Físicos proponen que el universo temprano estaba dominado por nudos invisibles

En física, los nudos son una configuración espacial que no puede desenredarse por sí sola, a menos que algo la corte o rompa. Como un nudo hecho con una cuerda sin extremos o un aro cerrado.

Ahora, un equipo de físicos de Japón y Alemania propone que también podrían existir nudos invisibles de energía en el universo primitivo, poco después del Big Bang. De acuerdo con los investigadores, el colapso de estos nudos habría sido clave para generar el desequilibrio entre materia y antimateria que observamos hoy (asimetría bariónica).

Una “era dominada por nudos” en el universo temprano

El estudio, publicado en Physical Review Letters, propone una nueva teoría en física de partículas. Postulan la existencia de una “era dominada por nudos" en el universo en formación, donde la energía de estos nudos cósmicos superó la de la radiación.

Aunque los nudos cósmicos serían muy estables, no durarían para siempre. La física cuántica permite que estructuras aparentemente sólidas desaparezcan mediante un fenómeno llamado túnel cuántico, un proceso que actúa como una “puerta secreta” por la que el nudo puede deshacerse incluso si parece atrapado.

Así, a partir del colapso de los nudos por efectos cuánticos, se habría liberado toda la energía almacenada, marcando el fin de la era dominada por nudos y el regreso a un universo gobernado por la radiación. Esto podría explicar por qué el universo está formado principalmente de materia.

Este nuevo modelo abre la puerta a respuestas para preguntas que el Modelo Estándar de la física de partículas aún no puede resolver, además de la asimetría bariónica en el universo, los orígenes de la materia, la naturaleza de la materia oscura y las masas diminutas de los neutrinos, entre otros.

Próximos pasos: de la teoría a la observación

Para dar origen a su hipótesis, además de la comprensión de la teoría de nudos, los investigadores desarrollaron simulaciones numéricas que confirmaron la existencia de “solitones de nudos estables”, campos energéticos que viajan sin perder su forma. Sin embargo, hasta ahora, se trata de una aproximación teórica.

Su demostración dependerá del estudio de las ondas gravitacionales, en las que, según los autores, podrían encontrarse huellas de la existencia de estos nudos en el universo temprano, otorgando una validación observacional, además de conectarlos con la materia oscura y los neutrinos.

“Si bien (Lord) Kelvin conjeturó originalmente que los nudos eran componentes fundamentales de la materia, nuestros hallazgos proporcionan, por primera vez, un modelo realista de física de partículas en el que los nudos podrían desempeñar un papel crucial en el origen de la materia. Para estudios posteriores desde la perspectiva fenomenológica, necesitamos la construcción de modelos concretos”, señalan en el artículo.

Referencias de la noticia

Artículo en Physical Review Letters. Tying Knots in Particle Physics.