CIENCIA

«Twin Solars» revelan la consistencia del universo

A veces tienes que mira al cielo para comprender tu propio planeta. En el siglo XVII, la idea de Johannes Kepler de que los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del sol condujo a una comprensión más profunda de la gravedad, la fuerza que determina las mareas de la Tierra. Los científicos del siglo XIX estudiaron el color de la luz solar, cuyas propiedades distintivas ayudaron a revelar la estructura cuántica de los átomos que forman la estrella y toda la materia que nos rodea. En 2017, la detección de ondas gravitacionales mostró que gran parte del oro, platino y otros elementos pesados ​​de nuestro planeta se forjaron en colisiones de estrellas de neutrones.

Michael Murphy estudia las estrellas en esta tradición. Astrofísico de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia, Murphy analiza el color de la luz emitida por estrellas similares al Sol en temperatura, tamaño y contenido elemental -«gemelos solares»- y quiere saber qué revelan sus propiedades sobre la naturaleza de la fuerza electromagnética que atrae protones y electrones para formar átomos, que luego se unen en moléculas para formar casi todo lo demás.

En particular, quiere saber si esta fuerza se mantiene constante en todo el universo, o al menos entre estas estrellas. En un artículo reciente en CienciasMurphy y su equipo usaron la luz de las estrellas para medir lo que se conoce como constante de estructura fina, un número que determina la intensidad de la fuerza electromagnética. «Al comparar estrellas entre sí, podemos saber si su física fundamental es diferente», dice Murphy. Si es así, eso sugiere que algo está mal con la forma en que entendemos la cosmología.

La teoría estándar de la física, conocida como Modelo Estándar, asume que esta constante debe ser la misma en todas partes, al igual que lo son constantes como la velocidad de la luz en el vacío o la masa de un electrón. Al medir la constante de estructura fina en muchos entornos, Murphy desafió esta suposición. Si encuentra inconsistencias, puede ayudar a los investigadores a modificar el modelo estándar. Ya saben que el Modelo Estándar está incompleto porque no explica la existencia de la materia oscura.

Para entender esta constante, piensa en la fuerza electromagnética en analogía con la fuerza gravitatoria, dice Murphy. La fuerza del campo gravitatorio de un objeto depende de su masa. Pero también depende de un número conocido como Zla constante gravitatoria, que permanece igual independientemente del objeto. Una ley matemática similar dicta la fuerza electromagnética entre dos objetos cargados. Los dos se atraen o se repelen según su carga eléctrica y la distancia que los separa. Pero esta fuerza depende de un número, la constante de estructura fina, que permanece igual independientemente del objeto.

Todos los experimentos realizados hasta ahora muestran que en nuestro universo esta constante es igual a 0,0072973525693, con una incertidumbre de menos de una parte en mil millones. Pero los físicos han considerado durante mucho tiempo que este número es un misterio porque parece completamente aleatorio. es ese valor y, por lo tanto, por qué el campo electromagnético es la fuerza que es. A pesar de la palabra «constante» en su nombre, los físicos tampoco saben si la constante de estructura fina tiene el mismo valor en todas partes del universo durante todo el tiempo. El físico Richard Feynman lo describió como «un número mágico que nos llega sin que lo sepamos». Murphy lo expresa de esta manera: «Realmente no entendemos de dónde vienen estos números, aunque están en la parte posterior de los libros de texto».

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