Un número crucial que gobierna el universo aumenta cuando está dentro de un extraño material cuántico, ha descubierto una investigación de la Universidad de Cambridge cuyos resultados se publican en la revista Physical Review Letters.
Este resultado sugiere la existencia de un universo alternativo dentro de materiales exóticos en el que una misteriosa constante física, conocida como de estructura fina, sería mucho mayor.
La constante de estructura fina, una de las 25 constantes fundamentales que explican los fenómenos físicos, establece la fuerza de las interacciones electrodinámicas cuánticas y se mide en 1/137, un valor que desconcierta a los físicos porque nunca han podido explicarlo.
Es difícil imaginar cómo se vería el Universo con un valor de estructura fina diferente, señala la revista Physics en una sinopsis de este descubrimiento. Y añade: podría existir un «universo» alternativo dentro de materiales exóticos llamados hielos de espín cuántico.
Constante variable
La constante de estructura fina en estos materiales es 10 veces mayor que el valor ordinario, ha determinado esta investigación, lo que cuestiona que sea siempre constante.
Si la constante de estructura fina en todo el cosmos fuera tan grande como la de los hielos de espín cuántico, “la tabla periódica solo tendría 10 elementos”, explica Christopher Laumann, de la Universidad de Boston, citado por ScienceNews.
Los hielos de espín son materiales con una estructura que obliga a los polos o espines magnéticos de sus partículas elementales a asumir un patrón complejo.
Mientras que en un material normal las partículas que los componen alinean sus polos magnéticos en la misma dirección, en los hielos de espín cuántico los polos magnéticos de sus partículas no coinciden, ni siquiera cuando el material alcanza el cero absoluto.
Se puede manipular
Lo que ha determinado esta investigación no es solo que el valor de la constante de estructura fina aumenta en materiales de hielos de espín cuántico, sino también que su valor se puede ajustar «manualmente» manipulando las propiedades del material.
Este detalle es el que podría abrir la puerta a otro posible universo, porque permitiría a los científicos descubrir lo que pasa cuando se altera la constante de estructura fina en un material, trascendiendo así el universo en el que esa constante es fija.
Toda esta investigación de momento ha sido puramente teórica, ya que todavía no se ha descubierto un material que responda a las características de un hielo de espín cuántico.
Indicios, pero…
Hasta ahora, los experimentos solo han visto indicios de este material de hielo espín cuántico, por lo que los teóricos están buscando nuevas firmas que puedan identificarlo.
De hecho, existen materiales que podrían configurarse como hielos de espín cuántico y estudiarse con un ordenador cuántico que pueda simular esas configuraciones y explorar los efectos materiales de las variables en la constante de estructura fina, destaca ScienceNews.
Si finalmente los científicos logran crear hielo de espín cuántico, esos materiales podrían revelar cómo funcionarían la electrodinámica cuántica y el Modelo Estándar (de la física de partículas) en un universo con una constante de estructura fina mucho mayor.
Pilares del mundo
No sería un hecho baladí: estas investigaciones rozan los pilares básicos del mundo, porque la constante de estructura fina caracteriza la intensidad de la fuerza electromagnética que afecta a las partículas cargadas, como los electrones y los protones.
Es una constante que está incluso en la base de la vida: regula los espacios vacíos de los átomos donde se forman los enlaces químicos, pero también el carbono de las estrellas sin el cual la vida nunca habría surgido. Incluso refleja la simetría fundamental que existe en la naturaleza, ya se exprese en forma de materia o de antimateria.
La nueva investigación refuerza una idea que barajan los científicos: las constantes fundamentales podrían ser aleatorias y haber quedado fijadas en «lanzamientos de dados cósmicos» durante el nacimiento del universo, recuerda Investigación y Ciencia.
Ahora hemos dado un paso más: los hielos de espín cuántico podrían permitirnos explorar interacciones electrodinámicas cuánticas que se rigen por patrones variables, en vez de constantes, que se darían en otros universos en los que tal vez incluso podríamos influir.
