La geometría del espacio en sí misma puede desempeñar un papel mucho más central en la física de lo que se pensaba anteriormente. En lugar de simplemente servir como fondo contra el cual operan las fuerzas, el espacio-tiempo puede ser responsable de las fuerzas y partículas que componen el universo.
Un nuevo trabajo teórico sugiere que el comportamiento fundamental en la naturaleza puede derivar directamente de la estructura del espacio-tiempo, señalando a la geometría como una fuente común de interacciones físicas.
Dimensiones ocultas y geometría de siete dimensiones
En un artículo de investigación publicado Física Nuclear bEl físico Richard Pincock y sus colegas examinan si las propiedades de la materia y la energía pueden surgir de la geometría en dimensiones invisibles fuera del espacio cotidiano.
Su investigación sugiere que el universo tiene dimensiones adicionales que no son directamente observables. Estas dimensiones pueden ser compactas y plegadas en una forma compleja de siete dimensiones llamada G.2– Colectores Hasta ahora, estas estructuras geométricas se consideraban generalmente fijas e inmutables. En cambio, la nueva investigación investiga qué sucede cuando se permite que estas formas evolucionen con el tiempo a través de un proceso matemático conocido como G.2-Ricky flow, que cambia progresivamente su geometría interna.
Geometría de torsión y estructuras estables.
“Al igual que los sistemas biológicos, como la torsión del ADN o la disposición de los aminoácidos, estas estructuras extradimensionales también pueden presentar torsión, una especie de torsión interna”, explica Pinckak. Esta torsión introduce una rotación incorporada en la propia geometría.
Cuando los investigadores modelaron cómo estas formas retorcidas cambiaban con el tiempo, descubrieron que la geometría podía asentarse naturalmente en patrones estables llamados solitones. “Cuando los dejamos evolucionar en el tiempo, descubrimos que pueden establecerse en configuraciones estables llamadas solitones. Estos solitones pueden proporcionar una explicación geométrica completa para fenómenos como la ruptura espontánea de la simetría”.
Revisando la fuente de masa
En el modelo estándar de física de partículas, la masa surge de las interacciones con el campo de Higgs, que da peso a partículas como los bosones W y Z. Una nueva teoría sugiere una posibilidad diferente. En lugar de depender de un campo individual, la torsión puede generar masa dentro de la propia geometría extradimensional.
“En nuestra imagen”, dice Pinkack, “el sujeto emerge de la resistencia de la geometría, no de un campo externo”. Desde este punto de vista, la masa refleja cómo el espacio-tiempo responde a su propia estructura interna más que a la influencia de un elemento físico adicional.
Expansión cósmica y una posible nueva partícula
Los investigadores también asocian la torsión geométrica con la curvatura del espacio-tiempo a gran escala. Esta relación puede ayudar a explicar la constante cosmológica positiva asociada con la expansión acelerada del universo.
Más allá de estos efectos cósmicos, el equipo plantea la hipótesis de la existencia de una partícula previamente desconocida asociada con la torsión, a la que llaman “torstone”. Si es real, podría detectarse en pruebas futuras.
Ampliando la visión geométrica de Einstein
La ambición más amplia del trabajo es llevar las ideas de Einstein más allá. Si la gravedad surge de la geometría, los autores se preguntan si todas las fuerzas fundamentales podrían compartir el mismo origen. Como dice Pinckack: “La naturaleza a menudo prefiere soluciones simples. Quizás las masas de los bosones W y Z no provienen del famoso campo de Higgs, sino directamente de la geometría del espacio de siete dimensiones”.
El artículo está publicado en la revista. Física Nuclear b.
La investigación fue apoyada por el Proyecto R3 No. 09I03-03-V04-00356.
