Seg¨²n la teor¨ªa del Big Bang, no deber¨ªamos existir

No deber¨ªamos existir. Con esta afirmaci¨®n no hago m¨ªa la perspectiva de esos catastrofistas y pasados de vuelta que circulan por internet y que dicen que la raza humana es lo peor. No, estoy hablando desde el punto de vista f¨ªsico: nuestra existencia era muy improbable. Pero que nos quiten lo bailao. La teor¨ªa del Big Bang, con sus grandes ¨¦xitos explicando por qu¨¦ el Universo es como es, no nos habla de cu¨¢l es la raz¨®n para que lo que vemos a nuestro alrededor exista. Me explico.

Al universo le gusta el modo zen, el equilibrio entre el yin y el yang, que todo se conserve aunque se transforme de uno u otro modo. En cierto modo, no puede ser de otra forma: lo que existe, existe, y siempre existir¨¢ en el universo, aunque no siempre tenga el mismo aspecto.

Podemos verlo desde un punto de vista de lo que se llama termodin¨¢mica, rama de la f¨ªsica, que tiene como uno de sus postulados que cuando dos sistemas a diferentes temperaturas interact¨²an, sus estados t¨¦rmicos tienden a igualarse, a alcanzar un equilibrio en el que una propiedad f¨ªsica, la temperatura, se homogeneiza. Hagan la prueba abriendo la ventana uno de estos d¨ªas de primaverano (en el hemisferio norte).

El equilibrio en el universo se puede ver de otras maneras, aunque no siempre hemos sido como somos hoy, as¨ª que vivimos en un equilibrio variable. Abran el congelador y miren un cubito de hielo. En ese ambiente g¨¦lido, las mol¨¦culas de agua viven en un equilibrio en el que est¨¢n ligadas entre s¨ª formando un entramado cristalino (conocemos en realidad dieciocho formas diferentes de hielo seg¨²n la estructura de esos cristales). Fuera del congelador, a una temperatura ambiente m¨¢s alta, se pasa a otro equilibrio, con las mol¨¦culas formando un l¨ªquido, se produce un cambio de estado. Algo parecido le ha pasado al universo en varias ocasiones, cambiando de estado y cambiando sus propiedades ostensiblemente, seg¨²n la temperatura ambiente.

Dejemos la f¨ªsica de andar por casa y pasemos a ambientes m¨¢s complejos. Y sigamos calent¨¢ndonos la cabeza y, de paso, el universo. Si a algunos les gusta coger cervezas heladas de la nevera, a los f¨ªsicos les apasiona sacar de laboratorios como Fermilab o el CERN part¨ªculas supercalientes. La temperatura es movimiento, y en esos laboratorios se aceleran part¨ªculas a velocidades incre¨ªbles, d¨¢ndoles energ¨ªas literalmente extraordinarias para nuestro tiempo. Por ejemplo, Fermilab acelera part¨ªculas a trav¨¦s de sistemas magn¨¦ticos cuya potencia equivale a cerca de un mill¨®n de bombillas de casa, o lo que consume una ciudad como Nerja. Esa potencia se emplea, por ejemplo, en acelerar protones a velocidades que difieren de la de la luz en solo unas pocas diezmillon¨¦simas, para hacerlos chocar con ¨¢tomos bastante densos (como el iridio) y acabar produciendo antiprotones.

Antimateria

Los antiprotones son una forma de lo que se conoce como antimateria, que es igual que la materia que conocemos, pero con carga el¨¦ctrica inversa (adem¨¢s de otras propiedades que tambi¨¦n se invierten). Todas las part¨ªculas tienen su antipart¨ªcula, y si colisionan se autoaniquilan, dando lugar a fotones (y algunas part¨ªculas m¨¢s en ciertos casos), liber¨¢ndose una energ¨ªa dada por la famosa ecuaci¨®n E=mc?.

Todas las part¨ªculas tienen su antipart¨ªcula, y si colisionan se autoaniquilan

El caso es que solo hemos logrado crear del orden de una milmillon¨¦sima de gramo de antimateria en toda nuestra historia. Y aunque hay antimateria que se produce naturalmente en impactos de rayos c¨®smicos, no dura nada, r¨¢pidamente se aniquila chocando con la materia que nos rodea por todas partes.

Y aqu¨ª llegamos al punto clave: la materia nos rodea. No hay antimateria en cantidades significativas en ning¨²n lugar que hayamos explorado. Ni cerca, ni tampoco lejos, no hemos contemplado nunca una galaxia de materia chocar con una de antimateria, el espect¨¢culo de luz y color ser¨ªa tremendo. Pero no existe tal cosa.

Sin embargo, en un universo primigenio muy, muy caliente y denso, a solo unos 2 billones de grados cent¨ªgrados, seg¨²n la teor¨ªa del Big Bang (como referencia, el n¨²cleo del Sol est¨¢ a 15 millones de grados), los choques entre part¨ªculas, y entre part¨ªculas y antipart¨ªculas, deb¨ªan ser continuos, con energ¨ªas t¨ªpicas del orden de un bill¨®n de veces las que hemos conseguido en el CERN. Y as¨ª el sistema (el sistema es todo el universo) manten¨ªa el equilibrio, un mismo n¨²mero de part¨ªculas que de antipart¨ªculas, todas apareciendo y aniquil¨¢ndose continuamente (y dando lugar a otras part¨ªculas, como los fotones).

Hoy, sin embargo, vivimos en un universo de materia. ?Por qu¨¦? En un universo en equilibrio con la misma cantidad de materia que antimateria, todo deber¨ªa haberse autoaniquilado y solo quedar¨ªan fotones. Pero no, gracias a los cielos, o a los universos, no todo se aniquil¨®. ?C¨®mo fue posible? Tuvo que haber, por alguna raz¨®n, un exceso de materia que sobrevivi¨® (o de antimateria, pero hoy la llamamos materia, da igual), y aqu¨ª estamos nosotros para demostrarlo. Eso nos dice la teor¨ªa del Big Bang, que describe con mucho ¨¦xito muchas cosas que observamos en el universo, pero no por qu¨¦ existe solo materia y, por extensi¨®n, por qu¨¦ existimos nosotros.

Las implicaciones de que el universo est¨¦ lleno de materia y la antimateria no aparezca por ning¨²n sitio son extraordinarias. Podemos pensar en que, por alguna fluctuaci¨®n cu¨¢ntica, una zona del universo (tan grande como todo lo que conocemos) se hall¨® con un exceso de materia. Esto pudo ocurrir en un momento en el que todo lo que compone el universo estaba en un estado determinado con materia y antimateria coexistiendo, un estado an¨¢logo al hielo de nuestra nevera. Pero la fluctuaci¨®n cu¨¢ntica ocurri¨® justo en el instante exacto en el que el universo pas¨® a otro estado, en el que las propiedades eran muy diferentes, un cambio de estado an¨¢logo al paso del hielo al agua. Algo, seguramente raro y tremendamente oportuno para nuestros intereses, pas¨® por el camino. Tambi¨¦n puede ser que parte de la esencia de ese cambio de estado, quiz¨¢s algo llamado inflaci¨®n, provoc¨® que esa zona donde ocurri¨® una fluctuaci¨®n cu¨¢ntica se aislara del resto del universo.

La implicaci¨®n es que nosotros vivir¨ªamos en esa ¡°peque?a¡± burbuja primigenia y el universo en s¨ª deber¨ªa ser much¨ªsimo mayor que lo que vemos, con zonas de ¨¦l totalmente inaccesibles para nosotros, que estar¨ªan dominadas por antimateria, con sus galaxias, estrellas, planetas y ??vida?!, de antimateria. Pero debemos considerar que no vemos las fronteras de esas burbujas, ya que no detectamos aniquilaci¨®n masiva materia/antimateria por ning¨²n lado. As¨ª que la cosa no puede ser tan sencilla.

Concluimos entonces que no deber¨ªamos existir; la materia y antimateria deber¨ªan haberse autoaniquilado en el universo temprano. Pero en una loter¨ªa donde la probabilidad era de uno en unos mil millones (esa es otra historia) nos toc¨® el premio: el vac¨ªo c¨®smico se llen¨® de materia. Y aqu¨ª estamos.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, y Eva Villaver, profesora de investigaci¨®n en el Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

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