La física Celia Escamilla busca dar continuidad e incluso sumar mejoras a lo propuesto por el científico

La labor de la física Celia Escamilla por dar continuidad e incluso sumar mejoras a lo propuesto por el mismísimo Albert Einstein cosecha reconocimiento a nivel mundial.

En el prestigioso concurso anual de ensayos de la Gravity Research Foundation, instituido en 1949, la académica mexicana y su estudiante de maestría Geovanny Rave recibieron la Mención Honorífica por el trabajo que presentaron acerca de la teoría teleparalela de la gravedad y sus efectos en el universo temprano.

Un planteamiento, explica en entrevista la investigadora del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, no necesariamente nuevo, sino abordado por el propio Einstein con el fin de hacer extensiones a su famosa Teoría de la Relatividad General que, aunque correcta y simétricamente muy elegante, está incompleta.

“Pero en donde la Relatividad General tiene vacíos conceptuales, la gravedad teleparalela podría ayudar a resolverlos, y así continuar la explicación de toda una evolución que constata estos 13.8 mil millones de años (de nuestro Universo)”, apunta Escamilla (Ciudad del Carmen, 1984).

Con la experiencia de haber trabajado con su colega Jackson Levi Said este tema, que el físico alemán dejó inconcluso y con el que buscaba unificar en su teoría el electromagnetismo con la gravedad, la investigadora del ICN propuso a su estudiante retomarlo desde un enfoque distinto para este certamen, entre cuyos históricos ganadores figuran personajes de la talla de Stephen Hawking, Roger Penrose y George Smoot.

De ahí que la Mención Honorífica constituya no poca cosa para los coautores mexicanos.

“La verdad me siento muy contenta, porque es un reconocimiento por parte de la comunidad científica internacional”, expresa Escamilla, refiriendo además que algunos científicos ganadores de primeros lugares en este concurso de ensayo eventualmente obtuvieron el Premio Nobel de Física por el mismo tema.

“Considero que debe ser un aliciente para nuestra universidad y para nuestra comunidad el ver nuestra investigación ahí, en una lista de menciones honoríficas. Que pueda considerarse un tema de vanguardia y como un punto de referencia”, continúa la física. “Y un aliciente para la comunidad de mujeres en la ciencia porque, como es bien conocido, somos pocas trabajando en esta área”.

La propuesta

Al aplicarla a lo más cercano al origen del Universo, la Teoría de la Relatividad General “empieza a tener una pata coja”, ilustra Escamilla.

“Y necesitamos agregar o extender conceptos dentro de esta teoría para poder explicar fenómenos a este nivel cosmológico”, continúa. “Desafortunadamente, no es sencillo explicar de manera natural -o desde primeros principios- esos conceptos que agregamos, dado que también tienen problemas (…) Pero muchos se resuelven naturalmente gracias a la geometría de la gravedad teleparalela”.

Así, lo que la física del ICN propuso al estudiante del Posgrado en Ciencias Físicas -a quien ya sólo resta defender su tesis de maestría- fue tratar de entender qué ocurriría con dicha teoría de la gravedad teleparalela en el marco del Universo temprano.

Pero esto a partir de una observación totalmente diferente a lo que aporta la llamada radiación de fondo de microondas, la luz más antigua del cosmos, “que no se asocia directamente al origen del Universo, sino que es una luz que se acerca hasta lo más temprano que sabemos del mismo”, detalla Escamilla.

“Nosotros recibimos observaciones de ese punto (unos 380 mil años después del Big Bang), pero más atrás hubo más fenómenos que empiezan a propagar problemas dentro de las teorías estándares como lo es la Relatividad General”, resalta.

“El detalle del estudio de esta radiación es que requerimos asumir que el Modelo Estándar de la Cosmología, ése que tanto hemos estado trabajando desde hace muchos años, es correcto; esto lo denominamos como calibrar en base a un modelo cosmológico. Y, desafortunadamente, parece ser que no es totalmente correcto en ciertas épocas dado que tiene algunas deficiencias al momento de constreñirlo dado un conjunto de observaciones”.

Lo que Escamilla sugirió, entonces, fue explorar la posibilidad de constreñir la gravedad teleparalela usando otra observable que no dependa del Modelo Estándar: las ondas gravitacionales, algunas de las cuales son producto de fenómenos cataclísmicos como la fusión de estrellas de neutrones o agujeros negros, y que pueden observarse desde otro tipo de espectro.

Es por ello que el ensayo que los científicos mexicanos sometieron al certamen se titula Del estudio de ondas gravitacionales primordiales.

“Es bien sabido que el origen de este tipo de fenómenos pudo haber ocurrido, y debió haber ocurrido, muy cerca al Universo temprano; dado que en estás épocas tempranas había estos fenómenos de formación de estructura y agujeros negros primordiales, entonces también pudieron originarse estas ondas gravitacionales primordiales.

“De existir las ondas gravitacionales primordiales, y estoy segura que existieron, ¿por qué no utilizarlas como esa nueva fuente para probar si la gravedad teleparalela en verdad puede ser una teoría sólida en esa época? Y analizar, en su caso, si existe una diferencia notable con respecto al Modelo Estándar. En esa dirección fue presentado el ensayo”, subraya Escamilla.

Aquello que podría empezar a confirmar esta hipótesis serían las potenciales observaciones de la misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna), dirigida por la Agencia Espacial Europea (ESA), que a través de varias naves y un instrumento láser podrá detectar tales ondas directamente en el espacio.

“Ya contamos con una base sólida numérica y computacional para cuando LISA nos diga: ‘Estos son los datos’, ya tenemos cómo procesarlos. El siguiente paso sería considerar estas nuevas ecuaciones y ver si, efectivamente, son correctas en ese punto temprano del Universo”, expone la física mexicana, con gran expectación por poder comprobar su propuesta.

El impacto

De comprobarse la efectividad de la gravedad teleparalela como extensión de la Relatividad General, una de las principales implicaciones podría ser la solución a una discrepancia surgida hace alrededor de una década acerca de la edad del Universo.

Esta es la llamada discrepancia en la constante de Hubble, entre un método que calcula la velocidad con que se expande el Universo observando la radiación de fondo de microondas, y otro que lo hace observando el entorno local. Cada uno con resultados distintos que apuntan a que el cosmos es más viejo o más joven que los 13.8 mil millones de años que se le calculan.

“Es una controversia que dentro de la comunidad de cosmólogos se ha implantado ya como una crisis, porque radica en que puede ser que nuestros modelos cosmológicos no estén del todo bien o que nuestros instrumentos de medición requieran un ajuste sistemático”, cuenta Escamilla, recalcando la gran importancia de tener la medición precisa.

“La Relatividad General por sí sola, con ciertas simetrías cosmológicas, no puede resolver este problema aún”, prosigue la científica. “Entonces, probablemente una gravedad teleparalela, u otra teoría alternativa, podría decir cuál es la edad del Universo precisa, y pueda atender los problemas de ambas partes: tanto de los teóricos como de los experimentales”.

Aunado a esto, y tal cual sucedió con la Relatividad General, podría haber beneficios asociados a las telecomunicaciones.

“Una teoría como la gravedad teleparalela nos ayudaría a entender otra estructura geométrica diferente a la de la Relatividad General”, pondera Escamilla, sin obviar el igualmente potencial impulso a las tecnologías cuánticas.

…Y lanzan manual para ser cosmólogo

Desde que era estudiante, Escamilla se encontró con que la mayoría de las fuentes y los artículos especializados, tal cual se estila en el ámbito científico, están en inglés.

“Y eso hace un poco difícil, si no es que demorado, el entender estas ideas a inicios de los estudios en el área; conocimientos que podrían ser adquiridos de manera fluida”, opina la investigadora del ICN.

Con ello en mente, y tras venir cocinando la idea los últimos cuatro años, la científica ha lanzado en coautoría con su estudiante de licenciatura Carlo del Vecchyo Barrón, de la Facultad de Ciencias, el libro Cosmología de precisión, Trazando la forma y evolución del Universo (Prensas de Ciencias).

“En esa dirección, y sobre todo en idioma español -para Latinoamérica, en específico-, que existiera un libro que pudiera proporcionar las herramientas para ser cosmólogo era lo que me aventuraba a escribir”, comparte Escamilla.

“La idea de este libro es presentar una manera de ser cosmólogo al día de hoy”, remarca.

Compuesto por siete capítulos, este título arranca con un acercamiento al público general, para mostrarle qué es ser cosmólogo y la importancia de ello. Conforme las páginas avanzan, el lenguaje empieza a subir de nivel y se incluyen algunos cálculos para resolver, aunque también hay todo un apartado al que la física llamó “Cosmología y religión”.

“Es una ventana para que la persona que a lo mejor no sabía cómo es el trabajo de un cosmólogo aprenda cómo serlo, qué necesita, qué es lo que se está haciendo actualmente y qué es lo que se avecina. En esa dirección se conduce el libro”, refrenda la coautora de este trabajo que cierra con la aplicación de la Inteligencia Artificial en la cosmología.

Por el momento, Cosmología de precisión puede adquirirse sólo en formato digital desde el sitio www.tienda.fciencias.unam.mx, a un costo de 100 pesos.

Fuente: diario.mx