La antigravedad podría reemplazar a la energía oscura como causa de la expansión del Universo

Ilustración de materia y antimateria aniquilándose. Crédito: NASA/CXC/M. Weiss.

Desde finales del siglo XX, los astrónomos conocen datos que sugieren que el universo no sólo se está expandiendo, sino que lo hace a un ritmo acelerado. De acuerdo con el modelo actualmente aceptado, esta expansión acelerada se debe a la energía oscura, una misteriosa fuerza repulsiva que compone alrededor del 73% de la densidad de energía del Universo. Ahora, un nuevo estudio revela una teoría alternativa: que la expansión del Universo en realidad se debe a la relación entre materia y antimateria. Según este estudio, materia y antimateria se repelen gravitatoriamente entre sí y crean un tipo de “antigravedad” que podría eliminar la necesidad de energía oscura en el Universo.

Massimo Villata, científico del Observatorio de Turín en Italia, empezó el estudio con dos grandes suposiciones. Primero, propuso que tanto materia como antimateria tienen masa y densidad de energía positivas. Tradicionalmente, la influencia gravitatoria de una partícula es determinada únicamente por su masa. Una masa positiva indica que la partícula atraerá gravitatoriamente a otras partículas. Bajo la suposición de Villata, esto también se aplica a las antipartículas. Por lo que bajo la influencia de la gravedad, las partículas atraen a otras partículas y las antipartículas a sotras antipartículas. Pero ¿qué tipo de fuerza tiene lugar entre partículas y antipartículas?

Para resolver esta cuestión, Villata necesitó establecer una segunda suposición; que la relatividad general es invariante CPT. Esto significa que las leyes que gobiernan una partícula de materia común en un campo ordinario en el espacio-tiempo, pueden ser aplicadas de igual manera a escenarios en los que la carga (carga eléctrica y números cuánticos internos), paridad (coordenadas espaciales) y el tiempo se invierten, como sucede para la antimateria. Cuando inviertes las ecuaciones de la relatividad general en carga, paridad y tiempo para cualquier partícula o el campo por el que viaja la partícula, el resultado es un cambio de signo en el término de la gravedad, haciendo que sea negativo en lugar de positivo lo que implica una antigravedad entre las dos partículas.

Villata citó el pintoresco ejemplo de la manzana cayendo sobre la cabeza de Isaac Newton. Si una anti-manzana cae sobre una anti-Tierra, se atraerán y la anti-manzana golpeará al anti-Newton en la cabeza; sin embargo, una anti-manzana no puede “caer” sobre una Tierra normal que está hecha de materia común. En lugar de esto, la anti-manzana saldrá despedida de la Tierra debido al cambio de signo en la gravedad. En otras palabras, si la relatividad general es, de hecho, invariante CPT, la antigravedad causaría que partículas y antipartículas se repelieran mutuamente. A una escala mucho mayor, Villata afirma que el Universo se expande debido a esta potente repulsión entre materia y antimateria.

¿Qué hay del hecho de que materia y antimateria se sabe que se aniquilan entre sí? Villata resuelve esta paradoja colocando la antimateria muy lejos de la materia, en los enormes vacíos entre los cúmulos de galaxias. Se cree que estos vacíos se generaron a partir de minúsculas fluctuaciones negativas en el campo de densidad primordial, y parece poseer un tipo de antigravedad, que repele a la materia lejos de ellos. Por supuesto, la razón por la que los astrónomos en realidad no observan antimateria en los vacíos aún está en el aire. En palabras de Villata, “Hay más de una respuesta posible, las que tendrán que ser investigadas”. La investigación aparece en la edición de este mes de Europhysics Letters.

Fuente: Universe Today