Toda la materia del universo, todo lo que vemos, sentimos y olemos, posee una cierta estructura predecible, gracias a los diminutos electrones que giran alrededor del núcleo atómico en una serie de capas concéntricas o niveles atómicos. Un principio fundamental de esta estructura ordenada radica en que dos electrones no puede ocupar el mismo nivel atómico al mismo tiempo (estado cuántico), este principio se conoce como Principio de Exclusión de Pauli y está basado en la teoría de la Relatividad de Einstein y la Teoría Cuántica.

Sin embargo, un equipo de físicos de la Universidad de Siracusa, han desarrollado recientemente un nuevo modelo teórico para explicar como puede ser violado el Principio de Exclusión de Pauli y como en determinadas condiciones más de un electrón puede ocupar simultáneamente el mismo estado cuántico.

Su modelo ha sido publicado el 26 de julio pasado en Physical Review Letters

Su modelo podría ayudar a explicar como se comporta la materia en el horizonte de sucesos de los agujeros negros y contribuir así a la búsqueda en curso, de la Teoría Unificada de la Gravedad Cuántica.

Physical Review Letters es una publicación de la American Physical Society.

“Las transiciones de electrones desde una capa electrónica a otra que violan el Principio de Exclusión de Pauli, desafían los fundamentos de la Física”, afirman los profesores de física A.P. Balachandran, J.D. Steele de la Universidad de Siracusa de las Artes y las Ciencias. Por esta razón, existe un enorme interés experimental en la búsqueda de tales transiciones. Hasta ahora, existen pocos modelos fiables capaces de explicar como pueden suceder tales transiciones. Nuestra teoría aporta uno de esos modelos”.

Balachandran es el autor principal del estudio junto con los candidatos a doctorado en Filosofía Anosh Joseph y Pramod Padmanabhan.

La forma ordenada en que los electrones llenan los niveles atómicos proporciona estabilidad y estructura a la materia así como establece las propiedades químicas de los elementos de la Tabla Periódica. Subyacente a esta estabilidad, está la capacidad de poder señalar la situación de objetos (electrones, protones y neutrones) casi con exactitud en el espacio y en el tiempo. El nuevo modelo, se sitúa en el nivel en donde la gravedad cuántica es significativa, desapareciendo la imagen del continuo espacio-tiempo e influyendo profundamente en la simetría de rotación de los átomos permitiendo las transiciones electrónicas que violan el Principio de Exclusión de Pauli.

“El Principio de Exclusión de Pauli no se cumple en el modelo que hemos elaborado, afirma Balachandran, con posterioridad, aportamos pruebas experimentales existentes que establecen limitaciones a estas transiciones cuando tienen lugar”.

Según el modelo, las violaciones del Principio de Exclusión de Pauli teóricamente podrían suceder en la naturaleza en un lapso de tiempo que superaría la edad del Universo o con una frecuencia menor que la proverbial “luna azul”.

“Aunque este efecto resulta pequeño, los científicos recurren a instrumentos de alta precisión para tratar de observarlo, afirma Balachandran, si lo halláramos, afectaría profundamente a las teorías físicas fundamentales actuales”.

“Además la Química y la Biología serían totalmente diferentes en un mundo donde tuvieran lugar tales violaciones” añadió Padmanabhan.

El hecho de que pueda ser violado el Principio de Exclusión de Pauli, también podría ayudar a explicar como se comportaría la materia en el horizonte de sucesos de un agujero negro, agregó Joseph, “Aunque desconocemos lo que le sucede a la materia en un agujero negro, nuestro modelo puede arrojar pistas acerca de cómo se comportaría los átomos de materia al colapsar con el tirón gravitatorio de los agujeros negros”.

Fuente: Science Daily