El agujero negro del Universo

¿Está nuestro universo dentro de un agujero negro? ¿Existía antes del Big Bang? Si fuese así podríamos resolver el misterio de la energía oscura –sorprendentemente, todo depende del humilde neutrino.

Tu misión, puedes aceptarla o no, es ir de incógnito como un neutrino e investigar si estas escurridizas partículas llevan energía oscura y si fueron las que hicieron que el “Big Bang” fuese tan “big”. La operación podría llevarte a un universo que está dentro de un agujero negro y podrías averiguar si el tiempo se encogió antes del big bang.

Empecemos hablando un poco más de tu nueva identidad como neutrino. Tu madre fue una protón que se encontró con otros protones en el interior de una estrella. Tras alguna que otra fusión nuclear, se transformó en un neutrón y ahí es donde naces tú. No anduviste cerca de ella mucho tiempo. No tienes carga y muy poca masa, así que apenas interactuas con las otras partículas, vagando por el espacio, las estrellas y los planetas como si ni siquiera existiesen.

Hasta ahora, esa es la vida tradicional de un neutrino, pero Stephon Alexander, un físico de Haverford College, Pennsylvania, quiere cambiarlo. ¿Qué pasaría si el tiempo y nuestro universo existieran antes del Big Bang? ¿Y si esta versión anterior del cosmos se hubiese contraído a un tamaño finito, se hubiese doblado y comenzado a expandirse de nuevo? En ese caso, los neutrinos, generalmente rechazados por ser partículas fantasma con muy poca influencia real, podrían haber tenido un efecto enorme en el cosmos.

Neutrinos

Primera observación de un neutrino. Wikipedia.

Sardinas subatómicas

Imagina que eres un neutrino en este universo que se está contrayendo, embutido con otros neutrinos como si fueséis sardinas subatómicas, cien de vosotros ocupando cada centímetro cúbico del espacio. En estas circunstancias, tú y tus compañeros podríais formar un nuevo estado de materia llamado condensado de neutrinos (neutrino condensate), según la hipótesis de Alexander. Este nuevo material se comportaría como un superfluido -un  fluido que no pierde su energía por fricción.

Es un giro interesante, pero ¿qué tiene que ver esto con el universo que vemos alrededor nuestro? La respuesta es que un condensado de neutrinos comprimidos podría producir algunos efectos familiares que hasta ahora han permanecido sin explicación. La energía de los condensados de neutrinos haría que el universo se expandiese rápidamente. Los cosmólogos aun creen que poco después del Big Bang, el universo atravesó un corto período de expansión rápida, conocido como “inflacción”, pero aun no han podido averiguar la causa.

Un universo que se dobla es sólo una de las maneras que podrían provocar la formación de un condensado de neutrinos. Otra está basada en la noción de que una estrella que explota podría exprimir los neutrinos en un condensado de camino a convertirse en un agujero negro. En ese caso, nuestro universo podría haberse creado en una sopa de neutrinos dentro de un agujero negro.

Un universo en un agujero negro podría parecer una idea extraña, pero si fuese así, aun estaríamos viviendo en un condensado de neutrinos y este podría seguir causando que el universo se expanda o acelere. Los astrónomos han observado está aceleración y la suelen atribuir a la misteriosa “energía oscura”.

Un paralelismo extraño entre los neutrinos y la energía oscura da a Alexander los indicios para creer que está en la senda correcta. Los neutrinos vienen con tres “sabores”, y pueden cambiar y oscilar entre ellos. Piensa en el neutrino como si fuese un helado que se transforma de fresa a vainilla y de vainilla a fresa de forma espontánea. Sorprendentemente, la frecuencia a la que los neutrinos pasan de un sabor a otro parece estar ligada a la densidad de materia oscura del universo.

“Esto es asombroso”, dijo Alexander. “Dos campos diferentes de la física que no deberían tener relación entre ellas” parecen estar construidos con los mismos mimbres. Aun así, los físicos no comprenden por qué los neutrinos oscilan. ¿Podría ser ese cambio de sabor el resultado directo del viaje a través de un condensado de neutrinos?. “Un neutrino se mueve en ese medio como un barco en el agua”, explica Alexander. Quizá la oscilación de neutrinos sea como un barco mecido por las olas.

Philip Phillips de la Universidad de Illinois, un experto en lo que ocurre cuando materiales exóticos son exprimidos y llevados a nuevos estados de materia, cree que la idea es “realmente nueva”. “Alexander ha combinado las ideas de mi campo de materia condensada y las ha usado en el suyo”, dijo.

Mientras que los físicos de materia condensada han logrado crear ejemplos de superfluidos y condensados de otros tipos de materias exóticas, el condensado de mneutrinos no puede realizarse en el laboratorio porque son demasiado escurridizos para ser capturados y unidos. Pero Alexander espera realizar predicciones comprobables basadas en su teoría que vinculen las características de neutrinos a las propiedades de la materia oscura observadas. “Podemos utilizar el universo como un laboratorio para probar la física de partículas”, dijo.

Lee Smolin, un físico teórico del Perimeter Institute de Ontario, es un seguidor del pensamiento genuino de Alexander. “Tiene una creatividad fertil combinada con una mente independiente”.

Entonces, ¿los neutrinos son la respuesta a estos lios cósmicos? Quizá. Como Smolin dice, “no sabemos si es así, pero lo que sabemos por ahora es que podría ser así”.

Este artículo ha sido traducido de FQXi y publicado bajo licencia CC by-sa

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