¿Cómo entrega los regalos Santa Clos?

Santa Clos es el personaje más popular de las festividades de cada fin de año. En nuestro hemisferio, la época invernal está marcada por la presencia de Santa Clos durante la noche del 24 de diciembre. A pesar de su recurrencia, este acto sigue siendo extraordinario. La mañana del 25, los niños celebran con sus juguetes la trasnochada visita del hombre misterioso.

Si bien este suceso anual es previsible y rutinario, aún existen a su alrededor enigmas que han sido objeto de estudio.

El proceder del níveo anciano, las argucias y destrezas atribuibles a su experiencia milenaria, así como la complicidad legendaria de los padres, dificulta las investigaciones.

No obstante lo anterior, los avances científicos más recientes podrían arrojar luz sobre algunos de los cuestionamientos más cruciales y sobre los hechos indiscutibles que se presentan alrededor de la Navidad. Uno de estos descubrimientos es el del Bosón de Higgs, que fue anunciado el 4 de julio de 2012 en el Centro de Investigaciones Nucleares (CERN). El proyecto Gran Colisionador de Hadrones hizo posible el hallazgo al proporcionar colisiones de protones de muy alta energía a los experimentos que finalmente encontraron la señal.

El bosón de Higgs interacciona con las demás partículas y al hacerlo les confiere inercia, es decir, resistencia al movimiento. De esta manera las partículas adquieren masa y quedan imposibilitadas de viajar a la velocidad de la luz.

Si bien este es la razón fundamental de ser del Higgs, podría no ser la única. Los físicos se preguntan si no es también la respuesta a otras interrogantes:

Lisa Grossman publicó, el 21 de agosto de 2013, en New Scientist que la energía oscura puede ser hija del bosón de Higgs: un nuevo campo escalar podría interaccionar con el Higgs a muy alta energía. Aunque este campo tenga energía cero, al acoplarse con el campo de Higgs adquiriría energía que explicaría a la misteriosa energía oscura [1].

También se refirió a la «higgsogénesis» donde, además de explicar las masas de las partículas elementales, se encuentra que el Higgs podría ser el responsable de que el universo esté hecho de materia y no de antimateria [2].

Éstas son sólo algunas de las muchas propuestas que se pueden leer hoy en la literatura especializada.

Además, algunos pensamos que el Higgs podría estar detrás del misterio decembrino: ¿Cómo es que Santa Clos puede entregar millones de juguetes en una sola noche? ¿Cómo hace un anciano con problemas de obesidad para visitar a cada niño y dejarle el regalo solicitado? ¿Cómo puede moverse con la agilidad indispensable sin los problemas que su volumen le impone?

El bosón de Higgs nos ofrece una respuesta a estas inquietudes. Si bien se trata de una especulación educada, podría no ser más improbable que las explicaciones que se dan al problema de la materia oscura, al de la materia y la antimateria y a otros más.

Cuando el Universo nació hace 13 mil 800 millones de años, las partículas sin masa se movían a la velocidad de la luz. El Universo era un resplandor de partículas lumínicas incapaces de formar estructuras. Cuando apenas habían transcurrido segundos, ocurrió algo inusitado: el Universo creció de manera descomunal. Pasó del tamaño inicial, que era miles de millones de veces menor al tamaño de un protón, al que corresponde al tamaño de una naranja. Este fenómeno, conocido como inflación, se desarrolló en un tiempo inimaginablemente corto. Al final de esta súbita expansión, las partículas lumínicas habían adquirido masa.

Los cosmólogos piensan que esta vertiginosa transformación se debió a la presencia de un campo escalar que en su nivel más bajo adquirió una energía negativa. La energía negativa es posible en el mundo microscópico descrito por la mecánica cuántica. Más aún: la existencia de campos con valor esperado más bajo de energía negativa ha quedado comprobada con el descubrimiento del Higgs. El campo de Higgs es justamente un campo escalar fundamental muy parecido a lo que necesitan los cosmólogos para explicar la inflación cósmica durante el Universo temprano. La energía negativa debió haber creado una presión negativa que dilató al Universo en lo que hoy llamamos inflación.

En la teoría de relatividad general es posible tener agujeros de gusano que conectan diferentes partes del espacio tiempo. Con estos agujeros uno podría viajar y conectarse a diferentes sitios del espacio y del tiempo. A través de ellos sería posible viajar en el tiempo y hasta detenerlo. El problema con estos agujeros de gusano como deformaciones del espacio tiempo viables es que requieren de energía negativa para ser creados y mantener una cierta estabilidad. La relatividad general no ofrece posibles fuentes de energía negativa, la mecánica cuántica sí. El Higgs es un ejemplo de campo cuántico cuya energía en el estado más bajo es negativa.

Uno podría crear agujeros de gusano a escala subatómica como fluctuaciones cuánticas y luego agrandar uno de ellos a la escala humana usando un campo similar al campo de Higgs, que probablemente fue el responsable de estirar al universo mismo durante la inflación.

Es cierto que un agujero de gusano útil a Santa Clos requeriría de una cantidad de energía negativa poco realista, equivalente al tamaño de un planeta grande concentrado en un volumen absurdamente pequeño del espacio [3]. No obstante, la naturaleza planetaria de Santa Clos podría estar relacionada con la necesidad de crear agujeros de gusano que detengan el tiempo mientras él realiza sus actividades secretas. Y es que una propiedad interesante de los agujeros de gusano es que, a la entrada en el mismo, el tiempo no transcurre.

La serenidad de Santa Clos, que se expresa en su sonora carcajada, podría estar relacionada con la eternidad a su disposición. Un artilugio capaz de deformar el espacio tiempo puede poner a su disposición la perpetuidad misma. La ejecución taimada de sus diligencias sería entonces un «pasatiempo» sin que pase el tiempo. Y es que, ¡en la boca del agujero de gusano, el tiempo no pasa!

Los viajes en el tiempo han preocupado siempre a los físicos. Uno de los temas constantes en estas disquisiciones es la aparición de paradojas. Una de las más populares es «la paradoja del abuelo», en la que se plantea el viaje de un físico experimental al pasado. El físico podría estar más interesado en la investigación que en algunas de las consecuencias de su proyecto, de tal manera que al viajar al pasado querría matar a su abuelo. Este acto seria por supuesto reprobable y no alcanza justificación en el legítimo interés de saber. El punto de interés radica en que si su propio abuelo muere antes de que nazca su padre la existencia misma del ejecutor se imposibilita, lo que representa un problema lógico de gran interés. ¿Cómo pudo viajar atrás en el tiempo y matar a su abuelo si él mismo no ha nacido?

Sin embargo, esta aparente contradicción no representa una paradoja real. Solo llama la atención al problema del libre albedrío. No tenemos por qué pensar que si viajamos al pasado podremos hacer todo lo que queramos, como eliminar al abuelo. Bien podría ser que algo nos impida hacerlo. Bien podría ocurrir que al viajar al pasado quedemos atrapados en la trama del momento, impedidos de hacer lo que habíamos planeado antes de salir de viaje. La fuente del problema no es pues el viaje al pasado, sino la noción de que tenemos el control completo de nuestra vida y destino. Los físicos sabemos muy bien que los seres humanos no somos los arquitectos de nuestro propio destino porque no podemos hacer nada que viole las leyes de la física.

Entonces, por lo menos la «paradoja del abuelo» asociada a la existencia de agujeros de gusano no es un impedimento para Santa Clos. Con la primera medición de un campo escalar fundamental como el Higgs, la posibilidad de que exista otro que puede ser invocado por Santa Clos es imaginable.

Referencias

[1] Grossman, Lisa. (2013, 21 de agosto). New Scientist. Con referencia a Physical Review Letters, 111, 061802.

[2] Servant, Geraldine y Tulin, Sean. (2013, 11 de octubre). «Higgsogenesis», en Physical Review Letters, 111, 151601.

[3] Muser, George. String Theory, The complete idiots guide, p.130.

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