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Lo que Hawking realmente significaba

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Si eres un entusiasta de la ciencia, esta semana probablemente hayas encontrado titulares que afirman que el físico Stephen Hawking cree que el bosón de Higgs causará el fin del universo.

Esta es una tergiversación asombrosa de la ciencia. El universo es seguro y lo será por mucho tiempo, por billones de años.

Para entender cuán abominablemente se han retorcido las palabras de Hawking, primero necesitamos entender su declaración. Para parafrasear un poco, Hawking dijo que en un mundo en el que el bosón de Higgs y otra partícula fundamental, el quark superior, tienen las masas que los científicos han medido, el universo está en un estado metaestable.

Básicamente, metaestable significa «tipo de estable.»Entonces, ¿qué significa eso? Consideremos un ejemplo. Toma un taco de billar y colócalo en la mesa de billar. La señal es estable, no va a ninguna parte. Toma la misma señal y balancéala en tu dedo. Eso es inestable; bajo casi cualquier circunstancia, la señal se caerá.

La analogía para un objeto metaestable es un taburete de bar. Bajo casi todas las circunstancias, el taburete se sentará allí por toda la eternidad. Sin embargo, si golpea las heces con suficiente fuerza, se caerá. Cuando el taburete cae, es más estable de lo que era, al igual que el taco de billar que yace en la mesa.

Ahora necesitamos traer el universo y las leyes que lo gobiernan. He aquí un importante principio rector: El universo es perezoso, un gigante, un sofá-patata cósmico. Si es posible, el universo descubrirá una manera de moverse al estado de energía más bajo que pueda. Una analogía simple es una bola colocada en el lado de una montaña. Rodará por la ladera de la montaña y descansará en el fondo del valle. Esta bola estará entonces en una configuración estable.

El universo es de la misma manera. Después de que el cosmos fue creado, los campos que componen el universo deberían haberse organizado en el estado de energía más bajo posible.

Hay una condición. Es posible que haya pequeños «valles» en la pendiente de energía. A medida que el universo se enfriaba, podría haber quedado atrapado en uno de esos pequeños valles. Idealmente, al universo le gustaría caer en el valle más profundo de abajo, pero podría estar atrapado.

Este es un ejemplo de un estado metaestable. Mientras el pequeño valle sea lo suficientemente profundo, es difícil salir. De hecho, usando la física clásica, es imposible salir de ella.

sin Embargo, no vivimos en un mundo clásico. En nuestro universo, debemos tener en cuenta la naturaleza de la mecánica cuántica. Hay muchas maneras de describir el reino cuántico, pero una de las propiedades más relevantes aquí es «suceden cosas raras.»En esencia, si el universo estuviera atrapado en un pequeño valle de metástasis, eventualmente podría salir del valle y caer hacia el valle más profundo de abajo.

Entonces, ¿cuáles son las consecuencias de que el universo se deslice de un valle a otro? Bueno, las reglas del universo se rigen por el valle en el que se encuentra. En el valle metaestable que define nuestro universo familiar, tenemos las reglas de la física y la química que permiten que la materia se reúna en átomos y, eventualmente, nosotros.

Si el universo se deslizara en un valle diferente, las reglas que gobiernan la materia y la energía serían diferentes. Esto significa, entre otras cosas, que partículas como quarks y leptones podrían ser imposibles. Las fuerzas conocidas que gobiernan la interacción de esas partículas podrían no aplicarse. En resumen, no hay razón para pensar que existiríamos en absoluto.

¿Tendríamos alguna advertencia si se produjera esta transición? En realidad, no tendríamos ninguna advertencia. Si, en algún lugar del cosmos, el universo hiciera una transición de un valle metaestable a uno más profundo, las leyes de la física cambiarían y desaparecerían a la velocidad de la luz. A medida que la onda de choque pasara por encima del sistema solar, simplemente desapareceríamos a medida que las leyes que gobiernan la materia que nos compone dejaran de aplicarse. Un segundo estaríamos aquí y al siguiente nos habríamos ido.

Volviendo a la pregunta original, ¿qué nos dice el bosón de Higgs sobre esto? Resulta que podemos usar el Modelo Estándar para decirnos si estamos en un universo estable, inestable o metaestable.

Sabemos que no vivimos en una inestable, porque estamos aquí, pero las otras dos opciones están abiertas. Entonces, ¿cuál es la respuesta? Depende de dos parámetros: la masa del quark superior y la masa del bosón de Higgs.

Si seguimos nuestro entendimiento del Modelo Estándar, combinado con nuestras mejores medidas, parece que vivimos en un universo metaestable que un día podría desaparecer sin previo aviso. Puedes ser perdonado si tomas ese pronunciamiento como una razón para disfrutar de algún tipo de regalo raro esta noche.

Pero antes de derrochar demasiado, preste atención a algunas palabras de precaución. Usando el mismo Modelo Estándar que usamos para averiguar si el cosmos es metaestable, podemos predecir cuánto tiempo es probable que tarde la mecánica cuántica en dejar que el universo se deslice del valle metaestable al estable: Tomará billones de años.

La humanidad solo ha existido durante unos 100.000 años, y el sol crecerá hasta convertirse en una gigante roja e incinerará la Tierra en unos 5 mil millones de años. Ya que estamos hablando de que el universo existe como un estado metaestable durante billones de años, tal vez excederse esta noche podría ser una mala idea.

Es importante tener en cuenta que encontrar el bosón de Higgs no tiene ningún efecto sobre si el universo está en un estado metaestable. Si vivimos en un cosmos metaestable, ha sido así desde que el universo fue creado. El descubrimiento del bosón de Higgs no tiene ningún efecto sobre si el universo está en un estado metaestable.

Volviendo a las historias de los medios originales, excesivamente promocionadas, se puede ver que había un núcleo de verdad y un barril lleno de histeria. No hay peligro, y está completamente bien reanudar la observación con gran interés de las noticias sobre el descubrimiento y la cuidadosa medición del bosón de Higgs. Y, sí, tienes que ir a trabajar mañana.

Se publicó una versión de este artículo en Fermilab Today.

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