¿La burbuja del universo primitivo? Un universo «espejo» puede ser una respuesta más sencilla

Vivimos en una época increíble para comprender el universo.

Nuestros potentes telescopios muestran que el cosmos es más simple de lo esperado en las escalas más grandes.

Mientras tanto, los experimentos de física de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones no han encontrado sorpresas en las escalas más pequeñas.

Estos hallazgos son sorprendentes porque muchos teóricos esperaban un universo más complejo. Las principales teorías actuales combinan la teoría de cuerdas (un marco matemático complejo) y la «inflación cósmica», que sugiere que el universo se expandió increíblemente rápidamente en sus primeros momentos.

Juntos, predicen un cosmos complejo y caótico, pero las observaciones muestran lo contrario.

Algunos teóricos sostienen que nuestro universo es sólo una parte de un «multiverso» donde cada universo tiene diferentes propiedades físicas.

Pero otros sugieren que el universo puede ser realmente simple en todas las escalas. Esta visión más simple puede acercarnos a comprender los mayores misterios del cosmos.

La teoría de cuerdas sostiene que los componentes básicos del universo son pequeñas cuerdas vibrantes. La teoría también requiere más dimensiones que las tres que experimentamos. Se dice que estas dimensiones adicionales son demasiado pequeñas para detectarlas, lo que hace que la teoría sea casi imposible de probar porque ofrece innumerables posibilidades para las leyes físicas.

La inflación cósmica, por otra parte, fue propuesta en la década de 1980 para explicar por qué el universo parece tan liso y plano. La idea es que, en sus primeros momentos, el universo experimentó una rápida expansión que aplanó las irregularidades. También se cree que esta teoría explica pequeñas variaciones en la densidad del universo primitivo, que condujeron a la formación de galaxias.

Pero a pesar del atractivo de estas teorías, la evidencia que las respalda sigue siendo difícil de alcanzar. La teoría de cuerdas no ha hecho predicciones exitosas y la inflación predice ondas gravitacionales de longitud de onda larga que no se han encontrado. A medida que mejoran las observaciones, se descartan cada vez más modelos de inflación.

El físico Latham Boyle y su colega Ilaria Caiazzo proponen una alternativa más sencilla a estas complejas teorías. Analizaron algunos de los mayores enigmas de la cosmología con una nueva perspectiva, utilizando suposiciones mínimas. Su enfoque implica ver el universo primitivo como si tuviera una «imagen especular» que se remonta al pasado.

Boyle y Caiazzo se basaron en la idea de «simetría conforme», que sugiere que las partículas ligeras y las partículas sin masa no experimentan la contracción del espacio durante el Big Bang. Teorizaron que el Big Bang actúa como un espejo, donde nuestro universo avanza en el tiempo mientras una versión reflejada retrocede. Esto restaura una simetría fundamental en física llamada simetría CPT, donde cada partícula tiene una «antipartícula» correspondiente que se mueve en la dirección opuesta.

Esta idea del «espejo» también proporcionó pistas sobre la materia oscura. Los investigadores predijeron la existencia de neutrinos pesados ​​»diestros», que nunca han sido observados directamente pero que pueden existir basándose en las propiedades de los neutrinos más ligeros y conocidos. Calcularon que estos neutrinos diestros podrían explicar la materia oscura, ofreciendo una predicción comprobable.

Boyle y Caiazzo abordaron otra gran pregunta: ¿por qué el universo es tan plano y uniforme a gran escala? Para explicar esto, aplicaron la física estadística a universos enteros. Según sus hallazgos, un universo plano y en expansión como el nuestro tiene la entropía más alta, lo que significa que es el que tiene más probabilidades de existir. Esta explicación no requiere inflación cósmica.

También demostraron que las fluctuaciones de densidad en su universo espejo pueden surgir de un campo cuántico especial sin producir las ondas gravitacionales esperadas en la inflación. Esto se alinea con las observaciones actuales.

La teoría de Boyle y Caiazzo aún se está desarrollando y se necesita más trabajo para confirmar que es matemática y físicamente sólida. Sin embargo, sus hallazgos sugieren que puede haber explicaciones más simples y comprobables para las principales características del universo.

Al desafiar las ideas dominantes y centrarse en la simplicidad, este nuevo enfoque puede ayudar a sentar una base más sólida para comprender el cosmos. En lugar de obligar a las observaciones a ajustarse a teorías complejas, los científicos deberían dejar que las observaciones guíen ideas nuevas y más simples sobre cómo surgió nuestro universo.