectiva de un observador externo, el viaje tomaría tanto tiempo como la luz tardaría en viajar del punto A al punto B, lo cual es consistente con la Teoría de la Relatividad General.

Sin embargo, sería casi imposible que esto funcione. Tales agujeros de gusano no existen en la naturaleza y crearlos artificialmente implicaría diseñar una masa negativa.

En otras palabras, es poco probable que los agujeros de gusano se conviertan alguna vez en un medio práctico para viajar por el espacio. Sin embargo, siempre es fascinante escuchar acerca de conceptos que alguna vez se pensó que pertenecían únicamente al ámbito de la ficción y que en realidad pueden ser plausibles.

El artículo se publicó en el servidor de preimpresión arXiv .

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