Una ecuación cuántica propone que el Big Bang nunca sucedió y que el universo no tiene un origen definido.

El cosmos podría haber existido desde siempre, según un modelo revolucionario que amplía la teoría de la relatividad general de Einstein utilizando términos de corrección cuántica. Al tener en cuenta la materia oscura y la energía, el modelo puede abordar simultáneamente una serie de cuestiones.

Según la teoría general de la relatividad, el cosmos tiene una edad de 13.800 millones de años. Al principio, se pensaba que toda la materia se condensaría en un único punto infinitamente denso, o singularidad. No fue hasta que comenzó a expandirse el «Big Bang» cuando el universo comenzó a expandirse.

A pesar del hecho de que las ecuaciones de la relatividad general conducen directa e inevitablemente a la singularidad del Big Bang, algunos científicos lo encuentran problemático ya que las matemáticas sólo pueden explicar lo que ocurrió inmediatamente después de la singularidad, no antes ni antes de ella.

Los principios de la física parecen ser violados por la singularidad del Big Bang, que Ahmed Farag Ali, de la Universidad Benha y Zewail Science and Technology City, ambas en Egipto, dijo a Phys.org que es el problema más significativo de la relatividad general.

En un artículo publicado en Physics Letters B, Ali y el coautor Saurya Das de la Universidad de Lethbridge en Alberta, Canadá, demostraron cómo su novedosa teoría (según la cual el universo no tiene origen ni fin) puede resolver la singularidad del Big Bang.

Los físicos enfatizan que no aplican sus términos de corrección cuántica de manera arbitraria en un esfuerzo por eliminar la singularidad del Big Bang. La mayor parte de su trabajo está inspirado en el físico teórico David Bohm, quien es bien conocido por sus contribuciones a la filosofía de la física. Bohm comenzó a buscar alternativas a las geodésicas tradicionales, o el camino más corto entre dos puntos en una superficie curva, en la década de 1950.

La ecuación fue creada en la década de 1950 por el físico Amal Kumar Raychaudhuri en la Universidad Presidencial de Calcuta, India. En su estudio, Ali y Das utilizaron estas trayectorias bohmianas en la ecuación. Cuando Das asistió a esa escuela en la década de 1990, Raychaudhuri también fue su instructor.

Ali y Das crearon las ecuaciones de Friedmann corregidas por la teoría cuántica, que generalizan la expansión y el desarrollo del universo (incluido el Big Bang) utilizando la ecuación de Raychaudhuri corregida por la teoría cuántica. El modelo incorpora aspectos tanto de la teoría cuántica como de la relatividad general, a pesar de no ser una verdadera teoría de la gravedad cuántica. Además, Ali y Das prevén que sus hallazgos se mantendrán en pie en caso de que se desarrolle una teoría completa de la gravedad cuántica.

Sin singularidades ni cosas oscuras

El nuevo modelo no prevé una singularidad de «gran crisis» ni tampoco anticipa una singularidad de gran explosión. Según la relatividad general, el cosmos podría comenzar a contraerse antes de colapsar violentamente sobre sí mismo para volver a su estado original de ser un punto infinitamente denso.

En su estudio, Ali y Das muestran cómo una distinción crucial entre las trayectorias de Bohm y las geodésicas convencionales impide que su modelo experimente singularidades. Las singularidades son los lugares donde las geodésicas clásicas convergen y se cruzan entre sí. Las singularidades no existen en las ecuaciones porque las trayectorias de Bohm no se encuentran.

Los científicos explican que, sin necesidad de energía oscura, las correcciones cuánticas pueden considerarse tanto un término de radiación como un término cosmológico constante. El cosmos sigue teniendo un tamaño limitado y una edad infinita debido a estas circunstancias. Además, los términos dan predicciones que se asemejan mucho a la densidad cósmica y la constante cosmológica tal como se observan ahora.

Nueva partícula de gravedad

El modelo plantea que existe un fluido cuántico en el centro del cosmos. Los científicos plantean la hipótesis de que los gravitones, partículas hipotéticas sin masa que median la fuerza gravitatoria, podrían formar parte de este fluido. La existencia de gravitones se considera crucial para la teoría de la gravedad cuántica.

Das y otro colega, Rajat Bhaduri, de la Universidad McMaster de Canadá, han aportado más apoyo a este modelo en un trabajo relacionado. Demuestran que los gravitones pueden crear el condensado de Bose-Einstein, que lleva los nombres de Einstein y de Satyendranath Bose, otro físico indio.

Los científicos están motivados para estudiar más a fondo este concepto, ya que tiene la capacidad de explicar la materia y la energía oscuras, así como la singularidad del Big Bang. Planean revisar su análisis en el futuro para tener en cuenta las modestas perturbaciones no homogéneas y anisotrópicas, pero no prevén que estos cambios tengan un gran impacto en los resultados.

Es gratificante darse cuenta de que soluciones tan sencillas tienen la capacidad de abordar tantos problemas a la vez, añadió Das.