El Big Bang se podría haber dado a través de un proceso de enfriamiento de la estructura del espacio que daría lugar a las tres dimensiones espaciales conocidas con defectos cristalinos cuya existencia podría ser inferida.
a) Dos dominios se forman de manera independiente, donde se encuentran
se da un defecto de borde inestable. b) Después del enfriamiento el defecto
de borde se congela en un estado amorfo metaestable.
El monopolio académico de las cuerdas ha relegado injustamente el desarrollo de otras aproximaciones a una teoría cuántica de la gravedad.
Sin embargo, según pasan las décadas sin que las cuerdas proporcionen algo parecido a una teoría, pequeños grupos de físicos están empezando a explorar otras ideas. Una de esas nuevas ideas es la de “Graficidad”.
La Graficidad es un modelo independiente del fondo que proporciona un punto
de vista alternativo a la noción de espacio.
Está basado en conceptos tomados de la Materia Condensada,
pero extendido a redes cuánticas dinámicas.
Si la materia ordinaria no se puede dividir indefinidamente debido a la existencia de los átomos, al espacio le podría pasar algo similar.
A la escala de Planck podría haber algo así como “átomos de espacio”.
Hay varios modelos que exploran esta idea, la Graficidad es uno de ellos.
James Q. Quach y sus colaboradores de la Universidad de Melbourne han explorado las posibilidades de la Graficidad, llegando a interesantes resultados.
Han explorado las estructuras de dominio metaestables y los defectos de borde en la estructura del espacio. Básicamente han estudiado las grietas y defectos equivalentes a los que se forman en los cristales al formarse o en el agua cuando sufre una transformación de fase y pasa de líquida a hielo.
Estos átomos o bloques individuales de espacio son, según la Graficidad, “píxeles” definidos por las aristas de un grafo.
Las aristas se crean y destruyen o “saltan” según ciertas reglas formando diferentes grafos. En un proceso de enfriamiento se pueden producir “defectos” en la formación de aristas de tal modo que el grafo no es regular o bien se puede dar una frontera de domino de tal modo que a un lado y a otro se tienen subgrafos con diferente “orientación”.
Obviamente, al tener estos bloques un tamaño del orden de la escala de Planck, no se pueden ver directamente.
Sin embargo, estos investigadores han investigado la propagación de bosones (partículas de spin entero) a través de estas estructuras y han encontrado fenómenos de dispersión, doble imagen y lente gravitatoria.
Lo interesante de estos resultados es que proporcionan un marco observacional contra el que se podría contrastar experimentalmente la teoría.
Digamos que la existencia de los átomos de espacio podría verse inferida gracias al efecto sobre la luz que tendrían los defectos de la estructura cristalina espacio-temporal que forman.
Recordemos que los fotones que componen la luz son también bosones.
Según este modelo y el trabajo de estos físicos, el Big Bang podría haber sido
un fenómeno de cambio de fase similar al paso de agua a hielo.
De este modo, el Universo primitivo sería como un líquido y según se “enfriaba” se cristalizó en las tres dimensiones espaciales que vemos hoy en día.
En ese proceso se tuvieron que formar defectos como los mencionados
y similares a las grietas y dominios (regiones con distinta orientación de cristalización) que se forman en el hielo cuando el agua se congela.
Esos defectos se habrían mantenido “congelados” hasta la actualidad
y podrían inferirse.
Este equipo de investigadores ha calculado el efecto que tendrían estos defectos sobre la luz y otras partículas para así verificar experimentalmente el modelo. Así por ejemplo, han encontrado que habría efectos de lente gravitatoria similares a los habituales predichos por la Relatividad General y observados por los astrónomos, pero en este caso el ángulo de refracción sería invariante respecto a la distancia al eje óptico.
Todavía queda, naturalmente, encontrar este tipo
de fenómenos en el Universo real.
Si se hallaran entonces estaríamos más cerca de saber
la verdadera estructura del espacio.
Phys. Rev. D 86, 044001 (2012) [11 pages]
Domain structures in quantum graphity
James Q. Quach1,*, Chun-Hsu Su2, Andrew M. Martin1, and Andrew D. Greentree1,3
1School of Physics, The University of Melbourne, Victoria 3010, Australia
2Department of Infrastructure Engineering, The University of Melbourne, Victoria 3010, Australia
3Applied Physics, School of Applied Sciences, RMIT University, Victoria 3001, Australia
Received 22 March 2012; published 1 August 2012
Quantum graphity offers the intriguing notion that space emerges in the low-energy states of the spatial degrees of freedom of a dynamical lattice. Here we investigate metastable domain structures which are likely to exist in the low-energy phase of lattice evolution. Through an annealing process we explore the formation of metastable defects at domain boundaries and the effects of domain structures on the propagation of bosons. We show that these structures should have observable background-independent consequences including scattering, double imaging, and gravitational lensing-like effects.
