La audaz teoría de un “antiuniverso” donde el tiempo corre hacia atrás (y cómo resuelve varios enigmas del cosmos)

Imagina que tienes un espejo pequeño en el que solo logras ver el reflejo de tus ojos. Luego tomas uno más grande en el que puedes ver toda tu cara. Y luego encuentras otro en el que puedes verte de cuerpo entero.

La imagen más común que tenemos del Big Bang es que a partir de un punto surgió un universo que se ha ido expandiendo.

Pero, ¿qué pasa si éste universo es solo el gemelo de otro universo que se formó al mismo tiempo en ese punto y se ha ido expandiendo en la dirección opuesta?

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Esa es la audaz propuesta que recientemente publicó un grupo de cosmólogos del Instituto Perimetral de Física Teórica en Canadá.

Y van más allá.

En ese antiuniverso que proponen, como avanza en dirección opuesta al nuestro, el tiempo también corre en el sentido contrario.

Esta hipótesis, por compleja que parezca, es un intento de sus autores de explicar de forma más sencilla y "económica", varios misterios del cosmos, entre ellos la enigmática materia oscura.

Al otro lado del espejo

Hay dos conceptos clave para entender la idea de un antiuniverso.

El primero tiene que ver con el Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de las que está hecho el universo y las fuerza que las hacen interactuar entre ellas.

Según el Módelo Estándar, siempre que surge una partícula de materia, surge también su contraparte de antimateria, una partícula idéntica pero con distinta carga.

Eso quiere decir que durante el Big Bang se produjo la misma cantidad de materia y antimateria.

Y el segundo concepto es el de simetría.

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En cosmología, este principio indica que cualquier proceso físico se mantiene igual incluso si el tiempo corre hacia atrás, si se invierte el espacio o si las partículas se reemplazan por antipartículas.

Con base en esos dos principios, la analogía que podría hacerse es que, así como existe un universo, se podría esperar que exista un antiuniverso simétrico al que conocemos.

Simetría

En un reciente estudio del Instituto Perimetral de Física Teórica, los autores analizaron un tipo de simetría llamada CPT, las iniciales de carga, paridad y tiempo.

Esa simetría indica que si se invierten las cargas, la imagen y el tiempo de una interacción de partículas, esa interacción se comportará de la misma manera.

Entonces, esa simetría que aplica a las partículas, según los autores del estudio también podría aplicarse al universo como un todo, con lo cual se abre la posibilidad de un universo simétrico.

"El universo en su conjunto es simétrico CPT", escriben los autores en su investigación.

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Bajo esa premisa, el Big Bang es un punto de partida en el que origina el universo y su imagen espejo.

"Sugerimos que el universo antes del Big Bang es el 'antiverso' del universo después del Big Bang", dicen los autores.

¿Cómo es ese antiuniverso?

Latham Boyle, uno de los coautores del estudio, advierte que no tiene certezas sobre la hipótesis del antiuniverso y que sus propuestas deberán ser comprobadas experimentalmente.

Pero cree que sus cálculos le dan algunas pistas.

"Hasta el momento, creemos que el antiverso es una genuina imagen espejo reflejada en el tiempo, con partículas y antipartículas intercambiadas", dice Boyle en conversación con BBC Mundo.

Según esa visión, ese antiverso no es un universo independiente, sino un mero reflejo de nuestro universo.

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"Tenemos un 'anti yo' en el otro universo, pero no es independiente", dice Boyle.

"Si decides desayunar huevos, tu versión del antiverso no puede elegir desayunar tocineta".

"Si desayunas huevos, él tendrá que desayunar antihuevos".

¿Y qué pasa con el tiempo en el antiverso?

Según la propuesta de Boyle y sus colegas, el Big Bang es como un espejo que no solo invierte la imagen sino también la dirección del tiempo.

En ambos lados del universo el tiempo avanza alejándose del Big Bang, solamente que en un lado la flecha del tiempo va hacia la derecha, y en el otro va hacia la izquierda.

"Cada lado del universo cree que es perfectamente normal", dice Boyle. "Ambos creen que su tiempo está avanzando hacia adelante".

"Desde nuestra perspectiva, en el antiverso el tiempo avanza hacia atrás, pero para ellos somos nosotros los que vamos al revés".

Esa idea de Boyle encierra otra posibilidad alucinante: quizás seamos nosotros quienes estemos en el antiuniverso y no lo sepamos.

Y otra pregunta que quizás te estás haciendo: ¿es posible viajar a ese antiuniverso?

"No podemos cruzar al otro lado del espejo", dice Boyle. "Para eso tendría que ser posible viajar al pasado".

Es decir, habría que viajar a través del espacio-tiempo, cruzar la singularidad del Big Bang y salir al otro lado.

Soluciones minimalistas

Pero más allá de estas ideas que parecen ciencia ficción, el trabajo de Boyle y sus colegas también propone soluciones a problemas más prácticos de la física y la cosmología.

Su propuesta ofrece visiones desafiantes sobre tres conceptos fundamentales de la cosmología: la materia oscura, la inflación después del Big Bang y las ondas gravitacionales

La materia oscura es un misterioso ingrediente que compone el 25% del universo, pero que hasta ahora nadie ha podido observar qué es o de qué está hecho.

La materia oscura, sin embargo, sí que se puede notar por la influencia gravitacional que ejerce sobre el cosmos.

Durante años, los científicos han propuesto varias teorías para explicar qué es la materia oscura, pero aún nadie tiene una respuesta convincente.

Algunas de las posibles respuestas sostienen que la materia oscura está hecha de una partícula que aún no conocemos, es decir, que está por fuera del Modelo Estándar.

El estudio de Boyle, sin embargo, ofrece una repuesta "más económica" al enigma de la materia oscura.

Su propuesta es que para explicar la materia oscura no es necesario imaginarse nuevas partículas.

En cambio, Boyle considera que la respuesta puede ser que la materia oscura esté hecha de "neutrinos diestros", una variedad de los neutrinos, los cuáles sín son parte del Modelo Estándar.

Aún no se ha comprobado que existan los "neutrinos diestros", pero según Boyle, muchos científicos concuerdan en que puede ser parte del Modelo Estándar.

De esa manera, Boyle se ahorra el esfuerzo de especular con nuevas partículas y encuentra la respuesta en las leyes de la física que ya conocemos.

Hasta ahora, los neutrinos que se conocen son "zurdos", en referencia a la dirección en la que giran.

Pero en un universo simétrico, se esperaría que también existiera un neutrino diestro, es decir, un antineutrino, según indica el astrofísico Paul Sutter, en un artículo del portal Live Science en el que reseña el estudio de Boyle.

Estos neutrinos diestros serían mayormente invisibles y solo se podrían detectar su presencia a través de la gravedad.

"Una partícula invisible que inunda el universo y solo interactúa a través de la gravedad se parece mucho a la materia oscura", explica Sutter.

Joseph Formaggio, físico que investiga el rol de los neutrinos en la cosmología dice que le parece interesante la propuesta de Boyle para explicar la materia oscura.

"Me gusta su modelo minimalista", dice a BBC Mundo Formaggio, quien no estuvo involucrado en la investigación.

"Usualmente en física de partículas se pueden explicar muchos fenómenos introduciendo nuevas partículas, interacciones y campos, con lo cual es fácil perderse".

"Pero esta investigación tiene otro enfoque, no añaden nada más allá de lo que ya hemos observado", concluye Formaggio, quien dirige la División de Física Experimental Nuclear y de Partículas en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Formaggio se refiere a que la idea de los neutrinos diestros es muy común, aunque no se sepa si existen.

"Son una partícula nueva, en pero en realidad no lo son", dice entre risas.

Ni inflación, ni ondas gravitacionales

Finalmente, el estudio cuestiona la existencia de la inflación cosmológica y las ondas gravitacionales primordiales.

El modelo de Boyle cuestiona que tras el Big Bang haya ocurrido un periodo en el que el universo se expandió rápidamente, un concepto conocido como inflación.

Esa inflación, a su vez, pudo haber creado unas ondas gravitacionales primordiales, que son ondulaciones que viajan en el tejido del espacio-tiempo, como las ondas que genera un piedra lanzada en un lago.

La propuesta de Boyle sostiene que en vez de inflación, la materia del universo se expandió de manera menos forzada, sin necesidad de una "época inflamatoria".

Entonces, según este modelo, si no hubo inflación, tampoco hubo ondas gravitacionales primordiales.

En 2015 fueron detectadas ondas gravitatorias por primera vez, Boyle, sin embargo, advierte que estas corresponden a eventos muy posteriores al Big Bang, por lo tanto no son ondas gravitacionales primordiales.