¿El universo es una burbuja a punto de estallar? Físicos simulan el colapso del espacio-tiempo en un laboratorio

Imaginen que el universo es una pelota descansando en la ladera de una montaña. Parece estable, pero si alguien le da un pequeño empujón, la pelota rodará hasta el fondo del valle. Ese «empujón» es lo que los científicos llaman decaimiento del falso vacío, y un equipo de investigadores en China acaba de recrear este posible apocalipsis en una mesa de laboratorio.

Crédito: MysteryPlanet.com.ar.

Según la física cuántica, el espacio que percibimos como vacío en realidad contiene energía. La teoría sugiere que nuestro cosmos podría estar atrapado en un «falso vacío»: un estado que parece tranquilo, pero que no ha alcanzado su nivel de energía más bajo posible. Si este campo lograra «tunelar» hacia un vacío auténtico, se desataría una reacción en cadena que reescribiría las leyes de la física a la velocidad de la luz.

Para observar este fenómeno, los físicos de la Universidad de Tsinghua utilizaron un sofisticado simulador basado en átomos de Rydberg —átomos cuyos electrones externos están tan excitados que se vuelven gigantescos y muy sensibles—. Los investigadores organizaron estos átomos en un anillo donde, por naturaleza, cada uno intenta girar en dirección opuesta a sus vecinos.

Esta configuración creaba un patrón perfecto de «arriba-abajo-arriba-abajo». En este estado de simetría, el sistema era estable. Sin embargo, el equipo utilizó láseres de alta precisión para romper deliberadamente esa armonía, obligando al anillo a elegir entre dos patrones con niveles de energía distintos. Así, lograron que un patrón imitara al «vacío auténtico» y el otro al «falso vacío».

Un anillo de átomos de Rydberg simula un fenómeno que se cree que ocurre en las regiones vacías del universo. Crédito: Yu-Xin Chao.

Meng Khoon Tey, coautor del estudio, explicó el procedimiento: «Al iluminar átomos alternos con haces de láser selectivos, diseñamos un paisaje energético personalizado con estados de vacío falsos y verdaderos distintos, lo que nos permitió observar el proceso de tunelamiento cuántico en tiempo real».

Lo más asombroso ocurrió durante la observación: los científicos detectaron la formación de una «burbuja» de vacío auténtico dentro del sistema. En física, para que el universo colapse, no lo hace todo a la vez; primero debe aparecer una pequeña región localmente transformada que sea lo suficientemente grande como para expandirse y devorar al resto. El equipo vio cómo esta burbuja aparecía y crecía, validando el mecanismo que, en teoría, podría poner fin a nuestro universo.

Aunque la idea de una burbuja cósmica destructora es inquietante, los expertos aseguran que la probabilidad de que ocurra de forma natural es casi nula. Este hallazgo, publicado en Physical Review Letters, es en realidad un peldaño fundamental para entender los misterios de la materia y cómo se comportan los sistemas cuánticos más complejos.

Fuente: PRL/Phys. Edición: MP.