Los físicos de la UBC pueden haber solucionado uno de los grandes rompecabezas de la naturaleza: ¿Qué causa la expansión acelerada de nuestro universo?
Crédito: NASA
El estudiante de doctorado Qingdi Wang ha abordado esta cuestión en un nuevo estudio que trata de resolver una importante cuestión de incompatibilidad entre dos de las teorías más exitosas que explican cómo funciona nuestro universo: la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general de Einstein.
El estudio sugiere que si nos acercamos al universo en el camino, nos daríamos cuenta de que está compuesto de espacio y tiempo constantemente fluctuantes.
"El espacio-tiempo no es tan estático como parece, se está moviendo constantemente", dijo Wang.
"Esta es una nueva idea en un campo donde no ha habido un montón de nuevas ideas que tratan de abordar este tema", dijo Bill Unruh, un profesor de física y astronomía que supervisó el trabajo de Wang.
En 1998, los astrónomos encontraron que nuestro universo se está expandiendo a una tasa cada vez mayor, lo que implica que el espacio no está vacío y que en su lugar está lleno de energía oscura que empuja la materia.
El candidato más natural para la energía oscura es la energía del vacío. Cuando los físicos aplican la teoría de la mecánica cuántica al vacío de energía, predicen que habría una densidad increíblemente grande de energía de vacío, mucho más que la energía total de todas las partículas del universo. Si esto es cierto, la teoría de la relatividad general de Einstein sugiere que la energía tendría un fuerte efecto gravitacional y la mayoría de los físicos piensan que esto haría que el universo explotara.
Afortunadamente, esto no sucede y el universo se expande muy lentamente. Pero es un problema que hay que resolver para que la física fundamental avance.
A diferencia de otros científicos que han tratado de modificar las teorías de la mecánica cuántica o de la relatividad general para resolver el problema, Wang y sus colegas Unruh y Zhen Zhu, también un estudiante de doctorado de la UBC, sugieren un enfoque diferente. Toman la gran densidad de la energía del vacío predicha por la mecánica cuántica seriamente y encuentran que hay información importante sobre la energía del vacío que faltaba en cálculos anteriores.
Sus cálculos proporcionan una imagen física completamente diferente del universo. En esta nueva imagen, el espacio en el que vivimos está fluctuando violentamente. En cada punto, oscila entre la expansión y la contracción. A medida que se balancea hacia atrás y hacia adelante, los dos casi se cancelan unos a otros, pero un efecto neto muy pequeño impulsa el universo a expandirse lentamente a una velocidad acelerada.
Pero si el espacio y el tiempo fluctúan, ¿por qué no podemos sentirlo?
"Esto sucede a escalas muy diminutas, miles de millones y billones de veces más pequeñas que un electrón", dijo Wang.
"Es similar a las olas que vemos en el océano", dijo Unruh. "No se ven afectadas por la intensa danza de los átomos individuales que componen el agua sobre la que cabalgan las olas".
Su ponencia se publicó la semana pasada en Physical Review D.