Investigación en la que participó académico UCSC encuentra dos teorías de supergravedad no relativista

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El estudio que lideró el lideró el Dr. Patrick Concha innovó en la metodología utilizada, la que podría ser aplicada para incorporar otras características físicas.

El artículo científico “Three-dimensional non-relativistic extended supergravity with cosmological constant” (disponible aquí) publicado en la base de datos Springer Link, corresponde a una investigación que lideró el académico de la Facultad de Ingeniería de la UCSC, Dr. Patrick Concha, que aporta con nuevas miradas al estudio de la teoría física.

Según explicó el académico, el principal resultado de esta investigación –en la que participó la Dra. Evelyn Rodríguez, quien en ese momento estaba afiliada a la Universidad Adolfo Ibáñez, y la Dra. Lucrezia Ravera, del Politenico di Torino (Italia)- es que “encontramos no una, sino que dos posibles teorías de supergravedad no relativista que permitan incluir constante cosmológica. Por otro lado, la metodología usada no sólo fue utilizada por primera vez en el contexto de supergravedad, sino que podría ser aplicada para incorporar otras características físicas. Además, una de las teorías de supergravedad construidas conduce a una teoría ya existente en la literatura cuando hacemos la constante cosmológica despreciable. Recuperar una teoría física existente en un cierto límite es siempre positivo, ya que cualquier generalización que uno construya debe estar conectada con alguna teoría ya existente”.

El trabajo surgió como continuación de distintos estudios realizados en colaboración con ambas investigadoras, con quienes el Dr. Patrick Concha había explorado (en el estudio “Gravedad Newtoniana exótica tridimensional con constante cosmológica”) el comportamiento no-relativista de una teoría de gravedad con constante cosmológica. Avanzar hacia la investigación de la supergravedad era el siguiente paso, “sobre todo dada la poca investigación que existe en estos modelos. No obstante, se requirió usar una metodología completamente diferente. En particular, se necesitó hacer uso de herramientas matemáticas conocidas como expansiones de álgebras”, sostuvo el académico de la UCSC, quien a mediados del año pasado fue incluido en una lista elaborada por Universidad de Stanford que destacó a los 150.000 científicos más citados en sus áreas del conocimiento.

Cuatro fuerzas

La investigación tuvo como objetivo explorar el comportamiento no-relativista de una teoría de supergravedad extendida tridimensional en presencia de una constante cosmológica. ¿Qué significa esto para alguien no experto? “Cada una de las palabras presentes en el título de esta investigación tiene un profundo significado en física. Para ello, es necesario primero entender que existen cuatro fuerzas fundamentales en el Universo: la fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil, y la fuerza nuclear fuerte”, afirmó el Dr. Concha.

El investigador detalló que “la gravedad, responsable del movimiento de los astros y que mantiene nuestros pies sobre la Tierra, ha sido exitosamente descrita por la teoría de la Relatividad General de Einstein. Por otro lado, las otras tres interacciones de la naturaleza, que abarcan al mundo microscópico, son descritas a través de la mecánica cuántica. El entendimiento de estas cuatro fuerzas fundamentales ha permitido los grandes avances tecnológicos de este último siglo. No obstante, existen varias incógnitas por resolver. En particular, cómo son las leyes de la naturaleza al inicio de nuestro Universo, “momento” que conocemos como Big Bang. Se requiere de una teoría cuántica de la gravedad (o Teoría del Todo) para entender el origen del Universo, ya que éste implica una gran cantidad de masa o gravedad en un espacio muy pequeño”.

Supergravedad

Actualmente existen varias propuestas “candidatas” para una Teoría del Todo. Una de ellas, es la llamada teoría de la supergravedad que unifica el concepto de espacio-tiempo con el mundo pequeño a través de un concepto matemático, llamado simetría.

“Muchos de los modelos de supergravedad requieren 11 dimensiones del espacio-tiempo, lo que no sólo escapa a nuestra imaginación, sino que requiere de cálculos complejos y no siempre posibles de resolver. Una manera de simplificar estos modelos, es trabajar en tres dimensiones: dos dimensiones espaciales y una temporal; es decir, un plano con un reloj. Esto, no sólo es mucho más sencillo de abordar, sino que ha permitido innumerables avances en otras áreas de la física”, aseguró el investigador de la UCSC.

Sin embargo, a pesar de que la supergravedad fue formulada hace más de 40 años y ha sido estudiada por diferentes grupos de investigación, con miles de publicaciones científicas, su versión no-relativista sólo ha sido explorada en una baja cantidad de publicaciones científicas. Según el Dr. Patrick Concha, con el concepto de “no-relativista” se entiende que la velocidad de la luz es considerada infinita.

“Es decir, en una teoría física no-relativista todo sucede a velocidades bajas, tales que los efectos relativistas de la teoría de Einstein son despreciables. Una formulación no-relativista de supergravedad es el punto de partida natural para explorar en un entorno no-relativista las numerosas aplicaciones físicas de la teoría de la supergravedad. Una de ellas, es analizar que sucede al incorporar una constante cosmológica, la cual podría ser responsable de la expansión acelerada del Universo”, agregó el académico de la Facultad de Ingeniería.