Columna de Astronomía | ¿Son constantes las constantes del universo?

Los modelos, leyes y teorías que explican cómo funciona el universo descansan en un conjunto relativamente pequeño de suposiciones o axiomas. A estas se suman una serie de constantes que nos ayudan a dimensionar los efectos de esas mismas "leyes". Estas constantes están dadas en la naturaleza, las podemos medir con gran precisión en nuestros laboratorios y las tratamos como si fueran inmutables, pero ¿realmente lo son?

Ya Dirac, en 1937, especulaba con la variación de algunas constantes durante un período tan grande como el de la edad del universo. Pero el único camino que puede seguir la ciencia para responder esta pregunta es hacer los experimentos.

Para entender esto, pensemos en ejemplos. La fuerza gravitacional que sienten dos objetos no solo depende de las masas que ellos tienen y de la distancia a la que se encuentran, sino también de la constante de Gravitación Universal G. Otras constantes importantes que podemos distinguir son la velocidad de la luz en el vacío (c) –que aparece cuando queremos explicar la evolución del universo–, y la constante de Planck (h) –que se hace relevante en nuestra descripción de lo muy pequeño–.

En tanto que una de las constantes que regula la intensidad de la interacción electromagnética entre partículas elementales cargadas es la constante de estructura fina. Esta corresponde a un número adimensional (o que no tiene dimensiones físicas) que depende de la carga del electrón, la constante de Planck y la velocidad de la luz. El valor de esta constante determina muchas de las propiedades al interior del átomo y la interacción de éste con los fotones. Es de esta última propiedad de la que nos aprovechamos para estudiar su posible evolución.

En nuestros laboratorios podemos medir muy precisamente la longitud de onda de un fotón, el que es producido por un electrón al cambiar de nivel de energía al interior de un átomo. Esto lo podemos hacer en la Tierra, pero también lo podemos observar y medir en los objetos más distantes del universo, como los cuásares. El método más directo es medir la longitud de onda de fotones, que provienen de transiciones muy similares al interior de un átomo, lo que resulta en líneas espectrales muy juntas llamadas dobletes. El promedio de la posición de esas líneas nos indica el corrimiento al rojo del objeto (es decir, que un objeto se aleje del punto de referencia del observador, lo que se puede deber a la expansión del universo o a velocidades de alejamiento), y la diferencia de las posiciones delataría las variaciones al interior del átomo.

Los estudios realizados en la última década no son concluyentes, pero indican que si hay variaciones en la constante de estructura fina, este sería menor que una parte en 100.000. Esta posible pequeña diferencia ocurriría en un lapso de varios miles de millones de años o, prácticamente, toda la edad del universo. De forma similar, se puede constatar que la variación de la razón de masa del protón y electrón es menor que una parte en 100.000 sobre el mismo intervalo. Aunque nunca vamos a poder decir que las constantes son efectivamente constantes, lo que sí podemos afirmar es que: sí varían… lo hacen ¡muy poco!

El que la variación sea tan pequeña es muy bueno, porque si ésta llegara a tan solo un 4% en el valor de la constante de estructura fina ello haría prácticamente imposible la producción de carbono y oxígeno en los interiores estelares, con lo cual la vida basada en carbono –como la nuestra- no existiría.