Cómo detectar miniagujeros negros, y probar así la existencia de otras dimensiones

Un equipo de físicos formado por Ahmed Farag Ali (Florida State University, EEUU), Mir Faizal (Universidad de Waterloo, Canadá), y Mohammed M. Khalil (Universidad de Alejandría, Egipto) cree que puede encontrar pruebas de la existencia de universos paralelos dentro del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), ubicado en Ginebra.
 
En un artículo publicado en Physics Letters B, los científicos explican que esas pruebas consistirían en la detección de agujeros negros en miniatura a un cierto nivel de energía, generado por el acelerador de partículas. Estos agujeros negros demostrarían que existen “universos reales en otras dimensiones”, ha explicado Faizal a la revista Phys.org.
 
La esperanza está en la gravedad de arcoíris
 
En el repositorio de artículos arxiv.org, los investigadores escriben que es poco probable detectar agujeros negros dentro de aceleradores de partículas porque, para producirlos, se necesita una energía descomunal, del orden de la Energía de Planck ; algo que hoy por hoy es imposible, a pesar de la inmensa capacidad alcanzada por los aceleradores.
 
Pero existe una esperanza, defienden los físicos: si verdaderamente existen grandes dimensiones extra, podrían observarse miniagujeros negros en los colisionadores a un nivel de energía menor que el de la escala Planck, pues esas otras dimensiones rebajarían dicha escala.
 
Al menos así lo expresan dos modelos de la Teoría de Cuerdas, que es la hipótesis que describe a las partículas materiales como "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico, llamado "cuerda" o "filamento". Esos dos modelos son la Teoría de Cuerdas de Tipo I y la Teoría de Cuerdas de Tipo II.
 
Según estos modelos, la reducción de la escala de Plank se produce por la propagación interdimensional de la gravedad (en forma de gravitones), de un sustrato (bulk) a otro sustrato de mayor dimensión. Una vez producida esa reducción, se generarían miniagujeros negros, que son pruebas de la existencia de dimensiones extra.
 
Los investigadores han calculado la energía a la que cabría esperar que todo este proceso de transferencia interdimensional de gravedad se produzca y, en consecuencia, aparezcan los miniagujeros negros. “Si detectamos mini agujeros negros a esta energía, sabremos que tanto la gravedad de arcoíris (una nueva teoría cuántica de la gravedad conocida en inglés como Gravity´s Rainbow) como las dimensiones extra son correctas”, aseguran.

El LHC ha de funcionar a su máxima potencia
 
Hasta ahora, informa de nuevo Phys.org, el LHC ha tratado de detectar miniagujeros negros, sin éxito alguno. Los físicos consideran que podría ser por la escala de energía en que estos han sido buscados.  
 
Los tres físicos sugieren que el modelo de gravedad utilizado para predecir el nivel de energía requerido no habría sido muy preciso, al no tener en cuenta los efectos cuánticos. La nueva teoría de gravedad de arcoíris, en cambio, sí contempla estos efectos.
 
Más concretamente, hasta la fecha, el LHC ha buscado miniagujeros negros en niveles de energía por debajo de 5,3 TeV (teraelectronvoltio). De acuerdo con la gravedad de arcoíris, esta energía es demasiado baja: los agujeros negros podrían formarse solo en niveles de energía de al menos 9,5 TeV en seis dimensiones,  y de 11,9 TeV en 10 dimensiones. Dado que el LHC está diseñado para alcanzar hasta los 14 TeV en un futuro, la energía que precisa la producción de un miniagujero negro debería poder lograrse.

Si se detectaran, a dicha energía, miniagujeros negros en el LHC se demostraría, no solo la existencia de dimensiones extra, sino también, y por extensión, la existencia de universos paralelos. Además, la Teoría de cuerdas se vería respaldada (diversos autores han declarado su preocupación de que dicha teoría no sea falsable y como tal, resulte equivalente a una pseudociencia).

En cambio, si los agujeros negros no se detectaran a ese nivel de energía, existirían tres explicaciones posibles, según Khalil: que no existan otras dimensiones; que existan, pero que sean más pequeñas de lo esperado; o que haya que modificar los parámetros establecidos para la gravedad de arcoíris.
 
Rastreando en un espacio invisible
 
El desarrollo de la mecánica cuántica (que se ocupa del estudio del mundo material a nivel microscópico), la búsqueda de una Teoría del Todo (que explique y conecte todos los fenómenos físicos conocidos) y otras hipótesis de la física actual han hecho entrever la posibilidad de que verdaderamente existan múltiples dimensiones y universos paralelos conformando un multiverso (un universo compuesto por múltiples universos).
 
Recientemente, investigadores de la Universidad de Griffith y el Centro Griffith de Dinámica Cuántica, en Australia; y de la Universidad de California, en Estados Unidos, propusieron que esas dimensiones extra interactuarían entre ellas, influyéndose unas a otras por una sutil fuerza de repulsión. Según ellos, esta interacción podría explicar todos los elementos extraños de la mecánica cuántica, que “parecen violar las leyes de causa y efecto”.
 
En 2013, además, los científicos Laura Mersini-Houghton y Richard Holman afirmaron haber descubierto, a través del telescopio Planck, una posible evidencia de la existencia de otros universos más allá del nuestro.  Pero su planteamiento generó una gran controversia en la comunidad científica y, en 2014, en un artículo firmado por 175 científicos se afirmó que en realidad no se había detectado "bulk flow" (flujo entre los sustratos dimensionales antes mencionados), una de las bases de la teoría de Mersini-Houghton y Holman.    
 
En este terreno de “espacios invisibles”, como lo ha descrito Aurélien Barrau, físico del Laboratorio de Física Subatómica y de Cosmología de Grenoble, “la prudencia es una máxima”. Sin embargo, en él también encontramos “un profundo cambio de paradigma que revolucionaría nuestra comprensión de la naturaleza y que abriría nuevos campos de posibles pensamientos científicos”.
 

Referencia bibliográfica:
 
Ahmed Farag Ali, Mir Faizal, Mohammed M. Khalil. Absence of black holes at LHC due to gravity's rainbow. Physics Letters B (2015). DOI: 10.1016/j.physletb.2015.02.065.