Teorizan una fase burbujeante en el universo primitivo
Una transición de fase desconocida hasta ahora en el universo primitivo, caracterizada por la formación de colosales burbujas, ha sido teorizada por un par de físicos de partículas.
Justo después del Big Bang, hace 13.700 millones de años, se produjo algo comparable a llevar una olla de agua a ebullición: Cuando la temperatura alcanza el punto de ebullición, se forman burbujas en el agua, que estallan y se evaporan a medida que el agua hierve. Esto continúa hasta que no hay más agua que cambie de fase de líquido a vapor.
La idea procede de los físicos de partículas Martin S. Sloth, del Centro de Cosmología y Fenomenología de la Física de Partículas de la Universidad del Sur de Dinamarca, y Florian Niedermann, del Instituto Nórdico de Física Teórica (NORDITA) de Estocolmo. Niedermann fue postdoctorando en el grupo de investigación de Sloth. En este nuevo artículo científico, publicado en Physics Letters B, presentan una base aún más sólida para su idea.
"Hay que imaginar que las burbujas surgieron en varios lugares del universo primitivo. Se hicieron más grandes y empezaron a chocar unas con otras. Al final, se produjo un complicado estado de burbujas en colisión, que liberaron energía y acabaron evaporándose", explica en un comunicado Martin S. Sloth.
El trasfondo de su teoría de los cambios de fase en un universo burbujeante es un problema muy interesante para calcular la llamada constante de Hubble, un valor que indica a qué velocidad se expande el universo. Sloth y Niedermann creen que el universo burbujeante desempeña un papel en este problema.
La constante de Hubble puede calcularse de forma muy fiable, por ejemplo, analizando la radiación cósmica de fondo o midiendo a qué velocidad se aleja de nosotros una galaxia o una estrella en explosión. Según Sloth y Niedermann, ambos métodos no sólo son fiables, sino que están reconocidos científicamente. El problema es que los dos métodos no conducen a la misma constante de Hubble. Los físicos llaman a este problema "la tensión de Hubble".
"En ciencia, tienes que ser capaz de llegar al mismo resultado utilizando métodos diferentes, así que aquí tenemos un problema. ¿Por qué no obtenemos el mismo resultado cuando tenemos tanta confianza en ambos métodos?", afirma Florian Niedermann.
Sloth y Niedermann creen haber encontrado un camino para obtener la misma constante de Hubble, independientemente del método que se utilice. El camino comienza con una transición de fase y un universo burbujeante -y, por tanto, un universo temprano y burbujeante está conectado a "la tensión de Hubble". "Si asumimos que estos métodos son fiables -y pensamos que lo son- entonces quizá los métodos no sean el problema. Quizá tengamos que examinar el punto de partida, la base, a la que aplicamos los métodos. Quizá esta base sea errónea".
La base de los métodos es el llamado Modelo Estándar, que supone que en el universo primitivo había mucha radiación y materia, tanto normal como oscura, y que éstas eran las formas dominantes de energía. La radiación y la materia normal estaban comprimidas en un plasma oscuro, caliente y denso; el estado del universo en los primeros 380.000 años tras el Big Bang.
Cuando se basan los cálculos en el Modelo Estándar, se llega a diferentes resultados sobre la velocidad de expansión del universo y, por tanto, a diferentes constantes de Hubble.
Pero, ¿quizás una nueva forma de energía oscura estaba en juego en el universo primitivo? Sloth y Niedermann creen que sí.
Si se introduce la idea de que una nueva forma de energía oscura en el universo primitivo empezó de repente a burbujear y a experimentar una transición de fase, los cálculos concuerdan. En su modelo, Sloth y Niedermann llegan a la misma constante de Hubble cuando utilizan ambos métodos de medición. Llaman a esta idea Nueva Energía Oscura Temprana-NEDE.
Sloth y Niedermann creen que esta nueva energía oscura sufrió una transición de fase cuando el universo se expandió, poco antes de pasar del estado de plasma denso y caliente al universo que conocemos hoy.
"Esto significa que la energía oscura del universo primitivo sufrió una transición de fase, igual que el agua puede cambiar de fase entre congelada, líquida y vapor. En el proceso, las burbujas de energía acabaron chocando con otras burbujas y por el camino liberaron energía", explica Niedermann.
"Podría haber durado desde un tiempo increíblemente corto -quizá el tiempo que tardan dos partículas en colisionar- hasta 300.000 años. No lo sabemos, pero estamos trabajando para averiguarlo", añade Sloth.
Así pues, el modelo de transición de fase se basa en el hecho de que el universo no se comporta como nos dice el Modelo Estándar. Puede sonar un poco disparatado desde el punto de vista científico sugerir que algo falla en nuestra comprensión fundamental del universo; que basta con proponer la existencia de fuerzas o partículas hasta ahora desconocidas para resolver la tensión de Hubble.
"Pero si confiamos en las observaciones y los cálculos, debemos aceptar que nuestro modelo actual del universo no puede explicar los datos, y entonces debemos mejorar el modelo. No desechándolo y descartando su éxito hasta ahora, sino elaborándolo y haciéndolo más detallado para que pueda explicar los nuevos y mejores datos", afirma Martin S. Sloth, y añade: "Parece que una transición de fase en la energía oscura es el elemento que falta en el actual Modelo Estándar para explicar las diferentes mediciones de la velocidad de expansión del universo."
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