Tradicionalmente, los electrones y los cuarks (los componentes fundamentales de protones y neutrones) han sido considerados los bloques de construcción esenciales de la materia. Sin embargo, los físicos ahora nos dicen que todo está compuesto por campos cuánticos, sustancias similares a fluidos que se extienden por todo el universo. La teoría cuántica de campos describe las partículas como excitaciones en estos campos subyacentes, comparables a las ondas en la superficie de un estanque. Hace cinco años, el profesor David Tong, experto en teoría cuántica de campos de la Universidad de Cambridge, impartió una notable conferencia en la Royal Institution de Londres. En ella afirmó: “De hecho, las mejores teorías que tenemos en física no dependen en absoluto de las partículas. Las mejores teorías nos dicen que los bloques fundamentales de la naturaleza no son partículas, sino algo mucho más difuso y abstracto. Los bloques fundamentales de la naturaleza son sustancias similares a fluidos que se extienden por todo el universo y generan ondulaciones de maneras extrañas e interesantes.”
Tong continuó explicando: “En toda esta sala hay algo que llamamos campo de electrones. Es como un fluido que llena esta habitación y, de hecho, todo el universo. Las ondulaciones de este fluido electrónico quedan atrapadas en pequeños paquetes de energía por las reglas de la mecánica cuántica, y esos paquetes de energía son lo que llamamos partículas, en este caso, el electrón… Estamos todos conectados entre nosotros, de la misma manera que las olas del océano pertenecen al mismo mar subyacente… También hay dos campos de cuarks en esta sala. Las ondulaciones de estos dos campos dan lugar a lo que llamamos cuark arriba y cuark abajo, y lo mismo ocurre con todas las demás partículas del universo.”
En su libro La partícula al final del universo, el renombrado físico teórico Sean Carroll señala que el bosón de Higgs surge de un campo que impregna todo el espacio, conocido como el campo de Higgs, y que todo en el universo, al moverse a través del espacio, también se desplaza dentro de este campo. En una entrevista con Quanta Magazine, publicada en agosto del 2022, el profesor David Tong afirmó: “Si el campo de Higgs desapareciera, el electrón se movería a la velocidad de la luz. Así que, como puedes imaginar, los átomos no serían particularmente estables.”
Por su parte, Frank Wilczek, ganador del Premio Nobel de Física en 2004 y considerado uno de los físicos teóricos más importantes del mundo, declaró en un programa de PBS titulado Closer to Truth que los objetos más fundamentales de los que está compuesto el universo no son partículas, sino campos cuánticos. Además, afirmó que podemos concebirlos como una especie de éter que llena el espacio. Wilczek explicó: “Existe algo llamado campo de electrones, que es lo que realmente aparece en nuestras ecuaciones… Como solo hay un único campo de electrones y tiene las mismas propiedades en todas partes y en todo momento, todos los electrones son exactamente iguales. Son rigurosamente idénticos, y eso es lo que permite la química. Y esto no solo ocurre con los electrones, sino también con protones, neutrones y otras partículas. Son iguales sin importar dónde los encuentres, ya sea en el espacio exterior o aquí en la Tierra. Esto se debe a que las estructuras subyacentes son estos campos cuánticos.”
En una conferencia impartida en la Universidad de Arizona en 2017, Wilczek habló sobre las propiedades del vacío y explicó: “Hemos aprendido que el vacío no merece ser llamado vacío. Contiene una gran cantidad de estructura y actividad. No podemos entender el comportamiento de las cosas que vemos sin atribuirle propiedades al espacio mismo. Por lo tanto, el espacio no es un vacío absoluto.” Wilczek también señaló que la idea de que el éter no existe no es del todo correcta, sino que solo algunas concepciones previas sobre el éter resultaron erróneas. Como él mismo dijo: “Simplemente significa que es algo diferente de lo que la gente pensaba antes.” El profesor Arnold Neumaier, matemático y físico de la Universidad de Viena, refuerza esta idea en su página web, donde comenta: “En términos modernos, lo que se llamaba éter ahora se denomina vacío cuántico, y sus propiedades son las propiedades del vacío.”
En su entrevista con Quanta Magazine, el profesor David Tong explicó que, tras el Big Bang, hubo un periodo llamado inflación, en el que el universo experimentó una expansión extremadamente rápida. Durante este proceso, ya existían campos cuánticos en el universo. Tong dijo: “Creo que una de las historias más asombrosas de toda la ciencia es que estos campos cuánticos experimentaron fluctuaciones… Y lo que ocurrió en los primeros segundos—bueno, ‘segundos’ es demasiado tiempo, digamos en los primeros 10⁻³⁰ segundos tras el Big Bang—fue que el universo se expandió rápidamente y atrapó esas fluctuaciones, arrastrándolas a escalas colosales.”
El astrofísico teórico Ethan R. Siegel escribió en Forbes en 2017: “A medida que el espacio se expandía, estas fluctuaciones se extendían por todo el universo, creando regiones con densidades de energía ligeramente mayores o menores que el promedio. Y cuando esta fase del universo—el periodo de inflación—llegó a su fin, esa energía se transformó en materia y radiación.” En un artículo reciente de Big Think, Siegel explicó que, tras la inflación, se generaron partículas y antipartículas de todo tipo, incluyendo fotones, con energías extremadamente altas y densidades muy elevadas.
En marzo de 2022, Big Think publicó un artículo titulado “El verdadero significado de la ecuación más famosa de Einstein: E=mc²”, en el que Siegel desglosa el significado de la ecuación. Según él: “Einstein logró derivar una ley que seguimos utilizando hoy en día, gobernada por una de las ecuaciones más simples pero poderosas jamás escritas: E=mc² es un triunfo del poder y la simplicidad de la física fundamental.” Siegel destacó que la masa puede convertirse en energía pura bajo ciertas condiciones, y que la energía puede emplearse para crear materia. Explicó, además: “Si golpeas dos bolas de billar entre sí, obtendrás dos bolas de billar. Pero si colisionas un fotón con un electrón, obtendrás un fotón y un electrón. Sin embargo, si los chocas con suficiente energía, puedes obtener un fotón, un electrón y un nuevo par de partículas materia-antimateria: un electrón y un positrón, un protón y un antiprotón, o un neutrón y un antineutrón.”
En un artículo publicado en marzo de 2023 en Big Think, el astrofísico Adam Frank señaló que la teoría del Big Bang no explica el origen de la energía, la materia, el espacio y el tiempo. En la web del Centro de Astrofísica, una colaboración entre el Observatorio Astrofísico Smithsonian y el Observatorio del Colegio de Harvard, se enfatiza esta misma idea: “El modelo del Big Bang simplemente asume que el espacio, el tiempo y la energía ya existían. Pero no nos dice nada sobre su origen.” En su sitio web, el profesor Sean Carroll también reflexiona sobre esta cuestión: “¿Nos ayudan los avances en física moderna y cosmología a responder estas preguntas fundamentales? ¿Por qué existe algo llamado universo? ¿Por qué hay leyes físicas? ¿Por qué esas leyes adoptan la forma de la mecánica cuántica? En una palabra: no. No veo cómo podrían.”
Referencias:
www.youtube.com/watch?v=zNVQfWC_evg&t=250s
www.goodreads.com/book/show/15744013-the-particle-at-the-end-of-the-universe
www.quantamagazine.org/what-is-quantum-field-theory-and-why-is-it-incomplete-20220810/
www.youtube.com/watch?v=58uLU_wbsM8
www.youtube.com/watch?v=TD9PofbrrLc
www.youtube.com/watch?v=X7rxlCxSqw8&t=23s
arnold-neumaier.at/physfaq/topics/aether
www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/09/21/the-big-bang-wasnt-the-beginning-after-all/?sh=cce12fa55df6
bigthink.com/starts-with-a-bang/timeline-of-our-universe/
bigthink.com/starts-with-a-bang/meaning-emc2/
bigthink.com/13-8/big-bang-does-not-explain-cosmic-creation/
lweb.cfa.harvard.edu/seuforum/faq.htm#e2
www.preposterousuniverse.com/blog/2012/04/28/a-universe-from-nothing/
