¿Quarks unidos por agujeros de gusano?

El entrelazamiento cuántico es una de las teorías más extrañas que surgen del estudio de la mecánica cuántica; tan extraño, de hecho, que Albert Einstein se refirió a él como una acción fantasmal a distancia.





Atajos hipotéticos a través del universo, los agujeros de gusano vinculan puntos separados en el espacio-tiempo.

Esencialmente, el entrelazamiento involucra dos partículas, cada una de las cuales ocupa múltiples estados a la vez, por ejemplo, girando simultáneamente en sentido horario y antihorario. Pero ninguno tiene un estado definido hasta que se mide uno, lo que hace que la otra partícula asuma instantáneamente un estado correspondiente. Las correlaciones resultantes entre las partículas se conservan incluso si residen en extremos opuestos del universo.

Pero, ¿qué permite que las partículas se comuniquen instantáneamente, aparentemente más rápido que la velocidad de la luz, a distancias tan vastas?



Ahora, un físico del MIT que analiza el entrelazamiento a través de la lente de la teoría de cuerdas ha propuesto una respuesta: la creación de dos quarks entrelazados —los componentes básicos de la materia— da lugar simultáneamente a un agujero de gusano que conecta el par.

Los resultados teóricos refuerzan la idea relativamente nueva y emocionante de que las leyes de la gravedad que mantienen unido al universo pueden no ser fundamentales, sino que surgen del entrelazamiento cuántico.

Julian Sonner, un postdoctorado senior en el Laboratorio de Ciencias Nucleares del MIT y el Centro de Física Teórica, ha publicado sus resultados en la revista Cartas de revisión física .



Para ver qué surge de dos quarks entrelazados, primero creó un modelo teórico de quarks basado en el efecto Schwinger, un concepto en la teoría cuántica que hace posible crear partículas a partir de la nada. Una vez extraídas del vacío, estas partículas se consideran entrelazadas.

Sonner mapeó los quarks entrelazados en un espacio de cuatro dimensiones, considerado una representación del espacio-tiempo. Por el contrario, se cree que la gravedad existe en la siguiente dimensión, donde, de acuerdo con las leyes de Einstein, actúa para doblar y dar forma al espacio-tiempo.

Para ver qué geometría puede surgir en la quinta dimensión a partir de quarks entrelazados en la cuarta, Sonner empleó el concepto de teoría de cuerdas de dualidad holográfica, utilizado para derivar una dimensión más compleja de la siguiente dimensión más baja.



Descubrió que lo que emergió fue un agujero de gusano que conecta los dos quarks entrelazados, lo que implica que la creación de quarks crea simultáneamente un agujero de gusano. Más fundamentalmente, dice, la gravedad misma puede ser el resultado de un entrelazamiento. Es más, la geometría del universo descrita por la gravedad clásica puede ser una consecuencia del entrelazamiento: pares de partículas unidas por agujeros de gusano.

Es la representación más básica que tenemos hasta ahora donde el entrelazamiento da lugar a algún tipo de geometría, dice Sonner. ¿Qué sucede si se pierde parte de este entrelazamiento y qué sucede con la geometría? Hay muchos caminos que se pueden seguir.

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