El espacio de cinco dimensiones: la nueva frontera de la física

Un nuevo estudio demuestra que los fotones sí pueden afectarse entre ellos bajo ciertas condiciones, revalorizando el papel de partículas casi olvidadas y acercando la teoría a los datos del experimento de los muones

Un grupo de físicos ha logrado demostrar que la luz puede interactuar consigo misma, un fenómeno conocido como dispersión de luz por luz, que hasta hace poco se consideraba casi imperceptible. El hallazgo, publicado en la prestigiosa revista Physical Review Letters, no solo desafía los fundamentos clásicos de la óptica, sino que también podría ser clave para resolver uno de los mayores enigmas de la física moderna: el desajuste entre las predicciones teóricas y las mediciones experimentales del momento magnético del muón.

Una interacción que no debería existir

En la física clásica, los fotones —las partículas de luz— no interactúan entre sí. Por eso dos haces de luz pueden cruzarse sin alterarse mutuamente. Sin embargo, en el mundo cuántico, esa regla no es tan rígida. En condiciones de energía extrema, como las que se generan en el acelerador de partículas del CERN, la teoría predice que dos fotones pueden afectarse mutuamente, generando alteraciones sutiles mediadas por partículas virtuales que emergen y desaparecen en el vacío.

Estas partículas no pueden observarse directamente, pero sus efectos sí. Uno de esos efectos es el que ahora se ha medido con más precisión gracias a una reevaluación del papel de los mesones tensoriales, unas partículas compuestas por un quark y un antiquark con un tipo de espín particular que hasta ahora habían sido subestimadas.

Mesones que reescriben las reglas

El equipo de investigadores de la TU Wien (Universidad Técnica de Viena) ha demostrado que estos mesones tensoriales, lejos de ser irrelevantes, tienen un impacto decisivo en los cálculos teóricos que explican cómo la luz se dispersa sobre sí misma. Su contribución no solo es significativa, sino que tiene el signo opuesto al que se creía hasta ahora, lo que altera profundamente el resultado total.

Este ajuste tiene implicaciones directas en el estudio del momento magnético del muón, una partícula similar al electrón pero 200 veces más pesada, cuyo comportamiento ha desafiado durante años las predicciones del modelo estándar de física de partículas.

Un modelo holográfico en cinco dimensiones

Para llegar a estas conclusiones, los científicos utilizaron un enfoque teórico avanzado conocido como QCD holográfica, que traduce las interacciones cuánticas en un espacio de cinco dimensiones. En este modelo, los mesones tensoriales se comportan como gravitones, lo que facilita los cálculos y permite ajustar con mayor precisión la teoría a los resultados de los experimentos.

El estudio concluye que estos mesones contribuyen en torno al 12 % de una restricción clave del modelo estándar, y combinados con otros mesones, el ajuste total alcanza el 93,4 %. Con pequeños ajustes adicionales, podría llegar al 98 %, cerrando una discrepancia que ha inquietado a la física durante décadas.

El vacío cuántico que no está vacío

El estudio también ofrece una reflexión fascinante sobre la naturaleza del vacío en la mecánica cuántica. En este marco, partículas virtuales “existen y no existen al mismo tiempo”, una paradoja que no es un error, sino una consecuencia real del principio de incertidumbre. Estas entidades, aunque no pueden detectarse directamente, dejan huellas medibles en los sistemas que atraviesan.

Este nuevo trabajo no solo refuerza la validez del modelo estándar, sino que también abre nuevas vías para explorar una física aún desconocida, en la que la luz puede hablar con la luz y revelar verdades ocultas en las sombras del vacío cuántico.