Como bien sabéis, aquí no solemos dar noticias de índole científica demasiado a menudo, ya que hay otros que lo hacen mucho mejor. Sin embargo, hay veces en las que el asunto es imposible de ignorar, como sucede hoy, y entenderlo requiere tiempo y paciencia porque es enrevesado a más no poder… Si no lo has leído por ahí todavía, en los últimos años científicos de varias instituciones se han percatado de que varias constantes físicas parecen no ser realmente constantes, sino que se han ido modificando ligeramente en el tiempo; y los cambios, aunque ligeras, sugieren que no conocemos tanto sobre el funcionamiento del Universo como pensábamos antes.
Aunque parezca extraño, esto es algo que viene de antiguo. Durante muchos años hemos tenido problemas con la única unidad del Sistema Internacional que sigue estando basada en un objeto físico: el kilogramo. Como probablemente sabes, esta unidad es la masa de una pesa de metal guardada en un sótano de París, y en cierto sentido es una reliquia: todas las demás unidades, como el metro o el segundo, están ya basadas en cosas que no dependen de un objeto físico. Por ejemplo, desde 1983 el metro se define como la distancia que recorre la luz en 1/299 792 458 de un segundo.
El problema con el kilogramo es que, a lo largo de los años, los científicos se dieron cuenta de que la masa de esa pesa guardada en París no era constante, sino que aumentaba unos 5·10-7 kg cada año. La razón era la acumulación de polvo del aire que rodeaba la pesa, de modo que se decidió –hace ya mucho tiempo– encerrarla en un recipiente hermético, de modo que no hubiera interacción con el aire, ni oxidación, ni nada parecido.
Y la masa aumentó unos 5·10-7 kg cada año.
Recientemente se decidió sustituir la masa metálica de París con una esfera de silicio cristalino, fabricada en el Physikalisch-Technische Bundesanstalt alemán. La ventaja de esta esfera de silicio –que ha llevado varios años construir– es que los átomos de silicio forman cristales de ocho átomos cada uno, y al pulir la esfera lo suficiente es posible garantizar con una exactitud enorme el número exacto de átomos en la esfera. Los científicos del PTB han medido la granularidad de la superficie cristalina utilizando interferometría de rayos X hasta estar absolutamente seguros del número de átomos de la esfera.
Esfera de silicio cristalino del PTB.
Dado que conocemos la masa del átomo de silicio, al multiplicarlo por el número de átomos en la esfera de silicio cristalino podemos estar completamente seguros de la masa de la esfera. A finales de 2011 ésta fue introducida en el interior de un recipiente hermético dentro del que se ha hecho el vacío, de modo que no haya interacción posible con el aire. Además, al tratarse de cristales muy estables de silicio, la reacción química con cualquier otra cosa es prácticamente imposible. Se trata de un logro que puede sonar algo mundano, pero es de una importancia extraordinaria.
Pero imagino que ya sospechas lo que te voy a decir ahora: desde finales de 2011 hasta ahora, la esfera ha ganado unos 5·10-7 kg de masa.
Los físicos del PTB han vuelto a “contar” los átomos de silicio como hicieron antes, y el número de átomos es exactamente el mismo. De acuerdo con Hans Dellenbach, del PTB,
[…] no podemos descartar, por tanto, el hecho de que la masa del átomo de silicio esté cambiando en el tiempo.
Desde luego, 5·10-7 kg no parece mucho comparado con 1 kg, que es la masa de la esfera: no es más que el 0,00005% de aumento anual. Sin embargo, por pequeña que sea esa variación, ¿a qué se debe? ¿se trata de algo especial en el silicio? No parece que lo sea: el aumento es casi el mismo que sucedía en el caso de la pesa metálica anterior.
Desde que se detectase el aumento de masa de la esfera de silicio hace menos de un mes se han realizado comparaciones entre la masa atómica del silicio y la de otros elementos: la relación es la misma de antes. Esto significa que, si el silicio tiene más masa cada año, lo mismo le sucede a todos los otros elementos, una de las razones por las que es imposible darse cuenta del efecto (la otra razón, naturalmente, es lo minúsculo de la variación).
¡Pero las sorpresas no acaban aquí! Tras conocer esta variación másica, varios científicos involucrados en el polémico experimento de neutrinos superlumínicos del año pasado han alzado la voz. Como seguro que recuerdas, al principio se pensó que se había medido una velocidad mayor que la luz en un experimento realizado con neutrinos, pero luego se llegó a la conclusión de que había sido un error experimental.
¿Y si no lo hubiera sido? Tras analizar de nuevo los datos, a la vista de que algo que considerábamos constante no lo es después de todo, la conclusión de varios físicos del CERN es que no hubo error: los neutrinos no superaron la velocidad de la luz –algo imposible de acuerdo con la Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein–. Esto es, no superaron la velocidad de la luz actual, de acuerdo con Pier Luigi Lucerna, del CERN:
Lo primero que hicimos fue comparar la velocidad medida de los neutrinos con la velocidad de la luz. La velocidad que medimos entonces fue mayor que la de la luz en un 0,00005%, exactamente la misma proporción del aumento de masa del patrón del kilogramo.
¿Coincidencia? Probablemente no. El surrealismo se ha completado cuando un equipo del Fermilab ha repetido, por simple precaución, algo que no hacíamos desde hace varios años: medir el valor de la constante de estructura fina de Sommerfeld, la constante que determina la intensidad de la interacción electromagnética.
La constante de estructura fina es especial por una razón muy simple: no tiene unidades. Al ser una magnitud adimensional, da igual el sistema de unidades que se utilice, ya que su valor es siempre exactamente el mismo: 7,297352568·10-3. El problema es que, cuando ha sido medida en el Fermilab –algo que no se hacía desde el año 2002–, su valor ha resultado ser de 7,301002065·10-3. Y antes de que lo preguntes, sí: un aumento del 0,00005% anual durante diez años.
A algunos la noticia del cambio en la constante de Sommerfeld no ha resultado una sorpresa, como a Henry K. Lewinson, del propio Fermilab:
La constante de estructura fina se define en función de cosas como la velocidad de la luz y la constante de Planck. Si aquéllas están variando, no debería sorprendernos que también lo haga ésta.
Pero, si todas las constantes están variando en una proporción idéntica, ¿cómo es posible que nos hayamos dado cuenta? Esto se han preguntado científicos de todo el mundo, y la cosa tiene sentido: la única manera que tenemos de medir las constantes que rigen el comportamiento del Universo es interaccionar con él, de modo que un cambio proporcional en todas ellas sería absolutamente inapreciable por nosotros. De hecho, nos daría igual, y a todos los efectos empíricos no tendría importancia alguna.
Y ahí está la clave: en que hay una constante, sólo una constante, que se ha mantenido fija: la Constante de Gravitación Universal. No tenemos ni idea de por qué, aunque la gravitación sigue siendo la única interacción fundamental que no hemos sido capaces de incluir en nuestros modelos cuánticos; ¿puede tener esto que ver con su diferente comportamiento? No lo sabemos.
Lo que sí sabemos es que la variación en el resto de constantes, aunque haya sido pequeña y gradual, sí es ya perceptible, pero para entender esto hace falta detenernos un momento.
Lo que percibimos como transcurso del tiempo no es más que el ritmo al que las cosas cambian a nuestro alrededor. Esos cambios, sin embargo, se deben a las interacciones entre las cosas, y esas interacciones se producen a través de las fuerzas fundamentales: nuclear fuerte y débil, electromagnética y gravitatoria. Pero de esas cuatro fuerzas, tres han cambiado su valor poco a poco a lo largo de los años.
La conclusión es inevitable: el tiempo no pasa al mismo ritmo de antes. Al intensificarse ligeramente las interacciones electromagnética, nuclear fuerte y débil, los cambios se suceden a un ritmo ligeramente superior al de antes, y estoy seguro de que esto lo has notado: ¿no te parece que cada vez los años pasan más deprisa?
No, no es una sensación, ni un efecto de la edad: los años realmente pasan más deprisa que cuando eras niño. De hecho, tu cerebro lleva intentando decírtelo hace tiempo, pero a veces ignoramos nuestra intuición en favor de la razón, lo que nos lleva a cometer errores de bulto como éste.
Además, este incremento minúsculo pero acumulado de las constantes tiene consecuencias en muchos otros aspectos de la vida cotidiana. De acuerdo con el propio Lewinson,
Ahora todo encaja. El incremento diferencial de la constante de estructura fina es la causa de que El Hobbit no sea una sola película, como exige la más mínima lógica, sino que sea una trilogía… es el propio tiempo el que ha cambiado ((De acuerdo con otros científicos, sin embargo, el tiempo se ralentizó mientras veían la película)).
Otras consecuencias de la variación en las supuestas constantes son más siniestras: si se intensifica el valor de las interacciones fundamentales es algo así como si se “tensaran” las cuerdas que unen las cosas, y un cambio muy pequeño puede tener consecuencias catastróficas sobre el mundo tal y como lo conocemos, ya que la propia estructura electrónica del átomo podría cambiar.
Pero esto no es lo peor, y pido disculpas ya por lo que voy a decir: cuando se introduce el efecto del cambio gradual en el tiempo en nuestros calendarios, las cosas cambian en unos cuantos minutos por año. ¡Nuestros calendarios están mal!
Naturalmente, esto no sólo afecta a los calendarios actuales. Al aplicar este efecto al calendario maya, la conclusión es que el fin del mundo nunca estuvo previsto para el día 21 de diciembre. La fecha corregida con el cambio acumulado de la constante de estructura fina se retrasa una semana. El final del calendario es el día 28 de diciembre de 2012, que además coincide con el aniversario del nacimiento de John von Neumann.
¿Coincidencia?
Yo no creo en las coincidencias.
Para saber más:
Este artículo fue publicado el día 28 de Diciembre de 2012, Día de los Santos Inocentes. Casi todo lo que has leído es mentira, pero si te ha hecho sonreír, ha merecido la pena.