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17/12/2018 07:11 CET | Actualizado 17/12/2018 07:11 CET

El fluido oscuro del universo

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Jamie Farnes es físico y yo soy un mero periodista. Un periodista de partículas, si así lo prefieren. Farnes ha publicado un artículo científico sobre la misteriosa naturaleza del universo y quiere explicar su modelo a profanos como usted y como yo. Prepárense que vienen conceptos como fluido oscuro, masa negativa o multiverso. Allá vamos:

ANDRÉS LOMEÑA: Su visión del universo es que un hipotético fluido oscuro ayudaría a entender dos conceptos físicos que se nos resisten: la materia oscura y la energía oscura. Me gustaría visualizar su teoría.

JAMIE FARNES: Tenemos un problema enorme en astrofísica porque no tenemos ninguna explicación física de lo que son la materia oscura y la energía oscura. A pesar de nuestra ignorancia, sabemos que esas sustancias misteriosas conforman el noventa y cinco por ciento del universo. La materia oscura y la energía oscura se suelen considerar entidades completamente separadas. Sin embargo, en la bibliografía ha empezado a circular un tipo de solución poco convencional llamada fluido oscuro que permitiría unir esos dos fenómenos en un único fluido unificado.

El debate científico está entre dos posibilidades con la materia oscura: la materia exótica (una materia extraña y desconocida) o la gravedad modificada (alguna modificación de la teoría de la gravedad de Einstein). En el artículo científico que he publicado intento un nuevo enfoque tomando ambas posibilidades. Esto es algo totalmente diferente e incluye materia exótica (masas negativas) y gravedad modificada (creación de materia de tal manera que permita crear continuamente esas masas negativas). Hasta donde sé, esta es la primera teoría que ha incorporado las dos opciones.

Jamie Farnes.

De manera adicional, la teoría parece que explicaría no solo la materia oscura, sino también obtener una posible solución para la energía oscura... básicamente de forma gratuita. Es como si un simple signo negativo tuviera la posibilidad de resolver dos de los grandes problemas de la física. Para visualizar este fluido, imagina un universo lleno de partículas, cada una con una masa negativa. Todo el tiempo irían apareciendo, sin cesar, más y más partículas. Sería como esta imagen.

Este nuevo modelo se ha probado usando una simulación del universo en un ordenador y parece que genera de forma natural halos de materia oscura alrededor de las galaxias de masa positiva. Esta es la misma previsión que hay para la observación directa de materia oscura, lo cual indica que el modelo es prometedor. No obstante, aún hay mucho trabajo por hacer para profundizar en esta idea.

Es algo difícil de imaginar, pero el espacio vacío no está realmente vacío.

A.L.: ¿Dónde diablos se encontraría el fluido oscuro? ¿En todo el universo? ¿En el vacío?

J.F.: Este fluido oscuro estaría en todas partes. Me gusta pensar el universo como un tazón de cereales: los cereales serían las galaxias y la leche tendría masa negativa. Las galaxias flotan en esta leche y están sujetas a los cambios energéticos y a la expansión del fluido oscuro de masa negativa. Este fluido llenaría el universo observable. Por consiguiente, también pasaría a través de nosotros. Sin embargo, los seres humanos tenemos una masa tan ínfima que no advertiríamos el fluido. Necesitaríamos algo del tamaño de una galaxia para empezar a notar los efectos.

Es algo difícil de imaginar, pero el espacio vacío no está realmente vacío. La clave de mi teoría es que esta energía negativa es la energía asociada con el espacio vacío.

No hay ninguna relación per se entre este fluido oscuro y algunos estados de la materia como el condensado de Bose-Einstein. Aun así, la investigación de esos extraños estados se ha usado previamente para hallar partículas con una masa negativa efectiva. Así que los condensados de Bose-Einstein pueden ser una buena base para probar y especular con la idea y las propiedades de las masas negativas.

A.L.: ¿Y qué es una masa negativa? No tiene nada que ver con la antimateria. Sería, más bien, una fuerza repulsiva. ¿Es así?

J.F.: Eso es. Las masas negativas de mi propuesta teórica en principio no están relacionadas con la antimateria. Dicho esto, hay científicos que piensan que la antimateria puede tener masa negativa. Es más, el CERN está en la actualidad calculando la masa de la antimateria. Si los científicos observaran que la antimateria tiene masa negativa, sería interesante y sugeriría que la naturaleza tiene algún interés en la masa negativa. En mi teoría, la masa negativa es en realidad la energía del espacio vacío.

Hay muchos ejemplos físicos donde podemos modelar el cosmos usando masas negativas. En cualquier caso, esas masas negativas nunca son reales, son solamente herramientas útiles para el modelado matemático. Un ejemplo es una burbuja de aire en el agua, algo que se puede modelar usando masas negativas.

Lo mismo puede ser cierto para el mar de partículas de masa negativa que propongo. Esas partículas puede que no sean reales, sino simples herramientas matemáticas que forman parte de una compleja teoría alternativa para el universo. En el ámbito de la física de partículas, la naturaleza de mis partículas está definida de manera muy pobre, más allá de que es una masa negativa, claro. Esta es una limitación actual de mi teoría. Soy astrofísico, así que he dejado la física de partículas para los físicos de partículas. Esto quiere decir que no he incluido en mi modelo casi la mitad de la física conocida. Del mismo modo, la física de partículas no tiene ni idea en la actualidad de la naturaleza fundamental de la masa y no puede predecir la masa de las partículas elementales, así que podría ser útil incluir la masa negativa en el modelo estándar para avanzar en física de partículas.

El mayor problema del multiverso es que la idea es indemostrable...

A.L.: En su artículo habla de la creación de materia con masa negativa. ¿De dónde surge esa creación de masa?

J.F.: La creación de materia es un fenómeno clásico derivado de la relatividad general. Las partículas salen del vacío a un ritmo estable y bien definido. Aún no he intentado conciliar este fenómeno con la mecánica cuántica. De hecho, sabemos que la relatividad general y la mecánica cuántica son teorías fundamentalmente incompatibles. Esto supone un problema porque no podemos tener dos teorías separadas que sean inconsistentes entre sí para describir el universo. Como astrofísico, prefiero usar la relatividad general como mi marco de trabajo, pero quizás otros científicos puedan investigar el aspecto de la mecánica cuántica en mi trabajo y también el modo de creación de materia.

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Imagen de una galaxia.

A.L.: A ver si tienen razón quienes persiguen una quinta fuerza...

J.F.: La modificación de la gravedad que se requiere para explicar el fluido de masa negativa se puede entender como una quinta fuerza. Esto proporciona una explicación realmente sencilla en lugar de tener que apañárnoslas con la energía y la materia oscuras (dos fenómenos completamente separados e inescrutables). Así, podríamos invocar un único fenómeno. Este fluido de masa negativa solo precisa añadir un signo negativo para la comprensión de la gravedad, y entonces todos los modelos cosmológicos parecen estar en su sitio. No puede haber nada mucho más simple que eso.

A.L.: ¿Cómo encajaría su fluido oscuro con el multiverso?

J.F.: Podríamos imaginar muchos universos burbuja en mi teoría. El mayor problema del multiverso es que la idea es indemostrable. La existencia de un fluido de masa negativa se puede probar usando las observaciones científicas modernas y las teorías del multiverso no tienen predicciones físicas bien definidas. Por este motivo, creo que muchas teorías del multiverso se mezclan con las historias de ciencia-ficción. Aun con todo, he estado trabajando en estas cuestiones para ver si puede hacerse alguna predicción observacional. ¡Estad atentos!

Si se prueba que hay un fluido oscuro de masa negativa, comprenderemos por fin la naturaleza de la gravedad y del universo de una forma completamente nueva.

A.L.: ¿Alguna conclusión clara después de tanta oscuridad?

J.F.: Enfatizaría que estos descubrimientos son potencialmente muy importantes. Si se prueba que hay un fluido oscuro de masa negativa, comprenderemos por fin la naturaleza de la gravedad y del universo de una forma completamente nueva. Desgraciadamente, necesito enfatizar aún más que estamos aún en los primeros pasos. No podremos probar esta teoría sin investigaciones en física de partículas y sin nuevas observaciones astrofísicas. Tengo muchas ganas de ver qué es lo que finalmente revelan los datos.

Hasta aquí la entrevista. Quiero enfatizar, como autor del artículo, que no soy divulgador científico. Si quieres aprender física de verdad, visita La Ciencia de La Mula Francis.

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