Mientras que el comportamiento de sistemas planetarios, galaxias y el Universo a gran escala es gobernado por la gravedad -descripta por la relatividad general de Einstein- las leyes de la física a escalas atómica y subatómica son totalmente diferentes y corresponden al ámbito de la mecánica cuántica. En algunas situaciones, como la física de los agujeros negros o del Universo en la etapa del big-bang, la concurrencia de ambas descripciones parece indispensable para lograr resultados consistentes.

El grupo de teorías cuánticas relativistas y gravitación del IAFE conjuga el estudio de estos diferentes aspectos en busca de una visión integral de la gravitación, para llegar a una mejor compresión del comportamiento del Universo.

Así la teoría de cuerdas, con su formulación basada en objetos extendidos -las cuerdas- en lugar de partículas puntuales, es uno de los marcos más promisorios para alcanzar una teoría cuántica de la gravedad. El estudio de la estructura algebráica de las sorprendentes propiedades de los sistemas cuánticos, y de los sistemas lógicos capaces de describirlas consistentemente, es de fundamental importancia para entender la no separabilidad de los estados cuánticos, tan importante hoy en día para la encriptación de información.

La comprensión adecuada de la transición del Universo desde una etapa inicial cuántica a un regimen final donde la lógica y las probabilidades estadísticas se vuelven clásicas, puede arrojar luz sobre la anisotropía observada en la radiación cósmica de fondo. Las teorías de gravedad modificada, que "deforman" la relatividad general intentando evitar sus aristas más controvertidas, como la formación de singularidades tipo big-bang o agujero negro, proveen soluciones bien comportadas en el régimen de campo gravitatorio fuerte, y abren el camino para describir el Universo actual sin recurrir a materia y energía oscuras.

El estudio de objetos compactos, su desempeño como lentes gravitatorias y la eventual formación de túneles en el espacio-tiempo, denominados agujeros de gusano, es otra de las áreas donde la relatividad general y las teorías de gravedad modificada contribuyen a la comprensión integral del Universo.

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