Ciencias

Análogos Relativistas

¿Se puede aprovechar el grado de desarrollo de la fí­sica de la materia condensada para la fí­sica de espacio-tiempos curvos?

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29-04-2009
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En fí­sica y matemáticas las analogí­as han jugado siempre un papel muy importante, porque permiten ligar y en muchos casos comprender mejor conceptos de diferentes áreas. Una analogí­a bien escogida puede llegar a ser extremadamente útil al sugerir posibles soluciones a un problema de otro campo. En fí­sica y matemáticas las analogí­as han jugado siempre un papel muy importante, porque permiten ligar y en muchos casos comprender mejor conceptos de diferentes áreas. Una analogí­a bien escogida puede llegar a ser extremadamente útil al sugerir posibles soluciones a un problema de otro campo.
Aproximadamente la mitad de los premios nobel han ido a físicos del campo de la materia condensada, lo que refleja la cantidad de físicos que trabajan en ese campo. Evidentemente ésto está en relación con la cantidad de aplicaciones prácticas inmediatas y por lo tanto beneficios a las que da lugar este área de la física. Dado que el grado de desarrollo de la física de la materia condensada es altísimo, “análogos relativistas” se propone el desarrollo de analogías basadas generalmente en la física de la materia condensada para investigar aspectos de la física de espacio-tiempos curvos y en particular para  investigar aspectos de teoría cuántica de campos en espacios curvos.
 
Hay un hecho que puede dar cierta intuición de porqué existe una relación entre estos dos campos tan alejados en un principio. En relatividad existe una velocidad límite que es la de la luz, nada se puede mover más rápido. En la materia condensada hay también una velocidad que juega un papel primordial que es la velocidad de propagación de las ondas sonoras: la velocidad del sonido.
 
Ya más en concreto, existe por ejemplo una analogía entre las ondas sonoras en un fluido en movimiento y las ondas luminosas en un espacio-tiempo curvo. El flujo de un fluido supersónico genera un “agujero mudo” que es el análogo acústico de un agujero negro. La analogía se puede llevar a incluso demostrar la existencia de una radiación de Hawking compuesta por los “cuantos del sonido” (llamados fonones) desde el horizonte acústico. La radiación de Hawking fue descubierta por éste al analizar procesos cuánticos cerca de agujeros negros, en particular la creación de partículas y anti-partículas. Ésto le llevó a darse cuenta de que de hecho los agujeros negros no son completamente negros. En este caso la radiación está  compuesta por fotones, los cuantos de la luz.
 
Este concreto ejemplo muestra como la analogía puede dar lugar a un laboratorio teórico y práctico y puede que sea fructífero en las dos direcciones. Claro está que analogía no es identidad y hay que tener cuidado al trasladar resultados. La pregunta clave naturalmente es, ¿hay algo más profundo que relacione estos hechos? Al estudiar el átomo de hidrógeno en un primer momento se estableció una especie de analogía con el sistema planetario, el electrón dando vueltas alrededor del protón, como la Tierra girando al Sol. El átomo es más complicado que eso ya que se rige por las leyes de la mecánica cuántica, pero el modelo planetario sirvió en su momento para establecer un modelo semiclásico.
 
 Ojalá algo similar ocurra en el caso de “análogos relativistas” y nos acerque en la comprensión de la gravitación  cuántica.
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