Te recomiendo disfrutar del episodio 474 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; ApplePodcast A y ApplePodcast B], titulado “Ep474: Señal Wow!; TD Lee; Agujeros Negros y Materia Oscura; Grafeno Lunar; Antihelio; Gravitondas», 22 ago 2024. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. Cara A: Explicación de Francis del experimento cuántico del episodio anterior (doble rendija con elección retardada y borrado cuántico) (5:00) [iVoox]. Obituario de TD Lee (29:38) [iVoox]. La señal “Wow!” (50:00) [iVoox]. Cara B: Una explicación astrofísica a la señal “Wow!” (00:01). Los agujeros negros primordiales parecen ser escasos (23:15) [iVoox]. Grafeno multicapa en las muestras lunares de Chang’e-5 (51:00) [iVoox]. Posibles antihelios observados en la ISS por AMS-02 (1:04:10) [iVoox]. Comunicación de descubrimientos de gravitondas por LIGO+VIRGO+KAGRA (1:20:10) [iVoox]. Señales de los oyentes (1:37:10) [iVoox]. Imagen de portada realizada por Héctor Vives-Arias. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».

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Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Héctor Vives-Arias @DarkSapiens, Isabel Cordero @FuturaConjetura (solo cara B), Sara Robisco Cavite @SaraRC83, José Edelstein @JoseEdelstein, y Francis Villatoro @eMuleNews. Por cierto, agradezco a Manu Pombrol @ManuPombrol el diseño de mi fondo para Zoom; mchas gracias, Manu.

Tras la presentación, Héctor anuncia la charla de Gastón en la Universidad de Buenos Aires sobre «El efecto Meißner en los agujeros negros» (la razón por la que no puede participar hoy). Solicito turno para pedir perdón a Héctor ante todos los oyentes. Mi uso de la palabra «mentira» en el episodio anterior fue inapropiado. De hecho, las palabras verdad y mentira no forman parte del lenguaje de la ciencia. Por ello, nunca debería haber usado la palabra mentira en el programa anterior. No tengo ninguna excusa. Ya le pedí a Héctor en privado, pero me gustaría pedirle perdón en público, ante todos los oyentes. Intentaré controlarme para que no vuelva a ocurrir.

Aprovecho para pedirle permiso a Héctor para explicar el experimento cuántico de borrado con elección retardada usando la interpretación de Copenhague (que creo que es mucho más clara). Esta interpretación es epistemológica (la función de onda cuántica solo ofrece información sobre los resultados de los experimentos). Un láser emite fotones uno a uno con un tamaño en espacio (longitud de onda) y en tiempo (duración); estos fotones iniciales inciden en una doble rendija, con las dos rendijas y su separación similares al tamaño espacial del fotón. Tras la rendija pongo cristal no lineal que produce un par de fotones entrelazados en polarización, llamados principal y compañero (nombres de Héctor). El fotón principal se dirige a una pantalla donde impacta. El fotón compañero se dirige a un dispositivo de medida retrasada (tras el impacto) que recaba información sobre el fotón principal y con ella sobre el fotón inicial. Esta información se recaba después de que cada fotón principal haya impactado en la pantalla.

Al finalizar el experimento en la pantalla se observará un patrón mezcla de tres manchas y varias bandas de interferencia. Las bandas están formadas por fotones iniciales y principales que no fueron perturbados por el cristal, cuyo estado tras pasar por la doble rendija y tras generarse el par entrelazado fue un estado de superposición cuántica (que se interpreta como que se ignora la rendija por la que pasó el fotón inicial). Hay dos manchas asociadas a los fotones iniciales que fueron perturbados en el cristal cerca de alguna de las dos rendijas (que se interpreta como que se conoce la rendija por la que pasó el fotón inicial), sin que el fotón principal fuese perturbado; y habrá una tercera mancha asociada a los fotones principales que fueron perturbados después de la formación del par entrelazado. Sin más información no podemos saber qué impactos de fotones principales en la pantalla corresponden a cada una de estas tres opciones. Nada de lo que podamos hacer con el fotón compañero podrá alterar este patrón, ni a al fotón principal correspondiente. Lo que aparece en la pantalla forma parte del pasado y nada lo puede cambiar. Pero podemos usar el fotón compañero para recabar cierta información sobre el principal que permite etiquetar algunos fotones que impactaron en la pantalla.

Un punto clave es la identificación del fotón compañero de cada fotón principal. Para ello una coincidencia temporal, pues se guarda el instante del impacto de los fotones principales en la pantalla y el instante de detección de cada fotón compañero. La duración del fotón principal y del compañero permite definir una ventana en tiempo para esta coincidencia. Además, si el fotón principal o el compañero fueron perturbados, habrá retrasos que impedirán la coincidencia. En un experimento ideal se esperaría podemos identificar, como mucho el 50 % de las parejas de fotones; en la práctica, este porcentaje rondará el 10 % o menos. Así solo podremos etiquetar unos pocos fotones principales en la pantalla. Del resto de los fotones principales no podremos saber nada.

El fotón compañero se dirige a un prisma que lo divide en dos caminos (rojo para los que parecen provenir de un punto cercano a la primera rendija y verde a los de la segunda rendija). Se hacen pasar por un divisor de haz que los divide en dos caminos. Un primer camino se dirige a dos detectores (D3 y D4) que ofrecen información sobre los fotones iniciales que fueron perturbados por el cristal cerca de alguna de las dos rendijas. Y el segundo camino se dirige a un segundo divisor de haz que combina los dos caminos (rojo y verde) de tal forma que se «borra» la información sobre la rendija cerca de la cual interaccionó el fotón inicial (este interferómetro se suele llamar «borrador cuántico», aunque en mecánica cuántica el borrado de información está prohibido durante la evolución unitaria); los caminos combinados se dirigen hacia dos detectores (D1 y D2) que ofrecen información sobre los fotones iniciales en superposición cuántica, que no fueron perturbados por el cristal (y cuyo fotón compañero tampoco fue perturbado). El «borrador cuántico» solo funciona para fotones que tienen un estado de superposición en posición (fotones iniciales que acabarán en el patrón de bandas de interferencia); para fotones cuyo estado no tiene dicha superposición (fotones iniciales que producen fotones principales que dan lugar al patrón de manchas) no se produce la detección.

La medida del fotón compañero permite etiquetar algunos de los fotones principales como parte de un patrón de interferencia (R01 = D0D1 y R02 = D0D2) y como parte de un patrón de manchas (R03 = D0D3 y R04 = D0D4). Con estos fotones etiquetados se pueden redibujar cuatro pantallas, dos de las cuales muestran un patrón de bandas y otras dos un patrón de manchas. Nótese que a pesar de que se obtienen dos imágenes con patrones de interferencia (R01 y R02) asociados a fotones compañeros que venían desde ángulos próximos a las rendijas 1 y 2, en ningún caso se puede afirmar que se tenga información sobre la rendija por la que pasó el fotón inicial. Se suele decir que dicha información ha sido «borrada» (en realidad, nunca se dispuso de dicha información, pues los fotones compañeros tienen un tamaño en espacio que impide afirmar que el prisma sea capaz de separar ambos tipos de fotones). De hecho, las dos imágenes con patrones de manchas (R03 y R04) tampoco se pueden interpretar como originadas por fotones iniciales que pasaron por las rendijas 1 y 2; no información en dichos patrones sobre la rendija cerca de la cual interaccionó con el cristal el fotón inicial.

Mi idea original era contar todo esto en menos de diez minutos. Espero que ayude a entender este experimento cuántico y cómo la interpretación de Copenhague lo explica de forma sencilla y clara. No hay ningún tipo de retrocausalidad, no hay ningún tipo de influencia de la medida del fotón compañero en el fotón principal y (a diferencia de lo que sugería la explicación de Héctor) solo podemos obtener información (incluso en un experimento ideal) para etiquetar una pequeña parte de todos los fotones que impactaron en la pantalla.

Jose nos cuenta que impartió una charla de física sobre Einstein en un festival de música reggae. Este estilo de música es como una versión lenta de la música rock, sus tempos son como un 60 % menores. Jose nos plantea un curioso reto físico, ¿a qué altura está el cielo rastafari? Con el cálculo de la dilatación temporal debida a la gravedad terrestre (y asumiendo que el cielo está por encima de la superficie terrestre) es imposible obtener el resultado, ¿te das cuenta del porqué? Jose nos sugiere usar la expansión cósmica (el redshift cósmico) para realizar dicha estimación. Si eres físico, ¿te animas a realizar este sencillo cálculo?

Al grano, nos cuenta Jose que el físico teórico Tsung-Dao Lee, Premio Nobel de Física en 1957, falleció el 4 de agosto de 2024 a los 97 años. Cita su famoso libro T.D. Lee, «Particle Physics and Introduction to Field Theory» (1981) y luego su trabajo teórico junto a Chen Ning Yang (101 años), con quien no se llevaba muy bien a nivel personal. Demostraron que la interacción débil incumple con la simetría de paridad P, lo que permite diferenciar entre izquierda y derecha en el cosmos. Se habían observado dos partículas, llamadas mesones τ y θ, que eran idénticas, pero se desintegraban de forma diferente (θ en un dos piones, uno cargado y otro neutro, y τ en tres piones, uno cargado y dos de carga opuesta); hoy ambas partículas son la misma, el kaón neutro, formado por un quark abajo y un antiquark extraño. Para que fuesen la misma partícula se tenía que incumplir la simetría de paridad en la interacción débil. En 1956 propusieron esta idea y un experimento para verificarlo (que fue resultado de sus conversaciones con la física Chien-Shiung Wu), T. D. Lee, C. N. Yang, «Question of Parity Conservation in Weak Interactions,» Phys. Rev. 104: 254 (1956), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev.104.254. Wu llevó a cabo el experimento usando cobalto 60 radiactivo, que es emisor beta, confirmando las ideas de Lee y Yang. Este resultado revolucionario les dio el Premio Nobel al año siguiente. Wu debería haber recibido el galardón por dicho experimento. Más información en el obituario de Robert P. Crease, «Tsung-Dao Lee obituary: boundary-breaking physicist who won Nobel prize at just 30,» Nature 632: 731 (08 Aug 2024), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02585-1.

Héctor (Socas) nos comenta la nueva explicación astrofísica a la señal “wow!”. Puedes leer sobre ella en mi pieza, «Una posible explicación de la señal wow! desde Arecibo», LCMF, 22 ago 2024. Nos cuenta Héctor la historia del radiotelescopio Big Ear que cartografió unos veinte mil fuentes de radio (incluidas las dos más lejanas) a principios de los 1970; pero se cortó la financiación, lo que llevó a un nuevo proyecto más pequeño, que buscaba emisiones de banda estrecha (antes se buscaron de banda ancha). El 15 de agosto de 1977 una señal de radio durante 72 segundos desde la constelación de Sagitario. La señal «6EQUJ5» fue identificada de forma manual por el astrónomo Jerry R. Ehman, que la bautizó como «Wow!» («¡guau!», en español). Había dos bocinas en el radiotelescopio y una de ellas observó la señal, pero la otra no; como ambas ven el mismo trozo de cielo con una diferencia de 5 minutos, la señal pudo tener una duración total menor de 5 minutos. Más información sobre la señal en la web de Jerry R. Ehman, «The Big Ear Wow! Signal. What We Know and Don’t Know About It After 20 Years,» Blog, 01 Sep 1997.

Héctor cita el episodio 115 de Coffee Break (LCMF, 15 jun 2017; CB:SyR, Ep 115), donde se habló de otra explicación de la señal wow! (poco firme). La nueva explicación es del artículo de Abel Méndez, Kevin Ortiz Ceballos, Jorge I. Zuluaga, «Arecibo Wow! I: An Astrophysical Explanation for the Wow! Signal,» arXiv:2408.08513 [astro-ph.HE] (16 Aug 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.08513. Como has podido leer los autores son famosos divulgadores de la astronomía, Abel @ProfAbelMendez, Kevin @KOrtizCeballos y Jorge @ZuluagaJorge. Se han encontrado cuatro señales tipo wow! en dirección a la enana roja Teegarden, que son señales cercanas a la línea de 21 cm (1420 MHz) . El proyecto Arecibo Wow! pretende encontrar señales similares en los datos archivados del Observatorio de Arecibo, con el telescopio de 305 metros entre 2017 y 2020, y con el de 12 metros en 2023. Se publica en arXiv su primer artículo, con cuatro señales en el entorno de una enana roja, la estrella de Teegarden que son similares, aunque de una intensidad mucho más baja. Se supone que su origen son máseres en nubes de gas interestelar. Las moléculas excitadas en el gas por la luz de la estrella, cuando son atravesadas por un fotón dan lugar a radiación estimulada, un proceso que amplifica la emisión (algo parecido al láser, pero en radio, de ahí que se llame máser); los máseres pueden amplificar hasta millones de veces una fuente de banda ancha (que no se sabe cuál es) dando lugar a una fuente de banda estrecha. Por ello, se propone que la señal wow! tenga este mismo origen, un máser. Se propone buscar fuentes máser en la constelación de Sagitario que sean compatibles con la observación de Big Ear. No parece fácil, pero tampoco parece imposible. 

Nos comenta HéctorV que los agujeros negros primordiales (candidatos a la materia oscura) parecen ser escasos. Nos comenta un artículo que ya comenté en el episodio 470 (LCMF, 02 jul 2024), pero lo explica muy bien, con lo que merece la pena la repetición. Los agujeros negros primordiales darían lugar a efectos de lente gravitacional fuerte sobre las estrellas (microlensado) en la Gran Nube de Magallanes (GNM). Durante 20 años, se han detectado 13 sucesos candidatos, pero que se explican mediante estrellas compactas (enanas marrones, estrellas y remanentes estelares, como enanas blancas y estrellas de neutrones). La región más sensible es 0.01 M☉ (masas solares); se esperaba observar 1100 sucesos si constituyeran toda la materia oscura; para 1 M☉ se esperaba detectar 554 sucesos, 258 para 10 M☉, 99 para 100M☉ y 27 para 1000 M☉. Pero a mayor masa, la duración del microlensado sería muy larga, lo que permite descartar su existencia.

HéctorV nos indica que este artículo es muy robusto a la hora de descartar que la materia oscura esté formada en su totalidad por agujeros negros primordiales de masa estelar. Así que se descarta que las observaciones de ondas gravitacionales en fusiones de agujeros negros de masa estelar puedan mostrar indicios de agujeros negros primordiales responsables de la materia oscura. El artículo es Przemek Mróz, Andrzej Udalski, …, Milena Ratajczak, “No massive black holes in the Milky Way halo,” Nature 632: 749-751 (24 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07704-6, arXiv:2403.02386 [astro-ph.GA] (04 Mar 2024); más información divulgativa en Eamonn Kerins, «Primordial black holes are too scarce to explain dark matter,» Nature 632: 742-743 (19 Aug 2024), doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02526-y. Por cierto, HéctorV ha escrito un artículo sobre este tema que aparecerá pronto en arXiv (todos deseamos que pueda hablarnos de él en primera persona cuando aparezca).

Me toca comentar que se ha descubierto grafeno multicapa en la Luna (aunque ya se sabía que había grafito, que no es otra cosa que grafeno multicapa con al menos diez capas), como ya comenté en LCMF, 08 ago 2024. Las rocas lunares del programa Apollo mostraban muy poco carbono. Pero en 2010 se publicó en Science la presencia de grafito cristalino en puntos micrométricas en la muestra (72255) recolectada por Apollo 17 en el valle lunar Taurus-Littrow; el espectro Raman mostraba los picos G (sp²) y D (sp³), pero sin el pico 2D. Ahora se publica en National Science Review que una muestra recolectada por la sonda china Chang’e 5 muestra la presencia de grafeno multicapa con entre dos y siete capas. La muestra tiene la forma de una aceituna con 2.86 mm de largo y 1.59 mm de ancho, con una superficie irregular. Se ha obtenido el espectro Raman en cinco áreas donde hay presencia de carbono; se observan los picos G, D y 2D, este último solo en algunas áreas (en el resto se ha observado grafito). También se ha usado microscopia electrónica de transmisión (TEM) para destacar las multicapas de grafeno separadas por 0.35 nm (el espaciado de las capas de grafeno en el grafito es de 0.34 nm); también se observan multicapas separadas entre 0.36 y 0.39 nm, que apuntan a defectos estructurales. Observar grafeno en la Luna es un resultado esperado, lo que no quita que sea fascinante.

Las estimaciones actuales apuntan a que el 1.9 % del carbono interestelar está en forma de grafeno. Además, se ha identificado grafeno protosolar en condritas carbonáceas. Así que encontrar grafeno en muestras lunares era cuestión de esperar a tener suficientes muestras lunares. Las primeras muestras recogidas de la Luna en 44 años aterrizaron en diciembre de 2020 en la cápsula de la sonda china Chang’e 5 (CE-5); unos 1.73 kg de la región de Mons Rümker, en el norte del Oceanus Procellarum. Su primer análisis se publicó en Science en octubre de 2021. Desde entonces se han seguido realizando análisis más precisos. Volviendo a la muestra lunar CE-5, se sugiere que el grafeno multicapa observado no es resultado de la exfoliación del grafito, sino de una reacción catalítica de alta temperatura. Se propone que el viento solar que incide en el regolito lunar puede producir una descarga de plasma de alta temperatura. Los minerales que contienen hierro, como olivino y piroxeno, pueden actuar como catalizadores de la formación de grafeno a partir del carbono del viento solar. Estas reacciones darían lugar a hidrocarburos aromáticos policíclicos que darían lugar a grafito y a grafeno multicapa. Por supuesto, esta hipótesis requiere futuras investigaciones que permitan entender el mecanismo de formación del grafeno lunar.

El artículo es Wei Zhang, Qing Liang, …, Meng Zou, «Discovery of natural few-layer graphene on the Moon,» National Science Review, nwae211 (17 Jun 2024), doi: https://doi.org/10.1093/nsr/nwae211; también he citado A. Steele , F. M. McCubbin, …, H. Nekvasil, «Graphite in an Apollo 17 Impact Melt Breccia,» Science 329: 51 (02 Jul 2010), doi: https://doi.org/10.1126/science.1190541; Chaitanya Giri, Andrew Steele, Marc Fries, «Evidence for protosolar graphene in Allende and QUE 94366 CV3 meteorites,» Planetary and Space Science 203: 105267 (01 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1016/j.pss.2021.105267; y Xiaochao Che, Alexander Nemchin, …, Stuart G. Webb, «Age and composition of young basalts on the Moon, measured from samples returned by Chang’e-5,» Science 374: 887-890 (07 Oct 2021), doi: https://doi.org/10.1126/science.abl7957.

También me toca comentar la posible observación de anthelio en los rayos cósmicos gracias a AMS-02 en la ISS (LCMF, 06 ago 2024). Observar antimateria en los rayos cósmicos es uno de los objetivos clave del detector AMS-02 (Espectrómetro Magnético Alpha) instalado en la Estación Espacial Internacional (ISS), liderado por Samuel Ting, premio Nobel de Física en 1976. En el año 2023 se habían detectado unos 3.9 millones de positrones y unos 1.1 millones de antiprotones. Sin ningún rastro oficial de antihelio, anticarbono o antioxígeno (indico; PDF). Sin embargo, desde 2016, Ting destaca en todas sus charlas que hay indicios oficiosos de antihelio, tanto antihelio-3 como antihelio-4. Pero dichos indicios requieren la confirmación de la futura actualización AMS-02.2, que se debería instalar en la ISS en el año 2026. A pesar de ello, para muchos físicos teóricos, la idea de que haya indicios oficiosos de antihelio es muy jugosa. Por ello habrás leído noticias recientes como Alberto Milo, «Detectan antimateria en la Estación Espacial Internacional y nuevas teorías comienzan a desarrollarse», National Geographic, 02 ago 2024; José Manuel Nieves, «Extrañas partículas de antimateria captadas en la Estación Espacial desconciertan a los científicos», ABC, 04 ago 2024; Jorge Garay, «Nadie sabe de dónde vino la antimateria hallada cerca de la Tierra, pero una hipótesis audaz apunta a la materia oscura», Wired.com, 05 ago 2024; entre otras muchas. Lo siento, pero todos estos titulares son falsos de toda falsedad. AMS-02 no ha detectado antihelio. Punto. Solo se ha publicado un nuevo artículo teórico en Physical Review D sobre una nueva explicación exótica, otra más entre las muchas publicadas desde 2016, para los indicios que menciona Ting en sus charlas. Pero no te creas los titulares, no se ha detectado antihelio. Hasta 2030, como pronto, no se sabrá si AMS-02.2 confirma o desmiente los indicios actuales.

Nos habla Isabel de su artículo sobre la comunicación de descubrimientos de gravitondas de LIGO+VIRGO+KAGRA. Ha sido enviado a un número especial en la revista Journal of Science Communication (JCOM), pero por ahora solo está disponible en arXiv como Hannah Middleton, …, Isabel Cordero-Carrión, …, Andrew Spencer, «Communicating the gravitational-wave discoveries of the LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration,» arXiv:2407.18638 [astro-ph.IM] (26 Jul 2024), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2407.18638. Héctor comenta que en este artículo se mencionan podcast españoles como Oscilador Armónico, A Ciencia Cierta y Coffee Break: Señal y Ruido, en la parte de medios no tradicionales. Se mencionan cosas como colaboraciones con artistas o el uso de sistemas multisensoriales (como las imprisiones 3D de ondas gravitacionales para personas invidentes). Isabel nos recomienda de forma encarecida este artículo y yo también.

Y pasamos a Señales de los Oyentes. P pregunta: «Si la teoría de cuerdas es el único juego válido, sin lugar a reproducir ningún otro resultado de otras teorías confirmables experimentalmente, pero logrando fundamentar el vacío cuántico tan poco accesible». Héctor entiende que está preguntando es si la teoría de cuerdas es la única forma válida de buscar consistencia al vacío cuántico. Jose recuerda la frase «string theory is the only game in town». Si por el vacío cuántico se entiende la energía del vacío, la constante cosmológica, la teoría de cuerdas no resuelve dicho problema. Apostillo que la supersimetría se lleva muy mal con un espaciotiempo de tipo de Sitter, pues prefiere un anti-de Sitter. La esperanza es que algún día la teoría de cuerdas ofrezca una explicación bella a la constante cosmológica. Pero por ahora no lo ha logrado.

Pregunta de Cristina Hernández: «Recordando que las constantes de acoplamiento varían según la energía local, ¿implicaría variar la constante G de la gravedad dentro de un horizonte de sucesos?» Contesto que no, pues dentro del horizonte de sucesos no ningún exceso de energía, y Héctor apostilla que salvo muy cerca de la singularidad. Jose contesta que la constante de Newton debería depender de la escala de energía a la cual la midas. El valor de G es muy pequeño, para explorar un valor grande habría que recurrir a un experimento tipo colisión de gravitones. A escalas muy altas de energía, seguro en torno a la escala de Planck, en algún momento antes de llegar a la escala de Planck, la G se vuelve enorme y la gravedad se vuelve fuertemente acoplada. La descripción con un espaciotiempo suave y la relatividad general ya no es aplicable.

Isabel dice que si no conoces la teoría, no se puede hablar sobre qué es lo que va a aparecer en esa teoría. Jose dice que igual que la carga de electrón es constante para los átomos (a muy baja energía), pero en un acelerador de partículas la carga del electrón no es constante y depende de la energía. En principio, lo mismo ocurre con la gravedad, creemos que debería ocurrir porque debería ser una teoría cuántica de campos como cualquiera de las otras. Si uno postula que no, que la gravedad no tiene por qué ser cuántica, encuentra unas cuantas contradicciones. Debería ocurrir que en gravedad también, con en toda teoría de campo, la constante de acoplamiento, G debe fluir.

Jose comenta a que escalas altas de energía, como predice la teoría de cuerdas, pero incluso sin tenerla en cuenta, se espera que aparezcan correcciones a la relatividad general con términos cuadráticos y cúbicos en la curvatura. En términos efectivos esto corresponde a un cambio en G (basta estudiar cómo se mueve un gravitón, lo hace como si hubiera una G corregida). ¿A qué escala esto empieza a ocurrir? No lo sabemos. Yo escribí un trabajo con Juan Martín Maldacena y un par de estudiantes suyo, que los términos cuadráticos o cúbicos entran en conflicto con causalidad, a menos que aparezcan en la escala de Planck. En dicha escala no se puede decir nada. Pero la gravedad no ha sido observada a bajas distancias o a altas energías, pero en dicho caso aparecen problemas de causalidad, problemas de consistencia. Con términos cuárticos y más allá se espera que ocurra lo mismo, pero el tipo de demostración de nuestro trabajo no se pudo aplicar en dicho caso. Finaliza afirmando que toda la comunidad de físicos espera que G evolucione con la energía, igual que el resto de las constantes de interacción (parámetros de acoplamiento).

Héctor Vives recuerda que a nivel observacional aún no sabemos si los gravitones existen. Comento que aún no hemos explorado la gravitación a distancias por debajo del micrómetro, aún no hemos llegado a 100 nanómetros. Y 100 nanómetros es «infinito» comparado con la escala de Planck. Jose aclara que esto se refiere al potencial newtoniano. En el año 1997, Nima Arkani-Hamed, entonces un jovencito, y dos colegas mostraron que por debajo del milímetro nunca se había hecho un experimento de tipo balanza de Cavendish. Nadie había verificado que el potencial gravitatorio seguía siendo 1/r. Una gran sorpresa que llevó a muchos experimentos en dos líneas diferentes, una basada en el efecto de Casimir y otra en la balanza de Cavendish, que han bajado esta escala hasta del orden del micrómetro, pero esto para el potencial newtoniano.

Jose indica que podrían existir términos cuadráticos o cúbicos en la curvatura. En relatividad general algunos de estos términos tienen como límite no relativista un potencial newtoniano. Las cotas en términos de escala a los términos cuadráticos o cúbicos, usando análisis dimensional; R, el escalar de curvatura, tiene dimensiones de longitud a la menos 2 y para un término cuadrático hay que agregar un coeficiente para ajustar las dimensiones; las cotas actuales para dicho coeficiente del orden de cien millones de metros (del orden de un tercio de la distancia entre la Tierra y la Luna). Isabel recuerda que con ondas gravitacionales se está poniendo a prueba la relatividad general y, por ahora, no hay manera de cargársela. Todo lo observado es compatible con ella.

Cebra pregunta: «¿qué quiere decir en el máser o láser que cambie la energía sin cambiar la frecuencia? ¿Entonces energía y frecuencia no es lo mismo?» Héctor contesta que energía y frecuencia es lo mismo para un fotón. Cree que Cebra se refiere a la intensidad de la señal, cuántos fotones tiene. El máser amplifica la señal porque en la radiación estimulada un fotón produce muchos más fotones de la misma frecuencia y en la Tierra observamos una señal más intensa.

Pregunta Cristina Hernández: «si esa fuente de radio (habla de la señal wow!), si esa fuente de radio podría ser una señal artificial como las que podría emitir el radiotelescopio Arecibo, que le diera una nube de hidrógeno, por si de (la estrella) Teegarden se enviara algo antes de autodestruirse». Héctor contesta que la fuente podría ser natural o artificial, pero lo más lógico es pensar que es una señal natural. El máser también podría amplificar una señal artificial. Pero la señal no viene de Teegarden, sino de nubes de hidrógeno cercanas a la estrella.

Juan Manuel Cruz pregunta: «¿Qué masa mínima deberían haber tenido los agujeros negros primordiales para que aún existan, teniendo en cuenta la radiación Hawking?» Héctor Vives no recuerda el dato. Los demás, tampoco. Yo lo busco en la web y aparece un valor de un billón de kilogramos (la masa de un asteroide pequeño).

Jose comenta que el mes que viene aparecerá un paper suyo que estima que los términos cuadráticos cúbicos en la curvatura y de orden superior acretan mucho más (no sé si también se refiere al ritmo de la evaporación de Hawking); entonces, puede que estas cotas hayan que revisarlas. (10:13) Cambiarlas un poquitito.

Pregunta Néstor Martínez que: «siempre se habla de la formación de materiales nuevos mediante presión y temperatura extremas, ¿es posible someter materiales a presión extrema, pero a temperaturas cercanas a cero kelvin simultáneamente?» Héctor dice que no tiene ni idea si existe un lugar del universo con altas presiones y temperaturas cercanas a cero. Como un condensado de Bose-Einstein muy comprimido. Sara indica que la presión calienta al material; pone el ejemplo de las rocas sedimentarias. Héctor Vives dice que en criogenia se logran bajas temperaturas usando láseres para quitar las moléculas más rápidas.

Contesto que usando yunques de diamante para alcanzar altas presiones, en la búsqueda del hidrógeno metálico, se trabaja con baja temperatura, creo recordar que pocos kelvin. Pero no estamos hablando de microkelvin o nanokelvin, propios de condensado de Bose-Einstein. Se introduce hidrógeno en el yunque a altas presiones y baja presión para buscar hidrógeno metálico; ha habido varios experimentos y hay dudas sobre si los resultados son correctos. [Yo recordaba de forma vaga este artículo de Ranga P. Dias, «Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen,» Science (2017) se usaban presiones de 500 GPa (millones de atmósferas) y temperaturas de 5 K (kelvin), doi: https://doi.org/10.1126/science.aal1579]. Afirmo que pocos kelvin no es cercano al cero. Pero Héctor afirma que pocos kelvin entra en la pregunta de Néstor.

¡Que disfrutes del podcast!