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Físicos recrean en laboratorio un fenómeno que podría transformar todo el universo

Fuente: El Tiempo - Vida
Físicos recrean en laboratorio un fenómeno que podría transformar todo el universo
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Investigadores de la Universidad de Tsinghua en Pekín lograron simular en condiciones controladas un proceso cuántico extremo llamado "desintegración del vacío falso", usando átomos de Rydberg. El experimento, publicado en Physical Review Letters, demuestra que los mecanismos teóricos detrás de este fenómeno pueden reproducirse a pequeña escala, aunque no hay evidencia de que esto ocurra en el universo real.

Un equipo de físicos logró recrear en el laboratorio uno de los escenarios más extremos que contempla la teoría cuántica: la posibilidad de que el universo podría no estar en su estado más estable y pudiera colapsar hacia una configuración completamente diferente. El estudio, desarrollado por investigadores de la Universidad de Tsinghua en Pekín y publicado en la revista Physical Review Letters, no sugiere que este evento vaya a ocurrir, pero sí confirma que los mecanismos que lo sustentan pueden observarse a pequeña escala en un experimento controlado.

La clave del trabajo estuvo en manipular átomos de Rydberg, sistemas altamente energéticos cuyos electrones orbitan a grandes distancias del núcleo. Esta característica los hace especialmente sensibles para simular fenómenos cuánticos complejos. Los científicos organizaron estos átomos en forma de anillo y utilizaron un láser para manipular sus estados, creando un "paisaje energético" con dos niveles: uno que representaba el vacío falso y otro más bajo, equivalente al vacío verdadero.

Bajo estas condiciones, los investigadores observaron cómo el sistema pasaba de un estado a otro a través del efecto túnel cuántico, un fenómeno donde las partículas logran atravesar barreras de energía sin tener aparentemente la energía suficiente para hacerlo, algo que la física clásica no puede explicar. Durante la simulación, se formó una especie de "burbuja" de vacío verdadero que aumentaba la probabilidad de que el sistema transitara hacia el estado más estable. Además, registraron que el proceso de decaimiento se aceleraba cuando aumentaba la intensidad del láser, siguiendo el comportamiento predicho por los modelos teóricos.

Según la teoría cuántica de campos, el vacío no es la ausencia total de materia o energía, sino el estado de menor energía de un sistema. Sin embargo, ese mínimo podría no ser definitivo, pues podría existir un estado aún más bajo separado por barreras energéticas. Si el universo estuviera en este equilibrio inestable, una transición espontánea hacia un estado más estable podría iniciarse en cualquier punto del espacio, formando una burbuja que se expandiría a una velocidad cercana a la de la luz, transformando fundamentalmente el universo en las regiones que alcanzara.

Los propios investigadores advierten que no hay evidencia de que este escenario esté ocurriendo ni de que vaya a suceder. El experimento tampoco permite responder esa pregunta. Lo que sí aporta es una nueva herramienta para estudiar fenómenos en la frontera entre la teoría cuántica de campos y la relatividad general, dos marcos teóricos que aún no han sido completamente reconciliados y representan uno de los grandes desafíos de la física moderna.

Fuente original: El Tiempo - Vida

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