|
traducción de
Adela Kaufmann
muestra indicios de una cuarta dimensión espacial. Crédito: Grupo Zilberberg / ETH Zürich
La primera pista vino en 1905 cuando Einstein desarrolló su teoría de la relatividad especial. Por supuesto, por dimensiones estamos hablando de longitud, ancho y alto.
En términos generales, cuando hablamos de una cuarta dimensión, es considerada espacio-tiempo.
Pero aquí, los físicos hablan de una dimensión espacial más allá de las tres normales, no un universo paralelo, ya que tales dimensiones se confunden con los espectáculos populares de ciencia ficción.
Incluso si hay otras dimensiones en algún lugar de nuestro universo o en otros, si viajamos a un lugar que las incluya, los científicos no están tan seguros de que podamos siquiera experimentarlas. Nuestros cerebros pueden ser incapaces.
Matemáticamente, podemos describir la 4ª dimensión pero es posible que nunca la experimentemos en el ámbito físico.
Aun así, eso no nos ha impedido buscar evidencia de dimensiones más altas. Un modelo que nos ayuda a concebirlo más fácilmente y entenderlo mejor es un tesseract o hipercubo. Este es un cubo dentro de un cubo.
Aunque es una metáfora útil, en realidad no existe en el mundo real.
Entonces,
Dos equipos de investigación separados, uno en los EE.UU. y uno en Europa han completado experimentos duales, para hacer justamente eso.
Ambos fueron experimentos en 2D que insinuaban un mundo 4D, utilizando un fenómeno conocido como el efecto Hall quántico. El efecto Hall es cuando tienes un material eléctricamente propicio, digamos una hoja de metal o un cable, por el que pasas la corriente.
Los electrones se mueven en una dirección. Coloque un campo magnético perpendicular al material y en lugar de electrones se desvían hacia la izquierda o la derecha, por lo que se llama la fuerza de Lorentz.
Encuentre una buena explicación del efecto Hall y el efecto Hall quántico aquí más abajo:
El resultado del efecto Hall es que los electrones se atascan dentro de un sistema 2D.
Entonces solo pueden moverse en dos direcciones. El efecto Hall quántico ocurre a nivel quántico, ya sea cuando el material está a temperaturas muy bajas o está sujeto a un campo magnético muy fuerte.
Aquí, sucede algo más.
El voltaje no aumenta normalmente, sino que salta por pasos.
Al restringir los electrones con el efecto Hall quántico, también puedes medirlos. Sigue los cálculos y te darás cuenta de que el efecto Hall quántico también es detectable dentro de un sistema 4D.
El profesor Mikael Rechtsman de la Universidad Estatal de Pensilvania fue parte del equipo estadounidense.
Le dijo a Gizmodo,
Nosotros mismos como objetos 3D lanzamos una sombra 2D. Un objeto 4D debería lanzar una sombra 3D.
Podemos aprender algo sobre un objeto 3D estudiando su sombra. Por lo tanto, es lógico que también podamos obtener conocimiento acerca de un objeto 4D desde su sombra 3D. Ambos equipos en estos experimentos hicieron algo de ese tipo.
Utilizaron láseres para echar un vistazo a la 4ª dimensión.
Los resultados de cada experimento se publicaron en dos informes ('Exploring 4D quantum Hall physics with a 2D topological charge pump' y 'Photonic topological boundary pumping as a probe of 4D quantum Hall physics'), ambos en la revista Nature.
En el experimento europeo, los científicos tomaron el elemento rubidio y lo enfriaron al cero absoluto.
Luego, atraparon átomos allí dentro de una red de láseres, creando lo que los investigadores describen como:
Luego, introdujeron más láseres para excitar los átomos, creando lo que se conoce como una "bomba de carga" quántica.
Aunque los átomos en sí mismos no tienen carga, aquí simularon el transporte de cargas eléctricas. Las sutiles variaciones en los movimientos de los átomos coincidieron con la forma en que el efecto Hall quántico se desarrollaría en la4ª dimensión.
Para escuchar una explicación de la 4ª dimensión usando un videojuego, observe el video más abajo:
En el experimento de los Estados Unidos, se utilizó vidrio para controlar el flujo de luz láser en el sistema.
Esto era básicamente un prisma rectangular de vidrio con una serie de canales dentro, que parecía una serie de cables de fibra óptica atrapados en su interior, corriendo a lo largo de la caja y terminando en ambos extremos.
Los investigadores pudieron manipular la luz usando estos canales como guías de onda, para hacer que actuara como un campo eléctrico.
Cuando la luz saltó de los bordes opuestos a las esquinas, los investigadores sabían que habían observado el efecto Hall quántico, como ocurriría en un sistema 4D.
Los científicos de ETH Zürich, una universidad en Suiza, llevaron a cabo el experimento europeo. El investigador Oded Zilberberg estaba entre ellos.
Dijo que antes de estos experimentos, observar las acciones que ocurrían en la 4ª dimensión parecía más bien ciencia ficción.
Sin embargo, la física en la 4ª dimensión podría estar influyendo en nuestro mundo 3D.
En cuanto a las aplicaciones, Rechtsman dijo:
En estos experimentos, los fotones y electrones no interactuaron. En el siguiente, los científicos creen que podría ser interesante ver qué sucede cuando lo hacen.
Rechtsman afirma que podríamos obtener una mejor comprensión de las fases de la materia mediante la investigación de la 4ª dimensión. Digamos que si tenemos una buena comprensión de eso, ¿sería eso el final? Ciertamente no...
Los físicos teóricos creen que puede haber hasta 11 dimensiones.
Para aprender de la 4ª dimensión del propio Carl Sagan, mira el siguiente video:
|
