(Un contendiente para la cosa más pequeña del universo es la singularidad en el centro de un agujero negro. Aquí se muestra el dibujo de un artista de un agujero negro que extrae gas de una estrella compañera)
La respuesta a la pregunta duradera de la cosa más pequeña (con energía, por supuesto, porque la masa y la energía son las dos caras de la misma moneda) en el universo ha evolucionado junto con la humanidad. La gente alguna vez pensó que los granos de arena eran los bloques de construcción de lo que vemos a nuestro alrededor. Luego se descubrió el átomo, y se pensó que era indivisible, hasta que se dividió para revelar protones, neutrones y electrones en su interior. Estos también parecían partículas fundamentales, antes de que los científicos descubrieran que los protones y los neutrones están formados por tres quarks cada uno.
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“Esta vez no hemos podido ver ninguna evidencia de que haya algo dentro de los quarks”, dijo el físico Andy Parker. “¿Hemos llegado a la capa de materia más fundamental?”
E incluso si los quarks y los electrones son indivisibles, dijo Parker, los científicos no saben si son los fragmentos de materia más pequeños que existen, o si el universo contiene objetos que son aún más diminutos.
¿Cuerdas o puntos?
En los experimentos, pequeñas partículas diminutas como los quarks y los electrones parecen actuar como puntos únicos de materia sin distribución espacial. Pero los objetos puntuales complican las leyes de la física. Como puedes acercarte infinitamente a un punto, las fuerzas que actúan sobre él pueden volverse infinitamente grandes, y los científicos odian los infinitos.
Una idea llamada teoría de supercuerdas podría resolver este problema. La teoría postula que todas las partículas, en lugar de ser puntuales, son en realidad pequeños bucles de cuerda. Nada puede acercarse infinitamente a un bucle de cuerda, porque siempre estará un poco más cerca de una parte que de otra. Esa “escapatoria” parece resolver algunos de estos problemas de infinitos, lo que hace que la idea sea atractiva para los físicos. Sin embargo, los científicos aún no tienen evidencia experimental de que la teoría de cuerdas sea correcta.
Otra forma de resolver el problema es decir que el espacio en sí mismo no es continuo y suave, sino que está hecho de píxeles discretos, o granos, a veces denominados espuma de espacio-tiempo. En ese caso, dos partículas no podrían acercarse infinitamente entre sí porque siempre tendrían que estar separadas por el tamaño mínimo de un grano de espacio.
Una singularidad
Otro contendiente por el título de la cosa más pequeña del universo es la singularidad en el centro de un agujero negro. Los agujeros negros se forman cuando la materia se condensa en un espacio lo suficientemente pequeño como para que la gravedad se haga cargo, haciendo que la materia se arrastre hacia adentro y hacia adentro, condensándose en un solo punto de densidad infinita. Al menos, de acuerdo con las leyes actuales de la física.
Pero la mayoría de los expertos no creen que los agujeros negros sean realmente infinitamente densos. Piensan que este infinito es el producto de un conflicto inherente entre dos teorías reinantes: la relatividad general y la mecánica cuántica, y que cuando se puede formular una teoría de la gravedad cuántica, se revelará la verdadera naturaleza de los agujeros negros.
“Mi suposición es que [las singularidades de los agujeros negros] son bastante más pequeñas que un quark, pero no creo que sean de densidad infinita”, dijo Parker a LiveScience. “Lo más probable es que sean quizás un millón de millones de veces o incluso más pequeñas que las distancias que hemos visto hasta ahora”.
Eso haría que las singularidades sean aproximadamente del tamaño de las supercadenas, si existen.
La longitud de Planck
Las supercuerdas, las singularidades e incluso los granos del universo podrían ser del tamaño de la “longitud de Planck”. [Pequeña grandeza: impresionantes fotos de lo muy pequeño]
Una longitud de Planck es 1.6 x 10 ^ -35 metros (el número 16 precedido por 34 ceros y un punto decimal), una escala incomprensiblemente pequeña que está implicada en varios aspectos de la física.
La longitud de Planck es, de lejos, demasiado pequeña para que cualquier instrumento pueda medirla, pero más allá de eso, se cree que representa el límite teórico de la longitud medible más corta. De acuerdo con el principio de incertidumbre, ningún instrumento debería ser capaz de medir algo más pequeño, porque en ese rango, el universo es probabilístico e indeterminado.
También se cree que esta escala es la línea de demarcación entre la relatividad general y la mecánica cuántica.
“Corresponde a la distancia donde el campo gravitacional es tan fuerte que puede comenzar a hacer cosas como hacer agujeros negros con la energía del campo”, dijo Parker. “A la longitud de Planck, esperamos que la gravedad cuántica se haga cargo”.
Quizás todas las cosas más pequeñas del universo son aproximadamente del tamaño de la longitud de Planck.
En realidad, todas las tesis son básicamente teorías ‘confiables’. ¡Nosotros tampoco lo sabemos con certeza!
