Martin Rees no es un astrofísico del montón (si es que se puede ser un astrofísico «del montón»). Este cosmólogo británico ha sido presidente de la prestigiosa Royal Society de Londres, rector del no menos reputado Trinity College, y ejerce como profesor emérito de Cosmología y Astrofísica en la Universidad de Cambridge. Además, por si su currículo no fuese ya suficientemente impresionante, desde 1995 ostenta el título honorario de Astrónomo Real, lo que lo coloca en la misma senda por la que han caminado antes que él otros astrónomos célebres, como Edmund Halley o Sir Harold Spencer Jones.

Durante su carrera ha estudiado fenómenos tan apasionantes y complejos como el rol que puede tener la materia oscura en la formación de las galaxias, la existencia de las ondas gravitacionales, la formación de los agujeros negros o cómo se distribuyen los cuásares a lo largo y ancho del Universo. También ha publicado varios centenares de artículos científicos y nueve libros de divulgación. Precisamente este artículo está dedicado al último de ellos. Y es que en un capítulo de ‘En el futuro: perspectivas para la humanidad’ Rees plantea la posibilidad de que los experimentos que llevamos actualmente a cabo en los aceleradores de partículas puedan destruir la Tierra. O, incluso, todo el Universo.

Durante su carrera Martin Rees ha estudiado fenómenos tan complejos como el rol que puede tener la materia oscura en la formación de las galaxias, las ondas gravitacionales o la formación de los agujeros negros

Solo un puñado de científicos puede permitirse escribir algo así en un libro de divulgación y salir indemne. Martin Rees es uno de ellos. Aborda esta idea apoyándose en los planteamientos de otros científicos, pero al explicar estas teorías en su obra tal y como lo hace les da cuando menos una mínima credibilidad. Y por esta razón merece la pena que indaguemos en ellas, pero únicamente como curiosidad con ambición científica. Sin intranquilizarnos lo más mínimo. Y es que en la última sección del artículo veremos qué opina sobre estas ideas Javier Santaolalla, un doctor en física de partículas español que participó en los experimentos del CERN que propiciaron el descubrimiento del bosón de Higgs.

Un agujero negro voraz capaz de devorarlo todo

Esta no es la primera vez que alguien defiende la posibilidad de que la colisión de las partículas que hacemos chocar en los aceleradores provoque la formación de un diminuto agujero negro que podría incrementar su masa absorbiendo la materia circundante. Pero en esta ocasión quien describe esta idea es Martin Rees, por lo que parece razonable aceptar que podría dejar de ser una «magufada» para ser considerada una curiosidad científica. En su libro Rees afirma que según la Teoría General de la Relatividad enunciada por Albert Einstein la energía necesaria para producir un agujero negro microscópico es muy superior a la que generan las colisiones que producimos en los aceleradores actuales.

Además, y esto es algo que Rees no refleja en su libro pero que ha sido defendido en innumerables ocasiones por muchos físicos de partículas, si durante las colisiones se produjese un agujero negro microscópico se evaporaría en una fracción mínima de tiempopor efecto de la radiación de Hawking. Y no llegaría a comportarse como un objeto estable ni a engullir materia de forma insaciable. Explicar a fondo cómo funciona esta forma de radiación descrita por el recientemente desaparecido Stephen Hawkingrequeriría que le dedicásemos un artículo completo, pero nos basta saber que los agujeros negros emiten radiación, y, por tanto, pierden masa hasta desaparecer completamente. Y que los menos masivos son los que se evaporan con más rapidez.

Lo que Martin Rees aporta a esta discusión, y lo que la hace interesante más allá de lo que ya sabíamos, deriva de algunas implicaciones de la Teoría de supercuerdas. Esta teoría es una hipótesis descrita por varios modelos teóricos que son candidatos a afianzarse como una Teoría del todo, y que, por tanto, pretenden aglutinar las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza: la gravedad, la fuerza electromagnética, la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte. En su libro Rees defiende que estas teorías describen dimensiones espaciales que coexisten con las tres con las que todos estamos familiarizados y que podrían «reforzar el agarre de la gravedad».

                     

La relación entre estas dimensiones espaciales adicionales y el tirón gravitatorio del que habla Martin Rees no está clara porque su explicación en el libro es muy escueta. Con toda probabilidad su brevedad se debe a que la física sobre la que están construidas las teorías de supercuerdas que los físicos teóricos proponen actualmente es extraordinariamente compleja. En cualquier caso, lo realmente interesante es que Rees da visibilidad a la posibilidad, previsiblemente mínima, de que el refuerzo de la gravedad provocado por estas dimensiones espaciales extra provoque que una partícula en unas condiciones muy concretas implosione, dando lugar a un agujero negro presumiblemente diminuto, al menos en su estadio inicial.

La Tierra podría transformarse en un enorme strangelet

La palabra strangelet es peculiar. Y no es en absoluto algo casual. Un strangelet es una partícula hipotética que, según algunas teorías de la física actual, podría ser un elemento constituyente de la materia extraña. Como veis, nos adentramos, de la mano de Martin Rees, en un terreno pantanoso que no va más allá de lo hipotético. Antes de seguir adelante es necesario que repasemos algunas nociones acerca de la materia extraña, una peculiar forma de materia compuesta tan solo por tres tipos de quarks de los seis que hay en total: arriba (up), abajo (down) y extraño (strange).

Los quarks son partículas fundamentales que interactúan entre ellas para constituir partículas subatómicas como los protones o los neutrones, que son, a su vez, las partículas que podemos encontrar en el núcleo de los átomos. Como ejemplo, un neutrón está formado por un quark arriba y dos quarks abajo, que permanecen unidos gracias a la interacción nuclear fuerte. La característica más sorprendente de la materia extraña es que no está formada por los protones y los neutrones con los que estamos familiarizados debido a que está sometida a una presión tan alta que estas partículas quedan disociadas en sus elementos constituyentes, que, precisamente, son los quarks de los que hemos hablado unas líneas más arriba.

Si un strangelet entra en contacto con el núcleo de un átomo de materia ordinaria podría transformarlo en materia extraña

Al mismo tiempo, la enorme presión a la que están sometidas estas partículas fundamentales provoca que estén muy juntas, propiciando que la materia extraña tenga una densidad descomunal. Una característica interesante de esta forma de materia que ha sido descrita por los físicos teóricos es que es más estable que la materia ordinaria con la que todos estamos familiarizados, la que está compuesta por protones, neutrones y electrones. Curiosamente, algunos astrofísicos están convencidos de que el interior de algunas estrellas de neutrones está sometido a una presión tan alta que los neutrones podrían aparecer disociados en forma de materia extraña. Un dato sobrecogedor: la densidad de una estrella de neutrones es tal que un «dado» de un centímetro cúbico pesaría mil millones de toneladas.

Ya tenemos cierta intuición acerca de la naturaleza de la materia extraña, por lo que podemos volver a nuestros strangelets, que, como vimos al principio de esta sección, son los elementos constituyentes de esta forma de materia. Lo que algunos físicos postulan, y Martin Rees recoge en su libro, es que si un strangelet entra en contacto con el núcleo de un átomo de materia ordinaria podría transformarlo en materia extraña, liberando durante el proceso una gran cantidad de energía y más strangelets. Estos últimos presumiblemente saldrían despedidos en todas direcciones y al entrar en contacto con otros núcleos atómicos producirían una reacción en cadena que transformaría la materia ordinaria en materia extraña.

                      

La densidad de una estrella de neutrones es tal que un «dado» de un centímetro cúbico pesaría mil millones de toneladas.

Rees se hace eco de las hipótesis defendidas por algunos físicos que describen la posibilidad de que las colisiones de partículas que llevamos a cabo en los aceleradores en determinadas circunstancias den lugar a la aparición de strangelets. Y estos al entrar en contacto con la materia ordinaria de la que está hecho nuestro planeta (y también nosotros mismos) podrían transformar por contagio toda la Tierra en una esfera hiperdensa de materia extraña de alrededor de 100 metros de diámetro. Imaginad toda la masa de nuestro planeta comprimida hasta tal punto que quede confinada a una esfera tan pequeña. Desde luego no parece algo agradable. Afortunadamente solo se trata de una hipótesis que, como veremos en la última sección del artículo, ha sido desmontada por muchos más físicos de los que la defienden.

Una transición de fase podría desgarrar el continuo espacio-tiempo

El tercer accidente recogido por Martin Rees en su libro como posible resultado de las colisiones que llevamos a cabo en los aceleradores de partículas es si cabe aún más dramático que los dos anteriores. En su explicación Rees recurre a una metáfora muy ilustrativa que defiende que el espacio que contiene todas las partículas y las fuerzas fundamentales que gobiernan el mundo físico podría existir en varias «fases», de la misma forma en que el agua puede encontrarse en tres estados diferentes: líquido, sólido o gaseoso. Lo interesante de esta perspectiva es que, según Rees, algunos físicos defienden que el vacío del espacio podría ser frágil e inestable.

La inestabilidad del vacío en determinadas circunstancias propiciadas por el choque de las partículas en los aceleradores podría provocar que el espacio cambie de fase súbitamente

Durante su explicación desarrolla más la analogía del espacio y el agua describiendo la posibilidad de sobreenfriar el agua más allá de la temperatura a la que se congela. Sin embargo, esto solo es posible si el agua es totalmente pura y está en perfecto reposo. Cualquier perturbación, por mínima que sea, provocaría que el agua abandone este estado de sobreenfriamiento y adopte nuevamente la forma de hielo. Con el espacio podría suceder algo similar. La fragilidad e inestabilidad del vacío en determinadas circunstancias propiciadas por el choque de las partículas en los aceleradores podría provocar que el espacio cambie de fase súbitamente, desgarrando así el continuo espacio-tiempo y dando lugar a una catástrofe que no solo afectaría a la Tierra, sino, quizá, a todo el Cosmos.

Todo esto tiene interés teórico, pero no tenemos por qué preocuparnos

Después de describir los tres «accidentes» en los que acabamos de indagar Martin Rees expone que las teorías más aceptadas son tranquilizadorasporque aseguran que el riesgo que entrañan los experimentos que estamos llevando a cabo en los actuales aceleradores de partículas, como los del CERN, es cero. Las razones que esgrime el grueso de la comunidad científica para defender esta afirmación son contundentes: los rayos cósmicos, que están constituidos por partículas con una energía muy superior a la que manejamos en los aceleradores, colisionan con frecuencia en el Cosmos, y, que sepamos, no han producido ninguna catástrofe.

No obstante, no hace falta que nos remontemos a los confines de la galaxia para reforzar este argumento. Esos mismos rayos cósmicos de alta energía impactan constantemente con los núcleos atómicos de la atmósfera de nuestro planeta y es evidente que no han provocado la formación ni de agujeros negros, ni de strangelets, ni tampoco la ruptura del continuo espacio-tiempo. En cualquier caso, para indagar un poco más en todo este asunto y clarificarlo en la medida de lo posible hemos hablado con Javier Santaolalla, un doctor en física de partículas e ingeniero de telecomunicación español que ha trabajado en algunas de las instituciones científicas más respetadas, como la Agencia Espacial Francesa, el CIEMAT o el CERN. De hecho, dentro de esta última organización formó parte del equipo de físicos que hizo posible el descubrimiento en 2012 del bosón de Higgs.

Las primeras explicaciones de Javier, como esperaba, son profundamente tranquilizadoras: «Martin Rees habla de teorías muy improbables y exóticas. En su descripción hay mucha especulación debido a que todos los escenarios que plantea son muy extraños. Podemos estar seguros de que las colisiones que llevamos a cabo en los aceleradores de partículas no entrañan riesgos si nos fijamos en los rayos cósmicos. Son mucho más energéticos que los choques que estamos produciendo ahora y los que produciremos en el futuro, y no hemos observado que ningún planeta haya colapsado o desaparecido debido a la acción de estas partículas de altísima energía».

«Martin Rees habla de teorías muy improbables y exóticas. Podemos estar seguros de que las colisiones que llevamos a cabo en los aceleradores de partículas no entrañan riesgos si nos fijamos en los rayos cósmicos»

Además, Javier apunta varias ideas muy interesantes que sin duda enriquecen esta discusión: «Una teoría incluso ha predicho que el campo de Higgs podría tener una forma tal que diese lugar a un efecto túnel capaz de desgarrar el Universo. A mí personalmente, como físico experimental, estas teorías me hacen pensar que estamos tan perdidos acerca de la forma en que debemos avanzar en nuestro conocimiento de la física fundamental que aparecen ideas tan extrañas como estas. Yo creo que el Universo es más sencillo que todo eso, y defiendo que la teoría que vendrá después no introducirá este tipo de ideas tan especulativas y raras».

                   

Fotografía aérea de las instalaciones del CERN en la frontera entre Francia y Suiza.

Antes de concluir mi conversación con Javier me resistí a dejar escapar la oportunidad de preguntarle si durante su estancia en el CERN había hablado en alguna ocasión con algún físico veterano acerca de la posibilidad de que los experimentos que estaban llevando a cabo produjesen un accidente. «En una ocasión durante mi estancia allí hablé con un físico veterano y reconoció que hipotéticamente, en algún escenario muy particular, aun teniendo en cuenta los rayos cósmicos se podría producir algún efecto no deseado. Pero de nuevo es un planteamiento hipotético que se apoya en un escenario muy particular», rememoró Javier.

Y concluyó su explicación apuntando: «Estas ideas surgen sobre el papel para proponer algo que podría hipotéticamente ser posible, pero en la práctica es muy probable que no sean correctas. Además, aun siendo correctas deben enfrentarse a la improbabilidad de que se den las circunstancias apropiadas para que ese efecto tenga lugar. Por estas razones todo esto suena más a ciencia ficción que a ciencia. El LHC seguirá funcionando; continuará llevando a cabo colisiones sin ningún problema y el mundo no va a desaparecer porque no hay ninguna evidencia plausible por la que tengamos que preocuparnos».