¿Se expandirá el universo para siempre o eventualmente se convertirá en una pequeña partícula?
Un artículo publicado en junio sugiere que la expansión infinita no es posible, y esto ha emocionado enormemente a toda la comunidad física.
"La gente reacciona muy emocionalmente porque si se descubre y se prueba, será impresionante", dijo Timm Vraze, físico de la Universidad Tecnológica de Viena.
Ahora, Vraze y sus colegas han publicado un estudio separado que contrarresta el artículo anterior. Esto significa que todavía no se puede descartar la teoría de un universo en constante expansión.
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Energía oscura y expansión espacial
Nuestro Universo está impregnado de una inmensa fuerza invisible que parece oponerse a la gravedad. Los físicos llaman a esta fuerza energía oscura. Se cree que es ella quien constantemente "empuja" nuestro Universo hacia afuera, provocando la expansión.
Pero en junio, un grupo de físicos publicó un artículo que afirmaba que la energía oscura cambia con el tiempo. Esto significa que el universo no se expandirá para siempre, sino que eventualmente puede colapsar al tamaño que tenía antes del Big Bang.
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Casi de inmediato, los físicos descubrieron los defectos de la teoría: varios grupos independientes publicaron posteriormente artículos proponiendo correcciones a la hipótesis. El artículo, publicado el 2 de octubre en la revista Physical Review D, dice que, tal como está, la hipótesis original no puede justificarse porque no puede explicar la existencia del bosón de Higgs, que sabemos por el Gran Colisionador de Hadrones. Sin embargo, según Vraze, coautor de este artículo, con algunos ajustes teóricos, la hipótesis de un universo en colapso aún puede ser viable.
¿Cómo explicamos todo lo que ha existido?
La teoría de cuerdas, a veces conocida como la teoría del todo, es un modelo matemáticamente elegante pero no probado experimentalmente para combinar la teoría de la relatividad de Einstein con la mecánica cuántica. La teoría de cuerdas asume que todas las partículas que componen el universo no son en realidad puntos, sino cuerdas unidimensionales que vibran. Las diferencias en estas vibraciones nos permiten ver una partícula como un fotón y otra como un electrón.
Sin embargo, para que la teoría de cuerdas sea una explicación viable para el universo, debe incluir la energía oscura.
Según Vraze, puedes imaginar la energía oscura como una bola entre montañas y valles, que representa la cantidad de energía potencial. Si la pelota está en la cima de una montaña, puede estar estacionaria, pero puede rodar hacia abajo debido a la menor perturbación, por lo que es inestable. Si la bola está en el valle, no se está moviendo, tiene poca energía y está en un universo estable, porque un fuerte empujón haría que retrocediera.
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Los teóricos que trabajan en la teoría de cuerdas han asumido durante mucho tiempo que la energía oscura es constante e invariable en el universo. En otras palabras, la pelota está en los valles entre las montañas, no rueda por los picos de las montañas y no cambia con el tiempo.
Pero una hipótesis presentada en junio sugiere que para que la teoría de cuerdas funcione, el paisaje no debe tener montañas o valles sobre el nivel del mar. (En este concepto, nuestro universo está por encima del nivel del mar, que es una metáfora del punto en el que la energía oscura comienza a expandir el universo o contraerlo).
Más bien, el terreno tiene una ligera pendiente y la "bola de energía oscura" rueda hacia abajo. "A medida que baja, hay cada vez menos energía oscura", dijo Vraze. "La altura de la bola corresponde a la cantidad de energía oscura en nuestro universo".
En esta teoría, la energía oscura podría eventualmente "deslizarse" por debajo del nivel del mar y comenzar a hacer que el universo vuelva a su tamaño anterior al Big Bang.
Pero hay un problema.
Se ha demostrado que tales picos montañosos inestables existen porque existe el bosón de Higgs, dijo Wraze. Y se ha demostrado experimentalmente que las partículas de Higgs pueden existir en estos picos de las montañas ("universos inestables") y pueden ser perturbadas con el menor contacto.
Dificultades con la estabilidad de los universos.
Kamrun Wafa, que trabaja en teoría de cuerdas en Harvard y autor principal de la hipótesis de junio, confirmó que, de hecho, la hipótesis original tiene "dificultades con los universos inestables". Y los artículos posteriores han reflejado este problema.
Sin embargo, según Vraze, incluso si se revisa la hipótesis, "todavía no estaremos en un Universo estable; más bien, todo lo demás cambiará". Según la versión revisada, los picos de las montañas pueden existir, pero los valles estables no (imagina la forma de la silla de montar de un caballo). Eventualmente, la pelota debería comenzar a rodar y la energía oscura debería cambiar con el tiempo.
Pero si la hipótesis es completamente incorrecta, entonces la energía oscura puede ser constante, nos sentaremos en un valle entre dos montañas y el universo continuará expandiéndose.
Él espera que durante los próximos 10 a 15 años, los satélites que miden con mayor precisión la expansión del universo nos ayuden a comprender si la energía oscura es constante o cambiante. Wafa estuvo de acuerdo: "Este es un período emocionante en cosmología y, con suerte, en los próximos años veremos evidencia experimental de cambios de energía oscura en nuestro universo".
