Los misterios del universo que la tecnología nos ayudará a revelar en un futuro cercano

Robin Smith, Sheffield Hallam University

Cuenta la historia que, en 1900, el eminente físico Lord Kelvin dirigió a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia estas palabras: “Ya no queda nada nuevo que descubrir en física”.

Lo cierto es que estaba profundamente equivocado, ya que el siglo siguiente puso la física patas arriba. Numerosos descubrimientos teóricos y experimentales han transformado nuestro entendimiento del universo y, con él, el lugar que ocupamos en su interior.

No podemos sino esperar que el siglo en el que nos encontramos continúe la estela del anterior. El universo aún alberga incontables misterios que aguardan a ser revelados y, para resolverlos, la ayuda de las nuevas tecnologías será fundamental a lo largo de los próximos 50 años.

El primer secreto reside en el origen de nuestra existencia. La física determina que el Big Bang produjo cantidades similares de la materia de la que estamos hechos y de la llamada antimateria. La mayoría de las partículas que constituyen la materia tiene en la antimateria una contraparte idéntica pero con una carga eléctrica opuesta. Cuando ambas se encuentran, se aniquilan mutuamente y toda su energía se transforma en luz.

Sin embargo, en la actualidad el universo está compuesto casi exclusivamente por materia. Entonces ¿dónde ha ido a parar la antimateria?

El Gran Colisionador De Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) proporciona información acerca de esta incógnita. En él se colisionan partículas a velocidades inimaginables, lo que resulta en la creación de partículas pesadas de materia y antimateria que se desintegran en partículas más ligeras, algunas de las cuales eran hasta el momento desconocidas.

El LHC ha demostrado que la materia y la antimateria se desintegran a velocidades diferentes. Esta disparidad tiene que ver con las asimetrías que observamos en la naturaleza, aunque de ninguna manera las explica.

El problema es que, en comparación con la precisión a la que los físicos están acostumbrados, el LHC es como jugar al pimpón con raquetas de tenis. Debido a que los protones están compuestos por partículas pequeñas, al colisionar sus entrañas salen disparadas en todas direcciones, por lo que es complicado encontrar las nuevas partículas en medio del caos generado. Como consecuencia, resulta muy difícil medir sus propiedades con una precisión tal que nos dé pistas sobre el porqué de la desaparición de tanta antimateria.

En las décadas venideras, tres nuevos colisionadores traerán insólitos e importantes avances. Entre ellos sobresale el Future Circular Collider (FCC), un túnel de 100 km de longitud que rodeará Ginebra y que se valdrá del LHC como una pasarela. En lugar de protones, los colisionadores enfrentarán electrones con sus antipartículas, los positrones, a velocidades mucho más altas de las que el LHC podría alcanzar.

Los electrones y los positrones, al contrario que los protones, son indivisibles, por lo que sabremos con exactitud qué nos dispondremos a colisionar. También podremos variar la energía a la que se producirán los encuentros con el fin de producir partículas de antimateria específicas y analizar sus propiedades con mayor precisión, con especial atención a la forma en que se desintegran.

Estas investigaciones podrían suponer la aparición de nuevos descubrimientos físicos. Existe la posibilidad de que la desaparición de la antimateria esté relacionada con la existencia de materia oscura (las hasta el momento indetectables partículas que forman un asombroso 85 % de la masa del universo). Es probable que la ausencia de antimateria sumada a la prevalencia de la materia oscura represente las condiciones en las que sucedió el Big Bang, por lo que estos experimentos podrían apuntar con certeza a los orígenes de nuestra existencia.

Resulta imposible predecir la manera en que incidirán en nuestras vidas unos hallazgos resultantes de experimentos con colisiones que aún están por descubrir. No obstante, la última vez que observamos el mundo con una lupa igual de potente, desvelamos la existencia de las partículas subatómicas y de la mecánica cuántica, la cual aprovechamos actualmente para revolucionar la informática, la medicina y la producción de energía.

¿Y si no estuviéramos solos?

Aún queda mucho por descubrir a nivel cósmico. Nos espera, entre otras, la milenaria pregunta que nos hace cuestionarnos si estamos solos en el universo. A pesar del reciente hallazgo de agua en estado líquido en Marte, no existe aún prueba alguna de vida microbiana y, aunque se encontrase, las duras condiciones que presenta el planeta rojo indican que las formas de vida serían profundamente primitivas.

La búsqueda de vida en sistemas diferentes al solar aún no ha dado sus frutos. En cualquier caso, el telescopio espacial James Webb, cuya fecha de lanzamiento está prevista para el año 2021, revolucionará la forma en que detectamos exoplanetas habitables.

Al contrario que los telescopios desarrollados anteriormente, que miden la inclinación de la luz que emite un astro mientras un planeta orbita enfrente de él, el telescopio James Webb empleará un dispositivo llamado coronógrafo para bloquear la luz estelar. Esta herramienta funciona de una forma parecida a cuando, con la mano, se evita que la luz solar llegue a los ojos. Este método permitirá al telescopio observar directamente los pequeños planetas que, en condiciones normales, serían eclipsados por el brillo deslumbrante del astro que orbitan.

El telescopio no solo tendrá la capacidad de localizar nuevos planetas, sino que también podrá determinar si reúnen las condiciones necesarias para albergar vida. Cuando la luz procedente de una estrella alcanza la atmósfera del planeta, algunas longitudes de onda son absorbidas, lo cual produce que el espectro sea reflejado a intervalos. Como si de un código de barras se tratase, estas franjas actúan como la marca distintiva de los átomos y moléculas que conforman el planeta.

El telescopio podrá leer estos “códigos de barras” y averiguar si la atmósfera de un planeta presenta las condiciones imprescindibles para la vida. De aquí a 50 años, podríamos disponer de objetivos hasta los que emprender misiones espaciales interestelares que nos permitieran resolver qué o quién podría haber habitado en un planeta determinado.

Más cerca de nosotros, en nuestro propio sistema solar, se cree que la luna de Júpiter, Europa, podría albergar formas de vida. A pesar de su gélida temperatura (−220 °C), las fuerzas gravitatorias del enorme planeta alrededor del cual orbita podrían agitar las aguas escondidas bajo su superficie lo suficiente como para evitar que se congelen, por lo que cabe la posibilidad de que exista vida microbiana e incluso acuática.

Una nueva sonda llamada Europa Clipper, cuyo lanzamiento está previsto para el año 2025, confirmará si existe un océano bajo la superficie y reconocerá el terreno con el fin, en caso de ser posible, de realizar misiones posteriormente. Otro de sus cometidos será la observación de los chorros de agua en estado líquido eyectados desde la superficie glacial del planeta para comprobar si contienen compuestos orgánicos.

Tengan que ver con los más insignificantes cimientos de nuestra existencia o con la inmensidad del espacio, el universo aún esconde una gran cantidad de misterios sobre su funcionamiento y el lugar que ocupamos en él. No revelará sus secretos fácilmente, pero todo parece indicar que el cosmos será completamente diferente dentro de 50 años.

Robin Smith, Lecturer in Physics, Sheffield Hallam University

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.