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Alternativas a la teoría general de la relatividad de Einstein pueden ser investigadas por el estudio del sol. Ese es el reclamo de un grupo de físicos de Portugal, que han descubierto que una variante de la teoría presentada hace casi un siglo por Arthur Eddington es limitada, pero no descartada por las observaciones de neutrinos solares y las ondas acústicas.

La Teoria General de la Relatividad, que describe la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo por los objetos masivos, hasta el momento ha superado todas las pruebas experimentales y de observación ideado por los físicos. Pero la teoría no presenta ninguna serie de problemas, además de la dificultad de unificarla con la mecánica cuántica y el desafío de explicar la naturaleza de la materia oscura y energía oscura. Sigue existiendo el problema conceptual de la singularidad, donde las leyes de la física colapsan.

Dado que Einstein introdujo la relatividad general en 1916, las alternativas propuestas han sido muchas. El año pasado, Máximo Bañados de la Universidad Pontificia Católica de Chile y Pedro Ferreira de la Universidad de Oxford informaron sobre una variante de una teoría originalmente propuesta por el astrofísico británico Arthur Eddington que añade un término gravitacional repulsivo a la relatividad general. Esto tiene la virtud de requerir la singularidad, y como resultado no predice que el universo se originó a partir de un Big Bang, ni tampoco implica la formación de un agujero negro.

Mirando el interior de una estrella

Cuando se considera un campo gravitatorio en el vacío, esta teoría de Eddington de inspiración es equivalente a la relatividad general prediciendo diferentes efectos para la gravedad que actúa dentro de la materia. El lugar ideal para buscar esas diferencias sería el interior de las estrellas de neutrones -, pero el interior de las estrellas de neutrones no se entiende lo suficiente como para comparar las teorías.

La respuesta, dicen Jordi Casanellas y sus colegas en la Universidad Técnica de Lisboa, es utilizar el sol. Mientras que una fuente mucho menos extrema de la gravedad de una estrella de neutrones, el funcionamiento interno del Sol se describen con precisión por los modelos solares. El grupo de Casanellas ha calculado que incluso en su forma no relativista newtoniana, la teoría de Eddington debe predecir las diferencias medibles en la radiación solar en comparación con la teoría gravitacional estándar.

Los investigadores de Lisboa han mostrado que la presencia del término gravedad repulsiva en la teoría de Bañados y Ferreira es similar a establecer un valor diferente para la materia dentro de la constante gravitacional. Y con la fuerza de gravedad mayor o menor de lo que podría ser en el interior del Sol, la temperatura solar interior también se modifica, porque el Sol se supone que está en equilibrio hidrostático. Esto significa que la presión hacia el interior de su masa se equilibra con la presión exterior térmica generada por las reacciones de fusión en su interior. Una temperatura más alta implica un mayor índice de quema de fusión, que a su vez implica mayores tasas de emisión de neutrinos solares.

La alteración de las ondas acústicas

Del mismo modo, una fuerza diferente de la gravedad en el interior del Sol implica una variación en su densidad, que debe modificar la propagación de ondas acústicas que se miden utilizando las técnicas de heliosismología.

Casanellas y sus compañeros de trabajo han demostrado que las observaciones realizadas por telescopios de neutrinos del flujo de neutrinos solares procedentes de la reacción en cadena protón-protón que produce el boro-8 reduce limitar la corrección a la relatividad general, el cálculo de un límite máximo de 1,26 G a la gravedad efectiva constante. Combinado con un límite inferior de 0,92 G obtenidos a partir de los datos heliosísmicos, los investigadores son capaces de poner una limitación importante en la teoría de inspiración de Eddington. Sin embargo, señalan que sus cálculos no descartan esa teoría.

Los investigadores dicen que la mejora en los límites superior e inferior será difícil debido a la incertidumbre en algunos de los parámetros dentro de los modelos solares, tales como la abundancia de helio en la superficie solar. Por este motivo las medidas más sensibles de los flujos de neutrinos es probable que tengan un gran impacto. Pero ellos creen que su método podría ser utilizado para restringir otras teorías alternativas de la gravedad.

Más pruebas en la Tierra

Al final, añade el miembro del equipo de Paolo Pani; estas teorías pueden ser probadas experimentalmente mediante la medición, por ejemplo, la atracción gravitacional entre una bola de metal que se inserta en un agujero en la tierra y la masa de la Tierra que lo rodea. La idea sería hacer el agujero lo suficientemente grande de la pelota en su forma y nada mas, de modo que lo que se mide es la fuerza de la gravedad a través de la materia y no el vacío circundante (en este caso el aire). Sin embargo, Pani señala que ello sería un reto experimental considerable.

Clifford Will de la Universidad de Washington en St Louis, EE.UU., describe el último trabajo como un "buen ejemplo de la utilización del sol como un laboratorio para probar la física fundamental", pero agregó que "no está claro si los límites propuestos por este trabajo sean una amenaza para las teorías actuales de la gravedad alternativa ".

Fuente: http://physicsworld.com/cws/article/news/47169 (http://physicsworld.com/cws/article/news/47169)