El Bosón de Higgs debería haber destruido el Universo

El universo no debería existir, afirman los cosmólogos británicos. Según su estudio, tras el Big Bang, el Universo debería haber colapsado en cuestión de microsegundos.

Crédito: NASA/Editado por Ian O’Neill/Discovery News.

Es curioso que tengamos dos teorías aparentemente distantes que conspiran para destruir el Universo.

Esto puede parecer un poco exagerado, pero si nuestra comprensión de la física que hay detrás del bosón de Higgs, recientemente descubierto (o, más específicamente, el campo de Higgs – el campo omnipresente que dota a todas las partículas con su masa), es correcta, nuestro Universo no debería existir. Esto es así, si otra hipótesis cosmológica resulta ser real; una hipótesis que está actualmente en una fase intensa de escrutinio y de análisis. Estamos haciendo referencia a los resultados obtenidos con el BICEP2.

Puede que usted haya oído hablar acerca de la controversia en torno a un determinado telescopio situado cerca del Polo Sur. El telescopio BICEP2 fue construido con un propósito en mente: detectar un tipo específico de luz polarizada que representa la radiación de fondo de microondas (CMB).

Luz polarizada en modo B detectada por el telescopio BICEP2, situado en el polo Sur. El eje y representa la declinación y el eje x la ascensión recta, son las coordenadas utilizadas en astronomía para situar un objeto celeste en el cielo.

En resumen, BICEP2 anunció (tal vez antes de tiempo) que habían detectado este modo B de polarización, lo que indica la presencia de ondas gravitacionales. Para que esto sea así, se necesita que una hipótesis acerca del origen del Universo sea válida.

Esta hipótesis se llama “inflación cosmológica”, y este modelo ayuda a los cosmólogos a explicar muchas preguntas difíciles acerca de cómo se formó nuestro Universo.

Pero según un grupo de cosmólogos británicos, si la física detrás del bosón de Higgs es sólida y cierta, el periodo inflacionario que ocurrió inmediatamente después del Big Bang, hace casi 14 mil millones de años, habría lanzado nuestro Universo temprano al caos.

Es más, en los primeros segundos de la creación de nuestro Universo, las cosas se hubieran salido tan fuera de control que no deberíamos estar aquí – el Universo se debería haber colapsado (fenómeno que se conoce con el nombre de “Big Crunch”), incluso antes de que la materia tuviera tiempo de condensarse.

En la investigación presentada el martes 24 de junio de 2014 en la Reunión Nacional de Astronomía de la Real Sociedad Astronómica en Portsmouth, Reino Unido, Malcolm Fairbairn y Robert Hogan del Kings College de Londres (KCL) discuten las implicaciones de los descubrimientos recientes en la física de partículas y en los orígenes de nuestro Universo. Sus conclusiones probablemente causen un cierto malestar.

Desde el descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones del Cern (LHC) en el 2012, más estudios y análisis de datos han demostrado que este bosón particular, que realmente es el bosón de Higgs – una partícula subatómica que medía el campo de Higgs. Se cree que el campo de Higgs llena todo el Universo conocido y dota a toda la materia con masa. Desde su descubrimiento, los físicos han estado estudiando más de cerca de este bosón para familiarizarse con sus propiedades (y por extensión, el campo de Higgs).

Aquí os dejo un vídeo sobre el campo y el bosón de Higgs:

Una traza hipotética del bosón de Higgs en una colisión protón-protón simulada.

En este tiempo se han realizado estudios cada vez más detallados de los modos en que se produce el bosón de Higgs en el LHC y se desintegra en otras partículas conocidas. Aproximadamente, sólo en una de cada billón de colisiones del LHC se puede llegar a producir un bosón de Higgs.

Pero el problema con el campo de Higgs es que, si se le da suficiente energía, tiene el poder de revertir la expansión cósmica y crear un Big Crunch.

Las matemáticas que surgen de la aceptada teoría del campo de Higgs sugieren que el Universo está actualmente sentado cómodamente en un “valle” de energía del campo de Higgs (ver imagen de abajo).

Gráfico de la energía del campo de Higgs. Nuestro Universo está actualmente en lo que se llama el “valle” de este campo.
Crédito: Robert Hogan, Kings College London.

Para salir de este valle y alcanzar la “colina” adyacente (como se muestra en el diagrama de energía de arriba), se tendría que liberar una gran cantidad de energía dentro del campo de Higgs. Si hubiera suficiente energía como para empujar al Universo sobre la colina y hacia el profundo valle de energía que hay al otro lado, el Universo simplemente, y catastróficamente, se colapsaría.

Aquí es donde los resultados del BICEP2 entran en juego. Si las observaciones que obtuvieron son realmente los ondas gravitatorias del Fondo Cósmico de Microondas (de la teoría de la inflación), el campo de Higgs ya habría recibido un exceso de energía, y por lo tanto, ¡habría sido empujado por encima de la colina y hacia el precipicio! Para cualquier universo aspirante, ésta es una mala noticia – el Universo recién nacido aparecería en un Big Bang, y si el campo de Higgs se sobrecarga durante el período de Inflación, el Universo podría desvanecerse en un abrir y cerrar de ojos.

Hogan dijo: “Esta es una predicción de la teoría inaceptable porque si esto hubiera ocurrido no estaríamos aquí hablando de ello”.

Esta es una visión fascinante de cómo los estudios del mundo cuántico pueden tener grandes impactos a escala cosmológica. El resultado de esta investigación podría ser otra patada en los dientes para los hallazgos del BICEP2. Pero, si las observaciones del BICEP2 resultan ser correctas y proporcionan una evidencia muy necesaria de la inflación, entonces hay otra implicación emocionante.

Según Hogan, si las observaciones del BICEP2 son correctas, esto nos dice que tiene que haber nuevas e interesantes partículas más allá del modelo estándar.

Una exótica y nueva física está siendo perseguida actualmente por los físicos de alta energías en el LHC y otras instituciones de todo el mundo para ayudar a explicar algunos de los mayores enigmas de la ciencia. Por ejemplo, los físicos están tratando de entender cómo encaja la gravedad en el modelo estándar (ya que, por el momento, no lo hace). Pero también están tratando de responder a las siguientes preguntas: ¿Qué es la materia oscura? Y ¿Por qué en el Universo hay más materia que antimateria? A lo mejor hay partículas supersimétricas que existen a energías más altas de lo que podemos observar en la actualidad, entrometiéndose con nuestro mundo cuántico de forma muy sutil.

Según los físicos, nuestro Universo estaría ocultando una nueva forma de física que no podemos comprender plenamente.

Así pues, si las observaciones del BICEP2 son reales y la teoría del bosón de Higgs se sigue fortaleciendo, quizás los teóricos deberían pensar que algo más (algo más exótico) evitó que la inflación cosmológica colapse el Universo de nuevo a una singularidad.

¿Podría haber otro mecanismo que contrarreste el potencial del campo de Higgs?

Por ahora, esto sigue siendo una pregunta abierta, pero por suerte para nosotros, estamos aquí haciendo estas grandes preguntas, por lo que algo no termina de encajar bien y puede ser que los estudios carezcan de algún “ingrediente”.

Fuente: Discovery News