En nuestro universo hay un gran problema con la gravedad. Es mucho más débil que las demás fuerzas fundamentales y los científicos no pueden explicar por qué. Una de las propuestas es que su energía se está filtrando a otras dimensiones desconocidas más allá de nuestra comprensión actual del cosmos. Ahora, gracias a las ondas gravitacionales, los científicos han demostrado que probablemente no sea así.

En 2015, los científicos anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales, unas ondas en el espacio-tiempo propuestas por primera vez por Einstein hace más de 100 años. El descubrimiento abrió todo un nuevo campo de investigación para los científicos de todo el mundo, permitiéndoles llevar a cabo experimentos que antes simplemente no eran posibles.

Daniel Holz y sus colegas de la Universidad de Chicago buscaban indicios de dimensiones adicionales en las ondas gravitacionales midiendo cómo una de ellas viajaba por el espacio. Luego lo compararon con las ondas electromagnéticas. Si hubiera grandes diferencias, sugeriría que la gravedad opera de forma diferente a otras fuerzas del universo, posiblemente en dimensiones más allá de las cuatro que conocemos (tres de espacio y una de tiempo).

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Impresión artística de una fusión de agujeros negros que produjo una onda gravitacional.
LIGO

En su estudio, publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, los investigadores descubrieron que las ondas gravitacionales se propagan por el espacio de la misma manera que las ondas electromagnéticas, por lo que probablemente no se filtran a otras dimensiones.

Holz dijo Newsweek: «Algunos creen que la gravedad funciona de forma diferente a distancias muy grandes. Estas diferencias podrían ayudar a explicar la materia oscura y la energía oscura, dos de los aspectos más misteriosos de la ciencia moderna.

«Una forma de cambiar la gravedad sería añadir dimensiones adicionales; la gravedad se filtraría entonces en estas dimensiones y los efectos de la gravedad parecerían debilitarse. Usamos las ondas gravitacionales y la luz para probar si esto podría estar ocurriendo, y encontramos que la gravedad tiene exactamente la fuerza que hubiéramos esperado, y por lo tanto que no hay dimensiones extra.»

Si hubiera dimensiones adicionales, los científicos habrían descubierto que para cuando las ondas gravitacionales pasaran por nuestros detectores en la Tierra, se habrían debilitado significativamente.

«Esto descarta que haya dimensiones extra del espacio-tiempo en escalas cosmológicas que interactúen con la gravedad», dijo Holz. «Así que la gravedad funciona como se espera incluso en galaxias lejanas; no hemos podido probar esto directamente antes, pero ahora lo sabemos».

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Impresión artística del espacio. El documento descarta ciertas dimensiones adicionales, pero no las relacionadas con la teoría de cuerdas.
iStock

Sin embargo, esto no descarta por completo la posibilidad de que existan otras dimensiones en el universo. La teoría de cuerdas sugiere que podría haber muchas «dimensiones superdimensionales», señala Holz.

«En estas teorías las dimensiones se enroscan en bolitas mucho más pequeñas que un protón, y las ondas gravitacionales habrían pasado justo por encima de esas dimensiones extra sin notarlas. Así que las diminutas dimensiones extra pueden seguir existiendo, pero las dimensiones extra a la escala de las galaxias, o de todo el universo en sí, están ahora descartadas.»

Dorje Brody, profesor de Matemáticas de la Universidad de Surrey del Reino Unido, está de acuerdo en que los hallazgos limitan la posibilidad de dimensiones adicionales más grandes.

Comentando el estudio, dijo Newsweek: «Esto es ciertamente interesante, sin embargo, los resultados del artículo no parecen ofrecer ninguna idea sobre la posible existencia de dimensiones extra compactadas.

«En los últimos cuatro o cinco años hay varios trabajos, entre ellos uno mío conjunto, que sugieren que la cuestión de la posible existencia de dimensiones extra podría abordarse a bajas energías utilizando experimentos cuánticos», dijo Brody.

«No se han hecho muchos avances en este sentido en los últimos años, pero esta línea de investigación podría resultar en última instancia más fructífera para resolver esta cuestión, ya que, hay sutiles diferencias entre la mecánica cuántica en tres dimensiones más una y la mecánica cuántica en, digamos, cinco dimensiones más una».

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