Investigadores utilizaron una máquina cuántica de 5.564 qubits para simular el comportamiento de misteriosas "burbujas cósmicas" que podrían desencadenar el fin del Universo en una escala temporal de millones de años.Un equipo internacional de científicos ha logrado simular, utilizando un dispositivo cuántico de última generación, uno de los escenarios más dramáticos sobre el posible fin del Universo: el "decaimiento del falso vacío", un fenómeno que podría hacer que toda la realidad tal como la conocemos se desmorone "como un castillo de naipes".
La investigación, llevada a cabo por físicos de la Universidad de Leeds, en el Reino Unido, el Forschungszentrum Jülich, en Alemania, y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, representa un avance significativo en la comprensión de una teoría que ha intrigado a los científicos durante medio siglo.
¿Un universo al borde del colapso?
La idea central es inquietante: nuestro universo podría estar suspendido en un estado de falsa estabilidad, una calma engañosa que algún día podría romperse de golpe. Esta teoría surgió hace unos 50 años, cuando el físico Sidney Coleman propuso, en una investigación pionera sobre teoría cuántica de campos, que el Universo podría estar atrapado en un falso vacío, similar a una montaña rusa detenida temporalmente en medio de su recorrido, esperando el momento de caer hacia su verdadero estado más bajo.
Según explica el profesor Zlatko Papic, de la Universidad de Leeds y autor principal del estudio publicado en Nature Physics, este proceso podría desencadenar un cambio catastrófico en la estructura misma del universo.
"Las constantes fundamentales podrían cambiar instantáneamente y el mundo tal como lo conocemos se derrumbaría como un castillo de naipes", advierte Papic, según un comunicado de la Universidad de Leeds.
Simulación cuántica del fin del mundo
Para estudiar este fenómeno, los investigadores utilizaron un dispositivo de recocido cuántico equipado con 5.564 qubits, diseñado por D-Wave Quantum Inc. La máquina les permitió observar la formación y comportamiento de "burbujas de vacío verdadero", estructuras que, según la teoría, podrían actuar como detonantes del colapso universal.
El Dr. Jean-Yves Desaules, coautor del estudio del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, compara este proceso con una peculiar montaña rusa: "Imaginen una pista con varios valles a lo largo de su trayectoria, pero solo un 'verdadero' estado más bajo, a nivel del suelo. Si así fuera, la mecánica cuántica permitiría que el Universo acabara haciendo un túnel hacia el estado de energía más bajo o el vacío 'verdadero' y ese proceso daría lugar a un cataclismo global".
Los resultados revelaron un proceso mucho más complejo de lo esperado. "Una cosa que no habíamos previsto es que todo este proceso es mucho más complicado de lo que se podría pensar ingenuamente o de lo que se dice en la bibliografía", explicó Papic a IFL Science.
Las burbujas de "vacío verdadero" no actúan de manera aislada, sino que interactúan entre sí en una intrincada "danza" donde su tamaño juega un papel fundamental: las burbujas pequeñas pueden moverse libremente e influir en el comportamiento de las más grandes, mientras que las burbujas de mayor tamaño tienden a permanecer aisladas y solo evolucionan cuando interactúan con otras burbujas cercanas. Los investigadores descubrieron que el tamaño de estas burbujas está determinado por dos factores principales: la ganancia de energía del volumen y la pérdida de energía de la superficie, una dinámica que podría ser crucial para entender cómo se desarrollaría el proceso de decaimiento del vacío a escala universal.
Del laboratorio al cosmos: implicaciones prácticas
Aunque el escenario suena apocalíptico, los científicos señalan que, de producirse, ocurriría en una escala temporal astronómica que podría abarcar millones o incluso miles de millones de años.
El experimento no solo tiene implicaciones cosmológicas. Los investigadores sugieren que comprender estas interacciones podría ayudar a mejorar el funcionamiento de los ordenadores cuánticos, cuyos qubits son conocidos por su inestabilidad. Además, según señala el Dr. Jaka Vodeb del Forschungszentrum Jülich, estos avances podrían tener aplicaciones en campos como la criptografía, la ciencia de materiales y la computación de bajo consumo.
"Es emocionante disponer de estas nuevas herramientas que podrían servir de 'laboratorio' de sobremesa para comprender los procesos dinámicos fundamentales del Universo", concluye Papic, destacando que no siempre son necesarios experimentos multimillonarios como el Gran Colisionador de Hadrones para explorar los misterios del cosmos.
Editado por Felipe Espinosa Wang con información de la Universidad de Leeds, Nature Physics, Tech Explorist e IFL Science.
