Artículo publicado por Natalie Wolchover el 21 de agosto de 2012 en SPACE.com
¿Cómo se inició el universo? Tradicionalmente se ve al Big Bang como el momento en el que un paquete de energía infinitamente denso estalla súbitamente, expandiendo las tres direcciones espaciales y enfriándose gradualmente conforme lo hace.
Ahora, un equipo de físicos dice que el Big Bang debería modelarse como un cambio de fase: el momento en que un universo amorfo análogo al agua líquida enfriada, cristaliza repentinamente para formar un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, que sería análogo al hielo.
En el nuevo estudio, el autor principal James Quach y sus colegas de la Universidad de Melbourne en Australia dicen que la hipótesis puede ponerse a prueba buscando defectos en la estructura del espacio-tiempo cuando se cristalizó el universo. Actualmente, el universo tiene unos
13 700 millones de años.
“Piensa en los inicios del universo como en un líquido”, dice Quach en un comunicado. “Luego, cuando se enfría el universo, ‘cristaliza’ en las tres dimensiones espaciales y una temporal que vemos hoy. Imaginado de esta forma, cuando se enfría el universo, esperaríamos que se formasen grietas, similares a las que se forman en el hielo cuando se congela el agua”.
De existir, estas grietas serían detectables, dicen los investigadores, debido a que la luz y otras partículas se curvarían o reflejarían cuando cubren su camino a través del cosmos.
La idea de que el espacio y el tiempo son propiedades emergentes que se materializan repentinamente a partir de un estado amorfo, se propuso inicialmente por físicos del Instituto Perimeter de Canadá en 2006. Conocida como “quantum graphity”, la teoría mantiene que la geometría de cuatro dimensiones del espacio-tiempo descubierta por Albert Einstein no es fundamental; en su lugar, el espacio-tiempo es más similar a una retícula construida a partir de bloques básicos discretos de espacio-tiempo, de la misma forma que la materia tiene aspecto continuo, pero en realidad está hecha de bloques básicos llamados átomos.
Originalmente, a temperaturas extremadamente altas, los bloques básicos eran como el agua líquida: no tenían estructura, “representando un estado sin espacio”, escriben los investigadores en su artículo. En el momento del Big Bang, cuando la temperatura del universo empezó a bajar hasta el “punto de congelación” de los bloques básicos de espacio-tiempo, cristalizaron en la forma de retícula tetradimensional que vemos hoy.
Las matemáticas que describen la teoría cuadran bien, pero “el desafío ha sido que estos bloques básicos de espacio son muy pequeños, por lo que es imposibles verlos directamente”, explica Quach. Desde el punto de vista humano, el espacio-tiempo parece suave y continuo.
No obstante, aunque los propios bloques básicos podrían ser demasiado pequeños para detectarlos, los físicos esperan observar los límites que se habrían formado cuando las regiones de cristalización de los bloques básicos chocaron entre sí en el momento del Big Bang, creando “grietas” en el universo. Se requiere más trabajo para predecir la distancia media entre grietas – no se sabe si es microscópica o de años luz – para caracterizar sus efectos sobre las partículas.
La investigación de Quach y su equipo se detalla en el ejemplar de este mes de la revista Physical Review D.
