Extraño superfluido podría explicar la existencia del universo moderno

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En el primer momento del universo, todo era caliente, denso y en perfecto equilibrio. No había partículas como las entenderíamos, mucho menos estrellas o incluso el vacío que impregna el espacio hoy. Todo el espacio estaba lleno de cosas homogéneas, sin forma y comprimidas.

Entonces, algo ocurrió. Toda esa estabilidad monótona se volvió inestable. La materia venció a la antimateria, y llegó a dominar todo el espacio. Las nubes de esa materia se formaron y colapsaron en estrellas, que se organizaron en galaxias. Todo lo que conocemos empezó a existir.

Entonces, ¿qué sucedió para sacar al universo de su estado sin forma?

Los científicos todavía no están seguros. Pero los investigadores han descubierto una nueva forma de modelar en un laboratorio el tipo de defecto que podría haber causado el gran desequilibrio del universo primitivo. En un nuevo artículo, publicado el 16 de enero en la revista Nature Communications, los científicos demostraron que pueden usar helio sobreenfriado para modelar esos primeros momentos de existencia, específicamente, para recrear un posible conjunto de condiciones que podrían haber existido. después del Big Bang.

Eso importa porque el universo está lleno de actos de equilibrio que los físicos llaman «simetrías». Hay suficientes partículas con carga positiva en el universo para cancelar todas las partículas con carga negativa.

Pero a veces, las simetrías se rompen. Una esfera perfecta equilibrada en la punta de una aguja cae de un modo u otro. Dos lados idénticos de un imán se separan en los polos norte y sur. La materia venció a la antimateria.

Cada mesa, silla, galaxia y grano de arena es evidencia de que algo hizo que el universo primitivo saliera de su estado inicial, plano y de su complejidad actual. Estamos aquí en lugar de ser potencialidades en un vacío uniforme pero algo rompió esa simetría.

Los físicos llaman a algunas de las fluctuaciones aleatorias que rompen la simetría «defectos topológicos».

En esencia, los defectos topológicos son puntos en los que algo va mal en un campo uniforme. De repente surge una interrupción. Esto puede suceder debido a la interferencia externa, como en un experimento de laboratorio. O puede suceder de manera aleatoria y misteriosa, como sospechan los científicos sucedió en el universo primitivo. Una vez que se forma un defecto topológico, puede sentarse en medio de un campo uniforme, como una roca que crea ondulaciones en una corriente suave.

Los investigadores habían creado previamente este tipo de defectos en los campos magnéticos de los gases subenfriados y los superconductores en sus laboratorios. Pero los defectos surgieron individualmente. La mayoría de las teorías que usan defectos topológicos para explicar el origen del universo moderno involucran defectos «compuestos».

Ahora investigadores han diseñado un experimento con helio líquido enfriado a fracciones de un grado por encima del cero absoluto y comprimidos en cámaras diminutas.

Luego, los investigadores cambiaron las condiciones del helio, haciendo que pasara por una serie de transiciones de fase entre dos tipos diferentes de superfluidos o fluidos sin viscosidad. Estas son transiciones de fase similares a la del agua que pasa de un sólido a un líquido o un gas, pero en condiciones mucho más extremas.

Las transiciones de fase causan que la simetría se rompa. De esa manera, los investigadores escribieron en el documento, estos objetos reflejaban defectos que algunas teorías sugieren que se formaron en el universo primitivo.

Esto no significa que se haya descubierto cómo se rompió la simetría en el universo primitivo. Su modelo mostró solo que ciertos aspectos de las «grandes teorías unificadas» de cómo el universo primitivo tomó forma se pueden replicar en un laboratorio, específicamente, las partes de esas teorías que involucran defectos topológicos. Ninguna de esas teorías es aceptada ampliamente por los físicos, y todo esto podría ser un gran callejón sin salida teórico.

Pero este trabajo abre la puerta a más experimentos para investigar cómo este tipo de defectos podrían haber funcionado para dar forma a los momentos posteriores al Big Bang. Y estos estudios definitivamente enseñan a los científicos algo nuevo sobre el reino cuántico.

Fuente: Live Science.

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