Si la vida existe en otras partes de nuestro universo es un misterio de larga data. Pero para algunos científicos, hay otra cuestión interesante: ¿puede haber vida en un universo muy diferente al nuestro?
En realidad, es imposible una respuesta definitiva, ya que no tenemos manera de estudiar directamente a otros universos. Sin embargo, los cosmólogos especulan que existe una multitud de ellos, cada uno con sus propias leyes de la física. Recientemente, los físicos del MIT han demostrado que, en teoría, universos alternativos podrían ser muy "agradables" a la vida, incluso si sus leyes físicas son muy diferentes a las nuestras.
En el trabajo presentado recientemente en un artículo de portada en la revista Scientific American, Robert Jaffe, profesor de física del MIT, Alejandro Jenkins, ex investigador posdoctoral del MIT, y el reciente graduado del MIT Itamar Kimchi, demostraron que los universos muy diferentes del nuestro todavía tienen elementos similares a los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno, y por lo tanto podrían evolucionar formas de vida muy similares a nosotros. Incluso cuando las masas de las partículas elementales son dramáticamente alteradas, la vida puede encontrar un camino.
"Se pueden cambia por cantidades importantes, sin eliminar la posibilidad de la química orgánica en el universo", dice Jenkins.
Universos de bolsillo
La moderna teoría cosmológica sostiene que nuestro universo puede ser sólo uno de una vasta colección de universos conocido como el multiverso. El físico del MIT Alan Guth ha sugerido que los nuevos universos (conocidos como "universos de bolsillo") se crean constantemente, pero no se pueden ver en nuestro universo.
En este punto de vista, "la naturaleza recibe una gran cantidad de intentos; el universo es un experimento que se repite una y otra vez, cada vez con leyes físicas ligeramente diferentes, o leyes físicas incluso muy diferentes", dice Jaffe.
Algunos de estos universos se derrumbaría instantes después de su formación; en otros, las fuerzas entre partículas serían tan débiles que no podrían dar lugar a los átomos o moléculas. Sin embargo, si las condiciones son adecuadas, la materia se une en las galaxias y planetas, y si los elementos adecuados están presentes en esos mundos, la vida inteligente podría evolucionar.
Algunos físicos han teorizado que únicamente universos en los que las leyes de la física son "tan finamente ajustadas" podrían soportar la vida, y que si las cosas fueran un poco diferente de nuestro mundo, la vida inteligente sería imposible. En ese caso, nuestras leyes físicas se pueden explicar "antrópicamente," lo que significa que son como son, porque si no fuera así, nadie estaría aquí, o "ahí", para verlas.
Jaffe y sus colaboradores estimaron que esta explicación antrópica propuesta debe ser sometida a un escrutinio más cuidadoso, y decidieron explorar si universos con diferentes leyes físicas podrían apoyar la vida.
Esta es una pregunta desalentadora para responder, en general, así que como punto de partida decidieron especializarse en universos con las fuerzas nucleares y electromagnéticas bastante similares al nuestro, en que los átomos existen. Aunque las formas de vida extrañas pueden existir en universos diferentes del nuestro, Jaffe y sus colaboradores decidieron centrarse en la vida basada en la química del carbono. Ellos definieron como " agradable hacia la vida " aquellos universos en los cuales las formas estables de hidrógeno, carbón y oxígeno existirían.
"Si usted no tiene una entidad estable, con la química del hidrógeno, no vamos a tener los hidrocarburos, o hidratos de carbono complejos, y no vamos a tener vida", dice Jaffe. "Lo mismo va para el carbono y el oxígeno. Más allá de esos tres elementos sentimos que el resto son detalles."
Salieron a ver lo que podría sucederles a los elementos si se alteraban las masas de las partículas elementales llamadas quarks. Hay seis tipos de quarks, que son los bloques de construcción de protones, neutrones y electrones. El equipo del MIT se centró en los quarks "up" ("arriba"), "down" ("abajo") y "strange" ("extraño"), los quarks más comunes y más ligeros, que se unen para formar protones y neutrones, y estrechamente relacionado con partículas llamadas "hiperones".
En nuestro universo, el quark abajo es aproximadamente dos veces más pesado que el quark arriba, dando lugar a los neutrones, que son un 0,1 por ciento más pesados que los protones. Jaffe y sus colegas modelaron una familia de universos en los que el quark abajo era más ligero que el quark arriba, y los protones un porcentaje más pesado que los neutrones. En este escenario, el hidrógeno ya no sería estable, pero sus algo más pesados isótopos, deuterio o tritio, podrían serlo. Un isótopo de carbono conocido como carbono-14 también sería estable, al igual que una forma de oxígeno, por lo que las reacciones orgánicas necesarias para la vida serían posibles.
El equipo encontró algunos otros universos agradables a la vida, incluyendo una familia donde los quarks arriba y extraños tienen aproximadamente la misma masa (en nuestro universo, los quarks extraños son mucho más pesados y sólo pueden ser producido en colisiones de alta energía), mientras que el quark abajo sería mucho más ligero. En ese universo, los núcleos atómicos se harían de neutrones y un hiperón llamado "sigma menos", que sustituiría a los protones. Ellos publicaron sus hallazgos en la revista Physical Review D del año pasado.
Fuerzas fundamentales
Jaffe y sus colaboradores se centraron en los quarks, porque saben lo suficiente acerca de las interacciones de quarks para predecir lo que sucederá cuando sus masas cambian. Sin embargo, "cualquier intento de abordar el problema en un contexto más amplio va a ser muy difícil", dice Jaffe, porque los físicos están limitados en su capacidad para predecir las consecuencias de la evolución de la mayoría de las leyes y las constantes físicas.
Un grupo de investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory ha realizado estudios relacionados examinando si los universos agradables podrían surgir incluso cuando falta una de las cuatro fuerzas fundamentales de nuestro universo; la fuerza nuclear débil, que permite las reacciones en que los neutrones se convierten en protones, y viceversa . Los investigadores demostraron que ajustar las otras tres fuerzas fundamentales podría compensar la falta de la fuerza nuclear débil y aún así permitir que los elementos estables se formen.
Ese estudio y la investigación del MIT son diferentes de la mayoría de los estudios en este ámbito en que ellos examinaron más de una constante. "Normalmente la gente varía una constante y mira los resultados, que es diferente que si se varían varias al ismo tiempo", dice Mark Wise, profesor de física en Caltech, quien no participó en la investigación. Variando sólo una constante por lo general produce un universo hostil, que puede conducir a la conclusión errónea de que otros universos agradables son imposibles.
Uno de los parámetros físicos que parece estar muy bien afinado es la constante cosmológica; una medida de la presión ejercida por el espacio vacío, lo que hace que el universo se expanda o contraiga. Cuando la constante es positiva, el espacio se amplía, cuando es negativa, el universo colapsa sobre sí mismo. En nuestro universo, la constante cosmológica es positiva, pero muy pequeña; cualquier valor mayor haría que el universo se expanda demasiado rápidamente para que se formen galaxias. Sin embargo, Wise y sus colegas han demostrado que es teóricamente posible que los cambios en las perturbaciones de la densidad cosmológica primordial podrían compensar, al menos para pequeños cambios, el valor de la constante cosmológica.
Al final, no hay manera de saber con certeza qué otros universos están ahí fuera, o que vida pueden sostener. Pero esto probablemente no detendrá las intenciones de los físicos de explorar las posibilidades, y en el proceso aprender más sobre nuestro propio universo.
Fuente:
Life beyond our universe (MIT)
Imagen:
Crédito: MIT.
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