Probando la gravedad cuántica con aceleradores

Para averiguar como la suavidad de la gravedad puede coexistir con el mundo intrínsecamente granulado predicho por la teoría cuántica de campo, los físicos tienen que explorar fenómenos físicos a distancias extremadamente pequeñas. De acuerdo con científicos de Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY), las herramientas para llevar a cabo estas mediciones existen, o lo harán pronto. Ellos proponen que los cambios sutiles en la refracción de la luz, predichos por ciertas teorías de gravedad cuántica, podrían medirse usando láseres y electrones relativistas generados en aceleradores de electrones de alta energía.

Se cree que la Relatividad General, la cual describe de forma precisa el movimiento de cuerpos masivos como planetas y galaxias, no tiene efecto a distancias cercanas a la longitud de Planck, 1.6 x 10⁻³⁵ metros. Los intentos de ajustar las ecuaciones de la luz para tener en cuenta los efectos gravitacionales añaden por tanto términos que solo se convierten en significativos a dichas distancias, en algunos casos prediciendo un índice de refracción de la luz en el vacío que es distinto de 1. Pero incluso los aceleradores de partículas de altas energías de hoy en día solo pueden probarlo en un espacio a escala de 10⁻¹⁹ metros, demasiado grande para observar dichos efectos.

Los investigadores creen que dicha ruptura de la relatividad general puede observarse en el clásico experimento de dispersión de Compton, en el cual un fotón se dispersa de un electrón, desplazando la frecuencia en el proceso. En trabajos previos, se relacionaba el ángulo y frecuencia de la dispersión del fotón con el indice de refracción del entorno circundante. En este nuevo trabajo se calcula la sensibilidad de dicho experimento a los efectos gravitacionales cuánticos, asumiendo que los fotones son proporcionados por láseres convencionales, y los electrones altamente relativistas son producidos por PETRA III, un anillo de almacenamiento ya existente, o el Colisionador Lineal internacional planificado.

Via physics.aps