Nueva teoría postula un universo unidimensional tras el Big Bang

Un equipo de científicos ha diseñado un test para descubrir si el universo primitivo poseía una sola dimensión espacial. Este concepto alucinante es el núcleo de una teoría que el físico de la Universidad de Buffalo, Dejan Stojkovic y sus colegas proponen y que sugiere que el Universo primitivo tuvo solo una dimensión antes de expandirse e incluir el resto de dimensiones que vemos en el mundo actualmente.

De ser válida, la teoría abordaría los problemas importantes de la física de partículas. Stojkovic y Jonas Mureika, de la Loyola Marymount University han descrito una prueba que puede probar o refutar la hipótesis de la “fuga de dimensiones”.

Debido a que lleva un tiempo que la luz y otras ondas  lleguen a la Tierra, los telescopios que apuntan al cuelo, en esencia, miran hacia atrás en el tiempo. Las ondas gravitationales no pueden existir en un espacio bidimensional. Así Stojkovic y Mureika creen que la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA), un observatorio gravitacional internacional, no debe detectar las ondas gravitatorias procedentes de  épocas de menor dimensiones de los inicios del universo.

Stojkovic, profesor asistente de física, dice que la teoría de la evolución de las dimensiones representa un cambio radical de nuestra forma de pensar sobre el cosmos y acerca de cómo nuestro universo llegó a ser lo que es actualmente. La idea central es que la dimensionalidad del espacio depende del tamaño del espacio que estamos observando, con espacios más pequeños asociados con menos dimensiones. Esto significa que una cuarta dimensión se abre según el universo continúa expandiéndose.

La teoría también sugiere que el espacio tiene dimensiones menores a muy altas energías de clases asociadas con el universo temprano, después del Big Bang. Si Stojkovic y sus colegas tienen razón, su idea va a ayudar a resolver los problemas fundamentales  del modelo estándar de física de partículas, incluyendo:

• La incompatibilidad entre la mecánica cuántica y la relatividad general. La mecánica cuántica y la relatividad general son marcos matemáticos que describen la física del universo. La mecánica cuántica es válida para describir el universo a escalas muy pequeñas, mientras que la relatividad lo es para describir el universo a gran escala. En la actualidad, las dos teorías se consideran incompatibles, pero si el universo, en su niveles primitivos, tenía menos dimensiones, las discrepancias matemáticas entre los dos marcos desaparecerían.

• El misterio de la expansión acelerada del universo. Los físicos han observado que la expansión del universo se está acelerando, y no se conoce la razón. La adición de nuevas dimensiones al universo creciente, explicaría esta aceleración. Stojkovic asegura que una cuarta dimensión puede ya estar abriéndose a gran escala, cosmológica.

•  La necesidad de modificar la masa del bosón de Higgs. El modelo estándar de física de partículas predice la existencia de una partícula aún no descubierta elemental llamada bosón de Higgs. Para que las ecuaciones del modelo estándar puedan describir con precisión la física observada del mundo real, sin embargo, los investigadores deben ajustar artificialmente la masa del bosón de Higgs para las interacciones entre las partículas que tienen lugar a altas energías. Si el espacio tiene menos dimensiones a altas energías, la necesidad de este tipo de “ajuste” desaparece.

“Lo que estamos proponiendo es un cambio de paradigma”, dijo Stojkovic. “Los físicos han luchado con los mismos problemas durante 10, 20, y 30 años, y es poco probable que con ideas actuales podamos resolverlos.”

“Tenemos que tener en cuenta la posibilidad de que algo esté sistemáticamente mal en nuestras ideas. Necesitamos algo radical y nuevo, y esto es algo radical y nuevo.”

Debido a que el despliegue previsto de LISA aún está a años de distancia, puede pasar mucho tiempo antes de Stojkovic y sus colegas sean capaces de poner a prueba sus ideas de esta manera.

Sin embargo, algunas pruebas experimentales  ya apuntan a la posible existencia de espacios de dimensiones inferiores. En concreto, los científicos han observado que el flujo principal de energía de las partículas de rayos cósmicos con energías superiores a 1 voltio teraelectron -el tipo de energía asociada con el universo muy temprano- se alinean a lo largo de un plano de dos dimensiones.

Si las altas energías se corresponden a un espacio de menor dimensión, como la teoría de la “fuga de dimensiones” propone, los investigadores que trabajan en el Large Hadron Collider del CERN, debe ver la dispersión en plano de tales energías.

Stojkovic dice que la observación de tales acontecimientos sería “una muy emocionante prueba independiente de nuestras ideas propuestas.”

Crédito fotografía: Joydeep Bagchi, IUCAA, NRAO / AUI / NSF

Enlace original: Post Big-Bang weirdness