En procura de conocer la Quinta Dimensión

Los físicos la han estado buscando durante mucho tiempo y seguirán haciéndolo hasta encontrarla. “¿Qué es la 5ª dimensión? Yo sé que la 1ª es altura, la 2ª, anchura; la 3ª, profundidad, y la 4ª, tiempo. Sin embargo, nadie parece saber qué es la 5ª!”. Esa fue la pregunta que le envió Lena Komaier-Peeters, una chica de 12 años, a los detectives de la BBC, el genetista Adam Rutherford y la matemática Hannah Fry, quienes se fueron a Ginebra, Suiza, a investigar.

EXPERIMENTO

En Ginebra visitaron el lugar en el que se realiza el que probablemente es el más alucinante experimento con el tiempo y el espacio, el CERN —el Centro Europeo para la Investigación Nuclear—, y le pidieron a la experta en partículas Rakhi Mahbubani que nos ayudara a entender. Ella nos señaló que imagináramos un canal que sea estrecho y largo, con botes de diversos tamaños navegándolo. “Si tienes un enorme crucero que ocupa casi todo el ancho, sólo se puede mover a lo largo del canal y no se tiene la posibilidad de moverse a lo ancho, desde la perspectiva de ese crucero, el canal solo tiene una dimensión”.

Indicó que si lo que tienes es un velero y puedes zigzaguear a lo ancho, entonces desde esa perspectiva, el canal tiene dos dimensiones.

Luego para continuar su explicación tomó como ejemplo el viaje en un submarino, en el que se experimentaría tanto el largo y el ancho, pero también la profundidad. “Desde esa perspectiva –dijo– el mismo canal tiene tres dimensiones”.

“Nosotros somos submarinos: vivimos en 3D (...) y los físicos —por más raros que puedan parecer— también, entonces (...) ¿Por qué tantos insisten en que hay otras dimensiones?”.

Para la entrevistada, una razón muy convincente es que realmente no entendemos por qué la fuerza de gravedad es mucho más débil que las otras fuerzas fundamentales que experimentamos.

“Si te doy un imán de los que se ponen en los refrigeradores y una llave cualquiera, el imán puede levantar la llave con mucha facilidad. La fuerza magnética de ese pequeño imán supera la fuerza de gravedad de la Tierra, que es enorme y pude jalar la llave en dirección opuesta”. Cierto, pero, ¿por qué eso implica que haya otras dimensiones?

“La hipótesis es que la gravedad, como el submarino en el canal, puede experimentar dimensiones adicionales, mientras que nosotros no tenemos esa capacidad y se disipa en esas otras dimensiones y por eso nosotros sentimos que es muy débil”. Entonces, la fuerza de gravedad estaría diluida.

CUARTA DIMENSIÓN

El concepto de dimensiones adicionales puede parecer futurista, pero la idea ha existido durante un tiempo sorprendentemente largo.

Se hizo popular en el mundo de las matemáticas, cuando el alemán Bernhardt Riemann demostró en 1854 que podrían existir más de 3 dimensiones en geometría (aunque tuvo un colapso nervioso en el proceso).

Más tarde en ese mismo siglo, el matemático británico y fanático de la ciencia ficción, Charles Howard Hinton, diseñó un hipercubo tetradimensional llamado “teseracto”.

Junto a la ciencia vino el arte, y el concepto de dimensiones extra apareció en obras de Oscar Wilde, Marcel Proust y HG Wells (y el teseracto juega un rol destacado en los comics de Marvel). Además, inspiró a artistas cubistas como Picasso, que intentaron representar más dimensiones en sus pinturas. No obstante, hasta ahora, nadie ha podido probar que realmente existen.

Eso es exactamente lo que están tratando de hacer en el CERN, y para probar teorías, necesitamos experimentos.

MISTERIOSA QUINTA DIMENSIÓN

Primero, necesitas un objeto enorme para encontrar las partículas fundamentales más pequeñas en el Universo.

El que tienen en el CERN se llama Gran Colisionador de Hadrones o LHC (por sus siglas en inglés: Large Hadron Collider), un acelerador protón-protón de 27 km de circunferencia. Con él se disparan rayos de partículas a casi la velocidad de la luz para que cuando dos protones colisionen creen todo tipo de otras partículas.

Si las teorías actuales son correctas, hay una diminuta probabilidad de que una de las partículas subatómicas en esa colisión sea algo llamado gravitón.

La física cuántica nos dice que cada fuerza tiene una partícula relacionada que la lleva. Por ejemplo, la luz es transportada por fotones. Así que la gravedad debería teóricamente ser transportada por gravitones, solo que nunca los hemos observado.

Pero podrían ser la clave para desbloquear dimensiones ocultas. Es por eso que los científicos del CERN no han dejado de buscarlo durante 14 años, hasta la fecha los investigadores no pierden la esperanza de alcanzar los resultados esperados.

Aunque, hay otros físicos teóricos que no son tan optimistas, como Sean Carroll, de Caltech, en California. “Estamos muy seguros de que los gravitones existen, de lo que no estamos seguros del todo es que se podrán descubrir con el Gran Colisionador de Hadrones. De hecho, lo opuesto: tienes que ser muy, pero muy suertudo para poder encontrar gravitones en el GCH”, dijo la investigadora.

Señaló que hay teorías y las están poniendo a prueba, pero si los gravitones estuvieran ahí, los habríamos podido ver fácilmente y no los hemos visto, así que las probabilidades son mínimas.

OTRAS DIMENSIONES

Pero –aclaró– vale muchísimo la pena buscar esas otras dimensiones pues si llegáramos a encontrarlas, todo lo que pensamos sobre las leyes fundamentales de la naturaleza cambiaría: sería un descubrimiento trascendental.

“Si no los vemos, no significa que no estén ahí, sino que nuestros experimentos aún no son lo suficientemente buenos. Si seguimos tratando, algún día daremos en el clavo”, sostuvo. Y si damos en el clavo y revelamos esas tan buscadas dimensiones efectivamente existen (...) ¿Cómo serán? y ¿dónde han estado escondidas? “Están en todas partes”, responde el físico Sean Carroll, pero añade: “sí existen”. “Tienes que meterte en la mentalidad de los físicos para entender a qué se refieren cuando dicen la palabra ‘dimensión’”.

“Tendemos a creer que una dimensión es un lugar al que vas y está poseído por criaturas extrañas”. “Una dimensión es sencillamente una dirección en el espacio. En este momento conocemos tres, que podríamos llamar ‘arriba-abajo’, ‘izquierda-derecha’ y ‘adelante-atrás’”.

“Así como no tiene sentido decir ‘dónde está la dimensión ‹arriba-abajo’(...) está en todas partes. Lo mismo será verdad de las otras dimensiones”.

“Lo que sabemos con seguridad es que están escondidas para nosotros de alguna manera, así que podrían ser muy, muy, muy pequeñas, tanto que nunca las veremos —esa es la manera más fácil de esconderse—”.

“Pero hay otras dos posibilidades: una es que sean medio pequeñas —un milímetro o un décimo de milímetro— y la otra es que las dimensiones sean infinitamente grandes pero no podemos llegar a ellas pues estamos atrapados en un subespacio de dimensión inferior del Universo.

“Eso es algo que los físicos a veces llaman la cosmología de branas (una forma extraña de decir membranas como las que limitan a nuestro Universo de 4 dimensiones dentro de un espacio de dimensionalidad superior llamado ‘bulk’).

“Si eso es cierto, podría haber múltiples branas, múltiples subespacios de bi, tri, tetra, pentadimensionales paralelos. En ese sentido podría haber mundos paralelos incorporados en estas otras dimensiones”, explicó.

Algo que sí parece ser cierto después de todo esto es que los físicos han probado sin lugar a dudas la existencia de una maravillosa dimensión: la de la imaginación, el punto de partida de tantos grandes descubrimientos.

DATOS

- El término quinta dimensión es una abstracción que aparece en contextos como la física teórica, las matemáticas o la ciencia ficción.

- Las dimensiones se refieren esencialmente al uso de espacios geométricos de uno, dos, tres, incluso cinco dimensiones.

- En física, la quinta dimensión es una hipotética dimensión extra, más allá de las 3 dimensiones espaciales y una de tiempo.

- Algunos científicos han especulado que el gravitón, una partícula que está asociada a los efectos de la fuerza de gravedad, puede salir a una quinta o más dimensiones y el cual explicaría por qué la fuerza de gravedad es significativamente más débil que las otras fuerzas fundamentales.

BBC