Los campos cuánticos y el vacío

matrix codeCuando la mente de Neo finalmente se rebeló en contra de la prisión invisible que lo mantenía atrapado –en la única película honestamente buena de la trilogía Matrix– sus sentidos fueron capaces de percibir la naturaleza real del universo que había estado ocultándose frente a sus ojos. No se trataba de las calles y los edificios, ni los autos, ni la moda noventera a la que las máquinas maquiavélicamente habían decidido someternos. Presumiblemente, tampoco eran reales la luna o las estrellas que brillaban en su cielo. Como el libreto bien hace notar en uno de sus diálogos más memorables, “no era aire lo que respiraba”, mientras luchaba contra los habilísimos agentes del sistema. En lugar de eso, el tejido profundo de la realidad se reflejó en la forma de incontables caracteres, recorriendo todas las superficies con un brillo verde revelador. Si algo en toda la producción puede considerarse medianamente “realista”, es esta última visión del elegido: efectivamente, el universo no es como lo percibimos.

En el fondo, todo es matemática.

Detrás de bambalinas, formando las moléculas que dan vida al ADN y las proteínas en las que éste se manifiesta; otorgando rigidez o fragilidad a los objetos con los que interactuamos; moldeando a las galaxias y haciéndolas brillar por eones; e incluso generando la consciencia que nos permite siquiera comenzar a comprender estos procesos, se encuentran los átomos, vibrando en sincronía, siguiendo patrones que definen la evolución de todo lo que existe. De principios simples, toda la complejidad del cosmos y sus habitantes.

Demócrito, un filósofo poco apreciado en la Grecia Antigua, fue el primero en considerar la idea de que la materia debía tener una mínima expresión posible, y fue también él quien inventó el término “átomo”, que aún usamos en la actualidad para definirlo. Estaba muy convencido de esta noción, incluso escribiendo que “solo los átomos y el vacío existen en realidad”. Desafortunadamente, también estaba terriblemente adelantado a su época en este aspecto, y tendrían que pasar más de 2 mil años para que la tecnología y la evidencia permitieran validar su razonamiento. El modelo atómico no sería refinado sino hasta finales del siglo 19 y principios del 20, con el descubrimiento de los electrones por Joseph Thomson; la detección del núcleo central –los protones y los neutrones–  por parte de Ernest Rutherford; la absorción de la luz cuantificada en los orbitales en el modelo de Bohr; concluyendo con la ecuación de Schrodinger, que finalmente describía a las partículas como ondas en un campo de probabilidad, en lugar de objetos físicos.

átomo 2000px-Evolution_of_atomic_models_infographic.svg

Hoy sabemos que incluso los protones y neutrones que componen el núcleo atómico son objetos compuestos; nacidos de la interacción de partículas “elementales” que no pueden describirse en términos clásicos. Por sí solos, los quarks y los electrones que conforman la materia (fermiones), así como los “bosones” que transmiten las fuerzas, no son más que el resultado de las perturbaciones en los campos cuánticos que recorren el universo. Aunque cueste reconciliarlo con nuestra experiencia diaria, una partícula no es una cosa, es un evento, destinado a decaer con el paso del tiempo.

En el vacío, alejados de las interacciones, estos campos toman el menor valor energético que les es posible (cero), y más allá de algunas fluctuaciones temblorosas, se mantienen perfectamente estáticos. A menos que se trate del campo de Higgs.

Modelo estándar de partículas 2El campo cuántico propuesto por Peter Higgs es sin duda el más interesante, a pesar de la visión simplista de la que fue víctima en los medios. De entre todos los que hemos discutido, es el único que nunca toma el valor cero, ni siquiera en el vacío –siempre está activo. Es debido a la interacción con este campo primordial que los otros toman valores energéticos reconocibles, causando que sus perturbaciones viajen o no a la velocidad de la luz por el espacio. En términos clásicos, el bosón de Higgs otorga “masa” a las demás partículas, atrapando a los electrones en los átomos, permitiendo la constitución de la materia.

Dado lo mucho que depende de él en nuestro universo, es correcto notar que el campo de Higgs es una excepción al negarse a valer cero, incluso en el vacío. Es algo que algunos físicos, incluído Stephen Hawking, piensan que puede tratarse de una anomalía. En su opinión, el campo de Higgs podría verse como una roca que permanece precariamente en la ladera de una gran montaña, a tan solo un empujón –o fluctuación cuántica azarosa– de rodar sin control hacia la posición de mínima energía (cero). De suceder así, todo el cosmos cambiaría radicalmente en un parpadeo, con un universo nuevo naciendo en sus entrañas, secuestrando al espaciotiempo a la velocidad de la luz. Ni siquiera veríamos venir el final.

Universe_Bubbles_by_ShortgreenpiggClaro está que se trata de pura especulación. Por lo que sabemos, el valor actual del campo de Higgs podría estar ya en su expresión mínima posible (aunque no sea cero), o la fluctuación asesina suceder en un lugar tan remoto que la misma expansión del universo le impediría alcanzarnos eternamente. En cualquiera de los casos, la preocupación es tan solo un escenario académico, más que uno existencial.

Lo cierto es que lo siento un poco por Demócrito (y no menos por Neo), pues el filósofo estaba en la dirección correcta mucho antes que cualquiera; pero resultaron no ser los átomos, sino los campos cuánticos y el vacío, los que verdaderamente determinan la realidad.

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3 comentarios en “Los campos cuánticos y el vacío

  1. En serio resulta fascinante lo que expones, aunque siendo muy sincera no logré comprender algunas partes. Jeje. Pero no creo haber perdido lel tema en general, espero seguir aprendiéndolo.
    Repito, estuvo bueno. (((((:
    Saludos.

    Le gusta a 1 persona

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