Redacción Xataka Ciencia
EditorAntes de cumplir la mayoría de edad, Sabrina Gonzalez Pasterski ya había construido y pilotado en solitario su propio avión monomotor. Aquella hazaña adolescente fue solo el prólogo empírico de una trayectoria teórica singular. Tras completar sus estudios de Física en 2013 con una calificación perfecta de 5,00 en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y doctorarse después en la Universidad de Harvard en 2019, Pasterski centra su investigación en una de las fronteras más esquivas de la ciencia contemporánea. Su campo es la gravedad cuántica, el intento de reconciliar la relatividad general de Albert Einstein con las leyes de la mecánica cuántica que describen el mundo subatómico.
El núcleo de una de las líneas de investigación en las que trabaja se denomina holografía celeste. Este programa plantea que la física de un universo de cuatro dimensiones, en particular sus procesos gravitatorios, podría describirse mediante una teoría definida en una frontera bidimensional situada en el infinito, representada matemáticamente por una esfera celeste. Dicho de otro modo: investiga si las dinámicas del espacio y el tiempo pueden codificarse en una descripción de menor dimensión, siguiendo el principio holográfico. La analogía con un holograma clásico ayuda a entender la idea, aunque no significa que exista literalmente una superficie que proyecte nuestro universo. Se trata de un marco matemático altamente especializado que todavía plantea importantes desafíos teóricos.
Para avanzar en esta dirección, los investigadores buscan relaciones entre las propiedades de las ondas gravitacionales y las simetrías fundamentales del espacio-tiempo. Durante su etapa de doctorado, Pasterski codescubrió, junto a los físicos teóricos Andrew Strominger y Alexander Zhiboedov, lo que hoy se conoce como efecto de memoria de espín. Cuando una emisión de ondas gravitacionales transporta momento angular, puede dejar una huella medible en el espacio-tiempo. El trabajo de los tres investigadores predice que dos haces de luz que recorren trayectorias opuestas alrededor de un mismo contorno experimentarían un retraso temporal relativo debido al paso de esa radiación. Se trata de una predicción teórica que todavía no ha sido detectada experimentalmente, pero que ofrece una posible vía para estudiar las propiedades de la gravedad y las ondas gravitacionales.
El rigor geométrico de sus deducciones se inscribe en una línea de investigación que también captó la atención de algunos de los nombres más veteranos de la física teórica. En 2016, Stephen Hawking publicó junto a Malcolm Perry y Andrew Strominger un artículo fundamental sobre el llamado "pelo blando" de los agujeros negros. El trabajo exploraba cómo determinadas simetrías del espacio-tiempo podrían permitir que estos objetos conservaran información asociada a excitaciones de baja energía. Esta propuesta estaba relacionada con los intentos de abordar la famosa paradoja de la pérdida de información cuántica, aunque no supuso una resolución definitiva del problema. La trayectoria de Pasterski también ha tenido una vertiente institucional: desde 2021 trabaja como investigadora principal en el Perimeter Institute for Theoretical Physics de Ontario, donde dirige la Celestial Holography Initiative, y en 2023 asumió la dirección adjunta de una colaboración internacional financiada por la Fundación Simons para desarrollar las bases matemáticas de la holografía celeste.
Aplicando lo aprendido
Esta transición desde la ingeniería aeronáutica hacia la abstracción matemática ilustra una forma muy particular de enfrentarse a los problemas sin resolver. Quien empezó tomando lecciones prácticas de vuelo a los nueve años y pilotando en solitario a los dieciséis busca ahora construir un marco teórico que pueda acabar contrastándose con observaciones. Si los futuros interferómetros diseñados para detectar ondas gravitacionales alcanzan la sensibilidad necesaria para medir el efecto de memoria de espín, podrían aportar una nueva herramienta experimental para estudiar cómo la radiación gravitacional deja su huella en el espacio-tiempo tras fenómenos tan violentos como la colisión de dos cuerpos masivos.
El trabajo diario de Pasterski elude las promesas de una inminente teoría del todo para centrarse en establecer reglas de cálculo y relaciones matemáticas consistentes. Al traducir los procesos gravitatorios del universo a una descripción en una frontera bidimensional, mediante herramientas de la teoría conforme de campos, los investigadores buscan una nueva manera de abordar algunos de los problemas de la gravedad cuántica. La holografía celeste todavía no constituye una teoría completa ni ha resuelto las dificultades matemáticas que plantea la gravedad cuántica en cuatro dimensiones. Tampoco se ha demostrado que el universo real se comporte literalmente como un gigantesco holograma esférico. Pero este programa de investigación ofrece nuevas herramientas para explorar la relación entre la gravedad, la mecánica cuántica y la estructura fundamental del espacio-tiempo.
Foto | @sabrinagonzalezpasterski vía Instagram
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