Sólo la más mínima diferencia entre el neutrón y el protón los convierte en armas de creación en masiva, escribió Paul Davies.
¿El Gran Diseñador Cósmico inicialmente pretendía que el protón y el neutrón tuvieran la misma masa, pero luego lanzó un poco más para el neutrón como una idea de último momento? Crédito de la imagen: JEFFREY PHILLIPS
Galileo escribió como es bien conocido que el libro de la naturaleza está "escrito en lenguaje matemático". Es verdad que los números surgen por todas partes en las vidas de científicos e ingenieros. Pero no todos los números son iguales: algunos números son mucho más significativos que otros. El número de kookaburras en Nueva Gales del Sur el día de Navidad puede ser de interés para los ornitólogos, pero no es de importancia cósmica.
Sin embargo, algunos números parecen ser definitivamente fundamentales para el funcionamiento del universo, porque ellos describen los procesos más básicos de la naturaleza. Primeros en esta lista son las masas delas partículas subatómicas. Docenas de partículas son conocidas por los físicos, pero las más familiares son los constituyentes delos átomos: electrones, protones y neutrones. El protón es aproximadamente 1.836 veces más pesado que el electrón; Nadie sabe por qué la naturaleza escogió ese número en particular. El neutrón es muy ligeramente más pesado que el protón, en aproximadamente 0,1%, o 1,00137841887 según las mejores mediciones. ¿Por qué es esto? ¿El Gran Diseñador Cósmico inicialmente pretendía que el protón y el neutrón tuvieran la misma masa, pero luego lanzó un poco más para el neutrón como una idea de último momento?
La diferencia masa entre neutrón-protón puede parecer trivial, pero tiene consecuencias trascendentales, porque la masa es una forma de energía(recuerda E = mc[sup]2[/sup]). El neutrón, como ocurre, tiene un poco más de masa (y, por tanto, un poco más de energía) que un protón y un electrón combinados. Hay un principio general en la naturaleza deque los sistemas físicos, cuando se dejan solos, buscan su estado energético más bajo. Efectivamente, un neutrón aislado pronto, en unos 15 minutos en promedio, se convierten espontáneamente en un electrón y un protón, un proceso conocido como la desintegración beta. (Otra partícula, llamada antineutrino, también está involucrada, pero eso no tiene por qué preocuparnos aquí porque es casi sin masa). La única razón por la que todavía existen neutrones es porque, dentro de unos minutos después del big bang que sucedió al comenzar el universo, algunos neutrones se juntaron a los protones. La fuerte fuerza de unión neutrón-protón cambia el balance energético – no por mucho, pero si lo suficiente para estabilizar los neutrones.
Si el Gran Diseñador lo hubiera hecho a la inversa, con protones cerca de un 0,1% más pesados que los neutrones, se produciría un desastre seguro. Bajo estas circunstancias, los protones aislados se convertirían en neutrones y no al revés. Algunos protones se salvaría uniéndolos a los neutrones. Pero el hidrógeno, el elemento químico más simple,no contiene un neutrón estabilizador; Los átomos de hidrógeno consisten en sólo un protón y un electrón. En este universo al revés, el hidrógeno no podría existir. Tampoco podría haber estrellas estables de larga vida, que utilizan el hidrógeno como combustible nuclear. Los elementos más pesados como el carbono y el oxígeno, hechos en grandes estrellas, tampoco se podrían formar nunca. Sin protones estables no podría haber agua y probablemente ninguna biología. El universo sería muy diferente.
El hecho de que eluniverso que conocemos, incluyendo nuestra propia existencia dentrode él, depende tan delicadamente del valor preciso de la proporciónde masa de neutrones a protones, ha llevado a un acalorado debateentre los científicos. ¿Fue sólo una casualidad afortunada que lasleyes de la física resultaron de esta manera? ¿O esto sugiere algomás profundo?
Los científicos no están dispuestos a creer en la suerte, por lo que ha habido unaumento de interés en la teoría multiverso, según la cual nuestro universo, con su proporción de masa de neutrones a protones de 1.00137841887, es sólo uno entre muchos. Otros universos tendrán diferentes proporciones y posiblemente sólo una pequeña fracción contendrá agua y estrellas que van a formar átomos como el carbono,de los cuales puede surgir la vida. Sólo en esa fracción podría haber observadores para reflexionar sobre el hecho. No es entonces sorprendente que nos encontremos en un universo en el que la masa de neutrones esté tan juiciosamente preparada para permitir la química compleja y nuestra presencia como seres pensantes y observadores.
El argumento anterior depende de la posibilidad de que las masas del neutrón y del protón sean "parámetros libres"– es decir, podrían haber sido diferentes. Ese parece ser el caso en la década de 1950cuando se discutió el valor crítico de la relación de masa. Sin embargo, ahora sabemos que los neutrones y los protones no son en realidad partículas elementales (a diferencia del electrón, que parece serlo). Más bien, son cuerpos compuestos con partículas más pequeñas dentro de ellos. Conocidos como quarks, estos constituyentes subnucleares tienen sus propias masas. También hay una enorme cantidad de energía dentro de los neutrones y protones debido a la fuerza inmensamente fuerte que pega los quarks juntos, y esto contribuye a la masa total también (E = mc[sup]2[/sup] de nuevo!). Esta complejidad estructural hace casi imposible elaborar valores precisos para las masas del protón y del neutrón mediante el análisis de sus constituyentes, y mucho menos averiguar qué haría falta para que la contribución masiva de este quark o de que ese quark cambie lo suficiente como para alterar esa relación crucial de masa entre neutrón / protón.
Así que por ahora,1.00137841887 es sólo "uno de esos números" que la naturaleza ha asentado sin ninguna razón que los humanos puedan entender. Si el valor estuviera sólo un poco, no habría seres humanos – Galileo o cualquier otro – para intentar incluso el sondeo.(fathoming.)
PAUL DAVIES es un físico teórico, cosmologo y escritor de best-selliers.
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