Agujero de gusano no orientable

En la teoría de los agujeros de gusano , un agujero de gusano no orientable es una conexión que parece invertir la quiralidad de cualquier cosa que lo atraviese. Está relacionado con las conexiones "retorcidas" que se utilizan normalmente para construir una cinta de Möbius o una botella de Klein .

En topología , este tipo de conexión se conoce como asa de Alice .

Teoría

Conexión de agujero de gusano "normal"

Matt Visser ha descrito una forma de visualizar la geometría de los agujeros de gusano:

Tomemos una región "normal" del espacio.
"Extirpar quirúrgicamente" volúmenes esféricos de dos regiones ("cirugía espaciotemporal").
Asocie los dos bordes sangrantes esféricos, de modo que una línea que intente entrar en un volumen esférico "faltante" encuentre una superficie límite y luego continúe hacia afuera desde la otra.

Aunque estas instrucciones parecen sencillas, existen dos maneras topológicamente distintas de mapear las dos superficies entre sí. Si dibujamos un mapa de la superficie de la Tierra en la boca de un agujero de gusano, ¿cómo se ve este mapa en la boca del segundo agujero de gusano?

En un agujero de gusano "convencional", la red de puntos se verá invertida en la segunda superficie, como si una superficie fuera la imagen especular de la otra: los países aparecerán al revés, al igual que cualquier texto escrito en el mapa. Esto es normal, ya que, en cierto modo, la segunda boca nos muestra la misma vista del mapa "desde el otro lado".

Conexión de agujero de gusano "invertida"

La forma alternativa de conectar las superficies hace que el "mapa de conexión" parezca el mismo en ambas bocas.

Esta configuración invierte la quiralidad de cualquier objeto que la atraviese. Si un piloto escribe la palabra "IOTA" en el interior de su ventana delantera, cuando la proa de la nave atraviese el agujero de gusano y la ventana se encuentre con la superficie, un observador en la otra boca, mirando a través del cristal, debería ver la misma palabra, "IOTA", escrita en la ventana de la nave emergente. Una vez que la nave haya pasado, el observador curioso podrá asomarse a la cabina y descubrir que lo escrito en el interior del cristal es en realidad "ATOI": la quiralidad de la escritura (y de todas las demás partes de la nave, incluido el piloto) se ha invertido al pasar por el agujero de gusano.

Consecuencias

Además de convertir roscas zurdas en roscas dextrógiras y guantes zurdos en guantes diestros, invertir la quiralidad de un objeto también suele asociarse con la idea de invertir el signo de la carga electromagnética: si un positrón puede considerarse como un electrón con el tiempo invertido , también puede considerarse como un electrón que envejece convencionalmente, pero con una dimensión espacial invertida. La existencia de un agujero de gusano transitable y no orientable parecería permitir la conversión de materia en antimateria y viceversa.

Un universo que incluye una de estas conexiones "no orientables" no permite una definición global de si una partícula es "realmente" materia o antimateria, y este tipo de universo, sin una definición global de carga, se denomina en los artículos de investigación como un "universo de Alicia".

Universo de Alicia

En física teórica , un universo de Alicia es un universo hipotético sin una definición global de carga . Lo que una botella de Klein es para una superficie bidimensional cerrada, un universo de Alicia lo es para un volumen tridimensional cerrado. El nombre hace referencia al personaje principal del libro infantil de Lewis Carroll de 1871 , A través del espejo .

Se puede considerar que un universo de Alice permite al menos dos rutas topológicamente distintas entre dos puntos cualesquiera, y si una conexión (o "manija") se declara como una conexión espacial "convencional", al menos otra debe considerarse una conexión de agujero de gusano no orientable.

Una vez establecidas estas dos conexiones, ya no podemos definir si una partícula dada es materia o antimateria . Una partícula podría aparecer como un electrón vista desde una perspectiva y como un positrón vista desde la otra. En otra alusión a Lewis Carroll, la carga con magnitud pero sin polaridad persistentemente identificable se denomina en la literatura carga de Cheshire , en referencia al Gato de Cheshire de Carroll , cuyo cuerpo aparecía y desaparecía, y cuya única propiedad constante era su sonrisa. Si definimos una carga de referencia como nominalmente positiva y la colocamos junto a nuestra partícula de "carga indefinida", las dos partículas pueden atraerse si se acercan desde una perspectiva y repelerse si se acercan desde otra; el universo de Alice pierde la capacidad de distinguir entre cargas positivas y negativas, excepto localmente. Por esta razón, la violación de CP es imposible en un universo de Alice.

Al igual que con una cinta de Möbius, una vez que se han establecido las dos conexiones distintas, ya no podemos identificar cuál es la "normal" y cuál la "invertida"; la falta de una definición global de la carga se convierte en una característica de la geometría global . Este comportamiento es análogo a cómo un pequeño trozo de una cinta de Möbius permite una distinción local entre dos caras de una hoja de papel, pero esta distinción desaparece cuando se considera la cinta en su conjunto.

Véase también

Referencias

Michio Kaku y Jennifer Thompson, Más allá de Einstein . págs. 178-190. (1995)
Matt Visser , Agujeros de gusano lorentzianos: De Einstein a Hawking . § 20.3, 20.5. (1995)
Kiskis, Joe (15 de junio de 1978). "Grupos de calibre desconectados y la violación global de la conservación de la carga". Physical Review D. 17 ( 12). American Physical Society (APS): 3196–3202 . Bibcode : 1978PhRvD..17.3196K . doi : 10.1103/physrevd.17.3196 . ISSN 0556-2821 .
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McInnes, Brett (1997-09-01). "Universos de Alice" . Classical and Quantum Gravity . 14 (9). IOP Publishing: 2527– 2538. Bibcode : 1997CQGra..14.2527M . doi : 10.1088/0264-9381/14/9/010 . ISSN 0264-9381 . S2CID 250910804 .
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