La partícula de Higgs podría haber acabado ya con el universo
Esta masa depende de la interacción de las partículas elementales con un campo, llamado campo de Higgs.
Podemos pensar en este campo como si fuera un baño de agua perfectamente quieta en el que nos sumergimos.
Tiene propiedades idénticas en todo el universo. Esto significa que Observamos las mismas masas e interacciones en todo el cosmos..
El físico Peter Higgs falleció el pasado mes de abril a los 94 años | Foto Getty Images
Esta uniformidad nos ha permitido observar y describir la misma física a lo largo de varios milenios (los astrónomos normalmente miran hacia atrás en el tiempo).
Pero es poco probable que el campo de Higgs se encuentre en su estado de energía más bajo posible. Eso significa que, en teoría, podría cambiar de estado y caer a un estado de energía más bajo en un lugar determinado.
Sin embargo, si eso sucediera, Alteraría drásticamente las leyes de la física..
Las burbujas
Un cambio de este tipo representaría lo que los físicos llaman una transición de fase.
Eso es lo que sucede cuando el agua se convierte en vapor, formando burbujas en el proceso.
De manera similar, si se produjera una transición de fase en el campo de Higgs, Crearía burbujas espaciales de baja energía con una física completamente diferente en ellas..
En una burbuja así, la masa de los electrones cambiaría repentinamente, al igual que sus interacciones con otras partículas.
Los protones y neutrones, que forman el núcleo atómico y están formados por quarks, quedarían dislocados.
Básicamente, si experimentaste Un cambio como ese, no quedaría nada ni nadie aquí para contarlo.
Un riesgo constante
Mediciones recientes de masas de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN sugieren que tal evento podría ser posible.
Pero no hay por qué entrar en pánico: es posible, sí, pero En unos pocos miles de millones de años.
Por eso se suele decir en los pasillos de los departamentos de física de partículas que el universo no es inestable, sino más bien “metaestable”, porque El fin del mundo probablemente llegará, pero no llegará pronto..
Para que se forme una burbuja, el campo de Higgs necesita una buena razón.
Debido a la mecánica cuántica, la teoría que gobierna el microcosmos de átomos y partículas, la energía de Higgs siempre está fluctuando.
Y es estadísticamente posible (aunque poco probable, razón por la cual tardaría tanto en ocurrir) que el Higgs forme una burbuja de vez en cuando.
Si se produjera una transición de fase en el campo de Higgs, el universo dejaría de existir tal como lo conocemos | Foto Getty Images
Sin embargo, la historia es diferente en presencia de fuentes de energía externas, como fuertes campos gravitacionales o plasma caliente (una forma de materia compuesta de partículas cargadas).
De esta manera, el campo puede tomar prestada esta energía para Formar burbujas más fácilmente.
Si bien no hay motivos para esperar que el campo de Higgs forme numerosas burbujas hoy en día, una gran pregunta en el contexto de la cosmología es si los entornos extremos poco después del Big Bang podrían haber desencadenado tal burbujeo.
Sin embargo, cuando el universo estaba muy caliente, aunque había energía disponible para ayudar a formar las burbujas de Higgs, los efectos térmicos también estabilizaron el Higgs, modificando sus propiedades cuánticas.
Por lo tanto, Este calor no podría provocar el fin del universo.Probablemente es por eso que todavía estamos aquí.
El dilema de los agujeros negros primordiales
Nuestra nueva investigación muestra que existe una fuente de calor que causaría constantemente este burbujeo (sin los efectos térmicos estabilizadores observados en los primeros días después del Big Bang).
La fuente de este calor podrían ser los agujeros negros primordiales.un tipo de agujero negro que hipotéticamente surgió en el universo temprano a partir del colapso de regiones demasiado densas del espacio-tiempo.
A diferencia de los agujeros negros normales, que se forman cuando las estrellas colapsan, los agujeros negros primordiales podrían ser diminutos, tan livianos como un gramo.
La existencia de estos agujeros negros ligeros está predicha por muchos modelos teóricos que describen la evolución del cosmos poco después del Big Bang.
Esto incluye algunos modelos de inflación, que sugieren que el universo aumentó enormemente en tamaño después del Big Bang.
A diferencia de los agujeros negros normales, que se forman cuando las estrellas colapsan, los agujeros negros primordiales podrían ser diminutos, tan livianos como un gramo | Foto Getty Images
Sin embargo, demostrar esta existencia no es fácil.
Stephen Hawking demostró en la década de 1970 que, debido a la mecánica cuántica, los agujeros negros se evaporan lentamente emitiendo radiación a través de su horizonte de sucesos (un punto del que ni siquiera la luz puede escapar).
Hawking demostró que los agujeros negros se comportan como fuentes de calor en el universo, con una temperatura inversamente proporcional a su masa.
Esto significa que Los agujeros negros ligeros son mucho más calientes y se evaporan más rápidamente que los masivos.
En particular, si en el universo temprano se formaron agujeros negros primordiales más ligeros que unos pocos miles de millones de gramos (10 mil millones de veces más pequeños que la masa de la Luna), como sugieren muchos modelos, entonces ya se habrían evaporado.
En presencia del campo de Higgs, dichos objetos se comportarían como impurezas en una bebida gaseosa, ayudando al líquido a formar burbujas de gas al contribuir a su energía a través del efecto de la gravedad (debido a la masa del agujero negro) y la temperatura ambiente (debido a su radiación de Hawking).
Cuando los agujeros negros primordiales se evaporan, calientan el universo localmente, por lo que evolucionarían hasta convertirse en puntos calientes que podrían ser mucho más calientes que el universo circundante, pero aún más fríos que la temperatura típica de Hawking.
Si el campo de Higgs cayera a un campo de energía más bajo en un lugar determinado, alteraría drásticamente las leyes de la física | Foto Getty Images
Lo que demostramos en nuestro estudio, utilizando una combinación de cálculos analíticos y simulaciones numéricas, es que debido a la existencia de estos puntos calientes, El campo de Higgs debería estar en constante burbujeo.
Pero todavía estamos aquí. Esto significa que es muy poco probable que tales objetos hayan existido alguna vez. De hecho, Deberíamos descartar todos los escenarios cosmológicos que predicen su existencia..
Eso es a menos que descubramos alguna evidencia de que existieron en la radiación antigua o en las ondas gravitacionales. Si lo hacemos, eso podría ser aún más emocionante.
Eso indicaría que hay algo que no sabemos sobre el bosón de Higgs, algo que lo protege de desaparecer en presencia de agujeros negros primigenios en evaporación. Podrían ser partículas o fuerzas completamente nuevas.
En cualquier caso, está claro que todavía Todavía tenemos mucho que descubrir sobre el inquietante universo en las escalas más pequeñas y más grandes..