El universo podría estar protegido contra una transformación catastrófica gracias a un fenómeno cuántico que impide que ciertos campos cambien repentinamente de estado.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Portsmouth, en Reino Unido, encontró una posible explicación de por qué nuestro universo ha permanecido estable durante tanto tiempo.
La investigación, publicada en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, propone que los campos cuánticos pueden quedar atrapados en determinados estados de energía.
Pero para entender qué significa esto, primero tenemos que hablar de los campos cuánticos, unas entidades invisibles que existen por todo el universo.
Según la física moderna, estos campos están presentes incluso en el espacio aparentemente vacío. Sus excitaciones producen las partículas que forman la materia que conocemos.
Normalmente, los campos tienden a alcanzar el estado de menor energía posible, de manera parecida a una canica que rueda hasta el fondo de un recipiente.
Sin embargo, algunos campos podrían encontrarse en una especie de valle poco profundo, aunque exista otro todavía más profundo al que podrían llegar.
Los físicos llaman a esta situación falso vacío, porque el campo parece encontrarse estable, pero realmente no ocupa su estado de energía más bajo.
Uno de los candidatos es el campo de Higgs, responsable de que partículas como los electrones tengan masa. Su estabilidad preocupa desde hace décadas.
Si este campo pasara a un estado de energía inferior, las propiedades fundamentales de la materia podrían cambiar radicalmente, con consecuencias potencialmente catastróficas.
El problema es que la mecánica cuántica permite algo llamado efecto túnel, mediante el cual un campo podría atravesar una barrera energética aparentemente infranqueable.
Esto significa que, en principio, podría pasar de un valle a otro sin necesidad de superar la barrera de la manera habitual.
Para investigar esta posibilidad, los científicos construyeron un modelo matemático simplificado del universo en expansión y analizaron cómo interactúan diferentes campos cuánticos.
Descubrieron que un campo no permanece completamente aislado. Los demás campos que lo rodean pueden influir considerablemente en su comportamiento y estabilidad.
Estas interacciones producen un fenómeno llamado decoherencia, que reduce ciertos comportamientos cuánticos y dificulta que el campo salte hacia otro estado energético.
Los investigadores denominaron a este mecanismo bloqueo cósmico, porque podría mantener un campo atrapado en su estado actual durante períodos extremadamente prolongados.
El fenómeno recuerda al efecto Zenón cuántico, donde las interacciones o mediciones frecuentes pueden dificultar que un sistema cuántico cambie de estado.
También descubrieron que la relación entre las características de un campo y la velocidad de expansión del universo influye en su estado inicial.
Si el campo responde rápidamente a la expansión, puede alcanzar el estado de menor energía. Si no consigue adaptarse, podría permanecer en un falso vacío.
Sin embargo, los científicos advierten que sus resultados provienen de un modelo simplificado y todavía no demuestran que este mecanismo estabilice realmente el campo de Higgs.
Necesitan desarrollar modelos más realistas para determinar si este bloqueo funciona en nuestro universo y cuánto puede reducir la posibilidad de una transición.
Por ahora, la investigación ofrece una posible explicación de la estabilidad cósmica: las propias interacciones entre campos podrían impedir ciertos cambios cuánticos, aunque no eliminarlos completamente.