¿Puede el LHC hacer un agujero negro o un 'portal a otra dimensión'?

¿Es posible que los físicos de partículas que trabajan intensamente en el laboratorio conocido como CERN que alberga el Gran Colisionador de Hadrones cerca de Ginebra, Suiza, hayan abierto un portal o un túnel a, pongamos por ejemplo, otra dimensión? ¿Podrían estar viajando a un planeta lejano que orbita alrededor de dos estrellas en una galaxia distante poblada por caballeros Jedi? ¿Quizás hayan abierto las puertas de Europa a un dominio infernal lleno de demonios, o peor aún, al corazón de Texas en verano?

Portales mortales

Pues bien. Si estamos hablando de una especie de túnel que seres humanos y similares podrían atravesar, hay un gran obstáculo en el camino. Ese obstáculo es la rigidez del propio espacio.

La noción de un ‘agujero de gusano’, una especie de túnel en el espacio y el tiempo que podría permitirte viajar de una parte del universo a otra sin tomar la ruta más obvia para llegar allí o tal vez a lugares para los que no hay ninguna otra ruta, no es en sí misma totalmente descabellada. Lo permiten las matemáticas de la teoría de Einstein sobre el espacio, el tiempo y la gravedad. Sin embargo, el concepto viene acompañado de desafíos conceptuales y prácticos inmensamente desalentadores. En el centro de todos ellos hay un problema básico y fundamental: doblar y manipular el espacio no es fácil.

La cantidad de energía necesaria para curvar el espacio en una nueva forma puede ser enorme. Por ejemplo, si queremos hacernos una idea aproximada de lo que se necesita para crear un agujero de gusano cuya salida tenga el tamaño de una puerta, preguntémonos qué se necesitaría para hacer un agujero negro de ese tamaño. Un agujero negro del tamaño de una puerta tendría una masa comparable a la del planeta Saturno, cien veces mayor que nuestro planeta. Aunque el presupuesto de electricidad del CERN es grande, lo consumirías en poco tiempo; no hay tanta energía sobre la Tierra, ni siquiera dentro de la Tierra. Incluso si convirtieras mágicamente toda la masa en reposo de la Tierra, usando E=mc2, en la energía de dos haces de partículas, y canalizaras estos dos haces en un punto al mismo tiempo, seguirías sin poder hacer ni siquiera un agujero negro a escala humana.

¿Existe otro camino? ¡Por supuesto! Todo lo que tenemos que hacer es obtener un planeta del tamaño de Saturno y reducirlo al tamaño de una mesa de comedor. Todavía no estoy seguro de cómo obtendremos la tecnología o la energía necesaria para aplastar algo tan grande, pero, oye, escribamos una propuesta de subvención y quizá Elon Musk nos la financie. Al menos, no debería ser demasiado difícil conseguir el planeta; ahora sabemos que el universo tiene montones de ellos por ahí, listos para ser tomados. Pero ojo: si miras las condiciones de Amazon verás que hay problemas de distribución y la entrega no es gratuita ni siquiera con Amazon Prime. Sospecho, además, que las agencias medioambientales van a insistir en un largo proceso de permisos si queremos traer algo con tanta masa al Sistema Solar. Al fin y al cabo, existe el riesgo de sacar a la Tierra de su órbita y estrellarla contra el Sol.

Estos retos que se plantean para hacer un agujeros negros son lo bastante serios pero al menos sabemos que la naturaleza hace grandes agujeros negros. No hay pruebas de que la naturaleza haya hecho jamás un agujero de gusano por el que se pueda viajar, y en principio no está nada claro cómo los humanos podrían fabricar uno. Además, si los científicos consiguieran hacer uno, les resultaría muy difícil controlarlo. En la ciencia ficción, los portales se encuentran sobre el suelo esperando a que los atravieses. En la realidad, un agujero de gusano es mucho menos cortés, sin ninguna intención de quedarse en la superficie giratoria de la Tierra, y no tendrá reparos en destruir tu laboratorio y mucho más a su alrededor. Un portal hacia a otro lugar lo suficientemente grande para humanos representaría un riesgo para el presente y el futuro de todo el planeta, así que tendrías que guardarlo lejos en el espacio lejano [recuerda que el CERN no se mete con espacio, eso es problema de la ESA o la NASA]. Y no te acerques mucho a menos que sepas lo que estás haciendo; podrías caer fácilmente y no volver nunca.

¿Y qué pasa con los microportales?

Pero incluso si no pudiéramos obtener grandes agujeros de gusano, ¿podemos hacer un agujero de gusano del tamaño de, digamos, un virus? ¿Quizás los científicos podrían hacerlos? Hmm... ¿Es posible que patógenos peligrosos se introduzcan en la Tierra desde la nevera de un soltero en un planeta lejano?

Tened la seguridad de que los científicos del CERN no están haciendo portales literales a ninguna parte.

La realidad es que, incluso el hacer un agujero negro del tamaño de un átomo, demasiado pequeño para un patógeno, está mucho más allá de la capacidad del CERN, incluso en hipótesis extremadamente optimistas. Habría que concentrar mucha energía simultáneamente en un espacio del tamaño de un átomo. Aunque los haces de protones del CERN transportan tanta energía como un tren de mercancías, esa energía se reparte por los 27 kilómetros de los tubos circulares que componen el Gran Colisionador de Hadrones. No está comprimida, ni se puede comprimir, en una caja del tamaño de un átomo. Lo que el CERN puede hacer realmente con sus haces ni siquiera se acerca a lo que este logro necesitaría.

Y de nuevo, incluso si pudieras hacer un agujero negro de este tamaño, ¿qué pasaría después? No podrías controlarlo. Una cosa tan diminuta con mucha más masa que un átomo típico se hundiría en la Tierra o saldría volando hacia el espacio exterior, sin que la caja o una habitación pudieran retenerlo.

¿Qué pasaría entonces con un agujero de gusano de ese tamaño? Para hacerlo habría que que hacer un túnel espacial con dos extremos de tamaño atómico, asegurándose de no se perderle la pista del primer extremo mientras que, simultáneamente, envías el segundo extremo muy, muy lejos, a algún lugar interesante en vez de a un lugar al azar en las vastas extensiones de espacio vacío del universo. Aquí salimos del terreno de la ficción y nos adentramos en el terreno de las tonterías.

En la ciencia ficción se puede ser arrogante con el espacio pero, en el mundo real, el espacio no se pliega simplemente a tu capricho. Tened la seguridad de que los científicos del CERN no están haciendo portales literales a ninguna parte.

Un par de madrigueras de conejo

Como con cualquier tema complejo, aquí hay muchos otros callejones que explorar. Pero hoy me limitaré a un párrafo sobre dos de ellos.

En realidad, es verdad de que hay algo que los científicos del CERN pueden encontrar y que los científicos llaman a veces ‘portal’. Pero no os llaméis a engaños: ese portal no es lo que la ciencia ficción o incluso el mismo idioma entienden literalmente por ‘portal’. Este portal figurado no es como un túnel o una puerta, y no es algo que nosotros, o incluso las partículas elementales de las que estamos hechos, podamos ‘atravesar’. Es simplemente un medio por el cual los tipos de partículas conocidos pueden convertirse en o interactuar con nuevos tipos de partículas "ocultas", y viceversa. [De hecho, existimos gracias a uno de estos portales, uno que está especialmente abierto. Se puede considerar el campo electromagnético y su partícula — el fotón, la partícula de la luz — como un ‘portal’; sin él, los quarks y los gluones estarían casi ocultos de los electrones, y no sólo no se podrían producir fácilmente electrones a partir de quarks o viceversa, sino que las interacciones entre ellos serían tan débiles que los átomos nunca podrían haberse formado].

Mientras tanto, a pesar de historias de ciencia ficción confundidas, nadie hará nunca "un portal a otra dimensión" porque no se necesita. Se necesita un portal para ir a otro lugar, pero una dimensión no es un lugar: es una dirección. La dimensión ya está ahí, junto a las que conoces. Tú y yo solemos deambular por la superficie en dos dimensiones de la Tierra, porque diversas fuerzas nos atrapan allí. Pero si queremos movernos en la tercera dirección - hacia arriba o hacia abajo, no necesitamos una puerta o un túnel para llegar allí. Sólo necesitamos energía: energía para saltar hacia arriba, energía para cavar hacia abajo, o la energía de un cohete para salir volando. Del mismo modo, si el universo tiene dimensiones adicionales — direcciones adicionales que no podemos ver ni sentir pero en las que podamos movernos — entonces lo que necesitamos es mucha energía para poder intentar escapar de las fuerzas que nos atrapan a esta superficie tridimensional en la que normalmente pensamos que vivimos. Sin embargo, puedes estar seguro de que movernos a una distancia macroscópica hacia cualquier dimensión extra, si es que están ahí fuera, es imposible. Si fuera fácil, entonces observaríamos a las partículas elementales individuales haciéndolo todo el tiempo, después de las colisiones de partículas. Como no lo observamos, sabemos que no es fácil y, por tanto, hacer que cualquier cosa de tamaño humano se mueva en otra dirección fuera de nuestra prisión tridimensional habitual requeriría, una vez más, cantidades absurdas e irreales de energía.

Ah, y no me resisto a mencionar (sólo para demostrar que todas las madrigueras de conejo [en inglés, una ‘madriguera de conejo’ es una metáfora sobre algo que te transporta a lugares maravillosa o aterradoramente surrealistas. N. del T.] están secretamente conectadas como los agujeros de gusano) que en ciertos casos los dos párrafos anteriores pueden estar relacionados entre sí. Eso, sin embargo, es material para otras tres historias.

¡Que tengáis una buena semana! Y manteneros alejados de portales resplandecientes.

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Matt Strassler es físico teórico, profesor y asociado al Grupo de Teoría de Alta Energía en el Centro de las Leyes Fundamentales de la Naturaleza, perteneciente al Departamento de Física de la Universidad de Harvard. Su investigación está centrada en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN desde 2002, aunque también ha escrito trabajos sobre una amplia variedad de temas dentro de la teoría de cuerdas, teoría cuántica de campos y física de partículas. Puedes seguirle en Twitter.