Las constantes fundamentales pueden depender de dónde estés en el universo

Artículo publicado por Kate McAlpine el 4 de noviembre de 2011 en Science News

Una constante física fundamental similar a la carga del electrón, o la velocidad de la luz, puede depender de dónde estés en el universo, según informa un equipo de astrónomos. De ser cierto, tal observación daría un vuelco a la suposición científica básica de que las leyes de la física son las mismas en todo el universo. Otros investigadores, sin embargo, son escépticos.

La constante en cuestión es la conocida como constante de estructura fina. Con un valor de aproximadamente 1/137, la constante establece la fortaleza de la fuerza electromagnética y, por tanto, determina las longitudes de onda exactas de la luz que absorberá un átomo. La idea de que la constante puede haber cambiado a lo largo de la edad del universo no es nueva. El astrofísico John Webb, de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sídney, Australia, y sus colegas, dieron el primer aviso en 1998, usando datos del telescopio de 10 metros en el Observatorio W. M. Keck en Mauna Kea, Hawái, que observa el hemisferio norte.

Universe Sandbox © by Sir Mildred Pierce


Por entonces, el equipo observó los brillantes centros de antiguas galaxias conocidos como quásares. La luz procedente de los quásares debe pasar a través de una nube de gas en su viaje de varios miles de millones de años hasta la Tierra, y los átomos del gas absorben luz en longitudes de onda concretas. Por lo que al espectro de la luz que llega a la Tierra le faltan estas longitudes de onda, y tiene el aspecto de un código de barras. El desplazamiento general de las líneas dice a los investigadores lo lejos que está una nube de gas y, por tanto, hace cuánto que la luz pasó a través de la misma. El espaciado relativo entre las líneas les permite estimar la constante de estructura fina en esa época. Analizando tales datos, Webb y sus colegas defendían que la constante de estructura fina era, aproximadamente, 1 parte entre 100 000 más pequeña hace 12 000 millones de años de lo que es hoy. Ésta fue una propuesta radical, dado que se supone que las leyes de la física son las mismas sin importar en qué parte del universo estés.

El resultado, sin embargo, no se aceptó universalmente. En 2004, Patrick Petitjean, astrónomo del Instituto de Astrofísica en París, y sus colegas, usaron observaciones de 23 nubes procedentes del Telescopio Muy Grande (VLT) en Cerro Paranal, Chile, el cual observa el cielo austral, y no encontraron variaciones discernibles en la constante de estructura fina.

¿Caso cerrado? Aún no. Ahora, Webb y sus colegas han barrido el cielo austral ellos mismos usando el VLT. Sus 153 nubes sugerían una diferencia de 1 parte en 100 000 en la constante de estructura fina hace 12 000 millones de años. Excepto en el cielo del sur, la constante parece ser mayor. Conectando estos dos extremos con una línea, el equipo encontró que los patrones de absorción de las nubes a lo largo de la línea, eran consistentes con una constante de estructura fina que cambia lentamente a través del espacio – más pequeña en el lejano cielo boreal y  mayor en el lado austral.

“El resultado es emocionante”, dice el físico atómico Wim Ubachs de la Universidad Libre de Amsterdam, quien no estuvo implicado en el trabajo. “Podría ser un indicador de que el universo es distinto de como pensábamos que era”. Ubachs dice que está abierto a la idea de que las constantes fundamentales podrían cambiar con el tiempo y la posición, dado que los científicos no tienen una explicación decente a por qué las constantes fundamentales tienen esos valores. Aun así, la gran afirmación del cambio de una constante requiere de unas sólidas pruebas – lo cual no son los nuevos datos, algo en lo que está de acuerdo incluso el equipo de Webb. Dicen que las opciones de que unas fluctuaciones estadísticas en los datos pudiesen producir una señal falsa son de hasta menos de 1 entre 15 000, según informa el equipo el 31 de octubre en Physical Review Letters. Para calificarlo como prueba sólida, esas probabilidades deberían bajar a 1 en 2 millones.

No es sorprendente que Petitjean encuentre la sugerencia de que la constante de estructura fina cambie a través del espacio “muy difícil de creer”. Defiende que, por sí mismos, los datos del VLT del equipo de Webb no serían interesantes. Webb admite que las posibilidades de que las fluctuaciones aleatorias en los nuevos datos del VLT puedan producir una tendencia falsa son bastante grandes, de 1 en 34. Pero defiende que los datos son convincentes debido a que dos telescopios independientes, apuntando en direcciones distintas, vieron un cambio en la constante de estructura fina de la misma proporción y en la misma dirección. Sobre por qué el grupo de Petitjean no vio el incremento en sus propios datos del VLT, Webb dice que Petitjean y sus colegas estaban mirando en la dirección equivocada. Las 23 nubes que estudió el equipo de Petitjean no están a lo largo de la línea del universo donde la constante de estructura fina parece cambiar, comenta Webb, por lo que no es una sorpresa que no viesen la misma tendencia.

Petitjean ve esta concordancia de forma distinta. Dice que los resultados encajan debido a que, en la luz por encima de 10 000 millones de años de antigüedad, su equipo y el de Webb ven lo mismo: ningún cambio. Sólo el grupo de Webb analizó luz más vieja, y ésa es la fuente de la tendencia. Hasta que se confirme por otros de forma independiente, advierte, “todo el mundo debería tener mucho cuidado con este resultado”.

Si se mantiene, dice Webb, la afirmación podría ayudar a responder una gran cuestión conceptual: ¿Por qué las constantes fundamentales toman valores que permiten que exista la vida, cuando diminutos cambios la harían imposible? Si las constantes fundamentales varían a lo largo de la potencial infinitud del universo, nuestro lugar en el universo sería, naturalmente, allí donde las constantes estén ajustadas para hacer posible nuestra existencia – una versión del conocido como principio antrópico. En algunos círculos, sin embargo, el principio antrópico hace enarcar las cejas aún más que la idea de que las constantes físicas cambian.


Autor: Kate McAlpine
Fecha Original: 4 de noviembre de 2011
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Comments (17)

  1. Scientific Demolitioner

    Yo, lo que me da que pensar y mucho si no sobre la mente humana en genérico, sí sobre nuestras particulares pesadillas culturales (de nuestra civilización, que no serían compartidas por otras ídem humanas), es que aquí nos va la marcha: el Bibán, el principio Antropopiteco… lo del Bibán para mí tiene un pase, pero que sigan dando la barrila con el principio Antropopiteco… Falla algo en las universidades, un poco más de filosofía aunque sólo sea para que se den cuenta de cuándo se les cuela (porque no, no es ciencia).

    Me estoy acordando de aquel estudio que decía que la tasa de decaimiento radiactivo dependía del flujo de neutrinos (solares, que son los más aquí en este bonito planeta). Un petardo de cuidado, ¿eh?, ahora, a revisar todas las eras geológicas (porque si el Torio decae como le da la gana, perdón, como le dictan los neutrinos, apañados vamos, etc.), el Bibán, etc.etc. Si el estudio estaba muy bien hecho, instrumental impresionante y resultados impecables. Como los de los neutrinos del CERN.

    Pofale. Pos bastó con comprobar que la Cassini, actualmente en servicio y en órbita alrededor del planeta Saturno (muy bonito también pero poco apto para sustentar sistemas bioquímicos autoorganizados como los terrestres, debe ser el principio Antropopiteco), no ha experimentado absolutamente *ninguna* diferencia en la tasa de decaimiento de su RTG, que debería si la anterior hipótesis fuera cierta, dado que está diez veces más lejos del Sol que la Tierra (y el flujo de neutrinos por unidad de área es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, naturalmente). Qué cosas. Pues yo mi estudio está bien hecho, mírelo usted, repáselo. No, repáselo usted, que ha levantado la liebre. A otros se les crucifica por menos.

    No critico el resultado del decaimiento. Critico que se saquen conclusiones grandilocuentes a vuelapluma cuando la comprobación de la Cassini era obvia (o cualquier otro experimento in situ), pero se trata de armar bulla. Lamento ser tan mal pensado, pero es que hoy es lunes xD. Aunque parece que van aprendiendo: con lo de los neutrinos del CERN ya tiran la piedra y esconden la mano.

    Bueno, pues eso, que es una idea muy bonita y muy interesante y muy sugestiva, pero con esa caca de pruebas que me presentan va a ser que es eso: una idea.

    • Fandila

      S. Demolitioner:
      Alo mejor la expansión tambien afecta a la matería normal aunque sólo sea en unas cotas infinitesimales. Naturalmente que en la linea de expansión universo a muy grandes distancias(tiempo) pudiera ser notable. Las constantes físicas mínimas, o cuantos, obecen a unas estructuras de la materia normal, cuyo pequeño inflado o desinflado, según sentido del tiempo, habría de significar alguna variación relativa de la constante fina. En entornos de “equiexpansión” o de igual tiempo evolutivo no se harían de notar.
      De todas formas las desviaciones de estructura fina cuantitativamente serán irrelevantes, si se deben a los efectos de la expansión, teniendo en cuenta la diferencia abismal entre fuerza gravitatoria, y las fuerzas nucleares.

      Atentamente.
      Demostrar algo así será en extremo difícil. Detectar parámetros a distancias cósmicas con la exactitud requerida hoy por hoy no es posible

      • Scientific Demolitioner

        No voy a discutir sobre epistemología. No sólo no tengo base, sino que además no me interesa, porque lo que me interesa es que el método (científico) cale de una puñetera vez, y eso rige también para las debilidades humanas. No entro a discutir nada de lo que dices, sólo me limito a repetir que cuando se hace una propuesta grandilocuente que viene traída por los pelos, debería ser moralmente obligado incorporar sencillas comprobaciones (como la citada de la Cassini) antes de echar las campanas al vuelo. Sí, ya sé que en el núcleo duro del sistema esto da igual, pero precisamente porque desde la cocina no se ve el comedor (y no se sabe cómo están reaccionando los comensales), y a fin de cuentas de lo que hablo es de que la ciencia llegue plenamente al pueblo, y no se quede en sus círculos, pues creo que es mejor que la cocina tenga paredes de cristal y los cocineros lleven a rajatabla los protocolos: lavarse las manos, no hurgarse las narices, gorritos, fregar bien, bla bla bla. Una vez que el plato salga completamente preparado como el Santo Método dicta, entonces a la cafetería a discutir chorradas durante horas. Pero no al revés.

        Y sí, vale, igual me empeño en darle más trascendencia a algo que no debería tenerla. Pero es que no estoy tan seguro de que el lugar de la ciencia en esta sociedad sea tan firme como muchos se piensan. Mejor dicho, no estoy seguro en absoluto. Y prescindir de ella… basta mirar un libro de historia.

        • Fandila

          Es cierto lo que dices. Pero a veces algo no definitivo, pero que no es decisorio, en el sentido de que no nos afecta de modo inmediato, puede servir para llamar la atención sobre el particular, para pedir la ayuda necesaria y llegar a algo definitivo. Suele ocurrir.
          Una teoría o un experimento puede no acertar a la primera, pero decir que es posible o que hay indicios de éxito es un revulsivo para la colaboración, por que otros le hagan caso.
          No sé si el pretendido descubrimiento que nos ocupa se encuadrará en estos supuestos, pero también es cierto que un trabajo de ese tipo si no se da a conocer a la comunidad cientifica nadie podrá criticarlo ni sus errores podrán enmendarse . Todo es más complejo cada vez. Ciertamente que pueda haber otros intereses de por medio, pero la investigación seria no puede permitirse el engaño, son muchos los ojos que la escudriñan.
          El problema mayor es el callejón sin salida en que nos encontramos(me refiero a la Fisica). La investigación es cada vez más costosa, porque la ciencia sencilla tiende a agotarse, y para la que se persigue, se necesitan nuevas tecnología y medios más abundantes para hacerla sencilla a su vez. El sabio encerrado en su laboratorio no puede conseguir lo que la colaboración de muchos, pero, pese a las apariencias,no todos disponen de los medios necesarios. Algo polémico

          • Scientific Demolitioner

            Es que eso que dices está fuera de la realidad. Estos problemas suelen ser simplemente de competencia feroz por los recursos y de buscarse un lugar bajo el sol, aunque también existen metepatas de buena fe (el señor de las vacunas, por ejemplo). Mira, el método basta y sobra. Una declaración grandilocuente que puede ser verificada de forma tan sencilla, y eso se omite, o claramente no tienen neuronas suficientes para el salto que pretenden dar, o lo saben (que es lo que me parece obvio, cómo se les va a pasar por alto) y se lo callan para armar bulla. Esto no es ciencia, es política.

            El callejón sin salida será la (astro)física, la así mal llamada cosmología más bien, porque la física goza de estupenda salud. Pero bueno, quien vende la Luna después es el que tiene que declarar la bancarrota. La ciencia sólo avanza a base de datos empíricos, con la pobreza de datos que hay sacar conclusiones del calado de un Big Bang es responsabilidad única de los que han montado el tinglado. Ay, historia de la ciencia también debería ser obligatoria y troncal.

            • Fandila

              SE trata de competencia, es muy cierto. La lucha por salir adelante, como en todo. Desgraciadamente la ciencia democratica sólo es una ilusión hoy por hoy.
              Lo del “impasse” de la ciencia no sólo se refiere a la astrofísica sino tambien a la física de lo muy equeño, más allá de la nanotecnología o la incognita de si los límites de Planck son rebasables. Y esto es como entrar en el terreno de la disidencia respecto a los “dogmas” actuales. Las materías-energías oscuras bien pueden referirse a dimensiones por debajo de Planck. Demostrar si sí o si no no, está en nuestras manos por ahora. De ser así, que fuese cierto, las posibilidades de avance serian impredecibles, y muchas de las leyes de la Física actual habrian de ser modificadas, que no anuladas.
              No existe el control social de la Ciencia, como de casi nada, y unos límites y normas habrían de establecerse dentro de la libertad de acción que también es imprescindible.
              Es análogo a lo que ocurre con el arte. Nadie puede decir a un pintor lo que ha de pintar o poner precio a lo que ha de hacer o el arte no existiría, pero sí unas normas y unos límites.
              Siempre se ha de perseguir el fraude.
              No hay un metodo cientifico establecido, ni una profesión de investigador normalizada. El metodo va inherente a la Física y Ciencia en general que le es imprescindible, pero dentro de su razón cada cual posee el suyo. La profesión liberal tiene eso. Los poderes establecidos no tienen control sobre el comportamiento libre sino a posteriorí, han de apelar al buen jucicio. A la educación en suma.
              Si te refieres a esto, y en eso estamos, hay tanto que cambiar que la labor es ingente. En la sociedad todo está relacionado.

              • Scientific Demolitioner

                Vaya, pues tengo que seguir discrepando (qué raro xD).

                La ciencia no puede ser democrática en cuanto a método (no tiene sentido decir eso), lo que sí pueden (y deben) ser democráticos son los científicos, y específicamente el reparto de recursos o las decisiones sobre líneas de investigación deben ser democráticos, basados naturalmente en el conocimiento disponible. El problema es que no sé si la palabra “democracia” significa lo mismo para todo el mundo. Está claro que una multinacional farmacéutica sólo pondrá dinero para lo que le interesa y aplastará todo lo que pueda perjudicarla, por tanto, la ciencia, como todo en esta civilización, es de quien la paga.

                El arte sí se atiene a lo que tú dices que no, vaya si lo hace. Por supuesto que se valoran las obras de arte, se financian unos y se hunden otros, está bien asentado en teoría económica la existencia de un valor económico de la cultura, entiendo que quieres decir que una obra de arte lo es independientemente del valor que se le asigne (y así es), pero todo el arte también está sujeto al mismo tipo de control, social, que la ciencia o cualquier otra cosa. Sucede que este control no es democrático, lo ejercen grupos muy pequeños de individuos con inmensos privilegios, y como ves, no gestionan el planeta nada bien. Y cuando esto del capitalismo se vaya al guano (se está yendo ya, y no lo digo yo, los retornos de capital son cada vez menores y sin retorno de capital el capitalismo no funciona, como no funcionó nunca antes del siglo XV), esos grupos que controlan con su enorme poder (las cúpulas de las jerarquías sociales), bien pueden decidir que la ciencia no interesa (además, es muy cara). No sería la primera vez que pasa en la historia.

  2. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Kate McAlpine el 4 de noviembre de 2011 en Science News Una constante física fundamental similar a la carga del electrón, o la velocidad de la luz, puede depender de dónde estés en el universo, según in…..

  3. Si estás en el Lago Constanza, son más constantes

  4. Helena Gómez

    Lo cierto es que el equipo de Webb sólo ha encontrado una diferencia de 1/100.000 en un rayo de luz emitido hace 12.000 millones de años, cosa que podría deberse a inperfecciones del método.

  5. sargentopez

    Pa mi que eso es un error producido por el movimiento de nuestra propia galaxia. En el espacio no deberia ser lo mismo mirar hacia una fuente lejana de luz que hacia otra.

  6. Para mi tiene toda la lógica del mundo. La mayoría de las constantes presentes las teorías fueron puestas de forma arbitraria porque los números no cuadraban. Digamos que son un parche muy de Ingeniero.

    Probadas en nuestro rincón del universo puede funcionar ese parche, pero a lo mejor no a unos años luz de aquí. Ahora lo interesante sería que con estas observaciones se pudieran completar las ecuaciones sin necesidad de las constantes.

  7. pepito

    Afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias. Pues eso, que no llegan esas supuestas pruebas.

  8. OzzyBulla

    Y si esto fuese así, entonces tal vez no hay los elementos pesados que se detectan en el universo infantil; como dice el post de hace unos dias; es solo que estamos leyendo la información con parámetros de ahora, que serían distintos de los de hace 13.000 millones de años.

  9. zxdfgh

    Buenos días. Voy a hacer mi aporte con un ejemplo cotidiano, el dinero. Un euro es un euro, tiene un valor dado por una serie de convenciones determinadas. Sin embargo quienes no tocamos con los bonos de tesoro, ni las acciones, ni nada de la macroeconomia somos perjudicados (a veces favorecidos) por la misma. Sin embargo un euro sigue siendo un euro.

    A niveles cercanos al tamaño del universo pueden haber otras monedas (haciendo similitud con las leyes físicas) y entonces habrían, euros, dolares, yenes, yuanes, pesos, pero no dejaría de ser dinero, y así como a niveles macros, la caída del yuan repercute en el aumento de la leche en cantabria sin saber el porque, la gravedad por ejemplo puede ser variable en términos macro y nosotros lo interpretamos como materia oscura, por el mismo desconocimiento del porque la devaluación de la antedicha moneda en un país que esta en las antipodas repercute en el precio de la leche que la procesan a menos de 200 km. Sin embargo para un economista es esperable ese acontecimiento.

    Así que deberíamos de no hacer una secta de la ciencia y aceptar que las constantes pueden ser variantes y otras ideas nuevas y logicas (descartando maguferias de cinturón de fotones, eventos milenaristas, aerofachos o como le digan y cosas cuanticas-trascendentales)

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