¿Cuál es la cosa más pequeña del universo? | Ciencia viva

La respuesta a la eterna pregunta de la cosa más pequeña del universo ha evolucionado junto con la humanidad. La gente alguna vez pensó que los granos de arena eran los componentes básicos de lo que vemos a nuestro alrededor. Luego se descubrió el átomo, y se pensó que era indivisible, hasta que se dividió para revelar protones, neutrones y electrones en su interior. Estas también parecían partículas fundamentales, antes de que los científicos descubrieran que los protones y los neutrones están hechos de tres quarks cada uno.

"Esta vez no hemos podido ver ninguna evidencia de que haya algo dentro de los quarks", dijo el físico Andy Parker. "¿Hemos alcanzado la capa de materia más fundamental?"

E incluso si los quarks y los electrones son indivisibles, dijo Parker, los científicos no saben si son los fragmentos más pequeños de materia que existen o si el universo contiene objetos que son aún más diminutos. [Gráfico: las partículas más pequeñas de la naturaleza]

Parker, profesor de física de altas energías en la Universidad de Cambridge en Inglaterra, presentó recientemente un especial de televisión en el canal BBC Two del Reino Unido llamado "Horizon: How Small is the Universe?"

¿Cuerdas o puntos?

En los experimentos, partículas diminutas como los quarks y los electrones parecen actuar como puntos únicos de materia sin distribución espacial. Pero los objetos puntiagudos complican las leyes de la física. Debido a que puede acercarse infinitamente a un punto, las fuerzas que actúan sobre él pueden volverse infinitamente grandes y los científicos odian los infinitos.

Una idea llamada teoría de supercuerdas podría resolver este problema. La teoría postula que todas las partículas, en lugar de ser puntuales, son en realidad pequeños bucles de cuerda. Nada puede acercarse infinitamente a un bucle de cuerda, porque siempre estará un poco más cerca de una parte que de otra. Esa "escapatoria" parece resolver algunos de estos problemas de infinitos, haciendo que la idea sea atractiva para los físicos. Sin embargo, los científicos aún no tienen evidencia experimental de que la teoría de cuerdas sea correcta.

Otra forma de resolver el problema del punto es decir que el espacio en sí no es continuo y uniforme, sino que en realidad está hecho de píxeles discretos o granos, a veces denominados espuma de espacio-tiempo. En ese caso, dos partículas no podrían acercarse infinitamente entre sí porque siempre tendrían que estar separadas por el tamaño mínimo de un grano de espacio.

Una singularidad

Otro aspirante al título de la cosa más pequeña del universo es la singularidad en el centro de un agujero negro. Los agujeros negros se forman cuando la materia se condensa en un espacio lo suficientemente pequeño que la gravedad toma el control, lo que hace que la materia se tire hacia adentro y hacia adentro, y finalmente se condense en un solo punto de densidad infinita. Al menos, de acuerdo con las leyes actuales de la física.

Pero la mayoría de los expertos no creen que los agujeros negros sean realmente infinitamente densos. Creen que este infinito es el producto de un conflicto inherente entre dos teorías reinantes, la relatividad general y la mecánica cuántica, y que cuando se pueda formular una teoría de la gravedad cuántica, se revelará la verdadera naturaleza de los agujeros negros.

"Supongo que [las singularidades de los agujeros negros] son ​​mucho más pequeñas que un quark, pero no creo que sean de densidad infinita", dijo Parker a WordsSideKick.com. "Lo más probable es que sean un millón de millones de veces o incluso más pequeñas que las distancias que hemos visto hasta ahora".

Eso haría que las singularidades sean aproximadamente del tamaño de supercuerdas, si es que existen.

La longitud de Planck

Las supercuerdas, las singularidades e incluso los granos del universo podrían llegar a tener aproximadamente el tamaño de la "longitud de Planck". [Tiny Grandeur: Fotos impresionantes de lo muy pequeño]

Una longitud de Planck es de 1,6 x 10 ^ -35 metros (el número 16 precedido por 34 ceros y un punto decimal), una escala incomprensiblemente pequeña que está implicada en varios aspectos de la física.

La longitud de Planck es demasiado pequeña para que la mida cualquier instrumento, pero más allá de eso, se cree que representa el límite teórico de la longitud medible más corta. Según el principio de incertidumbre, ningún instrumento debería poder medir nada más pequeño, porque en ese rango, el universo es probabilístico e indeterminado.

También se cree que esta escala es la línea de demarcación entre la relatividad general y la mecánica cuántica.

"Corresponde a la distancia donde el campo gravitacional es tan fuerte que puede comenzar a hacer cosas como hacer agujeros negros con la energía del campo", dijo Parker. "En la longitud de Planck, esperamos que la gravedad cuántica se haga cargo".

Quizás todas las cosas más pequeñas del universo son aproximadamente del tamaño de la longitud de Planck.

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