NeoFronteras

La galaxia elegida. Foto: NASA.

Desde hace mucho tiempo se ha especulado con la idea de que las constantes fundamentales de la Naturaleza no fueran constantes en realidad. Hay varias constantes fundamentales de la Naturaleza, una de ella es la razón entre la masa del protón y la masa del electrón. Hace un tiempo se afirmó que esta constante no era realmente constante. Ahora un grupo de astrofísicos australianos ha realizado unas medidas, diez veces más precisas que las realizadas con anterioridad, sobre esta constante usando un cuasar lejano llegando a la conclusión de esta constante es efectivamente constante.
Las constantes fundamentales están ajustadas de manera precisa. Un cambio en algunas de ellas haría que el Universo tal y como lo conocemos fuera diferente e incluso que la vida no fuera posible. Algunas teorías físicas sugieren que las constantes podrían cambiar aunque sólo fuese mínimamente. Ya Paul Dirac sugirió hace mucho tiempo que la constante de gravitación universal podría cambiar con el tiempo.
Unos astrofísicos se han centrado en otra constante, concretamente en la razón entre la masa del protón y la masa del electrón (μ). No hay una explicación que nos aclare por qué el protón es 1836 veces más pesado que el electrón, pero ese valor es el que nos dan las medidas.
Esta constante μ gobierna la fuerza nuclear fuerte que es la que mantiene a los neutrones y protones juntos en el núcleo atómico, pues de otro modo la carga positiva neta haría que la repulsión entre las partículas impidiese la formación de núcleos. También es la responsable de que los quarks que componen neutrones y protones formen los mismos de manera similar. Si esta constante tuviese un valor ligeramente distinto las reacciones nucleares estelares quizás no produjeran los elementos necesarios para la vida.
Algunos teóricos afirman que nuevas teorías físicas permiten estas variaciones de las constantes y han predicho que, de ser ciertas, μ variaría en mayor medida que por ejemplo la constante de estructura α de cual también se ha dicho que pudiera cambiar.
Además un cambio en μ apoyaría las teorías de supercuerdas que proponen que las partículas son cuerdas vibrantes que viven en un espacio multimensional del que solo percibimos las tres dimensiones habituales. Si hay estas dimensiones extras compactas y evolucionan de la misma manera que lo hacen las habituales 3D bajo la expansión cosmológica, entonces las constantes deberían de variar en el tiempo. La alternativa de que la masa de una de esas partículas cambie con el tiempo es más difícil de admitir.
Podemos medir esas constantes ahora mismo aquí en el Tierra en los laboratorios de Física. Para saber cómo eran esas constantes hace mucho tiempo se puede mirar con un telescopio muy potente a galaxias lejanas y hacer medidas sobre el espectro observado. Los cuásares corresponden a los núcleos de galaxias remotas y primitivas. Un cuasar que vemos situado a 10.000 millones de años luz lo observamos como era hace 10.000 millones de años. Cualquier radiación electromagnética que veamos emitida por el ese quasar debe de haber atravesado toda esa distancia durante todo ese tiempo.
Parte de la radiación electromagnética emitida por un cuasar puede ser absorbida por nubes moleculares en su camino a la Tierra y esas frecuencias de absorción de los niveles rotacionales y vibracionales de energía dependen del valores de μ.
Victor Flambaum y Michael Kozlov de University of New South Wales (Australia) han realizado recientemente un tipo de medidas similares usando una técnica especial de «espectro de inversión», que se produce cuando los átomos de esas moléculas absorben fotones mediante un mecanismo de efecto túnel. Como la probabilidad de este efecto túnel depende del valor de μ han podido calcular el valor de esta constante con una precisión sin precedentes.
Para las medidas han utilizado el radiotelescopio Effelsberg de Alemania y como blanco la galaxia B0218+357 que se encuentra situada a 6.500 millones de años luz de la Tierra.
Buscando las señales en el espectro de las moléculas de amoniaco y monóxido de carbono entre otras, han llegado a la conclusión de que μ no puede haber aumentado más de 2×10^-16 por año, que es una estimación diez veces mejor que las anteriores.
El año pasado un trabajo de Wim Ubachs de la Universidad de Ámsterdam, en el que se usaba una técnica más antigua, se afirmaba que μ había decrecido con el tiempo, pero estos nuevos resultados contradicen ese resultado y muestran que μ es constante. Parece ser que la Física está a salvo, de momento.
El problema filosófico del ajuste fino de las constantes para que se dé la vida y nuestras existencia continúa, sin embargo, sin resolver. Nadie sabe por qué el valor de las constantes es el que es, y tampoco tenemos una Prefísica que nos diga las Físicas que son posibles.

Referencias:
Noticia anterior del trabajo de Wim Ubachs.
Phys. Rev. Lett. 98 240801