La simetría en las leyes de la física sostiene que la materia y la antimateria son reflejos perfectos entre sí; sin embargo, nueva evidencia sugiere que esta simetría en las leyes de la física no ha permanecido inmutable, sino que poco después del Big Bang hubo un pequeño cambio. Esta interesante investigación podría ofrecer una explicación a por qué existimos nosotros en el universo.
Los físicos se han preguntado durante mucho tiempo por qué hay más materia que antimateria en el universo. ¿Por qué hay algo en vez de nada? Precisar la fuente detrás de esta violación de la simetría existencial, incluso encontrar pruebas de ello, ha sido imposible. ¿Cuál es el motivo?
El estudio, realizado por un trío de astrofísicos de la Universidad de Florida y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de Estados Unidos y que recogen dos trabajos publicados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y Physical Review Letters, ha encontrado una señal sorprendentemente clara de la asimetría de las leyes físicas poco después de que comenzó el tiempo.
Algo en vez de nada
En el pasado, una de las respuestas frecuentes que podríamos encontrar ante esta tesitura era que tenía que haber algo; que hubiera sido imposible que no hubiera habido nada. Por ejemplo, el filósofo del siglo XVII Baruch Spinoza, tenía precisamente esta opinión. Afirmaba que el universo entero, junto con todos sus contenidos, leyes y eventos, tenía que existir y existir de la forma en que lo hace. El también filósofo del siglo XVIII, Gottfried Wilhelm Leibniz, opinaba de forma contundente que hacía falta explicarlo. Creía que el hecho de que haya algo y no nada requiere una explicación. La explicación que dio fue que Dios quería crear un universo, el mejor posible y, por tanto, era Dios la única razón de que haya algo y no nada en el universo.
Para llegar a esta conclusión actual basada en una asimetría inicial del cosmos, los científicos estudiaron un millón de trillones de cuatrillizos galácticos tridimensionales en el universo (para ello desarrollaron sofisticadas fórmulas matemáticas que permitieron realizar los inmensos cálculos en un tiempo razonable) y descubrieron que el universo, en algún momento de su historia primitiva, prefirió un conjunto de formas sobre sus imágenes especulares. Encontraron un desequilibrio en una muestra de galaxias que era imposible que fuera por casualidad y mucho menos posible. Esta idea, conocida como violación de la simetría de paridad, apunta a un período infinitesimal en la historia de nuestro universo cuando las leyes de la física eran diferentes a las de hoy, algo que tuvo consecuencias desorbitadas para la evolución del universo.
"Siempre me han interesado las grandes preguntas sobre el universo. ¿Cuál es el comienzo del universo? ¿Cuáles son las reglas bajo las cuales evoluciona? ¿Por qué hay algo en lugar de nada?" explicó Zachary Slepian, profesor de astronomía de la UF que supervisó el nuevo estudio. "Este trabajo aborda esas grandes preguntas".
¿Y por qué sería la razón de nuestra existencia?
Porque un universo que contuviera cantidades iguales de materia y antimateria sería uno en el que los dos se eliminarían constantemente en ráfagas de energía, lo que haría imposible que la vida hubiese evolucionado. Pero, en algún momento, el universo no era perfectamente simétrico. Falló la simetría y ahora los científicos lo encuadran en lo que llaman la “era inflacionaria”. Dado que la violación de la paridad solo se puede imprimir en el universo durante la inflación, si esto es cierto, sería una prueba irrefutable de la inflación, concluyen los expertos.
"Un tetraedro [pirámide triangular] es la forma más simple que no se puede girar en su imagen especular en tres dimensiones (3D)", señalan los investigadores. “Cualesquiera cuatro galaxias (un cuatrillizo) se pueden hacer para formar los puntos de un tetraedro. En un universo completamente simétrico, esperaríamos ver números iguales de una orientación de un tetraedro y su imagen especular. Si vemos más ejemplos de uno que del otro, indica una falla de simetría en el punto en el que surgió la aglomeración de la masa del universo”.
Referencia:
- Jiamin Hou et al, Measurement of parity-odd modes in the large-scale 4-point correlation function of Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey twelfth data release CMASS and LOWZ galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad1062
- Robert N. Cahn et al, Test for Cosmological Parity Violation Using the 3D Distribution of Galaxies, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.201002
- Daniel Harlow & Hirosi Ooguri. 2019. Constraints on Symmetries from Holography. Phys. Rev. Lett 122 (19): 191601; doi: 10.1103/PhysRevLett.122.19160
