Lawrence Krauss
Este físico teórico, profesor y divulgador contribuyó a crear el concepto de energía oscura, la misteriosa fuerza de repulsión que estaría expandiendo – y deshilachando– el cosmos.
Hemos charlado con este físico teórico y divulgador norteamericano, uno de los padres del concepto de energía oscura.
En 1995, Lawrence Krauss escribió junto con Michael Turner el artículo The Cosmological
Constant is Back (La constante cosmológica ha vuelto). El título se refiere a un concepto acuñado por Albert Einstein para evitar una consecuencia de la teoría de la relatividad: la inestabilidad y el consiguiente colapso gravitatorio del universo. Como no sabían qué hacer con ese apaño, los cosmólogos optaron por dar a la constante un valor de cero y suprimirla de las ecuaciones. Pero Krauss planteó la posibilidad de que en realidad correspondiera a un tipo de fuerza que permearía el espacio. Solo tres años después, dos equipos distintos observaron que el universo se estaba expandiendo, y a una velocidad cada vez mayor: había que tomar muy en serio la noción de energía oscura, la presunta responsable de esa huida hacia delante.
Nacido en 1954 en Nueva York, Krauss es físico teórico y dirige actualmente el Proyecto Orígenes de la Universidad Estatal de Arizona. También ha destacado por sus contribuciones a la divulgación, como demuestran sus libros Un univer
so de la nada y el reciente La historia más grande contada... hasta ahora, ambos publicados por la editorial Pasado & Presente.
¿No hay ninguna contradicción en que algo surja de la nada, como ha escrito en su penúltimo libro?
Ocurre todo el tiempo en el ámbito diminuto de la mecánica cuántica. Cuando enciendes una bombilla, los átomos emiten fotones que se crean en su interior; es decir, hay una transición. Si combinamos la mecánica cuántica y la relativi- dad, descubriremos que el espacio vacío es inestable y está atestado de partículas virtuales que brotan de ninguna parte. Y cuando se aplica la gravedad, algunas incluso pueden cobrar existencia. Es decir, el vacío produciría parejas de partículas y antipartículas virtuales que se vuelven reales, como ocurriría en los agujeros negros [se refiere a la llamada radiación de Hawking, cuando una de esas partículas quedaría atrapada por la gravitación, mientras que su par escaparía].
Según la física clásica, el espacio vacío equivale a la nada, mientras que para la mecánica cuántica aquel está lleno de cosas. Todo el universo probablemente tiene una energía total igual a cero, por lo que los procesos cuánticos asociados con la gravedad podrían, en principio, causar que brotara de forma espontánea un cosmos entero sin violar la ley de conservación de la energía.
Tratando de imaginar lo que ocurre antes del big bang, algunos científicos proponen la existencia de múltiples universos. ¿Qué opina usted sobre esto?
Es una idea bien fundamentada. Sin embargo, especular sobre lo que ocurrió antes del gran estallido es, hoy en día, hablar por hablar. No tenemos ninguna teoría apropiada de la gravedad cuántica para hacerlo. Incluso usar el término
antes no es exacto, ya que seguramente el tiempo nació al mismo tiempo que el espacio. La teoría del multiverso más bien resulta interesante para explicar procesos que están relacionados con lo que ocurrió luego, como la inflación [esta hipótesis afirma que el cosmos se expandió de forma muy rápida en las primeras fracciones de segundo].
A mí me parece bien retroceder en el tiempo siempre que puedan aplicarse las leyes de la física. Es posible hacer extrapolaciones y lanzar ideas plausibles sobre lo que ocurrió antes del big bang, pero no podemos decir nada con autoridad. En todo caso, como escribió William Shakespeare, “hay más cosas en el cielo y en la tierra de las que pueda soñar la filosofía”. El universo es mucho más imaginativo que nosotros.
Si se demostrara la inflación, ¿entonces quedaría probada también la hipótesis del multiverso?
Absolutamente. Si se descubren las ondas gravitatorias generadas por ese fenómeno de hinchazón inicial, tendríamos la prueba indirecta. En caso de producirse, sería un hallazgo muy emocionante.
[En febrero de 2016, los responsables del laboratorio LIGO, en Estados Unidos, anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales –perturbaciones del tejido espaciotemporal– procedentes de la colisión de dos agujeros negros, pero esta no sería su única fuente. Los defensores de la teoría inflacionaria creen que la expansión ultraacelerada también tuvo que dejar un tenue rastro, que se podrá registrar con las próximas generaciones de detectores. Sería la primera evidencia empírica de la inflación, que implica la creación incesante de uni-
versos burbuja. En 2014, los responsables del telescopio BICEP2, situado en el Polo Sur, hicieron público que habían descubierto ondas gravitacionales procedentes de los primeros instantes del big bang, pero finalmente la señal resultó ser simple polvo cósmico].
A partir de la relatividad se concluye que al principio del cosmos había una singularidad. Sin embargo, esto podría entenderse como que las teorías simplemente no funcionan en ese punto.
Contamos con centenares de pruebas de que el big bang efectivamente se produjo, y podemos hablar con argumentos de lo que ocurrió durante el primer segundo del universo. De todos modos, necesitamos una teoría cuántica de la gra- vedad para describir qué pasó exactamente al inicio de todo.
Los protones y los neutrones, los bloques de la materia, se formaron tras el gran estallido, mientras que las antipartículas aparentemente se desintegraron.
Uno de los grandes retos es saber por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria. Si hubiera habido la misma cantidad de quarks que de antiquarks, con el enfriamiento del cosmos se habría formado también idéntico número de protones que de antiprotones, aniquilándose entre sí. Algo tuvo que ocurrir.
El hecho es que las primeras etapas del universo se caracterizaron por su ingente densidad de partículas fundamentales. En el momento en que disminuyó suficientemente la temperatura, los quarks se combinaron para formar protones y neutrones. A 3.000 grados centígrados, los núcleos pudieron captar electrones y engendrar los primeros átomos, lo que ocurrió cuando el universo tenía unos 300.000 años de antigüedad. Durante el big bang se crearon solo dos elementos: el hidrógeno y el helio. El resto nació en el corazón de las estrellas.
Pero hay más materia de la que podemos ver...
Es posible explicar la naturaleza de la materia oscura, esa extraña entidad que no emite luz, a partir de una teoría llamada supersimetría. Predice una gran cantidad de partículas elementales que podrían detectarse en el gran colisionador de hadrones (LHC) del CERN, en Ginebra, lo cual tal vez resolvería el misterio.
A partir de los conocimientos que tenemos en la actualidad, ¿cuál es el futuro del universo?
Se cree que, en un momento dado, los protones se desintegrarán, pero esto solo ocurrirá cuando el cosmos sea muy anciano; disponemos de mucho tiempo para prepararnos.
Antes de que eso ocurra, el Sol, convertido en una estrella gigante roja, se tragará a la Tierra, quizá dentro de unos 2.000 millones de años. En último término, la materia acabará desintegrándose y quedará un universo viejo, oscuro y vacío.
¿Cuál cree que ha sido o será el hallazgo más importante de la ciencia?
Yo me estoy sorprendiendo constantemente. Pero probablemente se llevaría la palma descubrir en qué consiste la energía oscura, la que se encontraría en el espacio vacío y yo he predicho. Es uno de los mayores enigmas que continúan intrigándonos en la actualidad: ¿por qué hay energía en el espacio vacío? No lo entendemos.
También estoy entusiasmado con la detección del bosón de Higgs por el LHC en 2012, ya que nos proporciona una nueva comprensión de la estructura cósmica.
“Un gran reto es saber por qué el cosmos está hecho de materia y no de antimateria”