Diferencia entre revisiones de «Gravedad cuántica de bucles»
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La '''Gravedad cuántica de bucles''' o de lazos ('''''LQG''''', por ''Loop Quantum Gravity''), o también '''Gravedad cuántica de recurrencias''', es una teoría de [[gravedad cuántica]] formulada por [[Abhay Ashtekar]] en 1986,<ref>A. Ashtekar (1986). ''New variables for classical and quantum gravity'', Phys. Rev. Lett., 57, 2244-2247.</ref> que mezcla las teorías aparentemente incompatibles de la [[mecánica cuántica]] y la [[relatividad general]]. Como teoría de la [[gravedad cuántica]], es el competidor principal de la [[teoría de las cuerdas]], aunque quienes sostienen esta última exceden en número a quienes sostienen la teoría de bucles por un factor, aproximadamente, de 10 a 1.
Esta teoría sugiere que el espacio puede tratarse como una fina red tejida con un número finitos de lazos o bucles cuantizados que se denomina [[red de espín]] (''spin network''). Si incorporamos el tiempo a estas redes entonces tendremos una espuma de espín (''spin foam''). En otras palabras, LQG plantea que a escalas muy pequeñas (a distancia de Planck), el espacio-tiempo está formado por una red de lazos entretejidos en una especie de espuma. Defiende que el espacio no es suave y continuo sino que consta de trozos indivisibles de 10<sup>-35</sup > metros de diámetro que constituyen una suerte de "[[átomos]]" de [[espacio-tiempo]].
Aunque es una teoría aún por terminar y no se sabe aún si es correcta (se desconoce incluso su dinámica), ya ha cosechado algunos éxitos. Versiones simplificadas de esta teoría han permitido incluso explorar el estado previo al [[Big Bang]], contándonos qué hubo “antes”. LQG es el resultado del esfuerzo por formular una teoría cuántica substrato-independiente. La [[teoría topológica de campos cuánticos]] proporcionó un ejemplo, pero sin grados de libertad locales, y solamente finitos grados de libertad globales. Esto es inadecuado para describir la [[gravedad]], que incluso en el vacío tiene grados de libertad locales, según la [[relatividad general]].
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La LGQ se ha asociado a un modelo en el que el [[Big bang]] es precedido por una o varias fases previas de colapso y expansión, en una especie de 'rebote' llamado [[Gran Rebote|Big bounce]] (Gran Rebote). LGQ permite hacer cálculos y computar lo que puede haber pasado antes del [[Big bang]], e indican de forma rotunda que antes del [[Big bang]] hubo otro universo que se contrajo y luego, al rebotar, dio lugar al nuestro. Según este modelo cosmológico simplificado basado en LGQ, si retrocedemos en el tiempo, el Universo se hace cada vez más denso hasta que no se puede comprimir más, pasándose luego a una fase de expansión hacia atrás en el tiempo (colapso en el sentido del tiempo habitual).
Los "[[átomos]]" del [[espacio-tiempo]] forman una malla densa que cambia incesantemente. A gran escala, su dinámica da lugar a una evolución del universo conforme a lo que dicta la [[relatividad general]]. Pero cuando el [[espacio-tiempo]] está abarrotado de [[energía]], como ocurrió en el [[big bang]], la estructura fina del [[espacio-tiempo]] constituye un factor a tener en cuenta y las predicciones de la LQG difieren de las de la [[relatividad general]]. La [[gravedad]], en condiciones normales, es una fuerza de atracción. Pero, según se desprende de la LQG, la estructura atómica del espacio-tiempo modifica la naturaleza de la [[gravedad]] a densidades de [[energía]] muy altas y la convierte en repulsiva.<ref name="Bojowald 2013">Bojowald, M. (2013). Rebote del Universo. Investigación y Ciencia, Temas 72: 90-95</ref> Un espacio cuántico tiene una capacidad finita de almacenar [[energía]], al igual que una esponja porosa tiene una capacidad finita de absorber agua. Cuando las densidades energéticas son demasiado grandes, aparecen las fuerzas de repulsión. La [[relatividad general]] considera, por el contrario, que el espacio, además de ser continuo, puede almacenar cantidades ilimitadas de energía abriendo la puerta a la existencia de [[singularidad|singularidades]] (como los [[agujeros negros]] o el [[big bang]]). Debido al cambio cuántico gravitatorio del balance de fuerzas, en gravedad de bucles no puede aparecer ninguna singularidad, ningún estado de densidad infinita.<ref name="Bojowald 2013"/> Según este modelo, la [[materia]] del [[universo]] temprano tuvo una densidad que, aunque enorme, era finita y equivalente a un billón de soles concentrados en el tamaño de un [[protón]]. En situaciones tan extremas, la [[gravedad]] actuó de modo repulsivo y expandió el espacio. A medida que la densidad se relajaba, la gravedad pasó a ser la fuerza de atracción que todos conocemos. Esta [[gravedad]] repulsiva inicial provocó la expansión del espacio a un ritmo acelerado, tal como predicen las [[Inflación cósmica|teorías de la inflación]], las cuales, hoy por hoy, añaden la inflación de forma ''ad hoc'' para ajustarse a las observaciones.<ref name="Bojowald 2013"/>
Por tanto, nuestro universo sería el resultado del rebote de un universo previo que colapsó bajo los efectos de la gravedad sin pasar por una singularidad. Las preguntas que surgen son muchas: ¿qué era ese universo? ¿era igual que el nuestro pero colapsando? ¿de donde surgió? ¿tiene nuestro universo memoria sobre el universo previo?. Todas estas preguntas se están investigando y no hay una respuesta clara. Quizás el estudio en detalle de la radiación cósmica de fondo nos dé pistas al respecto y nos diga si esta teoría va por buen camino. Permitiría someter esta teoría al escrutinio experimental, y corroborar o refutar el modelo de evolución del universo que se infiere de la LQG. Posiblemente esta teoría cosmológica basada en LQG, que se conoce como LQC, afecte a la teoría inflacionaria, y por tanto podrá ser discriminada por observaciones cosmológicas que cada día son más precisas.
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