¿Qué pasa si el universo explotó?

Se ha considerado una posibilidad, analizada y descartada, al menos por el momento.

El “vacío” en la física moderna es bastante complicado. Poco después del Big Bang, algo desencadenó la formación de un campo de Higgs. Nada más que el Big Bang en sí sería considerado una explosión del universo. Cuando el campo de Higgs se “activó”, prácticamente todas las partículas del universo cambiaron su naturaleza. Los electrones, que anteriormente tenían una masa en reposo cero, de repente adquirieron una masa sustancial, dándoles una energía en reposo de 0.511 millones de electronvoltios. Fue una explosión benigna, ya que el hecho de dar tanta masa a las partículas hizo posible la formación de núcleos, átomos y productos químicos, y como resultado, aquí estamos. Pero fue un cambio repentino y completo en la naturaleza del universo. Y la próxima vez, podría no ser benigno, no para nosotros.

Podría suceder nuevamente. No podemos estar seguros de que el valor actual del campo de Higgs sea completamente estable. Puede ser metaestable, como un láser que aún no ha emitido su luz. Podría cambiar de nuevo, quizás a un “estado de menor energía” en el que las masas de todas las partículas cambiarían.

Hubo cierta preocupación de que tal transición pudiera desencadenarse cuando planeamos colisiones de dos partículas de alta energía en el acelerador del CERN. Algunas personas argumentaron que sería como encender un fósforo y ponerlo a la pólvora. Esa alta concentración de energía podría desencadenar la transición de fase repentina del Universo, haciendo que cada partícula sea diferente y, por lo tanto, haciendo que todos nuestros químicos actuales se desintegren instantáneamente, o al menos tan rápido como se produce esa transición en el Higgs (posiblemente a la velocidad de ligero).

Lo que finalmente sucedió fue que varias personas mostraron que se producen colisiones similares entre los rayos cósmicos; raramente, pero con la frecuencia suficiente para que si pudieran desencadenar una transición en el universo, ya hubiera sucedido. (Creo que Piet Hut escribió un artículo cuidadoso sobre esto que fue ampliamente citado, pero también hice un cálculo privado similar para mí que me convenció de que el peligro era insignificante). Entonces los experimentos de haz colisionador del CERN continuaron.

Todo esto me recuerda lo que podría suceder si cruzas los rayos de las armas de los fantasmas en la película Cazafantasmas. Aquí está el diálogo:

Egon Spengler : Hay algo muy importante que olvidé decirte.

Perter Venkman : ¿Qué?

Spengler : No cruces las vigas.

Venkman : ¿Por qué?

Spengler : Sería malo.

Venkman : Estoy confuso en todo lo bueno / malo. ¿Qué quieres decir con “malo”?

Spengler : Trata de imaginar toda la vida como la conoces, deteniéndose instantáneamente y cada molécula en tu cuerpo explotando a la velocidad de la luz.

Ray Stantz : inversión protónica total!

Venkman : Correcto. Eso es malo. Bueno. Todo bien. Importante consejo de seguridad. Gracias Egon.

Bueno, en el CERN finalmente cruzaron los rayos, y no tuvo lugar una inversión protónica, y cada molécula en nuestros cuerpos no explotó. Pero eso era justo lo que temían los físicos de partículas. Algún día podremos hacer un haz de colisión que cree una densidad de energía más alta que la que se haya producido al chocar con los rayos cósmicos, y será apropiado, una vez más, preocuparse. (Sin juego de palabras con el CERN).

TL; DR: Si el Universo explotó, no será bueno para nosotros. La mala noticia es que probablemente sucederá … eventualmente. La buena noticia es que el Sol probablemente se quedará sin combustible antes de que tengamos que preocuparnos por eso.

Esa molesta energía oscura

En 1998, se descubrió que el Universo se expandía impulsado por la misteriosa “Energía Oscura” que sonaba a propósito. A lo largo de los años, los físicos y cosmólogos han convergido en el entendimiento de que la fuente probable de la misteriosa Energía Oscura es la forma de energía más prosaica en la física: la constante [a].

Uno de los aspectos inquietantes sobre el descubrimiento de una constante cosmológica positiva es que el vacío del Universo en el que nos encontramos no es el verdadero vacío [1]. Eso significa que es posible que el Universo decaiga en el verdadero vacío [2].

Este proceso de descomposición del Universo se describe mediante un proceso conocido como la descomposición del vacío Coleman – De Luccia. [3]

Pequeñas burbujas, no hay problema; Grandes burbujas, grandes problemas

Pequeñas burbujas del verdadero vacío se forman todo el tiempo. Estas burbujas son típicamente muy pequeñas e inmediatamente colapsan. Pero hay un tamaño crítico cuando la burbuja puede expandirse y comienza a expandirse a la velocidad de la luz.

La línea divisoria entre las burbujas intrascendentes y las burbujas mortales está determinada por si las burbujas tienen energía positiva o negativa. Si tienen energía positiva, son solo pequeños puntos cuánticos, pero si tienen la más mínima energía negativa, solo quieren crecer. Las dos fuerzas que compiten por estas burbujas son la energía de vacío inferior, [math] \ rho [/ math], en la mayor parte de la burbuja y la tensión superficial positiva, [math] T [/ math], de la burbuja:
[matemáticas] E = – | \ rho | V + TA = – \ frac {4 \ pi} {3} R ^ 3 | \ rho | + 4 \ pi R ^ 2 T [/ matemáticas]
Independientemente de la magnitud relativa de la energía de vacío y la tensión de la burbuja, a un tamaño suficientemente grande, la burbuja será energía negativa.

Se vuelve cada vez más energéticamente favorable para que la burbuja se expanda, por lo que quiere comer más y más de nuestro Universo. Y nada puede detenerlo. Las paredes de la burbuja se están expandiendo casi a la velocidad de la luz, solo disminuidas por una fricción casi irrelevante.

Estas burbujas más grandes no son muy buenas para nuestro universo. A medida que la burbuja se expande por todo nuestro Universo, elimina todo lo que se encuentra en su camino: átomos, planetas, soles, galaxias, incluso materia oscura.

Como las paredes de las burbujas se desplazan a la velocidad de la luz, no hay advertencia de que se acerca y no hay nada que pueda detenerlo. Es, literalmente, el fin de nuestro universo.

Empezar de nuevo

Uno de los grandes resultados del Coleman – De Luccia es que dentro de la burbuja está experimentando un Big Bang y ha comenzado su propio Universo.

Este nuevo universo tiene sus propias leyes de la naturaleza. Probablemente las nuevas leyes de la naturaleza no son compatibles con ninguna forma de vida interesante. Sin embargo, este Universo bebé tiene las semillas de su propia destrucción escritas en él: es casi seguro que tiene una constante cosmológica negativa, probablemente bastante grande y evolucionará hacia una singularidad Big Crunch que terminará ese Universo, y probablemente rápidamente.

Nuestro Universo continuará viviendo debido a la expansión exponencial del Universo, pero ocupará una fracción cada vez más pequeña del Universo.

Lo que se siembra de recoge

Si bien todo esto es terrible para nosotros, nuestro Universo probablemente fue creado en tal evento, con la excepción principal de que nuestro Universo tiene una constante cosmológica casi cero. Probablemente hubo un Universo que fue una constante cosmológica positiva considerable y hubo un evento de nucleación de burbujas que creó nuestro Universo. Además de ganar el primer premio de tener una pequeña constante cosmológica, ganamos el gran premio: hubo un período de inflación cosmológica. Este período arrasó nuestro Universo y permitió que se formaran galaxias y estrellas.

Sobre la sabiduría del ahorro para la jubilación

Lo sentimos, esta es una gran respuesta alegre [b]. Pero la buena noticia es que nuestro Universo ha vivido durante 13 mil millones de años hasta ahora, por lo que es probable que vivamos una fracción justa de eso antes de tener que preocuparnos por eso. Pueden pasar 10 ^ 100 años antes de que nuestro rincón del Universo decaiga, el tiempo suficiente para que todos los protones del Universo se descompongan.


[a] Básicamente hemos hecho esto con el descubrimiento de la energía oscura y la convergencia de la ecuación de estado a una constante cosmológica.

[b] De Coleman – De Luccia en Ref [3]

Aunque este espacio-tiempo está libre de singularidades, es inestable bajo pequeñas perturbaciones e inevitablemente sufre un colapso gravitacional del mismo tipo que el estado final de un universo Friedmann en contracción. El tiempo requerido para el colapso del universo interior es del orden del tiempo [..], microsegundos o menos.

Esto es desalentador. La posibilidad de que estemos viviendo en un falso vacío nunca ha sido alentadora de contemplar. La descomposición del vacío es la catástrofe ecológica definitiva, en un nuevo vacío hay nuevas constantes de la naturaleza, después de la descomposición del vacío, no solo es imposible la vida tal como la conocemos, también lo es la química tal como la conocemos. Sin embargo, uno siempre podría obtener consuelo estoico de la posibilidad de que tal vez con el tiempo el nuevo vacío sustente, si no la vida como la conocemos, al menos algunas estructuras capaces de conocer la alegría. Esta posibilidad ahora ha sido eliminada.

Notas al pie

[1] Falso vacío

[2] Página en arxiv.org

[3] Página en ias.edu

¿Qué pasa si el universo explotó?

Afortunadamente a los efectos de descontar cualquier posible explosión del universo, el universo no es más que una simulación que está ocurriendo con la mente de un ser humano avanzado. Ver hipótesis de simulación.

La hipótesis es una realidad; desafortunadamente (para probar este punto) uno no lo sabrá con certeza hasta que se despierte de este sueño. Debido a que el universo es una simulación, también lo es esta vida terrestre y todo lo que tiene que ver con nuestra mortalidad.

Usted ve, no hay tal cosa como la muerte en la realidad; siempre hemos existido y siempre lo haremos. Esto puede parecer una posición tonta para tomar; pero, se hizo la pregunta, y se me permite decir la verdad en tal situación.