Los investigadores han teorizado sobre la existencia de “cuasicristales del espacio-tiempo” (estructuras que combinan el espacio y el tiempo en un patrón no repetitivo pero ordenado), sugiriendo que estas formaciones podrían sustentar la estructura misma del universo. Si bien se había observado anteriormente en materiales como meteoritos y restos de pruebas atómicas, este concepto se extiende más allá de las tres dimensiones hacia el reino tetradimensional del espacio-tiempo descrito por la teoría de la relatividad de Einstein.
La naturaleza de los cuasicristales
Los cristales tradicionales exhiben una repetición perfecta: un patrón que, cuando se desplaza, se alinea perfectamente. Los cuasicristales, sin embargo, poseen orden sin esta recurrencia regular, una característica descubierta por primera vez en materiales naturales y luego sintetizada en laboratorios. El elemento novedoso aquí es extender este concepto al propio espacio-tiempo.
Por qué esto es importante: Los modelos estándar de física suponen que el espacio-tiempo sigue ciertas simetrías, como la simetría de Lorentz, lo que significa que las leyes de la física no deberían cambiar para observadores a diferentes velocidades. Los cristales y cuasicristales regulares rompen esta simetría cuando se ven desde diferentes marcos de referencia, pero los cuasicristales del espacio-tiempo podrían ofrecer una estructura que permanezca consistente independientemente del movimiento.
Fundamento teórico y simetría de Lorentz
Los modelos de los investigadores satisfacen la simetría de Lorentz al construir estas estructuras a partir de cuadrículas de dimensiones superiores. Estas cuadrículas están cortadas con una pendiente irracional (una constante matemática como pi que no se puede expresar como una fracción simple), lo que garantiza que la rebanada nunca intersecte directamente los puntos de la cuadrícula. Esta no intersección crea el no patrón repetitivo que define un cuasicristal.
En esencia: La geometría de estos cuasicristales del espacio-tiempo parecería idéntica a los observadores en reposo o viajando cerca de la velocidad de la luz. Esto es fundamental porque muchas leyes fundamentales de la física dependen de la coherencia de las observaciones en diferentes marcos de referencia.
Implicaciones para la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas
Las implicaciones de estas estructuras teóricas se extienden a otras áreas de la física teórica. Los investigadores sugieren que los cuasicristales del espacio-tiempo podrían proporcionar un marco para las teorías de la gravedad cuántica, que intentan conciliar la mecánica cuántica con la relatividad general. En las escalas más pequeñas, el espacio-tiempo puede no ser uniforme sino más bien dividido en puntos discretos. Los cuasicristales podrían explicar cómo esta fragmentación respeta la simetría de Lorentz.
Además, los modelos se cruzan con la teoría de cuerdas, que postula que el universo tiene diez dimensiones, pero sólo cuatro son directamente observables. Se cree que las otras seis dimensiones están agrupadas en escalas demasiado pequeñas para detectarlas. Estos cuasicristales del espacio-tiempo sugieren una alternativa: que las dimensiones observadas del universo se construyen a partir de una estructura de dimensiones superiores cortada en un ángulo irracional, creando la ilusión de espacio y tiempo infinitos.
Estado e investigaciones futuras
Los propios investigadores reconocen que el trabajo está “a medias”, lo que indica que se trata de una exploración preliminar. Sin embargo, la elegancia matemática del concepto ha despertado el interés de la comunidad física.
“Son matemáticas hermosas”, dice Gregory Moore de la Universidad de Rutgers. “La física es muy especulativa”.
Se necesitarán más investigaciones para determinar si estas estructuras teóricas tienen contrapartes en el mundo real o efectos mensurables. Sin embargo, la propuesta de los cuasicristales del espacio-tiempo ofrece una forma novedosa de considerar la naturaleza fundamental de la realidad.
