En busca de resolver los misterios del espacio-tiempo y los agujeros negros

(Agencia CTyS) - Las dimensiones del espacio-tiempo, las Teorías de Cuerdas, los agujeros negros, las partículas elementales y los universos holográficos entran en consideración dentro de las ecuaciones de Juan Martín Maldacena. Su objetivo: entender las leyes de la física. De su mente ha surgido uno de los avances más destacados de las últimas décadas en la física teórica: la denominada correspondencia AdS/CFT (también conocida como la conjetura Maldacena), que la presentó a la comunidad de científicos cuando solamente tenía 30 años.

Siendo muy joven, presentó una conjetura que sorprendió a los físicos teóricos del mundo. Ahora, con apenas 45 años, ¿cuáles son sus desafíos?
Me interesa seguir investigando y descubrir cosas nuevas e interesantes.
La intención es encontrar las leyes fundamentales de la física. Tratar de entender cómo se comporta el espacio tiempo de manera cuántica, entender el principio del Big Bang y otros problemas de esa índole.

¿Se podría decir que se encarga de la parte más filosófica de la ciencia, en el sentido de querer entender todo el bosque, cómo opera todo el universo?
No lo llamaría filosófico. Quizás, nuestros avances no son tan aplicables en lo inmediato, pero la misión es comprender mejor las leyes de la física.

¿Cuál es el aporte de la denominada conjetura Maldacena?
La conjetura logra relacionar la teoría del espacio tiempo dinámico y cuántico, como la Teoría de las Cuerdas, con la teoría de la física de partículas.
Ambas teorías son cuánticas y la idea de tratar de entender la fuerza de gravedad dentro de la mecánica cuántica es algo que se viene haciendo desde hace mucho tiempo. La Teoría de las Cuerdas, que tiene cerca de 40 años y aun está en construcción, ya trata este tema. La conjetura que presenté relaciona ciertos tipos particulares de teorías de la gravedad cuántica, o de la Teoría de Cuerdas, con la física de partículas que no incluye la fuerza de gravedad.

¿Cómo se le ocurrió la conjetura?
Dos años antes de hacer la presentación, comencé a publicar artículos que se acercaban cada vez más a esa idea y se basaban en entender propiedades de los agujeros negros en la Teoría de las Cuerdas.
Unos años antes de que yo hiciera la conjetura, alguien descubrió unos nuevos objetos dentro de la Teoría de las Cuerdas que se parecían bastante a los agujeros negros y yo trate de encontrar esta relación entre ambos, entre los agujeros negros y estos objetos matemáticos que tenían una definición matemática muy precisa. A partir de ello, culminé en comprender la conjetura.

Puede ocurrirle a los físicos teóricos que sus avances tarden varias décadas en ser demostrados. ¿Qué tan demostrada está la conjetura?
La verdad es que a veces puede llevar mucho tiempo que sean demostradas las teorías o bien puede suceder que no sean del todo correctas, pero aun así pueden ser útiles para encontrar cuál es la versión correcta de la teoría.
Por su parte, la conjetura es una relación matemática y hay bastantes evidencias de esa relación y es muy probable que sea cierta. Pero, aun cuando sea cierta, trata de universos que son distintos al nuestro, es decir, trata de universos que no se expanden. Para poder extender la conjetura habría que encontrar algo similar en universos que se expanden, como el nuestro.

¿Cómo sería lo de otros universos que no se expanden?
Por ejemplo, un universo que no se expande es el espacio plano, porque uno se imagina que siempre existió y existirá para siempre, con la idea de que va hacia todas las direcciones.
Los universos que aparecen en la conjetura tienen curvatura negativa. Son parecidos al espacio plano en el sentido de que no tuvieron un principio.

¿Cómo es un día suyo día de investigación?
Sobre todo se basa en leer artículos, en escribir fórmulas matemáticas y en tratar de hacer cálculos. También, en hablar con otros investigadores sobre las fórmulas que ellos escriben.
De esa manera, van surgiendo avances y permanentemente sigo pensando en nuevos artículos para publicar. Normalmente, publico en el orden de un artículo cada dos meses.

Si bien está radicado en EE.UU., el año pasado realizó una donación de 200 mil dólares al Instituto Balseiro, donde terminó su licenciatura.
Así es.

Siendo que le interesa el desarrollo de la ciencia en Argentina, ¿qué piensa respecto a que grandes proyectos de envergadura mundial como Pierre Auger y prontamente ANDES, LLAMA, posiblemente CTA, se instalen en nuestro país?
Me parece muy bien que se puedan concretar estos proyectos. Auger comenzó hace ya unos 15 años y es bueno que se haya mantenido y haya dado resultados interesantes en este tiempo. Asimismo, es bueno que también se puedan iniciar otros proyectos importantes.

En Pierre Auger se estudian astropartículas que provienen de inmensos agujeros negros, con una aceleración que no es comprensible para la física que dominamos en la Tierra. ¿Sus estudios sobre los agujeros negros buscan resolver también este enigma?
En verdad, mis investigaciones son un poco mas abstractas, porque estudio fenómenos cuánticos de agujeros negros que todavía no se han observado. Son los astrofísicos quienes se dedican a tratar de entender mejor cómo se producen estos rayos cósmicos.

¿Qué está investigando sobre los agujeros negros?
Intento entender los agujeros negros desde el punto de vista de la mecánica cuántica. De acuerdo a la descripción clásica de los agujeros negros, con las ecuaciones de Einstein, los objetos pueden caer dentro de un agujero negro y, una vez que caen, ya no pueden volver a salir. Sin embargo, según la mecánica cuántica, hay una radiación que saldría de los agujeros negros. Esto no ha sido comprobado experimentalmente, pero dicha radiación debería existir. Entonces, el agujero negro se empezaría a evaporar y a perder masa y la pregunta a resolver es cómo esa información que cayó adentro del agujero negro logra salir hacia fuera.

¿De qué manera se relaciona la conjetura con los agujeros negros?
Uno puede usar la conjetura para describir de una manera más completa los agujeros negros, como viéndolos desde el exterior y de acuerdo con las leyes de la física cuántica.
Pero una pregunta actual es como describir también el interior de los agujeros negros de una manera consistente con la mecánica cuántica, de saber qué pasa cuando una persona cae dentro del agujero negro, si ve algo que está de acuerdo con la mecánica clásica o si el interior cambiaría drásticamente.

Uno de sus logros fue mejorar el modo de entender el principio holográfico. ¿En qué consiste?
El principio holográfico surge de la relación entre espacios tiempos que tienen gravedad y espacios tiempos que no la contienen. Por ejemplo, un espacio tiempo como el nuestro tiene cuatro dimensiones: tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal, que es el tiempo. Así, la conjetura lo relacionaría con un espacio que tiene tres dimensiones: dos dimensiones espaciales y la dimensión del tiempo. Y uno podría pensar estas dos dimensiones espaciales como la superficie de una esfera muy grande y muy lejana que es donde vive la teoría de las partículas o la teoría convencional.
Por eso se llama holográfico, porque la holografía es una técnica óptica que permite reconstruir imágenes de tres dimensiones a partir de una placa fotográfica de dos dimensiones. En este tipo de teorías ocurre algo similar, donde sobre la base a una teoría de partículas de dos dimensiones espaciales mas el tiempo se reconstruye una realidad que tiene tres dimensiones espaciales.

Nosotros vemos una reproducción más grande de esa esfera lejana...
Vemos una versión alternativa; una descripción efectiva de partículas que viven en esas construcciones.

¿Se supone que esa esfera está en alguna dirección o este núcleo o centro es imaginario o más abstracto?
En nuestro universo no sabemos exactamente cómo hacerlo, pero si nuestro universo tuviera curvatura negativa, en lugar de positiva como tiene, sería una esfera que está muy lejos y en esa esfera muy lejana es donde vivirían las partículas.

El doctor Juan Martín Maldacena nació en Buenos Aires en 1968. Comenzó sus estudios universitarios en la UBA y culminó su licenciatura en Física en el Instituto Balseiro. En 1997, se convirtió en profesor vitalicio de Harvard. En 1998, causó conmoción el presentar la denominada conjetura Maldacena en la principal conferencia anual de físicos. Desde 2001, trabaja en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Entre los reconocimientos que obtuvo durante su carrera, el año pasado, fue uno de los nueve científicos honrados con el Premio Yuri Milner, que entrega 3 millones de dólares.