Los investigadores aprovechan las
extrañas propiedades de un metamaterial líquido para observar
espacio-tiempos de Minkowski que aparecen y desaparecen.
Los metamateriales son sustancias
sintéticas con estructuras a nanoescala que manipulan la luz. Esta
capacidad de dirigir los fotones hace que sean la tecnología que permite
las capas de invisibilidad y ha generado un intenso interés entre los
investigadores.
Multiverso Crédito: In My Imagination
La capacidad de guiar la luz tiene consecuencias más profundas, no obstante. Distintos teóricos han señalado que hay una analogía matemática formal entre la forma en que ciertos materiales curvan la luz y la forma en que lo hace el espacio-tiempo en la relatividad general. De hecho, debería ser posible crear metamateriales que imiten el comportamiento no solo deI propio espacio-tiempo, sino también de otros objetos con los que los cosmólogos solo pueden soñar.
Es más, hace un par de años,
echamos un vistazo a la sugerencia de Igor Smolyaninov, de la
Universidad de Maryland en College Park, que debería ser posible usar
metamateriales para crear un multiverso en el que distintas regiones del
material se correspondiesen con universos con distintas propiedades.
Hoy, Smolyaninov y un par de compañeros
anuncian las extraordinarias noticias de que han logrado hacer
exactamente esto. Han creado un metamaterial que contiene muchos
“universos” que son análogos matemáticamente del nuestro, aunque en tres
dimensiones en lugar de cuatro.
“Estas regiones se comportan como
espacio-tiempos transitorios de Minkowski de 2+1 dimensiones, los cuales
aparecen y desaparecen temporalmente en un metamaterial mayor que hace
de ‘multiverso’”, comentan.
El experimento es relativamente
sencillo. Los metamateriales normalmente son difíciles de fabricar,
debido a que se basan en estructuras a nanoescala. Sin embargo,
Smolyaninov y sus colegas, en lugar de esto, han aprovechado la
naturaleza autoensamblable de las nanopartículas de cobalto suspendidas
en queroseno.
El cobalto es un material
ferromagnético, por lo que las nanopartículas tienden a alinearse en un
campo magnético. De hecho, si la densidad de las nanopartículas es lo
bastante alta, el campo provoca que se alineen en columnas. Cuando
sucede esto, las nanocolumnas forman un metamaterial que es un
equivalente matemático de un espacio-tiempo de Minkowski 2+1.
La luz que lo traspasa se comporta como
si esta región tuviese una dimensión temporal alineada con las
nanocolumnas, y dos dimensiones del espacio, perpendiculares a las
mismas.
Esto crea un universo de Minkowski. El
truco que Smolyaninov y sus compañeros han logrado es crear un
multiverso que contiene múltiples espacio-tiempos de Minkowski.
El secreto es mantener la densidad de
nanopartículasjusto por debajo del umbral requerido para formar
nanocolumnas. Esto es justo por encima del 8 por ciento del volumen del
fluido, para este caso. Cuando sucede esto, las variaciones naturales en
la densidad provocan que se formen nanocolumnas en pequeñas regiones
del líquido. En efecto, aparecen y desaparecen minúsculos universos.
Smolyaninov y sus colegas incluso pueden “ver” estos universos gracias
al efecto de la luz polarizada que pasa a través del fluido.
Este es un resultado fascinante que demuestra la potencial autoorganización para crear metamateriales.
Smolyaninov también sugirió
anteriormente que este tipo de trabajo podría dar a los físicos una
forma de estudiar nuevos tipos de dispositivos ópticos, dado que se
puede hacer que los fotones se comporten como partículas masivas, o sin
masa, dependiendo de las propiedades del “universo”.
Claramente, queda mucho con lo que divertirse.
Artículo de referencia: arxiv.org/abs/1301.6055: Experimental Demonstration Of Metamaterial “Multiverse” In A Ferrofluid
Fecha Original: 30 de enero de 2013
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