Uno de los misterios más profundos de la cosmología es por qué existimos. Según el modelo estándar de física, el Big Bang debería haber producido cantidades iguales de materia y antimateria. Debido a que estas dos sustancias se aniquilan entre sí al entrar en contacto, un universo perfectamente equilibrado no habría dado como resultado nada más que energía pura, dejando tras de sí un vacío desprovisto de estrellas, planetas o vida.
Sin embargo, nuestro universo está compuesto abrumadoramente de materia. Una nueva investigación sugiere que la antimateria “faltante” podría haber sido superada por una violenta serie de explosiones de pequeños y antiguos agujeros negros.
El misterio de la asimetría cósmica
Para entender el significado de esta teoría, hay que entender el “problema de la aniquilación”. En un universo simétrico, cada partícula de materia tendría una antipartícula correspondiente. Cuando se encuentran, se desvanecen en energía. Para que la materia dominara, tenía que haber un mecanismo (una “inclinación” de la balanza) que permitiera que sobreviviera más materia que antimateria.
La física Alexandra Klipfel presentó recientemente una hipótesis convincente en la Cumbre Mundial de Física de la Sociedad Estadounidense de Física: los agujeros negros primordiales pueden haber proporcionado esa inclinación.
Cómo los pequeños agujeros negros podrían haber “inclinado la balanza”
A diferencia de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de las galaxias, estos hipotéticos agujeros negros primordiales se habrían formado a partir de fluctuaciones de densidad inmediatamente después del Big Bang.
El mecanismo propuesto funciona de la siguiente manera:
- Formación: Estos pequeños agujeros negros, cada uno de aproximadamente la masa de un automóvil pequeño (alrededor de 1000 kg), se formaron dentro del plasma de quarks y gluones : la “sopa” densa y ultracaliente que existía incluso antes de que se formaran los protones y los neutrones.
- Evaporación: A través de un proceso conocido como radiación de Hawking, estos agujeros negros habrían perdido masa de manera constante, irradiando energía hacia su entorno.
- La explosión: En apenas una décima de milmillonésima de segundo después del Big Bang, estos agujeros negros se habrían evaporado por completo en violentas explosiones, enviando ondas de choque masivas a través del plasma de quarks y gluones.
El papel de las ondas de choque y el mecanismo de Higgs
La clave de esta teoría reside en la “agudeza” de las ondas de choque creadas por estas explosiones. En un universo fluido y uniforme, los procesos de materia y antimateria permanecerían en equilibrio, anulándose entre sí. Sin embargo, una onda de choque crea un límite repentino y violento entre dos entornos diferentes.
- Dentro de la onda de choque: Las temperaturas serían tan extremas que las partículas carecerían de masa porque el mecanismo de Higgs (el proceso que otorga masa a las partículas a través del bosón de Higgs) no puede funcionar a temperaturas tan altas.
- Fuera de la onda de choque: Las temperaturas serían más bajas, lo que permitiría que las partículas adquirieran masa.
Cuando las partículas cruzaron este límite, el cambio repentino en sus propiedades físicas (específicamente en su masa) podría haber desencadenado un proceso que favoreció la producción o supervivencia de materia sobre antimateria. A medida que la onda de choque se expandió, este exceso de materia habría quedado “atrapado”, formando eventualmente los componentes básicos del cosmos.
Una historia oculta
Esta teoría ofrece una forma potencial de estudiar un fenómeno que de otro modo habría permanecido invisible. Como señala el físico teórico Lucien Heurtier, los agujeros negros primordiales son increíblemente difíciles de detectar porque hace tiempo que desaparecieron; vivieron y murieron en los primeros momentos de los tiempos.
Si esta hipótesis es correcta, la existencia de nuestro mundo material no es un accidente cósmico, sino el resultado de una serie masiva y coordinada de “fuegos artificiales” que ocurrieron en los albores de los tiempos.
Si los agujeros negros primordiales fueron responsables del desequilibrio materia-antimateria, entonces las muertes violentas de estos pequeños objetos no fueron solo el final, sino el comienzo necesario del universo estructurado que habitamos hoy.
