Las leyes universales también serían relativas

Una investigación que realizó cuatro nuevas mediciones de la luz emitida por un cuásar situado a 13 mil millones de años luz de distancia cuestiona el modelo estándar de la física.

Ha descubierto que una constante fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética es variable en el universo.

Eso significa que, en contra de lo que dice el modelo estándar de la física, las leyes de la naturaleza no son siempre fijas e inmutables.

El universo se rige por cuatro fuerzas o interacciones fundamentales: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. Todas supuestamente son universales.

Fuerza integradora

La fuerza electromagnética provoca que los electrones giren alrededor del núcleo de todos los átomos que componen el universo… incluidos los de nuestro cuerpo.

Sin esta fuerza, la materia no se habría unido: sencillamente se habría desintegrado. También nos proporciona la luz visible, y es la base de la electricidad que mueve nuestra civilización.

Esta fuerza afecta a los cuerpos eléctricamente cargados, y está involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas.

La fuerza electromagnética es mucho más intensa que la fuerza gravitatoria, tiene dos sentidos (positivo y negativo) y su alcance es infinito… al menos es lo que se creía hasta ahora.

Anomalías inexplicables

La nueva investigación ha descubierto anomalías inexplicables en la fuerza de la interacción electromagnética en los primeros momentos del universo.

Esa fuerza se ejerce como una constante conocida como constante de estructura fina de Sommerfeld.

La constante de estructura fina es un número utilizado por los físicos como una medida de la fuerza electromagnética.

Esa constante involucra a la velocidad de la luz, a la constante de Planck de la mecánica cuántica y a la carga eléctrica que tienen los electrones: mide la fuerza electromagnética presente en esos fenómenos físicos.

Sin embargo, en las partículas cargadas que forman un cuásar lejano, esa constante deja de ser constante y es variable.

¿Fuerza inmutable?

Hasta hace poco, se creía que la fuerza electromagnética era inmutable a lo largo del tiempo y el espacio.

Sin embargo, astrofísicos británicos y australianos anunciaron en 2010 que la constante de estructura fina era variable a través del universo.

Habían medido esta constante en unas 300 galaxias distantes y descubierto que no era la misma en todo el cosmos: incluso cambiaba a lo largo de un eje preferencial a través del Universo, es decir, que tendría una orientación.

Los datos obtenidos entonces sugirieron que el valor de la constante de estructura fina había sido ligeramente menor cuando la luz de los cuásares fue emitida, hace 12 mil millones de años, que cuando fue registrada en los laboratorios terrestres.

El profesor de Ciencias de la Universidad Nueva Gales del Sur (UNSW), John Webb, que ha participado en ambas investigaciones, ha confirmado por segunda vez esas anomalías: afectan tanto a la densidad como a la orientación de la fuerza electromagnética, en un momento todavía más antiguo  del universo.

Esta segunda observación de la anomalía tiene aún más importancia que la anterior porque ha sido apreciada en los límites del universo, gracias a los telescopios más potentes del mundo.

Infancia del universo

La luz del cuásar donde se ha observado la anomalía refleja las propiedades del universo cuando tenía solo mil millones de años, momento en el que todavía no existían galaxias ni planetas, solo algunas estrellas.

La anomalía detectada en ese cuásar indica que en la infancia del universo la fuerza electromagnética que unía a toda la materia era diferente a la fuerza actual.

Además, Webb y su equipo apreciaron que la constante sigue una orientación temporal: a medida que la observación se aleja del pasado, la constante de estructura fina se vuelve invariable.

Eso significa que el electromagnetismo puede fluctuar en ciertos momentos del universo.

Direccionalidad cósmica

También significa que el universo, una distribución aparentemente arbitraria de galaxias, cuásares, agujeros negros, estrellas, nubes de gas y planetas, con la vida floreciendo en al menos un pequeño planeta, en realidad tiene una direccionalidad.

Implica que las leyes de la física, consideradas universales, pueden convertirse en determinados momentos en “leyes locales” para, por ejemplo, propiciar la aparición de la vida tal como la conocemos: sería imposible sin la constante de estructura fina.

Las consecuencias de este descubrimiento, que necesita todavía nuevas investigaciones para consolidarse, pueden ser significativas.

¿"Evolución" electromagnética?

Lo que se plantean los astrónomos es que la fuerza que articula la materia, que es constante en el universo actual, no lo fue con anterioridad.

Y que esa “evolución” de la fuerza electromagnética, de su variabilidad original a la constante actual, fue la que propició la aparición de la vida en un planeta insignificante del universo conocido.

Si esto es realmente así, habrá que revisar en profundidad la ciencia moderna. Y no solo por lo que respecta a la constante de la fuerza electromagnética.

También acabamos de descubrir que el universo no se expande a la misma velocidad en todas las direcciones, según una investigación sobre 800 cúmulos de galaxias que cuestiona el modelo cosmológico actual.

En 2004 se informó también que la velocidad de la luz no ha sido siempre constante, lo que contradeciría la  teoría de la Relatividad de Einstein, además de cuestionar otras muchas teorías de la física tradicional.

Estos datos tienden a confirmar lo que Dirac y otros han propuesto desde el siglo pasado: que el valor de las constantes físicas disminuye dependiendo de la edad del Universo.

La intriga sobre la verdadera naturaleza del universo es lo único que, por el momento, se mantiene constante en el pensamiento humano.

Referencia

Four direct measurements of the fine-structure constant 13 billion years ago. Michael R. Wilczynska et al. Science Advances  24 Apr 2020: Vol. 6, no. 17, eaay9672. DOI:10.1126/sciadv.aay9672