Según algunos físicos, el Big Bang pudo crear un ‘Universo espejo’ en el que el tiempo va hacia atrás

Según los investigadores, ese ‘antiuniverso’ eliminaría la necesidad de que existan la inflación y la materia oscura

En noviembre de 2018, tres físicos del prestigioso instituto Perimeter de Física Teórica, en Waterloo, Canadá, propusieron una idea extraordinaria: del Big Bang no solo surgió el Universo que conocemos, sino también otro que es ‘su imagen en el espejo’. Un Universo en el que todo sucede al revés y que se expande hacia atrás en el tiempo. Desde nuestro punto de vista, en efecto, ese Universo ‘al otro lado del Big Bang’ avanza… hacia el pasado.

En un artículo publicado entonces en ‘ Physical Review Letters‘, los físicos Latham Boyle, Keran Finn y Neil Turok sostenían, pues, que el Universo en el que vivimos es sólo una parte del Universo real, y que de ser así dos de los mayores problemas a los que se enfrentan los físicos (a saber, la materia oscura y la inflación) dejarían de tener sentido.

De hecho, la materia oscura, la misteriosa sustancia que da cuenta de casi un tercio de la masa del Universo y que los científicos no consiguen observar, no sería más que un nuevo tipo de neutrino (aún no observado). Y el periodo de inflación, que expandió exponencialmente el tamaño del Universo poco después del Big Bang y cuyo mecanismo aún se desconoce, sencillamente dejaría de ser necesario.

Ahora, en un nuevo estudio recién aparecido en ‘ Annal of Physics’, los mismos investigadores amplían su trabajo y exploran cómo sería ese ‘ anti Universo’ en el que todo va al revés. Y sus conclusiones son realmente fascinantes. Según explica el astrofísico Paul Sutter en ‘ Live Science‘, futuros experimentos para buscar ondas gravitacionales, o para precisar la masa del neutrino, podrían aclarar, en los próximos años, si ese Universo espejo existe o no realmente.

La simetría CPT

En nuestro Universo rige un conjunto de simetrías fundamentales a las que ninguna de las fuerzas de la naturaleza puede escapar. De hecho, todas las ecuaciones que mejor describen la realidad, desde la Gravitación Universal de Newton a la Electrodinámica de Maxwell, la Relatividad de Einstein o la Mecánica Cuántica se ajustan, salvo en raras excepciones, a esas simetrías fundamentales. El Universo, por ejemplo, ‘funciona’ igual de bien tanto si el tiempo fluye hacia delante como si suponemos que lo hace en sentido contrario.

Las más importantes de estas simetrías son la Carga (si cambiamos la carga de todas las partículas de una interacción a su carga opuesta la interacción será la misma); la Paridad (si observamos la imagen especular de una interacción su resultado será el mismo); y el Tiempo (si observamos una interacción hacia atrás en el tiempo, funcionará exactamente igual). Por sus siglas (‘C’ de Carga,’ P’ de Paridad y ‘T’ de Tiempo), la combinación de estas tres simetrías recibe el nombre de simetría CPT.

Es cierto que, a veces, se producen violaciones, pero hasta ahora nadie ha observado una violación de las tres simetrías al mismo tiempo. Por eso, en su nuevo trabajo Boyle, Finn y Turok proponen extender esta simetría combinada más allá de las fuerzas de la naturaleza y llevarla hasta el Universo entero. En palabras de Sutter, «la idea extiende esta simetría y en lugar de aplicarla solo a los ‘actores’ del Universo (fuerzas y campos) la aplica al ‘escenario’ en sí mismo, el objeto físico completo del Universo».

Un simple vistazo ‘ahí fuera’ es suficiente para comprobar que el Universo no es simétrico. Y aunque cambiar en las ecuaciones los tres parámetros (Carga, Paridad y Tiempo) no altera los resultados de ninguna interacción concreta, lo cierto es que, en conjunto, en nuestro Universo el tiempo solo avanza en una dirección, el espacio se expande y nunca se contrae y hay muchísima más materia que antimateria. Es como si le faltara ‘la otra mitad’.

Por eso, explican los autores del estudio, si el Universo sigue la simetría CPT debe haber por fuerza un cosmos de imagen especular que equilibre el nuestro. Este cosmos tendría todas las cargas opuestas a las que tenemos nosotros, sería la imagen especular del nuestro y, desde nuestra perspectiva, retrocedería en el tiempo en vez de avanzar. El Universo en que vivimos, pues, sería sólo uno de dos ‘gemelos’. Y en conjunto, los dos universos obedecerían a la simetría CPT.

¿Cómo sería ese universo al revés?

¿Pero qué consecuencias tendría un Universo así? Según los autores del estudio, un universo que respete la simetría CPT se expandiría de forma natural y se llenaría de partículas, sin necesidad de un periodo inicial (teórico) de rapidísima expansión, la inflación, cuya mecánica es incierta.

Y segundo, ese universo simétrico añadiría, según explica Sutter en Live Science, algunos neutrinos a la mezcla; «Hay tres sabores conocidos de neutrinos: el neutrino electrónico, el neutrino muón y el neutrino tau. Extrañamente, los tres ‘sabores’ de estos neutrinos son ‘zurdos’ (refiriéndose a la dirección de su giro en relación con su movimiento). Todas las demás partículas conocidas por la física tienen variedades de mano izquierda y derecha, por lo que los físicos se han preguntado durante mucho tiempo si existen también neutrinos de ‘mano derecha’ adicionales».

Pues bien, un Universo que respete la simetría CPT requiere de la existencia de por lo menos un tipo de neutrino ‘diestro’. Uno que sería prácticamente invisible a los instrumentos de los científicos, y que solo influiría en el resto del Universo a través de la gravedad. ¿Les suena? Una partícula invisible que inunda el Universo y que solo interactúa a través de la gravedad es la definición perfecta de materia oscura…

Nunca podremos verlo

Por desgracia, nunca tendremos acceso a ese otro Universo gemelo porque, en todos los sentidos, si existe estará ‘detrás’ del Big Bang y, por lo tanto, ‘antes’ de nuestra propia mitad de Universo. De modo que tendremos que conformarnos con estudios teóricos. ¿O puede que no?

Boyle, Finn y Turok ofrecen en su artículo algunas pistas que podrían llevar a observaciones que delaten la existencia de ese Universo espejo. Por ejemplo, una de las predicciones para este Universo CPT es que, entre los varios tipos de neutrinos, debería de existir por lo menos un tipo que carezca por completo de masa. Y da la casualidad de que, por lo menos hasta ahora, los físicos sólo han sido capaces de establecer límites superiores a las masas de los neutrinos. Si lograran medir esas masas de forma concluyente y uno de ellos resultara no tener masa en absoluto, sería un gran refuerzo para la idea de un universo simétrico CPT.

Por último, como se ha dicho, el modelo sostiene que nunca ocurrió un evento de inflación. Pero los físicos que creen en ella dicen que la inflación, cuando se produjo, debió de sacudir el espacio de una forma tremenda, llenándolo de ondas gravitacionales. Muchos investigadores están buscando esas ‘ondas primordiales’, pero en un Universo con simetría CPT, no deberían existir. Por lo tanto, si al final nadie las encuentra, sería otra pista de que el modelo de universo espejo CPT es correcto.