El cosmos en una o más piezas

La física ha avanzado a gran velocidad desde los tiempos en que pudo demostrar que todo lo que nos rodea estaba hecho de átomos. Buceando más y más profundo de una capa de realidad a otra, los expertos pudieron explicar la composición de un ser humano tanto como la de una estrella. Pero la física también ha estado en un callejón sin salida en las últimas décadas, lidiando con límites más allá de los cuales es imposible «ver», así como misterios como la energía oscura y la materia oscura, que supuestamente constituyen la mayor parte del universo conocido.

En otras palabras, este enfoque de muñeca rusa para descubrir lo que está oculto dentro de cada constituyente del cosmos ha sido útil para los físicos, pero claramente se necesita un nuevo enfoque para ir más allá. Los físicos han propuesto una perspectiva invertida para esto en los últimos años: en lugar de «bucear» más y más profundo, intentemos «dar un paso atrás», «alejar», como dirían los videógrafos. En un intento por demostrar si el Universo, en lugar de estar formado por piezas separadas, podría describirse como un único «objeto cuántico».

La teoría ha sido fascinante durante algunas décadas y ha sido tomada de escritores de ciencia ficción. Pero los físicos que lo defienden ahora tienen más herramientas a su disposición.

Por ejemplo, nota sobre un texto popular físico teórico Heinrich Päs, de la Universidad Tecnológica de Dortmund, Alemania, confirmación de la existencia del bosón de Higgs en 2013 había resuelto un viejo problema: la partícula completaba muy bien la “imagen” de las partículas —el Modelo Estándar— que se había mantenido durante medio siglo. Pero este descubrimiento también creó otro problema: la masa de esta partícula era 17 veces más pequeña de lo previsto. Sin embargo, el cálculo teórico de esta masa se basó en un valor considerado inmutable, la escala de Planck: literalmente, el límite por debajo del cual es físicamente imposible “bucear”. Así que había algo que aún se nos escapaba sobre la escala de Planck, o la masa del bosón, o el modelo estándar, o todos ellos.

Un problema similar con la energía oscura, esa fuerza sin la cual no habría expansión del Universo: de nuevo, el valor de esta energía, cómo podemos calcularla, es muy debil. Nuevamente, esto significa que nos faltan una o más variables clave para comprender.

La llamada teoría de supersimetría, así como los múltiples universos (o multiversos) son dos de los intentos de las dos últimas décadas por sacar a la física del impasse. A dos multiversos diz que a gravidade — uma das quatro forças fundamentais do Universo — pode «vazar» dessas outras dimensões, o que explicaria por que ela nos parece tão fraca em comparação com as outras forças — tão fraca que o Modelo Padrão, no momento , No puedo explicar.

Es en este contexto que se sitúa la idea del universo como un “objeto cuántico”, otra forma de intentar salir del callejón sin salida. La teoría sugiere que dejemos de tratar por separado las diferentes escalas energéticas del Universo: las distancias más grandes, de naturaleza astronómica, corresponden a las energías más bajas, y las distancias más cortas, a nivel subatómico, corresponden a las energías más altas. En cambio, tratemos estos diferentes niveles de energía como si estuvieran relacionados entre sí.

“Puede parecer lógico”, describe Heinrich Päs, que si hay un límite inferior, la longitud de Planck, puede haber un límite “superior”. De hecho, al estudiar los agujeros negros a fines de la década de 1990, Andrew Cohen y sus colegas de la Universidad de Boston calcularon que, en teoría, había una energía mínima por debajo de la cual el Modelo Estándar dejaba de ser válido. Pero, sobre todo, sus cálculos abrieron la puerta al hecho de que estos dos límites, en lugar de ser analizados como independientes entre sí, deberían verse como vinculados. Uno afectaría al otro: un fenómeno que fue apodado por los físicos, en inglés, de Mezcla UV/IRrefiriéndose al ultravioleta (UV) y al infrarrojo (IR) que, en el espectro de la luz, están en extremos opuestos y no pueden “mezclarse”.

Los intentos de aplicar estos cálculos a la energía oscura o la masa del bosón de Higgs no han arrojado resultados concluyentes hasta el momento. Pero muestran que los esfuerzos de la física teórica para romper el punto muerto en el que ha estado durante varias décadas podrían conducir a sorprendentes adiciones a nuestra comprensión de lo que constituye la estructura misma del universo.