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¿El protón está perdiendo peso, o ha cambiado el tejido mismo del Universo?

Parece que nada permanece igual, ni siquiera las “constantes” de la física. Un experimento sugiere que la relación de masa entre dos partículas sub-atómicas fundamentales ha disminuido a lo largo de los últimos doce mil millones de años, sin causa aparente.

¿Cuánto pesa el protón comparado con el electrón? La respuesta parece haber cambiado a lo largo de los últimos doce mil millones de años.© Punchstock

El sorprendente hallazgo proviene de un equipo de científicos que ha calculado con exactitud cuánto más pesa un protón que un electrón. Para casi todos los propósitos, es unas 1 836 veces más pesado. Pero si profundizamos en algunos lugares decimales, el equipo mantiene entonces que este valor ha cambiado con el correr del tiempo.

Los investigadores admiten que están solamente un 99,7% seguros de sus resultados, algo que los físicos consideran un poco más que “evidencia de” pero que no es realmente una “observación” del efecto. Sin embargo, si se confirmara, el descubrimiento forzaría ha re-escribir nuestros conocimientos sobre las fuerzas que hacen funcionar al universo.

Fuerzas inconstantes

No es la primera vez que los científicos sospechan sobre la inconstancia de las constantes físicas.

En 1937, el físico Paul Dirac sugirió que la fuerza de gravedad podría cambiar con el tiempo. Y las discusiones sobre la constante de la estructura fina, α, han proliferado durante años. La constante de la estructura fina mide el poder de la fuerza electromagnética que mantiene a los electrones en su lugar dentro de los átomos y de las moléculas.

Algunos físicos han propuesto que las ecuaciones que describen nuestro universo permiten una variación en las masas relativas del protón y del electrón. De hecho, dicen, este valor podría, teóricamente, variar más que lo que varía α, de modo que podría resultar más fácil de comprobar.

Los tiempos están cambiando

En busca de tal variación, Wim Ubachs, un físico de la Universidad Free de Ámsterdam, Holanda, y sus colegas, estudiaron cómo un gas frío de moléculas de hidrógeno absorbía la luz láser ultravioleta. Las frecuencias exactas de la luz que son absorbidas por cada molécula de hidrógeno (H₂), que está compuesta por dos protones y dos electrones, depende de las masas relativas de sus partículas constitutivas.

Luego compararon este resultado con observaciones de dos nubes de moléculas de hidrógeno localizadas a unos 12 mil millones de años luz de distancia, que son iluminadas desde atrás por cuásares distantes. Aunque la luz cambia de frecuencia en su largo viaje a través del espacio, investigadores del Observatorio Austral Europeo en Chile pudieron calcular cuáles fueron las frecuencias originales absorbidas por el hidrógeno.

La comparación de Ubach sugiere que a lo largo de esta enorme escala temporal, que cubre la mayor parte de la vida del universo, la relación de masa protón-electrón ha disminuido en un 0,002%.

Los científicos publican su investigación en Physical Review Letters.

Búsqueda constante

Ubachs dice que las mediciones láser de su equipo son cientos de veces más precisas que datos previos de laboratorio. Esto mejora su detección del efecto de relación de masa por un factor de dos o tres.

“Han realizado el mejor trabajo que cualquiera haya llevado a cabo hasta la fecha”, concuerda John Webb, un físico de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, Australia, quien ha estudiado cambios tanto en la relación de masa protón-electrón como en la constante de estructura fina.

Pero, ¿qué es lo que podría estar causando que cambiara esta relación? Tanto Ubachs como Webb dicen que es improbable que los protones estén perdiendo peso. En cambio, algunas teorías sugieren que otras dimensiones ocupadas por la partícula puedan estar cambiando de forma.

O quizás sea una consecuencia de que la velocidad de la luz esté disminuyendo, o que la relatividad general se esté comportando de forma rara. “Realmente, no conocemos la explicación”, admite Webbs.

Hay que confirmarlo

Si se confirma el descubrimiento de Ubachs, representaría “una piedra experimental fundamental” para la física, opina Webbs.

Ubachs dice que las observaciones podrían ser mejoradas o confirmadas observando las nubes de hidrógeno en el laboratorio por un período de, digamos, cinco años, pero con una precisión mil millones de veces mayor. Esto eliminaría la dificultad de calcular la longitud de onda precisa de una luz muy débil después de haber viajado miles de millones de años luz por el espacio.

Pero también podría eliminar totalmente el efecto. “Podria ser que el valor cambiara únicamente en una época temprana del universo”, sugiere Ubachs.

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Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Nature.com
Artículo: “A universal constant on the move”
Autor: Mark Peplow
Fecha: Abril 20, 2006

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Enlace con el artículo original en inglés: AQUÍ.