jueves, 19 de mayo de 2016

Sin señales de otros universos

El experimento que trataba de encontrar pruebas de la existencia de universos paralelos no consigue llegar a resultados concluyentes.
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Si a alguien bien informado le hubieran dicho hace 20 años que en la actualidad estaríamos buscando señales de otros universos no lo hubiese creído. Pero sí que los buscamos, aunque la búsqueda de pruebas sobre ello sea, de momento, infructuosa.
Los primeros resultados experimentales por parte de un equipo de investigadores franco-belgas sobre la búsqueda de universos paralelos son inconclusos.
La idea de universos paralelos apareció hace ya tiempo en la Física teórica. Según algunas teorías, nuestro universo es una brana espacial tridimensional dentro un bulk. Para hacernos una idea podemos imaginar que nuestro universo sólo tiene 2 dimensiones y está embebido, a modo de una membrana u hoja, en un espacio tridimensional en donde puede haber muchas otras branas o universos.
La distancia entre una brana y otra en una dimensión superior podría ser cualquiera dentro del bulk, pero podría ser muy pequeña. Un universo paralelo podría estar a sólo unas cuantas longitudes de Planck del nuestro. Todo esto en teoría, claro. El problema es demostrar algo así. Las energías necesarias para alcanzar un régimen en el que estas teorías de gravedad se muestren distintas de la versión clásica pueden ser tan enormes que esta idea se podría considerar no falsable.
Sin embargo, Michaël Sarrazin (Universidad de Namur, Bélgica) ideó una manera barata de poner a prueba esta la idea. Según él, y de manera ocasional, una partícula podría saltar por efecto túnel cuántico de una brana a otra vecina con cierta probabilidad no nula. Lo ideal era probar esta idea con neutrones, que al no tener carga eléctrica, no se verían afectados en gran medida por campos electromagnéticos.
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Así que junto a otros investigadores propuso la construcción de un detector que contendría helio-3 dispuesto a escasos metros del reactor nuclear ya existente del Instituto Laue-Langevin, que sería la fuente de los neutrones. El objetivo era contabilizar los neutrones que detectara el sistema de helio.
Un neutrón emitido por el reactor podría existir en una superposición de dos estados, uno correspondiente a nuestra brana y otro correspondiente a la brana adyacente a la nuestra (despreciando el efecto de branas lejanas). Entonces, la función de onda del neutrón colapsaría a uno de los dos posibles estados cuando colisionara con lo núcleos de agua pesada (agua con deuterio en lugar de hidrógeno normal) que hace las veces de moderador del reactor y que rodea a este.
La mayoría de los neutrones terminarían en nuestra brana, pero una pequeña fracción de ellos podría entrar en la adyacente y escapar del reactor, ya que interaccionarían muy débilmente con el agua del moderador y el muro de hormigón que rodea, a su vez, todo ello (ver imagen de cabecera).
Pero, como una pequeña parte de esos neutrones tendría todavía una función de ondas que todavía existiría dentro de nuestra brana incluso después del colapso de la función de ondas, podrían retornar entonces a nuestra brana de nuevo al chocar contra el núcleo de los átomos de helio-3.
Es decir, si todo esto es correcto, se observaría una pequeña cantidad de neutrones emitida por el reactor que desaparecería en un universo paralelo y volvería a aparecer en el nuestro.
Los neutrones normales emitidos por el reactor que se quedarían desde un principio en nuestra brana, serían bloqueados por el aislamiento del reactor (so pena de matar a los investigadores) y no llegarían al detector de helio-3.
De todos modos, el montaje experimental no fue nada fácil. El problema fue aislar el detector de otras fuentes de neutrones que constituyen el flujo de fondo, algo que introducía ruido en las medidas. La idea era detectar sólo los neutrones (provenientes de una dirección específica determinada por el reactor) que aparentemente aparecen de la ‘nada’, no otros neutrones “normales” del entorno. Así que estos físicos rodearon al detector de un aislamiento multicapa de 20 cm de grosor de polietileno y boro. Este aislamiento redujo el ruido de fondo en un factor un millón. El aislamiento no afecta a los neutrones que vienen de la otra brana, pues estos se materializan dentro del detector al chocar contra el helio-3.
Estos investigadores realizaron el experimento durante cinco días, registrando un pequeño número de eventos que podrían ser casi todos provenientes del fondo normal.
De todos modos, las medidas permitieron establecer una cota superior sobre la probabilidad de que un neutrón entre en la brana adyacente a la nuestra: una en 2000 millones. Es una cota 15.000 veces menos permisiva que los límites deducidos con anterioridad. Esto viene a decir que la distancia entre branas tiene que ser mayor que 87 longitudes de Planck.
Nos es fácil sacar conclusiones e incluso parte la señal observada podría corresponder a neutrones venidos de otra brana. Pero todavía hay ruido de neutrones de fondo y, además, el modelo usado no predice la fuerza del acoplamiento entre branas.
Así que, de momento, la idea no está completamente descartada ni confirmada. Pero el montaje es increíblemente barato comparado con tratar de comprobar la idea con un colisionador del estilo del LHC. Encima, si la escala de energía es la de Planck entonces no habría posibilidades de observar algo así con ningún colisionar presente o futuro. Estos experimentos sencillos son la única vía de comprobación de estas locas ideas.
Este experimento con neutrones no es el único que trata de comprobar la existencia de branas. Axel Lindner (DESY) trata de hacer lo mismo con fotones.
Habrá que esperar los resultados futuros de estos experimentos, porque, al final, es la única manera de hacer ciencia y de hacer limpieza al descartar propuestas teóricas.
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