La simetría ha sido uno de los principios rectores en la búsqueda de los físicos de leyes fundamentales de la naturaleza. ¿Qué significa que las leyes de la naturaleza tienen simetría? Significa que las leyes tienen el mismo aspecto antes y después de una operación, similar a un reflejo de espejo, lo mismo pero a la derecha ahora queda en el reflejo.

Los físicos han estado buscando leyes que expliquen tanto el mundo microscópico de las partículas elementales como el mundo macroscópico del universo y el Big Bang en sus inicios. esperando que tales leyes fundamentales tengan simetría en todas las circunstancias. Sin embargo, el año pasado, dos físicos encontraron una prueba teórica de que, en el nivel más fundamental, la naturaleza no respeta la simetría.

¿Cómo lo hicieron? Gravedad y holograma

Hay cuatro fuerzas fundamentales en el mundo físico:electromagnetismo, fuerza potente, fuerza débil, y gravedad. La gravedad es la única fuerza aún inexplicable a nivel cuántico. Sus efectos en objetos grandes, como planetas o estrellas, son relativamente fáciles de ver, pero las cosas se complican cuando se intenta comprender la gravedad en el pequeño mundo de las partículas elementales.

Para intentar comprender la gravedad a nivel cuántico, Hirosi Ooguri, el director del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo en Tokio, y Daniel Harlow, profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, comenzó con el principio holográfico. Este principio explica los fenómenos tridimensionales influenciados por la gravedad en un espacio plano bidimensional que no está influenciado por la gravedad. Esta no es una representación real de nuestro universo, pero está lo suficientemente cerca como para ayudar a los investigadores a estudiar sus aspectos básicos.

El par luego mostró cómo los códigos de corrección de errores cuánticos, que explican cómo los fenómenos gravitacionales tridimensionales surgen de dos dimensiones, como hologramas, no son compatibles con ninguna simetría; lo que significa que tal simetría no puede ser posible en la gravedad cuántica.

Publicaron su conclusión en 2019, obteniendo grandes elogios de los editores de revistas y una significativa atención de los medios. Pero, ¿cómo surgió tal idea?

Comenzó hace más de cuatro años, cuando Ooguri se encontró con un artículo sobre holografía y su relación con los códigos de corrección de errores cuánticos de Harlow, quien entonces era un postdoctorado en la Universidad de Harvard. Poco después los dos se conocieron en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton cuando Ooguri estaba allí de año sabático y Harlow vino a dar un seminario.

"Fui a su seminario preparado con preguntas, "Dice Ooguri." Hablamos mucho después, y luego comenzamos a pensar que tal vez esta idea que tenía se pueda usar para explicar una de las propiedades fundamentales de la gravedad cuántica, sobre la falta de simetría ".

Las nuevas colaboraciones e ideas de investigación a menudo nacen de tales conversaciones, dice Ooguri, quien también es profesor en el Instituto de Tecnología de California en los EE. UU. Ooguri viaja al menos una vez cada quince días para dar conferencias, asistir a conferencias, talleres y otros eventos. Si bien algunos podrían preguntarse si todo ese viaje impide concentrarse en la investigación, Ooguri cree todo lo contrario.

"El progreso científico es fortuito, ", dice." A menudo sucede de una manera inesperada. Ese tipo de desarrollo sigue siendo muy difícil de lograr mediante el intercambio remoto.

"Sí, hoy en día es más fácil con correos electrónicos y videoconferencias, " él continúa, "pero cuando escribes un correo electrónico tienes que tener algo sobre lo que escribir. Cuando alguien está en el mismo edificio, Puedo cruzar el pasillo y hacer preguntas tontas ".

Estas preguntas tontas son clave para el progreso en las ciencias fundamentales. A diferencia de otros campos, como la ciencia aplicada, donde los investigadores trabajan hacia un objetivo específico, la primera pregunta o idea que se le ocurre a un físico teórico generalmente no es la correcta, Dice Ooguri. Pero, a través de la discusión, otros investigadores hacen preguntas derivadas de su curiosidad, llevar la investigación en una nueva dirección, aterrizando en una pregunta muy interesante, que tiene una respuesta aún más interesante.