Según la teoría del Big Bang, no deberíamos existir

No deberíamos existir. Con esta afirmación no hago mía la perspectiva de esos catastrofistas y pasados de vuelta que circulan por internet y que dicen que la raza humana es lo peor. No, estoy hablando desde el punto de vista físico: nuestra existencia era muy improbable. Pero que nos quiten lo bailao. La teoría del Big Bang, con sus grandes éxitos explicando por qué el Universo es como es, no nos habla de cuál es la razón para que lo que vemos a nuestro alrededor exista. Me explico.

Al universo le gusta el modo zen, el equilibrio entre el yin y el yang, que todo se conserve aunque se transforme de uno u otro modo. En cierto modo, no puede ser de otra forma: lo que existe, existe, y siempre existirá en el universo, aunque no siempre tenga el mismo aspecto.

Podemos verlo desde un punto de vista de lo que se llama termodinámica, rama de la física, que tiene como uno de sus postulados que cuando dos sistemas a diferentes temperaturas interactúan, sus estados térmicos tienden a igualarse, a alcanzar un equilibrio en el que una propiedad física, la temperatura, se homogeneiza. Hagan la prueba abriendo la ventana uno de estos días de primaverano (en el hemisferio norte).

El equilibrio en el universo se puede ver de otras maneras, aunque no siempre hemos sido como somos hoy, así que vivimos en un equilibrio variable. Abran el congelador y miren un cubito de hielo. En ese ambiente gélido, las moléculas de agua viven en un equilibrio en el que están ligadas entre sí formando un entramado cristalino (conocemos en realidad dieciocho formas diferentes de hielo según la estructura de esos cristales). Fuera del congelador, a una temperatura ambiente más alta, se pasa a otro equilibrio, con las moléculas formando un líquido, se produce un cambio de estado. Algo parecido le ha pasado al universo en varias ocasiones, cambiando de estado y cambiando sus propiedades ostensiblemente, según la temperatura ambiente.

Dejemos la física de andar por casa y pasemos a ambientes más complejos. Y sigamos calentándonos la cabeza y, de paso, el universo. Si a algunos les gusta coger cervezas heladas de la nevera, a los físicos les apasiona sacar de laboratorios como Fermilab o el CERN partículas supercalientes. La temperatura es movimiento, y en esos laboratorios se aceleran partículas a velocidades increíbles, dándoles energías literalmente extraordinarias para nuestro tiempo. Por ejemplo, Fermilab acelera partículas a través de sistemas magnéticos cuya potencia equivale a cerca de un millón de bombillas de casa, o lo que consume una ciudad como Nerja. Esa potencia se emplea, por ejemplo, en acelerar protones a velocidades que difieren de la de la luz en solo unas pocas diezmillonésimas, para hacerlos chocar con átomos bastante densos (como el iridio) y acabar produciendo antiprotones.

Antimateria

Los antiprotones son una forma de lo que se conoce como antimateria, que es igual que la materia que conocemos, pero con carga eléctrica inversa (además de otras propiedades que también se invierten). Todas las partículas tienen su antipartícula, y si colisionan se autoaniquilan, dando lugar a fotones (y algunas partículas más en ciertos casos), liberándose una energía dada por la famosa ecuación E=mc².

Todas las partículas tienen su antipartícula, y si colisionan se autoaniquilan

El caso es que solo hemos logrado crear del orden de una milmillonésima de gramo de antimateria en toda nuestra historia. Y aunque hay antimateria que se produce naturalmente en impactos de rayos cósmicos, no dura nada, rápidamente se aniquila chocando con la materia que nos rodea por todas partes.

Y aquí llegamos al punto clave: la materia nos rodea. No hay antimateria en cantidades significativas en ningún lugar que hayamos explorado. Ni cerca, ni tampoco lejos, no hemos contemplado nunca una galaxia de materia chocar con una de antimateria, el espectáculo de luz y color sería tremendo. Pero no existe tal cosa.

Sin embargo, en un universo primigenio muy, muy caliente y denso, a solo unos 2 billones de grados centígrados, según la teoría del Big Bang (como referencia, el núcleo del Sol está a 15 millones de grados), los choques entre partículas, y entre partículas y antipartículas, debían ser continuos, con energías típicas del orden de un billón de veces las que hemos conseguido en el CERN. Y así el sistema (el sistema es todo el universo) mantenía el equilibrio, un mismo número de partículas que de antipartículas, todas apareciendo y aniquilándose continuamente (y dando lugar a otras partículas, como los fotones).

Hoy, sin embargo, vivimos en un universo de materia. ¿Por qué? En un universo en equilibrio con la misma cantidad de materia que antimateria, todo debería haberse autoaniquilado y solo quedarían fotones. Pero no, gracias a los cielos, o a los universos, no todo se aniquiló. ¿Cómo fue posible? Tuvo que haber, por alguna razón, un exceso de materia que sobrevivió (o de antimateria, pero hoy la llamamos materia, da igual), y aquí estamos nosotros para demostrarlo. Eso nos dice la teoría del Big Bang, que describe con mucho éxito muchas cosas que observamos en el universo, pero no por qué existe solo materia y, por extensión, por qué existimos nosotros.

Las implicaciones de que el universo esté lleno de materia y la antimateria no aparezca por ningún sitio son extraordinarias. Podemos pensar en que, por alguna fluctuación cuántica, una zona del universo (tan grande como todo lo que conocemos) se halló con un exceso de materia. Esto pudo ocurrir en un momento en el que todo lo que compone el universo estaba en un estado determinado con materia y antimateria coexistiendo, un estado análogo al hielo de nuestra nevera. Pero la fluctuación cuántica ocurrió justo en el instante exacto en el que el universo pasó a otro estado, en el que las propiedades eran muy diferentes, un cambio de estado análogo al paso del hielo al agua. Algo, seguramente raro y tremendamente oportuno para nuestros intereses, pasó por el camino. También puede ser que parte de la esencia de ese cambio de estado, quizás algo llamado inflación, provocó que esa zona donde ocurrió una fluctuación cuántica se aislara del resto del universo.

La implicación es que nosotros viviríamos en esa “pequeña” burbuja primigenia y el universo en sí debería ser muchísimo mayor que lo que vemos, con zonas de él totalmente inaccesibles para nosotros, que estarían dominadas por antimateria, con sus galaxias, estrellas, planetas y ¡¿vida?!, de antimateria. Pero debemos considerar que no vemos las fronteras de esas burbujas, ya que no detectamos aniquilación masiva materia/antimateria por ningún lado. Así que la cosa no puede ser tan sencilla.

Concluimos entonces que no deberíamos existir; la materia y antimateria deberían haberse autoaniquilado en el universo temprano. Pero en una lotería donde la probabilidad era de uno en unos mil millones (esa es otra historia) nos tocó el premio: el vacío cósmico se llenó de materia. Y aquí estamos.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, profesora de investigación en el Instituto de Astrofísica de Canarias.

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