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Multiverso y universos de bolsillo (MIT)

por Ariel Palazzesi 23 febrero, 2010, 1:22 pm 15 Comments

Uno de los misterios que más han ocupado (y preocupado) a la humanidad es la cuestión de si existe o no vida en otras partes de nuestro Universo. Sin embargo, algunos científicos van más allá y especulan sobre si la vida sería posible en un universo con leyes físicas diferentes a las del nuestro. A pesar de que no tenemos acceso a otros universos, los especialistas del MIT han determinado que aunque la masa y carga de las partículas elementales variasen drásticamente, todavía sería posible que la vida aparezca y evolucione.

Mientras que una parte de la comunidad científica diseña y construye sondas robóticas e instrumentos destinados a recorrer y escrutar los planetas y lunas del Sistema Solar buscando alguna evidencia de vida extraterrestres, otros especulan sobre la posibilidad de que la vida evolucione en universos que posean características físicas completamente diferentes a la del nuestro. En un trabajo publicado recientemente en la prestigiosa revistas Scientific American, el Profesor de física del MIT, Robert Jaffe, el ex investigador posdoctoral del MIT, Alejandro Jenkins, y el físico recientemente graduado en el MIT Itamar Kimchi, demostraron que universos con leyes físicas muy diferentes de las del nuestro igualmente poseerían elementos químicos con características similares a las del carbono, hidrógeno y oxígeno, y por lo tanto, podrían evolucionar formas de vida muy similares a nosotros. Incluso cuando las masas de las partículas elementales fuesen dramáticamente alteradas, la vida podría manifestarse. “Podemos imaginar leyes muy diferentes y, sin embargo, la química orgánica sigue siendo posible”, dice Jenkins.

La cosmología moderna sostiene que nuestro universo puede puede ser simplemente uno más dentro de una vasta colección de universos, conformando lo que se conoce como multiverso. El físico del MIT Alan Guth ha sugerido que los nuevos universos (conocido a menudo como "universos de bolsillo") se crean constantemente, pero no pueden ser detectados desde el nuestro. Si este punto de vista es correcto, “la naturaleza repite su experimento una y otra vez, cada vez utilizando leyes físicas ligeramente diferentes o -muy probablemente- con leyes físicas muy diferentes”, agrega Jaffe. Los físicos predicen que una buena parte de estos universos se derrumbarían apenas transcurridos unos instantes de su formación, mientras que en otros las fuerzas que actúan entre las partículas que los componen serían tan débiles que no podían existir en ellos átomos o moléculas. Sin embargo, cuando las condiciones se encuentran dentro de ciertos límites, la materia se une formando galaxias y planetas, tal como ha ocurrido en nuestro universo. Cuando eso ocurre, los elementos correctos se encuentran presentes y la vida inteligente tiene una buena posibilidad de aparecer y evolucionar.

Hasta no hace mucho, la mayor parte de los físicos creía que si las las leyes de la física de un universo en particular diferían apenas un poco de las que existen en el nuestro, la vida inteligente sería imposible. Jaffe y sus colaboradores, a lo largo del artículo que apareció en la portada de Scientific American, exploraron la posibilidad de que universos muy diferentes podrían albergar vida. Sus resultados demuestran que las teorías anteriores deben ser sometidas a un escrutinio más cuidadoso. En realidad, se trata de un tema apasionante. Estamos especulando sobre la existencia de algo que muy posiblemente jamás podamos ver o comprobar que existe. Pero puede fijarse determinadas reglas físicas y luego trabajar con ellas hasta ver a dónde nos llevan. El equipo de Jaffe se concentró en primer lugar en aquellos universos que poseen fuerzas nucleares y electromagnéticas similares a las del nuestro. En un universo de esas características pueden existir átomos, semejantes a los que forman nuestros cuerpos y toda la materia que nos rodea. El equipo grupo del MIT decidió concentrarse en la vida basada en la química del carbono. Llamaron “universos afines a la vida” a aquellos en que sus leyes permitían formas estables de hidrógeno, carbono y oxígeno. “Si no existe una entidad estable con la química de hidrógeno, no existen los hidrocarburos o los hidratos de carbono complejos, por lo tanto la vida no puede existir", dice Jaffe. "Lo mismo ocurre para el carbono y el oxígeno. El resto son detalles”, asegura.

A un nivel de la materia mas “íntimo”, especularon con lo que ocurriría si las masas de las partículas más elementales -los denominados quarks– se modificaba. Sabemos que existen seis tipos de quarks, a los que la naturaleza emplea como “bloques de construcción” para crear protones, neutrones y electrones. El equipo del MIT se centraron en las variedades de quarks denominadas "Up", "Down" y "strange", que son los más comunes y ligeros. Estos tres tipos de partículas se combinan entre sí para formar los protones y neutrones, y están estrechamente relacionados con unas partículas partículas llamadas "hiperones". En nuestro universo, el quark "Down" es aproximadamente dos veces más pesado que el quark "Up", dando lugar a neutrones que son un 0,1 por ciento más pesados que los protones. Jaffe y sus colegas dedujeron las leyes físicas que tendría un universo en el que el quark "Down" fuese más ligero que el quark "Up", en el que se crearían protones hasta un 0,1 por ciento más pesados que los neutrones. En este escenario, el hidrógeno ya no sería estable, pero sus isótopos más pesados -como el deuterio o el tritio- existirían sin problemas. El isótopo del carbono conocido como carbono-14 también sería estable, al igual que una forma de oxígeno, por lo que las reacciones orgánicas necesarias para la vida serían ligeramente diferentes, pero posibles.

Jaffe y sus colaboradores se centraron en los quarks, porque conocemos lo suficiente acerca de las interacciones entre ellos como para predecir lo que sucederá cuando sus masas son alteradas. Sin embargo, "cualquier intento de abordar el problema en un contexto más amplio resultaría mucho más difícil", dice Jaffe. Un grupo de investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory ha realizado estudios para determinar si la vida puede existir en un universo en el que falta una de las cuatro fuerzas fundamentales que existen en el nuestro: la fuerza nuclear débil. Los investigadores demostraron que ajustando un poco los valores de las otras tres fuerzas fundamentales se podría compensar la falta fuerza nuclear débil, permitiendo la existencia de elementos estables, y por lo tanto, de la vida. Otra de las variables con las que se puede “jugar” es la denominada “constante cosmológica”. Se trata de la medida en que la presión ejercida por el espacio vacío hace que el universo se expanda o se contraiga. Cuando esta constante es positiva, el espacio se expande indefinidamente, y cuando es negativa el universo se colapsa sobre sí mismo. En nuestro universo, la constante cosmológica es positiva, pero muy pequeña – cualquier valor mayor hubiese provocado que el universo expandiese demasiado rápido como para haber formado galaxias. Sin embargo, Jaffe ha demostrado que es teóricamente posible que los cambios en la densidad de perturbaciones primordiales cosmológica sean capaces de compensar pequeños cambios en el valor de la constante cosmológica.

En realidad, todo es un ejercicio meramente especulativo. Como dijimos antes, no hay manera de saber con certeza qué clase de universos existen ahí fuera, o si siquiera hay alguno. Pero eso no impide a los físicos explorar sus características teóricas a la vez que aprenden más sobre nuestro propio universo.

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