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Sin rastro de la partícula que hizo explotar al Universo

Los recientes intentos por encontrar la partícula que, en teoría, es responsable de la rapidísima expansión del Universo en sus primeros instantes (inflación), ha dejado a los físicos con las manos vacías. Y con la duda de que esa hipotética partícula exista realmente. Sin embargo, queda aún una pequeña posibilidad de que el inflatón, que así se llama la esquiva partícula, sea más pesada de lo esperado, o quizá algo diferente de lo que se creía. De todas formas, y ante los resultados de los últimos experimentos, detallados en un artículo que acaba de publicarse en Physical review, la comunidad científica se prepara para volver a las pizarras y buscar alguna otra teoría que sea capaz de explicar uno de los mayores misterios del Universo. Un equipo de investigadores del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias y de la Universidad de Zúrich explica en el citado artículo cómo ha estado «cazando», durante años y sin éxito, al inflatón con una serie de experimentos llevados a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones, LHC, en el CERN. Como su propio nombre indica, los inflatones serían partículas subatómicas capaces de «inflar» el espacio. Y los físicos llevan mucho tiempo buscándolas, como posible solución al problema de la inflación del Universo, un breve periodo, poco después del Big Bang, en el que el Universo creció de forma explosiva, aumentando miles de veces su tamaño en apenas una fracción de segundo. La radiación de fondo Cuando, hace años, los científicos midieron el fondo de microondas del Universo, que es la radiación residual del Big Bang, se dieron cuenta de que, inexplicablemente, esa radiación es uniforme en todas partes. Es decir, que es exactamente la misma con independencia de dónde se lleve a cabo la medición. Radiación de fondo de microondas- NASA / WMAP Science Team Sabemos que el fondo de microondas es lo que queda de la luz que existió cuando el Universo tenía aún unos pocos cientos de miles de años de edad y estaba todavía demasiado caliente como para que las partículas pudieran unirse para formar estructuras más complejas. Después, a medida que el Universo se fue expandiendo, esa radiación se fue «estirando» hasta las longitudes de las microondas, que aún podemos ver. Sin embargo, dada la enorme escala del Universo y debido al hecho de que la luz procedente de uno de sus extremos no ha tenido tiempo aún de llegar hasta el otro, resulta como mínimo extraño que esa luz residual haya podido extenderse de manera uniforme por todas partes. «Cuando miramos al cielo -explica Marcin Chrzaszcz, de la Academia Polaca de Ciencias y autor principal del artículo- los fragmentos de espacio profundo que son visibles en una dirección están tan lejos de los que son visibles en la dirección opuesta que la luz no ha tenido tiempo aún de viajar entre ellos. Por lo que nada de lo que haya sucedido en una de esas áreas debería poder afectar a las del otro lado. Sin embargo, miremos donde miremos, la temperatura que reina en las regiones más distantes del Cosmos, ¡es prácticamente idéntica! ¿Cómo es posible que sea tan uniforme? La única explicación posible En 1981, el físico Alan Guth sugirió que si el Universo, mientras aún era joven y caliente, hubiera crecido muy rápidamente durante un breve periodo de tiempo, la radiación de fondo seguiría reflejando esa uniformidad. Y ese periodo de rápida inflación podría explicar lo que vemos en la actualidad. Pero una fuerza así necesita de un campo que la empuje, y todos los campos tienen partículas asociadas capaces de transportar la información. Así es como entró en juego el inflatón, una partícula teórica que habría «empujado» el espacio hasta un tamaño gigantesco en apenas una fracción de segundo, tras la cual el Universo habría seguido expandiéndose con normalidad. Igual que sucede con su «primo», el famoso bosón de Higgs, el inflatón, si es que realmente existe, sería demasiado fugaz como para poder ser observado directamente. Incluso hubo un momento en que se llegó a decir que el Higgs era, en realidad, el inflatón disfrazado. Pero su descubrimiento en 2012 demostró que no era así. El bosón de Higgs entra en escena «Durante mucho tiempo -explica Chrzaszcz- el bosón de Higgs fue un buen candidato a ser el inflatón. Pero cuando, en 2012, el Higgs fue finalmente observado en el LHC, resultó ser demasiado pesado». En efecto, si la partícula de Higgs hubiera sido responsable de hacer que el espacio se inflara en una fracción de segundo, habría dejado su «firma» en la radiación de fondo. Pero no es así, y eso llevó a los físicos a pensar que, aunque el inflatón fuera parecido al Higgs, tendría que tener una masa mucho más pequeña. Las partículas que tienen características muy similares, como sucede con los minúsculos y fantasmagóricos neutrinos, pueden cambiar u «oscilar» en diferentes formas llamadas sabores. Y una partícula de Higgs que oscilara convirtiéndose en un inflatón habría dado a los físicos dos grandes hallazgos por el precio de uno cuando fue descubierto en 2012. Para detectar estas partículas capaces de cambiar en menos de lo que dura un parpadeo, los físicos tendrían que haber descubierto una secuencia específica de partículas generadas al descomponerse tras una colisión en el LHC. En concreto, una partícula llamada «mesón belleza», o mesón B +, en ocasiones se descompondría en un mesón K + (llamado kaón) más una partícula de Higgs. Y si la partícula de Higgs realmente oscilaba convirtiéndose en un inflatón, entonces se descompondría en un par de partículas elementales llamadas muón y anti-muón. El inflatón no existe «En nuestros análisis -concluye Chrzaszcz- buscamos esas secuencias en hasta el 99% de los posibles valores de ese parámetro, y no encontramos nada. Por lo tanto, podemos decir con gran certeza que el inflatón, sencillamente, no existe». Sin embargo, aún queda un pequeño resquicio para la esperanza. Por ejemplo,el Higgs aún podría estar convirtiéndose en un inflatón en el 1% de los valores no estudiados por el equipo de Chrzaszcz, algo que los próximos análisis de datos confirmarán o descartarán en el futuro. Y, por supuesto, también existe la posibilidad de que el inflatón sea mucho más pesado de lo previsto, o que no se comporta como los físicos han creído hasta ahora. La tercera, y más probable posibilidad es que, después de todo, el inflatón no exista en absoluto, lo cual nos devolvería a la «primera casilla» del tablero, dejándonos con un palmo de narices y muy pocas pistas para entender por qué el Universo es tan incomprensiblemente uniforme en todas partes.

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