Falso vacío: físicos simularon el proceso cuántico que podría cambiar el universo

El universo parece estable, aunque algunos modelos de la física cuántica contemplan una posibilidad inquietante: que esa estabilidad sea solo aparente. Bajo esa hipótesis, el vacío en el que existe todo lo conocido podría no ser el estado de menor energía posible.

Un equipo de físicos de la Universidad Tsinghua, en China, simuló en laboratorio un proceso vinculado a esa idea. El estudio fue publicado en Physical Review Letters y fue difundido por el medio científico Robotitus. El trabajo no plantea un riesgo para el universo; aporta una herramienta experimental para estudiar uno de los escenarios más extremos de la cosmología teórica.

En física, el vacío no es simplemente «nada». Es un estado con propiedades, energía y campos. En condiciones normales, suele pensarse como el nivel más bajo posible, una especie de piso energético para el universo.

El concepto de falso vacío propone otra posibilidad: que el estado actual no sea el mínimo absoluto, sino una configuración estable solo de manera temporal. Por debajo podría existir un estado más profundo y definitivo, llamado verdadero vacío.

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Si una región diminuta del espacio pasara a ese nivel de menor energía, podría formarse una burbuja. En los modelos teóricos más extremos, esa burbuja crecería casi a la velocidad de la luz y modificaría las leyes físicas en cada zona alcanzada.

Una frontera entre lo cuántico y lo cósmico

Los físicos buscan estudiar una frontera difícil de la ciencia moderna. El decaimiento del falso vacío conecta procesos microscópicos, propios de la física cuántica, con consecuencias de escala cosmológica.

La relatividad general describe con enorme precisión la gravedad, las galaxias, las estrellas y la estructura del universo. La física cuántica, en cambio, explica el comportamiento de partículas, átomos y campos. Ambas funcionan muy bien en sus propios dominios, aunque todavía no existe una teoría completa que las una en condiciones extremas.

El falso vacío aparece justamente en ese cruce. El salto inicial sería cuántico, pero sus efectos pertenecerían al terreno de la cosmología: una transformación del espacio a gran escala.

Para evitar cualquier lectura alarmista: el equipo trabajó con una analogía controlada, no con una burbuja real de vacío. Los investigadores usaron átomos de Rydberg, un tipo de átomo cuyos electrones fueron llevados a niveles de energía muy altos.

Ese estado vuelve a los átomos enormes para la escala atómica y extremadamente sensibles a pequeñas perturbaciones. Por esa razón, sirven para simular fenómenos que no pueden estudiarse directamente en el espacio o bajo condiciones cosmológicas reales.

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El equipo colocó varios átomos de Rydberg en forma de anillo y usó láseres para romper una simetría del sistema. Con esa configuración, logró que el conjunto se comportara como si tuviera dos estados de energía: uno semejante al falso vacío y otro comparable al verdadero vacío.

Qué observaron los científicos y qué implica para el universo

Después de modificar el sistema, los físicos observaron cómo el anillo decaía hacia el estado energéticamente preferido. El comportamiento registrado coincidió con predicciones teóricas sobre transiciones de este tipo.

El resultado ayuda a observar cómo puede iniciarse un cambio desde un estado metaestable hacia otro más estable. También permite estudiar cómo un sistema atrapado en una aparente calma encuentra una vía para pasar a una configuración más profunda.

Ese tipo de simulación resulta valioso porque muchos procesos cosmológicos no pueden reproducirse de forma directa. Los análogos cuánticos permiten explorar sus reglas en sistemas pequeños, medibles y controlados.

Los resultados no permiten afirmar que el universo vaya a sufrir un decaimiento del vacío. Tampoco prueban que esa hipótesis se aplique al cosmos en el que vivimos. El escenario depende de condiciones teóricas que siguen abiertas.

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El aporte del estudio pasa por llevar al laboratorio un fenómeno que hasta ahora dependía casi por completo de modelos matemáticos. Con átomos, láseres y configuraciones precisas, los físicos pueden ensayar ideas que conectan el mundo cuántico con preguntas sobre el origen y el destino del universo.

El falso vacío sigue siendo una posibilidad teórica. La novedad es que esa posibilidad ya cuenta con modelos de laboratorio capaces de poner a prueba algunas de sus predicciones.

DCQ