Científicos crean una 'máquina cuántica' capaz de recrear el fin del universo

Una teoría de la física cuántica de hace 50 años sugiere que el universo podría estar atrapado en el llamado falso vacío, un entorno aparentemente estable, y que estar a punto de pasar a un vacío verdadero que lo haría aún más estable. Ahora, un equipo internacional de científicos acaba de publicar un estudio en la prestigiosa revista Nature en el que simulan lo que sucedería en caso de producirse este cambio. La mala noticia es que provocaría una modificación radical de la estructura del universo que tendría efectos catastróficos. La buena es que es probable que se produzca a lo largo de un periodo que podría abarcar millones de años.

"Estamos hablando de un proceso por el que el universo cambiaría completamente su estructura. Las constantes fundamentales podrían cambiar instantáneamente y el mundo tal y como lo conocemos se derrumbaría como un castillo de naipes”, explica el investigador Zlatko Papic, catedrático de Física Teórica en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Leeds (Reino Unido) y uno de los autores principales del estudio. “Lo que realmente necesitamos son experimentos controlados para observar este proceso y determinar sus escalas de tiempo".

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Un proceso que cambiaría la física del universo

Los físicos Sidney Coleman y Frank De Luccia sugirieron en 1980 que nuestro universo se halla actualmente en un estado de falso vacío, un estado que parece estable, pero que podría cambiar gradualmente a un vacío verdadero que se supone mucho más estable.

Esta transición se haría mediante un efecto túnel cuántico, similar a cómo las partículas pueden atravesar barreras en la mecánica cuántica. La transición no sería gradual, sino que ocurriría con la aparición de una burbuja de vacío verdadero en cualquier punto del espacio. La burbuja comenzaría a expandirse a la velocidad de la luz, transformando todo el espacio que toca en vacío verdadero.

Coleman y De Luccia aseguran que nadie fuera de la burbuja podría detectar el cambio de estado, ya que la información no viajaría más rápido que la luz. Dentro de la burbuja, todo lo que conocemos dejaría de existir de la forma en que lo entendemos. Las leyes fundamentales de la física cambiarían completamente, lo que afectaría al comportamiento de la materia y la energía.

La intensa gravedad dentro de la burbuja provocaría además que la materia atrapada en su interior colapsaría formando una singularidad, algo similar a un agujero negro. A medida que la burbuja se expande, este proceso destruiría progresivamente el universo entero. Todo acabaría repentinamente, sin previo aviso, en un evento inevitable que no detectaríamos hasta el último instante.

Simulando el vacío en una máquina cuántica

Estas burbujas son similares a las que se forman en el vapor de agua y que se enfrían por debajo de su punto de rocío, explica el equipo. Para estudiar cómo se comportan, los investigadores han creado una máquina cuántica (un analizador cuántico de 5564 cúbits) que les ha permitido recrear este fenómeno natural controlando con precisión el cambio de un estado a otro.

Al estudiar cómo se forman, crecen e interactúan estás burbujas, los investigadores observaron que hay vínculos complejos entre ellas que pueden asemejarse a cómo pudieron producirse estas transiciones poco después del Big Bang. Aunque también pueden explicar cómo será el fin del cosmos.

“Las escalas de tiempo de estos procesos que tienen lugar en el universo son enormes, pero el uso de esta máquina nos permite observarlos en tiempo real, por lo que podemos ver realmente lo que está sucediendo", asegura Papic. "Este apasionante trabajo, que fusiona la simulación cuántica de vanguardia con la física teórica profunda, muestra lo cerca que estamos de resolver algunos de los mayores misterios del universo".