Investigadores de la Universidad de Warwick han creado un marco unificado para detectar fluctuaciones del espacio-tiempo, facilitando pruebas experimentales en teorías de gravedad cuántica mediante interferómetros existentes.
Un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Warwick ha desarrollado el primer marco unificado para detectar las “fluctuaciones del espacio-tiempo”, que son pequeñas y aleatorias distorsiones en la estructura del espacio-tiempo. Estas fluctuaciones surgen en varios intentos de unificar la física cuántica y la gravedad.
Las sutiles fluctuaciones, inicialmente concebidas por el físico John Wheeler, se cree que aparecen naturalmente en varias teorías líderes de la gravedad cuántica. Sin embargo, los diferentes modelos de gravedad predicen distintas formas de estas fluctuaciones, lo que ha dejado a los equipos experimentales sin una guía clara sobre qué buscar.
El estudio reciente, publicado en Nature Communications, aborda este desafío clasificando las fluctuaciones del espacio-tiempo en tres categorías amplias, cada una definida por el grado de organización de las fluctuaciones en el espacio y el tiempo. Para cada categoría, los investigadores han mapeado las firmas distintivas y medibles que podrían aparecer en interferómetros láser, desde el LIGO de 4 km hasta sistemas compactos de laboratorio como QUEST y GQuEST, desarrollados en el Reino Unido (Universidad de Cardiff) y Estados Unidos (Caltech), respectivamente.
Dr. Sharmila Balamurugan, profesora asistente en la Universidad de Warwick y primera autora del estudio, comentó: “Los diferentes modelos de gravedad predicen tendencias subyacentes muy distintas en las fluctuaciones aleatorias del espacio-tiempo, lo que ha dejado a los experimentalistas sin un objetivo claro. Nuestro trabajo proporciona la primera guía unificada que traduce estas predicciones teóricas abstractas en señales concretas y medibles.”
Balamurugan añadió: “Esto significa que ahora podemos probar toda una clase de predicciones sobre gravedad cuántica utilizando interferómetros existentes, en lugar de esperar tecnologías completamente nuevas. Este es un paso importante hacia llevar algunas de las preguntas más fundamentales en física al ámbito experimental.”
El estudio reveló varios hallazgos significativos:
Dr. Sander Vermeulen, coautor del estudio en Caltech, afirmó: “Los interferómetros pueden medir el espacio-tiempo con una precisión extraordinaria. Sin embargo, para medir las fluctuaciones del espacio-tiempo con un interferómetro, necesitamos saber dónde – es decir, a qué frecuencia – buscar y cómo será la señal. Con nuestro marco ahora podemos predecir esto para una amplia gama de teorías.”
Este nuevo marco desarrollado es independiente del mecanismo subyacente para las fluctuaciones: solo requiere la descripción matemática de las fluctuaciones hipotetizadas y la geometría del instrumento. Esto lo convierte en una herramienta poderosa no solo para pruebas de gravedad cuántica sino también para búsquedas de ondas gravitacionales estocásticas, firmas de materia oscura y ciertos tipos de ruido instrumental.
Prof. Animesh Datta, profesor de Física Teórica en Warwick, concluyó: “Con esta metodología, ahora podemos tratar cualquier modelo propuesto sobre fluctuaciones del espacio-tiempo de manera consistente y comparable. En los próximos años podremos utilizar esto para diseñar interferómetros más inteligentes que confirmen o refuten posibles teorías sobre gravedad cuántica o semiclasica e incluso probar nuevas ideas acerca de materia oscura y ondas gravitacionales estocásticas.”
FINALES
Notas para editores:
Creditos Imagen Espacio-Tiempo: ESA–C.Carreau.
Para más información:
Matt Higgs, PhD | Oficial de Medios & Comunicaciones (Oficina de Prensa Warwick)
Email: Matt.Higgs@warwick.ac.uk | Teléfono: +44(0)7880 175403
Sobre el artículo y financiación:
El artículo ‘Signatures of Correlation of Spacetime Fluctuations in Laser Interferometers’ ha sido publicado en Nature Communications. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-67313-3.
Este trabajo fue financiado por el programa STFC “Quantum Technologies for Fundamental Physics” (Números de Subvención ST/T006404/1, ST/W006308/1 y ST/Y004493/1) y por la Leverhulme Trust bajo la subvención ECF-2024-124 y RPG-2019-022.
Sobre la Universidad de Warwick:
Fundada en 1965, la Universidad de Warwick es una institución líder mundial conocida por su compromiso con innovaciones definitorias a través investigación y educación. Un ecosistema conectado formado por personal, estudiantes y exalumnos fomenta un aprendizaje transformador, colaboración interdisciplinaria y audaces asociaciones industriales dentro instalaciones vanguardistas tanto en el Reino Unido como en centros satélites globales.