Una nueva teoría propone que nuestro Universo y un gemelo invertido en el tiempo podrían emerger juntos. Este enfoque cuántico evita las singularidades y abre una explicación sobre la energía oscura.
Los modelos cosmológicos tradicionales a menudo se basan en la idea de una singularidad inicial, un punto de densidad infinita. Un estudio recientemente aceptado en
Europhysics Letters sugiere una alternativa: un universo plano y su antiuniverso podrían nacer simultáneamente mediante un proceso cuántico. Esta teoría elude varios problemas de los modelos anteriores, como los de Hartle-Hawking y Vilenkin.
El modelo introduce un 'instantón euclidiano', una fase en la que el tiempo se comporta como una dimensión espacial. Durante esta fase, el tamaño del Universo sigue una curva cosinusoidal, evitando así densidades infinitas. Este enfoque permite una transición suave hacia el Universo que conocemos, con un factor de escala finito desde el principio.
Un potencial cuántico juega un papel clave al reemplazar la curvatura espacial tradicional. Esta idea resuelve un problema importante de las teorías anteriores, que tenían dificultades para explicar la ausencia de curvatura observada.
La simetría CPT, fundamental en física, garantiza que cada universo tenga un gemelo invertido en el tiempo. Estas dos entidades, aunque separadas clásicamente, permanecen entrelazadas cuánticamente. Este entrelazamiento podría aclarar fenómenos cosmológicos poco comprendidos, como la energía oscura y la materia oscura.
Las implicaciones de este modelo son amplias. Evita las singularidades iniciales, reproduce una inflación compatible con las observaciones y podría explicar la aceleración de la expansión del Universo. Además, ofrece una nueva vía para comprender la materia oscura, vinculando estos enigmas con el nacimiento mismo del cosmos.
Futuras investigaciones deberán identificar señales observables de este modelo, como patrones específicos en el fondo cósmico de microondas. Estos trabajos también podrían acercar la mecánica cuántica y la relatividad general, dos pilares de la física aún mal reconciliados.
¿Qué es un instantón euclidiano?
Un instantón euclidiano es una solución de las ecuaciones de la física en un espacio donde el tiempo se comporta como una dimensión espacial. Esta noción es crucial para evitar singularidades en los modelos cosmológicos.
El instantón permite una transición suave entre un estado sin tiempo y nuestro Universo en expansión. Describe una fase en la que el tamaño del Universo varía de manera regular, sin alcanzar una densidad infinita.
Este enfoque está inspirado en la mecánica cuántica, donde las partículas pueden tomar caminos clásicamente prohibidos. El instantón euclidiano representa así un 'túnel' cuántico entre dos estados cosmológicos.
Su uso en este modelo permite evitar los problemas planteados por las singularidades, manteniendo la compatibilidad con las observaciones actuales.
¿Cómo influye la simetría CPT en la cosmología?
La simetría CPT es un principio fundamental en física, que combina inversión de carga, paridad y reversión del tiempo. Implica que todo proceso físico tiene un equivalente especular.
En el modelo propuesto, esta simetría garantiza la creación simultánea de un universo y su antiuniverso. Estas dos entidades evolucionan en direcciones temporales opuestas, pero permanecen vinculadas cuánticamente.
Este entrelazamiento podría explicar fenómenos como la energía oscura. El antiuniverso actuaría como una fuente de energía repulsiva, acelerando la expansión de nuestro Universo.
La simetría CPT ofrece así un marco natural para explorar las rarezas cosmológicas.
Fuente: Europhysics Letters