Aquí hay seis grandes preguntas sobre nuestro universo que la física actual no puede responder:
- ¿Qué es la energía oscura, la energía misteriosa que parece estar acelerando la expansión del universo?
- ¿Qué es la materia oscura, la sustancia invisible que solo podemos detectar por su efecto gravitacional en estrellas y galaxias?
- ¿Qué causó la inflación, la cegadoramente rápida expansión del universo inmediatamente después del Big Bang?
- Para el caso, ¿qué causó el Big Bang?
- ¿Hay muchos Big Bangs o universos posibles?,
- ¿Hay una característica reveladora asociada con la muerte de un universo?
a pesar de los esfuerzos de algunos de los cerebros más brillantes del mundo, el modelo estándar de física de partículas – nuestra mejor teoría actual de cómo funciona el universo a un nivel fundamental – no tiene solución a estos tocones.
una nueva teoría convincente afirma resolver los seis en un solo barrido. La respuesta, según un artículo publicado en la revista física Europea C Por Herb Fried de la Universidad Brown y Yves Gabellini de la Universidad de Niza, puede ser un tipo de partícula llamada taquión.,
Los taquiones son partículas hipotéticas que viajan más rápido que la luz. De acuerdo con la teoría especial de la relatividad de Einstein – y de acuerdo con el experimento hasta ahora – en nuestro mundo «real», las partículas nunca pueden viajar más rápido que la luz. Lo cual es igual de bueno: si lo hicieran, nuestras ideas sobre causa y efecto serían arrojadas por la ventana, porque sería posible ver un efecto manifestarse antes de su causa.,
aunque es elegantemente simple en su concepción, el modelo de Fried and Gabellini es controvertido porque requiere la existencia de estos taquiones: específicamente taquiones fermiónicos cargados eléctricamente y anti-taquiones, fluctuando como partículas virtuales en el vacío cuántico (VQ). (La idea de partículas virtuales per se no es nada nuevo: en el modelo estándar, fuerzas como el electromagnetismo son consideradas como campos de partículas virtuales que constantemente se esconden dentro y fuera de la existencia. En conjunto, todas estas partículas virtuales conforman el vacío cuántico.,)
pero la relatividad especial, aunque barre el viaje más rápido que la luz para la materia ordinaria y los fotones, no excluye completamente la existencia de taquiones. Como explica Fried, » en presencia de un evento de gran energía, como una explosión de supernova o el propio Big Bang, tal vez estos taquiones virtuales puedan ser arrancados del QV y enviados volando al vacío real (RV) de nuestro mundo cotidiano, como partículas reales que aún no se han medido.,»
si estos taquiones cruzan el límite de la velocidad de la luz, los investigadores creen que sus grandes masas y pequeñas distancias de interacción introducirían en nuestro mundo una cantidad inconmensurablemente pequeña de ‘a-causalidad’.
Fried y Gabellini llegaron a su modelo basado en taquiones mientras trataban de encontrar una explicación para la energía oscura en todo el espacio que parece alimentar la expansión acelerada del universo. Primero propusieron que la energía oscura es producida por fluctuaciones de pares virtuales de electrones y positrones.,
sin embargo, este modelo se encontró con dificultades matemáticas con números imaginarios inesperados. En la relatividad especial, sin embargo, la masa en reposo de un taquión es un número imaginario, a diferencia de la masa en reposo de partículas ordinarias. Mientras que las ecuaciones y los números imaginarios en el nuevo modelo involucran mucho más que simples masas, la idea es sugerente: Gabellini se dio cuenta de que al incluir pares fluctuantes de taquiones y anti-taquiones, él y Fried podían cancelar y eliminar los números imaginarios no deseados de sus cálculos., Además, una enorme ventaja siguió de esta respuesta creativa a la necesidad matemática: Gabellini y Fried se dieron cuenta de que al agregar sus taquiones al modelo, también podrían explicar la inflación.
«esta suposición no puede ser negada por ninguna prueba experimental», dice Fried, y el modelo encaja perfectamente con los datos experimentales existentes sobre la energía oscura y la energía de inflación.
Por supuesto, tanto Fried como Gabellini reconocen que muchos físicos desconfían de las teorías basadas en suposiciones tan radicales.,
pero, en su conjunto, su modelo sugiere la posibilidad de un mecanismo unificador que dé lugar no solo a la inflación y la energía oscura, sino también a la materia oscura. Los cálculos sugieren que estos taquiones de alta energía reabsorberían casi todos los fotones que emiten y, por lo tanto, serían invisibles.
y hay más: como fried explica, » si un taquión de muy alta energía arrojado al vacío real (RV) se encontrara y aniquilara con un anti-taquión de la misma especie, esta pequeña ‘explosión’ cuántica de energía podría ser la semilla de otro Big Bang, dando lugar a un nuevo universo., Esa ‘ semilla ‘sería una densidad de energía, en ese punto de Aniquilación, que es tan grande que una’ lágrima ‘ ocurre en la superficie separando el vacío cuántico del RV, y las enormes energías almacenadas en el QV son capaces de abrirse paso en el RV, produciendo el Big Bang de un nuevo universo. Y en el transcurso de varios eones, esta situación podría suceder varias veces.»
Este modelo-como cualquier modelo de fenómenos no replicables como la creación del universo-puede ser simplemente caracterizado como un tentador conjunto de especulaciones., Sin embargo, no solo encaja con los datos sobre la inflación y la energía oscura, sino que también ofrece una posible solución a otro misterio observado.
en los últimos años, los astrónomos se han dado cuenta de que el agujero negro en el Centro de nuestra Vía Láctea es «supermasivo», conteniendo la masa de un millón o más de soles. Y el mismo tipo de agujero negro supermasivo (SMBH) se puede ver en los centros de muchas otras galaxias en nuestro universo actual.
la forma exacta de estos objetos sigue siendo una pregunta abierta., La energía almacenada en el QV es normalmente lo suficientemente grande como para contrarrestar la tendencia gravitacional de las galaxias a colapsar sobre sí mismas. En la teoría de Fried y Gabellini, sin embargo, cuando se forma un nuevo universo, una gran cantidad de la energía QV del viejo universo escapa a través de la «lágrima» hecha por la aniquilación taquiónico-anti taquiónico (el nuevo Big Bang). Eventualmente, incluso partes lejanas del viejo universo se verán afectadas, ya que la energía QV del viejo universo se filtra en el nuevo universo como el aire que escapa a través de un agujero en un globo., La disminución de este amortiguador de energía QV contra la gravedad en el viejo universo sugiere que a medida que el viejo universo muere, muchas de sus galaxias formarán SMBH en el nuevo universo, cada una conteniendo la masa de los soles y planetas anteriores de la vieja Galaxia. Algunas de estas nuevas SMBH pueden formar los centros de nuevas galaxias en el nuevo universo.
«esta puede no ser una imagen muy agradable», dice Fried, hablando del posible destino de nuestro propio universo. «Pero es al menos científicamente consistente.,»
y en el extraño e irrepetible mundo de Big Bangs y múltiples universos, la consistencia puede ser lo mejor que podemos esperar.