?Existe de verdad la quinta dimensi¨®n que se usa en f¨ªsica?

Vamos a empezar por las dimensiones que conocemos todos. En nuestra vida cotidiana, estamos habituados a las tres dimensiones espaciales: cuando observamos un objeto podemos medir su altura, anchura y profundidad. Cuando consideramos el l¨ªmite de velocidades muy altas, cercanas a la velocidad de la luz en el vac¨ªo, nuestra descripci¨®n de la realidad cambia y tenemos que recurrir a la Relatividad Especial de Einstein. Seg¨²n esta teor¨ªa, el tiempo deja de ser un invariante para ser una coordenada m¨¢s, que puede ser diferente para distintos observadores, como ocurre con las tres dimensiones espaciales. Entonces pasar¨ªamos del espacio tridimensional al que estamos habituados a una descripci¨®n en t¨¦rminos del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Sin embargo, habr¨ªa que tener un poco de cuidado porque, incluso as¨ª, el tiempo no ser¨ªa exactamente equivalente a las dimensiones espaciales, ya que no todos los puntos del espacio-tiempo ser¨ªan alcanzables desde un punto inicial, en el tiempo no podemos ir hacia atr¨¢s.

Tras esta introducci¨®n, ya podemos abordar la pregunta de si existe una quinta dimensi¨®n m¨¢s all¨¢ de las cuatro dimensiones de la Relatividad Especial. La respuesta r¨¢pida es no. Por el momento, no disponemos de ninguna evidencia que apunte a la existencia de dimensiones adicionales y, por tanto, de una quinta dimensi¨®n. Sin embargo, a lo largo del ¨²ltimo siglo se han propuesto diferentes teor¨ªas con dimensiones extra para intentar explicar algunos de los fen¨®menos f¨ªsicos que no somos capaces de explicar con los modelos y teor¨ªas actuales.

La posible existencia de dimensiones adicionales fue propuesta inicialmente en 1921 por el f¨ªsico alem¨¢n Theodor Kaluza en un intento de unificar la interacci¨®n gravitatoria descrita por la teor¨ªa de la Relatividad General con las interacciones electromagn¨¦ticas. Y para ello utiliz¨® un modelo de espacio-tiempo de cinco dimensiones. Esta teor¨ªa fue completada unos a?os despu¨¦s por el sueco Oscar Klein y se conoce con el nombre de teor¨ªa de Kaluza-Klein. De forma simplificada, propone que cada l¨ªnea entre dos puntos del espacio-tiempo podr¨ªa consistir en realidad en un tubo o cilindro cuyo peque?o grosor, mucho menor que el tama?o de un ¨¢tomo, ser¨ªa pr¨¢cticamente invisible a nuestra escala y por eso no habr¨ªamos sido capaces de percibir la quinta dimensi¨®n.

Posteriormente, las ideas de Kaluza-Klein han sido extendidas para intentar unificar la Relatividad General con la mec¨¢nica cu¨¢ntica y as¨ª obtener una teor¨ªa cu¨¢ntica de la gravedad con las llamadas teor¨ªas de cuerdas. En este caso el n¨²mero de dimensiones adicionales viene fijado por la propia consistencia matem¨¢tica de la teor¨ªa y ser¨ªa de diez u once en las variantes m¨¢s comunes, aunque una versi¨®n postula la existencia de veintis¨¦is dimensiones. En estas teor¨ªas, las part¨ªculas elementales, descritas como objetos puntuales en el modelo est¨¢ndar de f¨ªsica de part¨ªculas, ser¨ªan en realidad objetos de una dimensi¨®n, como cuerdas, que podr¨ªan estar abiertas o cerradas y que vibrar¨ªan de diferentes formas seg¨²n su naturaleza.

Como ya hemos comentado en el caso de los tubos de la teor¨ªa de Kaluza-Klein, el grosor de estas cuerdas ser¨ªa extremadamente peque?o, 35 ¨®rdenes de magnitud m¨¢s peque?o que un metro, es decir un metro dividido por uno seguido de 35 ceros, de forma que resulta completamente imposible observarlas en nuestro d¨ªa a d¨ªa. Sin embargo, la naturaleza de las cuerdas s¨ª se manifestar¨ªa a energ¨ªas muy altas, de forma que, dependiendo de su tama?o concreto, s¨ª ser¨ªa posible observar su efecto, por ejemplo, en aceleradores de part¨ªculas. Pero, como explicaba antes, a¨²n no sabemos si todas estas dimensiones son reales o no. Por el momento son solo propuestas que se han creado para intentar explicar asuntos que todav¨ªa no comprendemos.

Mariam T¨®rtola es profesora titular del Departamento de F¨ªsica Te¨®rica de la Universitat de Val¨¨ncia e investigadora del?Instituto de F¨ªsica Corpuscular.

Pregunta enviada por?Yeckson Torrealba

Coordinaci¨®n y redacci¨®n:?Victoria Toro

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