Falso Vacío: ¿qué es la descomposición del vacío en el campo de Higgs?

El 4 de julio de 2012, el CERN realizó un seminario al que citó a los medios de comunicación para que cubrieran lo que ellos ya establecían como uno de los mayores descubrimientos de la historia de la física. Las expectativas eran enormes, pero se cumplieron. En aquella sala se anunció la observación de una nueva partícula que iba a reescibir los cimientos de la ciencia y de nuestra concepción del Universo. El CERN estaba anunciando el descubrimiento del bosón de Higgs.

Y entre los asistentes a aquel seminario se encontraba el padre de esta partícula: el físico británico Peter Higgs. El hombre estaba viendo cómo el sueño de toda su vida se estaba cumpliendo. Después de cerca de cincuenta años de búsquedas y frustraciones, habían dado con la que fue bautizada como “La partícula de Dios”. Una partícula que encerraba el misterio mejor guardado de la creación del Cosmos.

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La Partícula de Dios: ¿cómo se descubrió el bosón de Higgs?

A mediados del siglo XX y habiendo establecido los fundamentos del modelo estándar, la teoría que establece el origen de la materia y de las fuerzas elementales como interacciones entre partículas subatómicas, nos topamos con uno de los grandes misterios de la física. En un modelo que funcionaba tan bien, los físicos eran incapaces de encontrar el origen de la masa de la materia.

La masa no parecía una fuerza, sino algo intrínseco a las partículas. Pero cuando suponíamos esto, las matemáticas del modelo estándar se derrumbaban. Estábamos ante un callejón sin salida. Por suerte, en el año 1964, Peter Higgs publicó un estudio que lo iba a cambiar todo.

El físico propuso la existencia en el Universo de lo que él bautizó como campo de Higgs, un campo cuántico que impregnaría todo el espacio y que daría masa a las partículas del modelo estándar. Higgs estaba planteando la existencia de un océano en el Cosmos con el que el resto de campos cuánticos interaccionarían, encontrando cierta oposición al cambio de movimiento. La masa sería justo eso. Partículas siendo ralentizadas por el campo de Higgs.

La teoría encajaba con el modelo estándar, pero el físico sabía que para demostrar que esa bella idea era una realidad física, tenía que probar su existencia. Y solo había una forma de hacerlo. Encontrar una excitación en este campo cuántico que se manifestara con una partícula. Empezó, pues, la búsqueda de la que fue bautizada como la partícula de Dios. El santo grial de la física. La última pieza que faltaba para completar el puzzle del modelo estándar.

Dar con el bosón de Higgs era la única forma de demostrar que el campo existía. Pero para excitar este campo tan profundo en la arquitectura del espacio se necesitaban unas energías alcanzables solo en el Gran Colisionador de Hadrones, la máquina más grande construida por la humanidad. Poca gente confiaba en el sueño de Higgs, pero tras años de recopilar datos haciendo impactar protones a una velocidad muy cercana a la de la luz, encontramos ese bosón de Higgs escondido en el espacio-tiempo.

Teníamos la partícula de Dios. Y el 8 de octubre de 2013, 49 años después de que propusiera su existencia, Peter Higgs pudo ver el sueño de su vida cumplido, levantando el Premio Nobel de la Física por el descubrimiento de la partícula que demostraba la existencia de ese campo que explicaba el origen de la masa de toda la materia del Universo.

El bosón nos había demostrado por qué estábamos aquí. El campo de Higgs era el pilar sobre el que se había construido todo en los orígenes del Cosmos. Lo que nadie imaginaba entre esa euforia y felicidad es que descubrir este bosón fue como abrir la puerta a nuestro fin. Una metáfora cruel de cómo encontrar a quien bautizamos como Dios, fue encontrar el fin de los tiempos. Y no solo de la Tierra, sino de absolutamente todo el Universo.

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El falso vacío del campo de Higgs

Ese mismo año 2013, los científicos del CERN, indagando en la naturaleza del campo de Higgs, descubrieron que había algo que no encajaba en su estructura. La energía potencial que almacenaba era extrañamente elevada. Sabíamos perfectamente que todo en el Universo intenta llegar a su estado fundamental en el que tiene la menor energía potencial posible, el punto en el que es completamente estable.

Todos los campos cuánticos, tras ser inestables en los orígenes de los tiempos, llegaron a su punto de estabilidad tras desprenderse de su energía potencial. Todos los campos de las partículas estaban en un estado de vacío. Pero el campo de Higgs parecía ser la excepción.

Y aunque parecía un error en nuestras mediciones, cada vez que se repetían los experimentos, el resultado era el mismo. El campo del bosón de Higgs no alcanzó, en el nacimiento del Universo, su estado de vacío. Tenía demasiada energía. Y fue entonces cuando nos dimos cuenta de que era posible que el campo de Higgs no fuera estable, sino metaestable. Podría encontrarse en un estado de falso vacío.

Un falso vacío sobre el que se ha construido todo el Universo, pero habiendo un nivel de energía inferior al que podría caer. El campo de Higgs podría tener mucha energía esperando a ser liberada. Y en el momento en el que el campo colapsara, todo se vendría abajo con él. Y lo peor es que vimos que esto podía ocurrir en cualquier momento. Incluso ahora. La bautizada como descomposición del vacío era el más atroz escenario del fin de los tiempos.

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¿Qué es la descomposición del vacío?

Antes de empezar, queremos dejar muy claro que la probabilidad de que ocurra el escenario que vamos a comentar en este momento de vida del Universo (“solo” 13.800 millones de años después del Big Bang) es tan baja que sería equiparable a que cada año de tu vida te tocara la lotería de navidad jugando el mismo número. Es prácticamente imposible. Pero aun así, vamos a plantear esta situación para ver qué dice la ciencia acerca de ella. Habiendo dejado claro esto, empecemos con la narración.

Nos encontramos en algún rincón del Universo, en una galaxia separada de nosotros por miles o tal vez millones de años luz. Hubo un momento en un pasado muy lejano en el que en las profundidades de una nebulosa, sucedió algo que iba a desencadenar la mayor catástrofe de todos los tiempos.

En esa nube galáctica, sumergiéndonos en su mundo cuántico, llegamos a la propia arquitectura del campo de Higgs, el océano que impregna todo el Universo y que se comporta como su más profunda base. En un instante, por el fenómeno cuántico del efecto túnel, una partícula de este campo, que se encuentra en un estado de falso vacío, colapsa hacia el estado del vacío verdadero. En un punto cuántico del espacio, el campo de Higgs ha liberado toda su energía y ha caído hacia su mínimo.

La mayor tragedia que podía experimentar el Universo acaba de suceder en las entrañas cuánticas de una nebulosa. El vacío del campo de Higgs se ha descompuesto. Y como si de una reacción en cadena se tratara, toda la realidad del Cosmos ha empezado su colapso. En el mundo cuántico se forma una burbuja en cuyo interior toda la física que conocemos deja de existir.

Los cimientos del Universo están derrumbándose porque una partícula de Dios ha colapsado hacia el verdadero vacío. Arrastrando a los otros campos cuánticos, esta esfera empezará a crecer a una velocidad inimaginable. Y en un instante atraveserá la frontera cuántica para llegar al mundo macroscópico. En esa nebulosa ha nacido una burbuja que va a destruir inevitablemente todo el Universo.

Dentro de esta esfera, expandiéndose a la velocidad de la luz en todas las direcciones, habrá un Universo desconocido con unas nuevas leyes físicas y unas interacciones fundamentales totalmente distintas que harían que toda la materia, la energía e incluso el propio espacio-tiempo que atravesara sus bordes sería borrado de la existencia. La descomposición del vacío está creando una nueva naturaleza en la que la nuestra no tiene cabida.

¿El colapso del campo de Higgs puede destruir el Universo?

Totalmente ajenos a la existencia de esa burbuja que ha nacido del colapso del campo de Higgs y que lleva expandiéndose por el Universo miles de años, la vida en la Tierra transcurre con total normalidad. Ningún telescopio ha detectado nada extraño en el cielo, hasta que uno de ellos envía unos resultados que hacen pensar que ha sufrido algún error. Es imposible que las estrellas estén desapareciendo del cielo.

Cómo íbamos a imaginar que una esfera que lleva creciendo miles de años está engullendo el espacio-tiempo a su alrededor. Pero tarde o temprano, nos daremos cuenta de que algo está ocurriendo ahí fuera, en las profundidades del espacio. Día a día, veríamos más y más estrellas apagarse, hasta que toda una porción del cielo nocturno fuera pura oscuridad. La esfera está acercándose a la velocidad de la luz.

Nadie podría imaginarse la naturaleza de lo que está pasando. Ningún fenómeno conocido por la astrofísica podría explicarlo. Y quien hablara de esta descomposición del vacío, sería tachado de lunático. Pero ahí estaríamos, contemplando cómo el Universo desaparece ante nuestros ojos.

Pero la esfera, creciendo para toda la eternidad hasta consumir todo el Universo a su alrededor, ya ha marcado nuestro destino. Un destino que por mucho que lo intentemos, somos incapaces de concebir. Pero llegaría un momento en el que nos tocaría a nosotros. Un instante en el que esa esfera de vacío llegara hasta la Tierra.

Y sin previo aviso, sin ninguna señal de alerta, el espacio y el tiempo a nuestro alrededor colapsarían. Como si de un escenario bíblico se tratara, veríamos cómo las personas a nuestro alrededor desaparecerían. Cuando la esfera atravesara la Tierra, lo borraría todo a su paso. Nuestras moléculas, nuestros átomos y hasta la última partícula subatómica que nos constituye se desvanecería.

Miráramos hacia donde miráramos, solo podríamos presenciar la visión de gente desapareciendo ante nuestros ojos, perdiéndose para siempre en las profundidades de ese vacío. Y antes de que nos diéramos cuenta, nosotros mismos empezaríamos a desvanecernos. Estamos siendo engullidos por un arma que está en camino de destruir todo el Universo.

Condenados a perdernos para siempre en un vacío donde se reescribirían todas las leyes de la física. No es que todo aquello que haya sido la Tierra desaparezca para siempre. Es que todo lo que haya sido, sea y pueda ser el Universo va perderse en la nada. Solo seremos una víctima más del fin del espacio y del tiempo.

Un colapso cuántico que puede ocurrir en cualquier momento y en cualquier lugar del Cosmos ha hecho que hasta el último planeta se desintegre. Que hasta la última estrella de la más antigua galaxia desaparezca. Que hasta el último agujero negro se desvanezca por una oscuridad mucho mayor a la de su corazón. Y que hasta el último rincón del espacio-tiempo que desde el nacimiento del Universo y durante más de 13.800 millones de años ha visto germinar la realidad que conocemos colapse en la nada.

No estamos presenciado el fin de la Tierra. Estamos presenciando el fin de todo. Y no hay escenario más aterrador que imaginar que todo lo que nos conforma y nos rodea pueda desvanecerse. Un horror que nos demuestra que, por mucho que creamos que los fundamentos de la vida y del Universo son sólidos, la realidad es un paraje muy efímero.