Al igual que un metrónomo que establece el tempo para un músico, un reloj cósmico fundamental puede estar manteniendo la hora en todo el universo. Pero si existe dicho reloj, funciona extremadamente rápido.
En física, el tiempo se considera típicamente como una cuarta dimensión. Pero algunos físicos han especulado que el tiempo puede ser el resultado de un proceso físico, como el tictac de un reloj incorporado.
Si el universo tiene un reloj fundamental, debe funcionar más rápido que mil millones de billones de billones de veces por segundo, según un estudio teórico publicado el 19 de junio en Physical Review Letters.
En física de partículas, las partículas fundamentales pequeñas pueden obtener propiedades por interacciones con otras partículas o campos. Las partículas adquieren masa, por ejemplo, al interactuar con el campo de Higgs, una especie de melaza que impregna todo el espacio ( SN: 7/4/12 ). Quizás las partículas podrían experimentar el tiempo al interactuar con un tipo similar de campo, dice el físico Martin Bojowald de Penn State. Ese campo podría oscilar, con cada ciclo sirviendo como un tic regular. “Es realmente como lo que hacemos con nuestros relojes”, dice Bojowald, coautor del estudio.
El tiempo es un concepto desconcertante en física: dos teorías físicas clave chocan sobre cómo lo definen. En la mecánica cuántica, que describe pequeños átomos y partículas, “el tiempo está ahí. Está arreglado. Es un trasfondo ”, dice la física Flaminia Giacomini del Perimeter Institute en Waterloo, Canadá. Pero en la teoría general de la relatividad, que describe la gravedad, el tiempo cambia de manera extraña. Un reloj cerca de un objeto masivo marca más lento que uno más lejos, por lo que un reloj en la superficie de la Tierra va a la zaga de uno a bordo de un satélite en órbita, por ejemplo ( SN: 12/10/18 ).
En un intento de combinar estas dos teorías en una teoría de la gravedad cuántica, “el problema del tiempo es bastante importante”, dice Giacomini, quien no participó en la investigación. Estudiar diferentes mecanismos para el tiempo, incluidos los relojes fundamentales, podría ayudar a los físicos a formular esa nueva teoría.
Los investigadores consideraron el efecto que tendría un reloj fundamental en el comportamiento de los relojes atómicos , los relojes más precisos jamás fabricados ( SN: 10/5/17 ). Si el reloj fundamental marcara demasiado lento, estos relojes atómicos no erían confiables porque se perderían la sincronización con el reloj fundamental. Como resultado, los relojes atómicos funcionarían a intervalos irregulares, como un metrónomo que no puede mantener un ritmo constante. Pero hasta ahora, los relojes atómicos han sido altamente confiables, permitiendo que Bojowald y sus colegas limiten la velocidad de ese reloj fundamental, si existe.
Los físicos sospechan que hay un límite máximo para la precisión de los segundos que se pueden dividir. La física cuántica prohíbe cualquier porción de tiempo menor que aproximadamente 10-43 segundos, un período conocido como el tiempo de Planck. Si existe un reloj fundamental, el tiempo de Planck podría ser un ritmo razonable para que funcione.
Para probar esa idea, los científicos tendrían que aumentar su límite actual en la velocidad del reloj (mil millones de billones de billones de veces por segundo) en un factor de aproximadamente 20 mil millones. Parece una gran brecha, pero para algunos físicos, está inesperadamente cerca. “Esto ya está sorprendentemente cerca del régimen de Planck”, dice la física del perímetro Bianca Dittrich, que no participó en la investigación. “Por lo general, el régimen de Planck está muy lejos de lo que hacemos”.
Sin embargo, Dittrich piensa que probablemente no haya un reloj fundamental en el universo, sino que probablemente haya una variedad de procesos que podrían usarse para medir el tiempo.
Aún así, el nuevo resultado se acerca más al régimen de Planck que los experimentos en el acelerador de partículas más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones, dice Bojowald. En el futuro, incluso relojes atómicos más precisos podrían proporcionar más información sobre lo que hace funcionar al universo.
Con información de: Science News
