El cañón de Hawking VII

 Una conferencia sobre la energía del vacío cósmico. Muy apropiada para la evolución de la física teórica en las últimas décadas, nada y mas nada. Y lo mismo e aplicaba a los episodios de las explosiones de alrededor de una década atrás que había llegado a achacar a miniagujeros negros producidos por el LHC. El último episodio había sido el que había sucedido en Cardif, durante su breve visita a la ciudad, luego no había vuelto a tener ninguna noticia que se pudiera atribuir a un miniagujero negro explotando al emitir sus últimos restos de masa en radiación Hawking.

Esta conferencia, cuyo título era “El pantano en la teoría de cuerdas” era en Madrid, en concreto en el IFT, el instituto de física teórica de la UAM. Entre los ponentes estaban dos de los mejores físicos teóricos del momento, Cumrum Vafa, que probablemente fuera el número uno, en competencia con Juan Maldacena, y con permiso ambos de un casi jubilado Ed Witten, y Nima Arkanhi-Hammed, que, probablemente, fuera el mejor después de ellos. Aparte estaba su antiguo directo de tesis, Ibañez, Dieter Lust, autor del primer libro de

teoría de cuerdas que había leído, cuando aún no había terminado la licenciatura, y un experto en fenomenología de cuerdas, más o menos al nivel de Ibañez, y luego gente que, al menos para Alex, eran menos conocidos, incluyendo bastante gente joven, entre los cuales estaba un amigo suyo, al que conocía sobre todo por varias discusiones amistosas en foros de física.

El tema de la conferencia era sobre uno de los descubrimientos teóricos que mas interesantes le habían parecido en la última década. A finales del siglo anterior se había descubierto que el universo estaba en una expansión acelerada, en contra de lo que se esperaba. Para explicar eso surgieron varias alternativas, aunque la que más aceptación había tenido era la que achacaba esa expansión a lo que se conoce como una constante cosmológica, lo que viene a ser algo así como “la energía del vacío”. Los datos experimentales eran compatibles con esa hipótesis, y en un momento dado, tras unos trabajos preliminares de Bousso, Polchinsky y otros, basados en una idea de Weinberg, se rubricó la tarea de usar la teoría de cuerdas para tener una constante cosmológica en uno de los artículos mas famosos en la historia de dicha teoría, conocido cómo KKLT, por las iniciales de sus autores. Ese artículo abría además la vía a la idea de que nuestro universo era uno mas de entre unos 10 elevado a 500 existentes. En la mayoría no se daban las condiciones para que existiera vida y el hecho de que viviéramos en uno en que había esas condiciones era porqué en los otros nadie podía observar nada. Esa visión era lo que se conoce como el principio antrópico, y cambiaba bastante algunos aspectos del método científico.

Frente a esa vista Cunrum Vafa, y otros autores, intentaban anteponer la idea de que, en realidad, muchos de los modelos en física que eran compatibles con las teorías cuánticas de campos, las teorías que explicaban toda la física observada, excepto la gravedad, no podían hacerse compatibles con una gravedad cuántica, en partículas con la teoría de cuerdas. Esos modelos incompatibles eran los que se conocían como el “swampland”, el pantano. Hacía unos meses Vafa había llevado esa línea un paso mas allá al sacar un artículo dónde mostraba, usando la linea argumental de sus artículos sobre el swapmland, que los modelos con una constante cosmológica eran incompatibles con la teoría de cuerdas, en contradicción con lo que afirmaba el artículo de KKLT y las innumerables variantes del mismo que habían surgido después, apuntando además un punto concreto dónde ese artículo debería fallar. Cómo alternativa proponía que la expansión del universo se debía a lo que se conoce como modelos de quintaesencia. Por supuesto la gente que había escrito el KKLT, y su seguidores, sobre todo gente de la universidad de Stanford, no daban su brazo a torcer. Y justo sobre éso versaba la conferencia, dónde la mayoría de los asistentes eran afines a Vafa y la gente de Standford apenas estaba representada.

Comparados con otros de los temas mas populares en teoría de cuerdas ese era un tema relativamente cercano a la física experimental y, durante un tiempo, Alex había albergado la esperanza de que tal vez incluso llegara a poder falsificar la teoría de cuerdas, pero lo que estaba oyendo en la conferencia le mostraba que los tiros no iban demasiado por ahí. La mayoría de los conferenciantes se centraban en temas técnicos relacionados con conjeturas cercanas al tema central, cómo una de las mas famosas “conjeturas del pantano”, la conocida como “la gravedad cómo la fuerza mas débil” e intentos de demostrarla rigurosamente, pero no oyó a nadie hablar sobre como afectaba todo ello al status de la teoría de cuerdas en sí, no al menos en los dos días a los que había podido ir, ya que el primero se lo había perdido, y esperaba ver las charlas mas tarde por internet.

De todos modos el conferenciante que mas se relacionaba con su incidente en Cardiff era Nima-Arkani Hamed. El trabajo teórico que le había catapultado a la fama era su idea de las dimensiones superumerarias. Una de las características mas conocidas de la teoría de cuerdas era que requeriría que el universo tuviera mas de las cuatro dimensiones, normalmente 10, observadas – tres espaciales y una temporal-. Inicialmente se planteó que esas dimensiones extra estuvieran enrolladas sobre si mismas en algún tipo de geometría intrincada, y ocupando unas longitudes típicas de la longitud de Planck, es decir, un tamaño relativo al protón inferior al del protón en relación a la escala humana. Sin embargo en una de las revoluciones formales de la teoría de cuerdas surgió la posibilidad de que hubiera una 11 dimensión, y que esa tuviera un tamaño “mesoscópico”, es decir, algo entre la longitud de Planck y una escala considerablemente mayor, cercana a lo macroscópico.

La otra característica esencial de esa dimensión extra era que en ella se propagaba la gravedad, pero no el resto de fuerzas fundamentales. Una consecuencia de eso era que a distancias pequeñas la gravedad se volvería mucho mas intensa que lo que corresponde si sólo hay 4 dimensiones. Cuando Nima propuso su teoría esa dimensión extra podía tener incluso unos pocos milímetros de longitud, pero enseguida se fueron haciendo experimentos que fueron reduciendo el valor posible de esa longitud. Para cuando el LHC iba a arrancar se habían restringido tanto sus valores que era el propio LHC el que podría dar cuenta o no de su existencia, y uno de los modos, el mas espectacular posible, era la creación de microagujeros negros. En 4 dimensiones el LHC no tenía energía suficiente para crearlos, pero si la gravedad se fortalecía a distancias cortas por la existencia de la quinta dimensión entonces si podría.

Después de Nima-Arkani la teoría había sido refinada y revisada, principalmente por los trabajos de Lisa Randall y Sumdrum y, en cierto modo, era la predicción mas estelar sobre lo que podría hallar el LHC, de muy diversas maneras. Parte de la tesis de Alex había estado relacionada con esos temas así que lo conocía bastante bien antes ya del incidente de Cardiff. Pero, por supuesto, justo después de eso había leído mucha mas literatura al respecto, un trabajo que le distrajo de la vía principal de su tesis y repercutió en que ésta no hubiera sido todo lo buena que hubiera debido ser, aunque, en cierto modo, eso era lo que menos le molestaba.

El verdadero problema es que lo de Cardiff, y el resto de incidentes anteriores, parecían quedar muy bien explicados por microagueros negros creados en el LHC que hubieran ido creciendo durante un tiempo, hasta que, una vez acumulada cierta masa, tragando materia mientras avanzaban por la tierra a gran velocidad, se fueran frenando y entonces dependieran unicamente de la masa que pudieran atraer gravitatoriamente. Como no les había dado tiempo a crecer demasiado, una vez parados, la radiación Hawking hacía que se evaporasen mas rápidamente de lo que podían adquirir materia y se desintegraban en una explosión final. Ciertamente ese no era el escenario más habitual que se consideraba en los artículos sobre el tema, pero algunos había que analizaban esa posibilidad.

Desafortunadamente, aunque esa era una explicación viable, en el LHC se habían buscado exhaustivamente indicios de esa quinta dimensión, y de esos agujeros negros, sin ningún resultado. Sí lo que vió eran agujeros negros creados por el LHC habrían logrado salir de allí sin ser detectados, lo cuál era muy extraño. Pero, peor aún, aunque había estado monitorizando las noticias en busca de incidentes en un momento dado había dejado de ver ninguna que indicara que hubiera más explosiones misteriosas. Y, claro , sí el LHC fabricaba agujeros negros en un momento dado ¿Cómo era que había dejado de fabricarlos posteriormente? De hecho el LHC había aumentado la energía inicial de las colisiones, hasta llegar a doblarla, y, en ese caso debería haber creado aún mas agujeros negros, pero ni rastro de ellos.

Para intentar conciliar ese problema Alex había construido su propio escenario teórico. Su idea era que el tamaño de las dimensiones extra pudiera no ser constante, y que pudiera cambiar con el tiempo, o con la posición. En ese caso, cuando se estaban produciendo las explosiones la dimensión extra cerca del LHC sería lo bastante grande como para producir esos agujeros negros y que, posteriormente, esa dimensión se hubiera contraído y el colisionador ya no fuera capaz de producir esos agujeros negros. Quizás el motivo de que esa dimensión extra fueran mas grandes en ese momento pudiera estar relacionado de algún modo con las anomalías en la materia oscura que también se habían observado en esa época y que, también, habían vuelto a desaparecer.

Aunque la teoría no era del todo mala, y, de hecho, podría tener mucho interés mas allá de los agujeros negros y materia oscura esquivos, no le servía de mucho porqué, por desgracia, como todos los demás desarrollos de la teoría de cuerdas no era lo bastante predictiva y, en particular, no daba ninguna predicción de cuando la dimensión extra podría ser lo bastante grande como para que el LHC volviera a fabricar agujeros negros.