La búsqueda de la estructura fundamental de la realidad que todos conocemos acaba de tomar un giro de guion que lo hace todavía más complejo. Hasta ahora, cuando pensábamos en la estructura del universo o en los bloques básicos que lo componen, la cabeza se iba a todo tipo de partículas o a la Teoría de Cuerdas.
Sin embargo, un nuevo estudio teórico sugiere que la base misma de nuestra existencia, el tejido del espacio-tiempo, podría estar configurada por los cuasicristales, una de las formas más extrañas y bellas de la naturaleza.
Estas estructuras, que parecen desafiar las reglas clásicas de la simetría, han pasado de ser algo simplemente curioso desde el plano de la geología, siendo encontradas en meteoritos o en los restos de pruebas nucleares, a convertirse en una seria propuesta para unificar las teorías físicas.
Nueva versión del espacio-tiempo
Según un artículo reciente enviado al repositorio científico arXiv, del que se hace eco ScienceNews, un equipo de físicos ha logrado formular matemáticamente cómo estos cristales imposibles podrían estar, además de en el espacio, en las mezclas tridimensionales de espacio y tiempo que Einstein describía.
Para entender la magnitud de esta propuesta, primero hay que comprender la importancia de los cuasicristales. En un cristal normal, como la sal o un diamante, los átomos se organizan en un patrón que se repite infinitamente: si mueves la estructura una casilla a la derecha, encaja perfectamente. Por tanto, es predecible, y un cuasicristal, sin embargo, es ordenado y nunca se repite. Es una estructura infinita y perfectamente calculada donde ningún patrón vuelve a ser idéntico al anterior.
Lo realmente interesante de esta investigación del Instituto Perimeter de Canadá y otras instituciones es que han llevado este concepto al ámbito de la relatividad especial. Hasta ahora, se creía imposible crear un cuasicristal que respetara la simetría de Lorentz.
En física, la simetría de Lorentz es la regla de oro que establece que las leyes de la física son las mismas para un observador quieto que para uno que viaja a la velocidad de la luz. Los cristales normales rompen esta regla, dado que si viajas muy rápido, la estructura se deforma visualmente. Sin embargo, el equipo liderado por Sotiris Mygdalas ha descubierto una formulación matemática donde estos nuevos cuasicristales de espacio-tiempo permanecen invariables. Felix Flicker, físico teórico de la Universidad de Bristol, no ha dudado en calificar este hallazgo como «la cosa más elegante que se puede tener en el espacio-tiempo como entidad combinada».
¿Cómo funcionan?
¿Cómo se consigue que una estructura que mezcla tiempo y espacio sea ordenada pero no repetitiva? La respuesta está en las dimensiones superiores. Los investigadores han utilizado una técnica de proyección geométrica con la que imaginan una cuadrícula de puntos en dimensiones superiores y cogen un corte o trozo de esa realidad.
La clave es que este corte se realiza con una pendiente basada en un número irracional (números que no pueden escribirse como fracción simple, como Pi o la raíz cuadrada de dos). Al cortar la realidad con este ángulo irracional, la intersección resultante crea una estructura que posee un orden estricto, pero que jamás se repite a sí misma. Es, en esencia, un patrón infinito de novedad constante.
¿Solución a la Teoría de Cuerdas?
Aquí es donde la investigación podría explicar todo el universo. Una de las grandes incógnitas de la Teoría de Cuerdas es la existencia de dimensiones extra. Esta teoría postula que el universo tiene 10 dimensiones, pero nosotros solo percibimos cuatro. La explicación tradicional es que esas seis dimensiones extra están enrolladas en bucles tan minúsculos que no podemos verlos.
Y aquí los cuasicristales ofrecen una alternativa teórica, ya que quizás todas las dimensiones (las 10) están enrolladas, pero nuestra percepción de un espacio y tiempo infinitos surge precisamente de ese corte irracional que atraviesa la estructura enrollada. Sería como proyectar una luz a través de un objeto compacto y obtener una sombra infinita en la pared.
«El espacio-tiempo en el que vivimos podría ser un cuasicristal», afirma Mygdalas en el estudio. Esto proporcionaría el marco perfecto para la gravedad cuántica, permitiendo que el espacio-tiempo esté pixelado en puntos individuales sin violar las leyes de la relatividad de Einstein.