lunes, 30 de julio de 2012

El universo en expansión - 4 - Antimateria y antiuniverso

En la gran explosión se produjo materia (quarks), pero también antimateria (antiquarks), y esto en cantidades exactamente iguales. Sin embargo, en el universo actual parece que no existe prácticamente antimateria. ¿Por qué?

Hawking explica (pgs.112-113 de su “Historia del tiempo”, edición de bolsillo de Alianza Editorial) que “…las TGU permiten a los quarks transformarse en antielectrones a altas energías. También permiten el proceso inverso, la conversión de antiquarks en electrones, y de electrones y antielectrones en antiquarks y quarks. Hubo un tiempo, en los primeros instantes del universo, en que este estaba tan caliente que las energías de las partículas eran tan altas que estas transformaciones podían tener lugar. ¿Pero por qué debería esto suponer la existencia de más quarks que antiquarks? La razón es que las leyes de la física no son exactamente las mismas para partículas que para antipartículas.

Entre las razones que explica Hawking a continuación, menciona (pg.114) que “el universo se tendría que comportar igual si se reemplazaran las partículas por antipartículas, si se tomara la imagen especular y se invirtiera la dirección del tiempo”, pero no se comportaría igual si no se realizan simultaneamente estas tres simetrías. Por tanto, “dado que hay fuerzas que no poseen la simetría T (del tiempo), podría ocurrir que, conforme el universo se expande, estas fuerzas convirtieran más antielectrones en quarks que electrones en antiquarks. Entonces, al expandirse y enfriarse el universo, los antiquarks se aniquilarían con los quarks, pero, como habría más quarks que antiquarks, quedaría un pequeño exceso de quarks , que son los que constituyen la materia que vemos hoy en día y de la que estamos hechos.

Hawking utiliza la expresión “podría ocurrir que…”, lo que da la impresión de que esta teoría no le convence del todo.

Pero si “el universo se tendría que comportar igual si se reemplazaran las partículas por antipartículas, si se tomara la imagen especular y se invirtiera la dirección del tiempo”, la deducción más sencilla es que al igual que la materia se expande a partir de la gran explosión a lo largo del tiempo “positivo” formando nuestro universo, la antimateria se debe expandir, también a partir del big bang, pero a lo largo de un tiempo “negativo”, formando un antiuniverso simétrico al nuestro.


La existencia de un antiuniverso plantearía algunos problemas, desde el punto de vista religioso, si este fuese idéntico, simétrico, al universo material. Existirían dos Tierras, con dos humanidades exactamente iguales. ¿Un hombre y un antihombre tomarían exactamente las mismas decisiones? Eso negaría su capacidad de elección y, por tanto, su responsabilidad. No existiría el pecado ni la culpa, y no tendría sentido la Redención.

Los que creemos que la libertad de elección de los hombres no es un producto de su constitución química, debemos suponer que sus decisiones no serían automáticamente las mismas, lo que en definitiva haría que las dos humanidades fueran completamente distintas.

Pero es que además esos dos universos no serían iguales. Ya vimos, en la segunda entrada de esta serie, que las galaxias se formaron debido a que muy pronto (en una pequeñísima fracción del primer segundo) se produjo una “rotura de la simetría”, que, según Penrose (El camino a la realidad, apartado 28.1 y siguientes), fue totalmente aleatoria. En el antiuniverso debió producirse también una rotura de la simetría, pero que, al ser igualmente aleatoria, difícilmente hubiera podido dar un universo idéntico al nuestro.

Para Hawking (pg. 201) esa rotura de la simetría se debió a que el universo primordial “no podría haber sido completamente uniforme, porque ello violaría el principio de incertidumbre de la teoría cuántica. Tendría que haber habido pequeñas fluctuaciones en la densidad y en las velocidades de las partículas”, siendo esas pequeñas fluctuaciones las que hicieron que se produjera la rotura. Y el mismo “principio de incertidumbre”, que él invoca, haría que fuera imposible que las irregularidades fueran simétricas en ambos universos.

(El principio de incertidumbre postula que contra más precisión se quiera tener al medir la velocidad de una partícula, menos precisión se tendrá sobre su posición, y, viceversa, contra más precisión se quiera tener en la detección de la posición de una partícula, menos precisión se tendrá en su velocidad).

3 comentarios:

  1. Amigo, es un gusto volver a leerte, compartir tardes y pasearse por esos otros mundos al que nos aproximas con tus escritos.
    Un abrazo y saludos desde Caracas.

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  2. María: Reincorporada a Caracas, espero que te asomes cuanto antes a tu ventana. Un abrazo.

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  3. Vale, aquí es donde quería llegar yo. Pero al fin y al cabo, no hay una teoría firme. Se habla siempre de una rotura de la simetría "porque si", no parece que haya una causa aparente. Es decir, a mí me parece lógico que se rompa esa simetría; en cualquier sistema caótico ya sabemos que la más mínima variación puede resultados inesperados o al menos poco probables en condiciones normales.
    Si todo estaba en un equilibrio dinámico, hubo algo que rompió ese equilibrio. Eso no quiere decir que no exista equilibrio actualmente en el universo. Creo que el concepto de equilibrio es algo confuso. Yo miro el universo y reina el caos por todas partes, estrellas que colapsan, planetas y satélites que sufren impactos de agentes externos, agujeros negros que se "tragan" a sus vecinos...y sin embargo existe armonía, cuerpos que giran alrededor de otros en una sinfonía que nos parece eterna...a nuestros ojos finitos. Al fin y al cabo esa sinfonía también tiene final, tambien tiene su ciclo dentro de otro ciclo más grande...Hay simetrías por todas partes pero también hay un elemento extraño, azaroso, caprichoso...no sé, hay algo que no me convence, hay muchas cosas que desconocemos. Y eso es maravilloso!

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