La audaz teoría de un «anti-universo» donde el tiempo se invierte (y cómo resuelve varios enigmas del cosmos)

La imagen más común que tenemos del Big Bang es que a partir de cierto punto surgió un universo en expansión.

Pero, ¿y si este universo es solo el gemelo de otro universo que se formó al mismo tiempo en ese momento y se expandió en la dirección opuesta?

Esa es la audaz propuesta publicada recientemente por un grupo de cosmólogos del Perimeter Institute for Theoretical Physics de Canadá.

Y van más allá.

En este antiuniverso que proponen, así como se mueve en sentido contrario al nuestro, el tiempo también fluye en sentido contrario.

Esta hipótesis, por compleja que parezca, es un intento de sus autores por explicar de una forma más sencilla y «económica» varios misterios del cosmos, incluida la enigmática materia oscura.

al otro lado del espejo

Hay dos conceptos clave para entender la idea de un antiuniverso.

El primero se refiere al modelo estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de las que está hecho el universo y las fuerzas que hacen que interactúen entre sí.

Según el Modelo Estándar, cada vez que aparece una partícula de materia, también aparece su contraparte de antimateria, una partícula idéntica pero con una carga diferente.

Esto significa que durante el Big Bang se produjo la misma cantidad de materia y antimateria.

Y el segundo concepto es el de simetría.

En cosmología, este principio establece que cualquier proceso físico permanece igual incluso si el tiempo retrocede, el espacio se invierte o las partículas se reemplazan por antipartículas.

Con base en estos dos principios, la analogía que se podría hacer es que así como hay un universo, uno esperaría que hubiera un antiuniverso simétrico al que conocemos.

Simetría

En un estudio reciente del Perimeter Institute for Theoretical Physics, los autores analizaron un tipo de simetría llamado CPT, las iniciales de carga, paridad y tiempo.

Esta simetría indica que si inviertes las cargas, la imagen y el tiempo de interacción de una partícula, esta interacción se comportará de la misma manera.

Así, esta simetría que se aplica a las partículas, según los autores del estudio, podría aplicarse también al universo como un todo, abriendo así la posibilidad de un universo simétrico.

«El universo en su conjunto es simétrico CPT», escriben los autores en su investigación.

Bajo esta premisa, el Big Bang es un punto de partida en el que se origina el universo y su imagen especular.

«Sugerimos que el universo anterior al Big Bang es el ‘antiverso’ del universo posterior al Big Bang», explican los autores.

¿Cómo es este anti-universo?

Latham Boyle, uno de los coautores del estudio, advierte que no está seguro de la hipótesis del antiuniverso y que sus propuestas deberán verificarse experimentalmente.

Pero cree que sus cálculos le dan algunas pistas.

“Hasta ahora pensamos que el reverso es una verdadera imagen especular reflejada en el tiempo, con partículas y antipartículas intercambiadas”, dijo Boyle en una charla con BBC Mundo.

Según este punto de vista, este antiverso no es un universo independiente, sino un simple reflejo de nuestro universo.

«Tenemos un ‘anti-yo’ en el otro universo, pero no es independiente», explica Boyle.

«Si eliges comer huevos para el desayuno, tu versión antiversa no puede elegir comer tocino para el desayuno».

“Si desayunas huevos, tendrá que desayunar anti-huevos”.

¿Y el tiempo al revés?

Tal como lo propusieron Boyle y sus colegas, el Big Bang es como un espejo que no solo invierte la imagen, sino también la dirección del tiempo.

En ambos lados del universo el tiempo se aleja del Big Bang, solo de un lado la flecha del tiempo va hacia la derecha, y del otro hacia la izquierda.

«Todos los lados del universo piensan que eso es perfectamente normal», dice Boyle. «Ambos creen que su tiempo está avanzando».

“Desde nuestro punto de vista, por el contrario, el tiempo retrocede, pero para ellos somos nosotros los que retrocedemos”.

La idea de Boyle alberga otra posibilidad sorprendente: tal vez somos los que están en el antiuniverso y no lo sabemos.

Y otra pregunta que te estarás haciendo: ¿es posible viajar en este antiuniverso?

«No podemos atravesar el espejo», dice Boyle. «Para eso, sería necesario poder viajar en el pasado».

Es decir, habría que viajar en el espacio-tiempo, cruzar la singularidad del Big Bang y salir por el otro lado.

soluciones minimalistas

Pero más allá de estas ideas cercanas a la ciencia ficción, el trabajo de Boyle y sus colegas también ofrece soluciones a problemas más prácticos de la física y la cosmología.

Su propuesta ofrece un estimulante panorama de tres conceptos fundamentales de la cosmología: la materia oscura, la inflación tras el Big Bang y las ondas gravitacionales.

La materia oscura es un ingrediente misterioso que constituye el 25% del universo, pero hasta ahora nadie ha podido observar qué es ni de qué está hecho.

La materia oscura, sin embargo, se puede notar debido a la influencia gravitatoria que ejerce sobre el cosmos.

Durante años, los científicos han ofrecido varias teorías para explicar qué es la materia oscura, pero nadie tiene una respuesta convincente todavía.

Algunas de las posibles respuestas argumentan que la materia oscura está hecha de una partícula que aún no conocemos, es decir, está fuera del Modelo Estándar.

El estudio de Boyle, sin embargo, ofrece una respuesta «más barata» al rompecabezas de la materia oscura.

Su propuesta es que para explicar la materia oscura no es necesario imaginar nuevas partículas.

En cambio, Boyle cree que la respuesta podría ser que la materia oscura está compuesta de «neutrinos diestros», una variedad de neutrinos, una clase de partículas que son efectivamente parte del Modelo Estándar.

Los «neutrinos diestros» aún no se han probado, pero según Boyle, muchos científicos están de acuerdo en que podrían ser parte del modelo estándar.

De esta forma, Boyle se ahorra el esfuerzo de especular con nuevas partículas y encuentra la respuesta en las leyes de la física que ya conocemos.

Hasta ahora, los neutrinos conocidos son «zurdos», en referencia a la dirección en la que giran.

Pero en un universo simétrico cabría esperar que también existiera un neutrino dextrógiro, es decir, un antineutrino, según afirma el astrofísico Paul Sutter, en un artículo del portal Live Science en el que repasa el estudio de Boyle.

Estos neutrinos dextrógiros serían en su mayoría invisibles y su presencia solo podría ser detectada por la gravedad.

«Una partícula invisible que impregna el universo y solo interactúa a través de la gravedad se parece mucho a la materia oscura», dice Sutter.

Joseph Formaggio, un físico que estudia el papel de los neutrinos en la cosmología, dice que encuentra interesante la propuesta de Boyle para explicar la materia oscura.

“Me gusta su modelo minimalista”, le dijo a BBC Mundo Formaggio, quien no participó en la investigación.

«Por lo general, en la física de partículas se pueden explicar muchos fenómenos mediante la introducción de nuevas partículas, interacciones y campos, por lo que es fácil perderse».

“Pero esta investigación tiene otro enfoque, no agrega nada más allá de lo que ya hemos observado”, concluye Formaggio, quien dirige la División de Física Experimental Nuclear y de Partículas del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Formaggio se refiere a que la idea de los neutrinos dextrógiros es muy común, aunque no se sabe si existen.

«Es una partícula nueva, pero en realidad no lo es», se ríe.

Ni inflación ni ondas gravitacionales

Finalmente, el estudio cuestiona la existencia de inflación cosmológica y ondas gravitatorias primordiales.

El modelo de Boyle pregunta si después del Big Bang hubo un período en el que el universo se expandió rápidamente, concepto conocido como inflación.

Esta inflación, a su vez, puede haber creado ondas gravitacionales primordiales, que son ondas que se propagan a través del tejido del espacio-tiempo, como las ondas generadas por una piedra arrojada a un lago.

La propuesta de Boyle argumenta que en lugar de inflación, la materia del universo creció con menos fuerza, sin necesidad de una «época inflamatoria».

Entonces, según este modelo, si no hubo inflación, tampoco hubo ondas gravitacionales primordiales.

En 2015, se detectaron ondas gravitacionales por primera vez, pero Boyle advierte que corresponden a eventos posteriores al Big Bang, por lo que no son ondas gravitacionales primordiales.