La receta para crear un universo

Cuando la sopa se calienta comienza a hervir. Cuando el tiempo y el espacio se calientan, puede surgir un universo en expansión, sin necesidad de nada parecido a un “Big Bang”. Un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Viena, junto con colegas de Harvard, el MIT y Edimburgo ha descrito matemáticamente esta fase de transición entre un espacio vacío y un universo en expansión que contiene masa. La idea detrás de este resultado es una conexión notable entre la teoría cuántica de campos y la teoría de la relatividad de Einstein.

Receta para crear un universo: caliente y mezcle. (Imagen: Copyright: TU Wien)

Un libro de cocina para el espacio-tiempo

 Todo el mundo sabe sobre las transiciones entre fases líquidas, sólidas y gaseosas. Pero también el tiempo y el espacio pueden experimentar una transición de fase, tal como los físicos Steven Hawking y Don Page lo señalaron en 1983. En esa oportunidad calcularon que el espacio vacío puede convertirse en un agujero negro a una temperatura específica.

¿Un proceso similar puede crear un universo en expansión como el nuestro? Este fue el objeto del estudio de Daniel Grumiller de la Universidad Tecnológica de Viena, junto con sus colegas de los EE.UU. y Gran Bretaña. Sus cálculos muestran, que en efecto, hay una temperatura crítica en la que un espacio-tiempo plano y vacío se convierte en un universo en expansión con masa. “El espacio-tiempo vacío empieza a hervir, se forman burbujas pequeñas, una de las cuales se expande y, finalmente, ocupa todo el espacio-tiempo”, explica Grumiller.

Para que esto sea posible, el universo tiene que girar – por lo que la receta para crear el universo es “calentar y mezclar”. Sin embargo, la rotación que se necesita puede ser arbitrariamente pequeña. En un primer paso, los investigadores consideraron un espacio-tiempo con sólo dos dimensiones espaciales, “pero no hay ninguna razón para que lo mismo no sea cierto para un universo con tres dimensiones espaciales”, dice Grumiller.

En busca de la Estructura del Universo

Nuestro propio universo no parece haber llegado a existir de esta manera. El modelo de transición de fase no pretende sustituir a la teoría del Big Bang. “Hoy en día, los cosmólogos saben mucho acerca del universo primordial – no estamos desafiando sus conclusiones. Pero estamos interesados en la pregunta de qué transiciones de fase son posibles para el tiempo y el espacio, y cómo se puede describir la estructura matemática del espacio-tiempo”, dice Grumiller.(Ciencia al día)
Estudio: Arjun Bagchi, Stephane Detournay, Daniel Grumiller, Joan Simon. Cosmic evolution from phase transition of 3-dimensional flat space. Phys. Rev. Lett. 111, 181301 (2013), doi: 10.1103/PhysRevLett.111.181301
Fuente: Technische Universität Wien