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¿Evitó el bosón de Higgs el colapso del Universo?

Investigadores han propuesto que esta partícula podría ser la pieza del puzzle que falta para comprender por qué comenzó un periodo de inflación instantes después del Big Bang

MADRIDActualizado:

A pesar de que hace ya más de seis años de su hallazgo (fue el 4 de Julio de 2012), el bosón de Higgs, la partícula que confiere masa a todas las demás y completa el Modelo Estándar de la Física, guarda aún numerosos secretos. Y ahora, David Sloan, de la universidad británica de Oxford, y George Ellis, de la universidad de Ciudad del Cabo, en Sudáfrica, creen que la esquiva partícula jugó un papel fundamental justo al principio de la existencia del Universo.

El motivo es que, si el Universo primitivo no hubiera tenido cierto grado de orden todo se habría perdido en el interior de una oleada de agujeros negros apenas unos instantes después del Big Bang. O quizá dentro de un único y enorme agujero negro supermasivo. Afortunadamente no fue así, y los dos investigadores creen que el bosón de Higgs pudo ser la razón. Sus conclusiones acaban de publicarse en ArXiv.org.

Durante los primeros momentos de vida del Universo, toda la materia estaba contenida en un espacio muy pequeño. Pero entonces se produjo la inflación, un proceso de rapidísima expansión del espacio, que en un instante pasó de ser un simple punto a tener proporciones astronómicas.

La pieza perdida del puzzle

La mayoría de los cosmólogos están convencidos de que la inflación sucedió realmente, aunque el cómo sigue siendo un misterio. Pero para Sloan y Ellis, el bosón de Higgs podría ser «la pieza perdida del puzzle».

La inflación, en efecto, requiere de un tipo concreto de partícula que impregne cada rincón del espacio, y la única que conocemos con esa capacidad es, precisamente, el bosón de Higgs. Según los cálculos de Sloan y Ellis, si el bosón de Higgs está realmente detrás de la inflación, resolvería una cuestión para la que la Ciencia, hoy, no tiene una respuesta: cómo era el universo antes de que la inflación sucediera.

Los investigadores creen que, muy probablemente, el Universo comenzó en un estado de gran desorden o, lo que es lo mismo, de muy alta entropía. Y son de esa opinión por el simple hecho de que hay muchos más estados desordenados que bien organizados. «Supongamos que lanzas un millón de dados -dice Sloan-. Solo hay una forma de que en todos salga un seis, pero si quieres que salga un número diferente al seis, entonces hay cinco millones de formas de conseguirlo».

Que sepamos hasta ahora, uno de los estados con mayor entropía que existe es un agujero negro, pero sabemos que el universo primitivo no pudo haberse llenado de agujeros negros por el simple hecho de que si hubiera sido así nunca habríamos llegado al Universo que tenemos hoy, con la materia distribuida por igual por todas partes.

¿Por qué el Universo no es una gran singularidad?

Tampoco hubo un único y enorme agujero negro ya que, según explica el investigador, «el problema sería que todo el Universo primitivo sería una singularidad, de forma que no podría expandirse para que existieran árboles, pájaros y todas las cosas maravillosas que podemos ver en el Universo actual».

Y aquí es donde entra en juego el bosón de Higgs. Aunque no lo comprendemos aún perfectamente, si parece claro que su campo asociado (el campo de Higgs) se correlaciona a la inversa con la gravedad. O, dicho en otras palabras, a medida que la fuerza del campo de Higgs aumenta, la gravedad disminuye.

Partiendo de esa base, los cálculos de Sloan y Ellis demuestran que el «problema del agujero negro» podría evitarse por completo. Dado que el campo de Higgs habría sido más fuerte justo después del Big Bang, la gravedad habría sido mucho más débil, evitando así que la materia resultara atrapada y triturada en el interior de gujeros negros justo antes de que la inflación comenzara a expandir el espacio.

Estos resultados constituyen un gran paso que va más allá del propio Modelo Estándar, pero resultan plausibles a la luz de lo que sabemos sobre la forma en que el campo de Higgs y la gravedad interactúan en el Universo actual.

Sin embargo, la idea tiene un grave inconveniente: nunca podremos probarla. La inflación, en efecto, produjo en un instante tal cantidad de espacio que nosotros, desde nuestra posición, apenas si podemos ver una pequeña porción de todo el «Universo inflado». Es decir, que basándonos en el escaso porcentaje de Universo que podemos observar, resulta muy difícil probar la idea propuesta por Sloan y Ellis.

Pero Sloan cree que no deberíamos descartar la idea, ni tampoco renunciar a probarla, ya que podríamos observar sus efectos en las zonas del Universo actual que más se parecen al universo súper denso de antes de la inflación. Esas «zonas privilegiadas», según Sloan, son el exterior de los agujeros negros.

A partir de ahora, los investigadores tratarán de encontrar las pruebas que les faltan para confirmar sus ideas. Si lo consiguen, el bosón de Higgs y el Universo entero, nos habrán revelado uno de sus secretos mejor guardados.