¿El espacio-tiempo es como un fluido?

La posibilidad de que el espacio-tiempo sea comparable en bastantes aspectos con un fluido se está planteando a raíz de algunos resultados obtenidos por físicos teóricos que trabajan sobre la gravedad cuántica mediante la creación de modelos en los que se intenta reconciliar la gravedad y la mecánica cuántica. Algunos de estos modelos predicen que el espacio-tiempo, que es continuo cuando está sujeto a la física clásica, deja de serlo a distancias o longitudes pequeñísimas. Sería una situación muy parecida a la de los sólidos o los fluidos con los que entramos en contacto a diario, y que aparte de su naturaleza cotidiana a escala humana, son también conjuntos de moléculas y átomos, una naturaleza solo perceptible a una escala minúscula.

En este marco teórico, se ha sugerido que el espacio-tiempo debería ser tratado como un fluido. En este sentido, la relatividad general sería el equivalente a la hidrodinámica de fluidos, que describe el comportamiento de fluidos a nivel macroscópico pero que no nos dice nada sobre los átomos y moléculas que los componen. De la misma manera, según algunos modelos, la relatividad general no dice nada sobre los “átomos” que forman el espacio-tiempo, pero describe la dinámica de éste como si fuera un objeto “clásico”. El espacio-tiempo sería por tanto un fenómeno “emergiendo” de componentes más fundamentales.

¿El espacio-tiempo es como un fluido? (Imagen: Recreación artística del espacio-tiempo como un fluido, por Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

Stefano Liberati, de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) en Trieste, Italia, y Luca Maccione, de la Universidad Ludwig-Maximilian en Múnich, Alemania, han ideado formas innovadoras de usar las herramientas de la física de partículas elementales y de la astrofísica de alta energía para describir los efectos que deberían observarse si el espacio-tiempo fuera un fluido.

Liberati y Maccione han propuesto también las primeras pruebas de observación de estos fenómenos.
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Reacciones químicas guiadas por láser

Los químicos pueden elegir qué moléculas quieren que tomen parte en una reacción química, pero el resultado se ve normalmente determinado por las propiedades físicas y químicas de las moléculas, y por parámetros externos tales como la temperatura. La reacción en sí misma no puede ser controlada. En ese sentido, las reacciones químicas, una vez se ponen en marcha, si todo va bien se limitan a seguir su curso, de forma muy parecida a como una pelota rueda sola cuesta abajo.

Sin embargo, también es posible controlar reacciones químicas de forma deliberada. Ello se puede conseguir con pulsos de láser ultracortos, tal como ha hecho el equipo de Markus Kitzler y Xinhua Xie, de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria. Los electrones tienen una masa escasa y por tanto pueden ser influidos por el láser, mientras que los núcleos atómicos son mucho más pesados y difícilmente pueden verse afectados.

Con el sistema empleado en sus experimentos, los investigadores hacen que pulsos de láser con duraciones en el rango del femtosegundo (milbillonésima de segundo), cambien la distribución de los electrones en la molécula. Esta interacción es tan breve que su influencia no resulta al principio discernible en los núcleos atómicos, que poseen mucha más masa que los electrones. Sin embargo, la alteración provocada en la distribución de los electrones es suficiente para iniciar procesos químicos y acabar separando a los núcleos entre sí. Las propiedades del pulso láser determinan qué productos finales se crean. Entre los otros parámetros que influyen en la composición de los productos químicos finales, cabe mencionar también la alineación de las moléculas por el primer pulso láser.

Esta imagen muestra pulsos cortos de láser interactuando con etileno. (Foto: Universidad Tecnológica de Viena)

El equipo de Kitzler y Xie ha conseguido ahora inducir directamente la división de moléculas de hidrocarburos tales como el etileno (C2H4) o el acetileno (C2H2), en fragmentos más pequeños.

En la investigación también han trabajado Katharinia Doblhoff-Dier y Stefanie Gräfe, de la Universidad de Jena en Alemania, así como Erik Lötstedt, de la Universidad de Tokio en Japón.
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