Los físicos han simulado dos universos colisionando dentro de un metamaterial. Una forma interesante en la que podría haberse formado nuestro cosmos es en una colisión entre dos universos con dimensiones espaciales adicionales, llamados mundobranas.
En este escenario, conocido como modelo ekpirótico del universo, nuestro cosmos es simplemente un pequeño rincón de cuatro dimensiones dentro de un espacio mucho más complejo.
El modelo ekpirótico es interesante debido a que lleva a un universo plano como el nuestro sin necesidad de inflación, el periodo justo tras el Big Bang en el cual nuestro universo supuestamente se expandió muchos órdenes de magnitud en un parpadeo.
Sin inflación, nuestro universo simplemente es demasiado grande para haberse formado en un evento del tipo Big Bang. Pero nadie sabe qué podría causar un incremento de tamaño tan drástico. De aquí el interés en otra forma de explicar nuestra existencia.
Si te estás preguntando qué colisiona realmente en la versión ekpirótica de eventos, la respuesta es muros de un dominio de Minkowski, básicamente los bordes de universos con distintas dimensiones espaciales.
Es fácil imaginar que los muros de un dominio de Minkowski son completamente teóricos. Y, efectivamente, así era hasta ahora.
Hoy, Igor Smolyaninov y Yu-Ju Hung de la Universidad de Maryland en College Park dicen haber creado unos muros de un dominio de Minkowski por primera vez en el laboratorio, e incluso los han usado para simular la colisión de dos mundobranas.
El truco que han usado estos chicos es una analogía formal entre las matemáticas del espacio-tiempo y las de los espacios electromagnéticos. Los físicos han sabido desde la época de Einstein que es posible curvar y distorsionar el tejido del espacio-tiempo – nuestro universo parece estar distorsionado de esta misma forma en varias escalas cósmicas.
Pero sólo durante la última década han aprendido cómo hacer lo mismo a una escala mucho menor con espacios electromagnéticos. Lo que disparó ésto fue el desarrollo de los metamateriales: sustancias artificiales que pueden curvar la luz en casi cualquier forma imaginable.
Smolyaninov está fascinado por una versión de este material conocido como metamaterial hiperbólico. Dentro de esta sustancia, la luz monocromática se propaga de una forma similar a la de las partículas masivas en un espacio-tiempo de Minkowski, donde una coordenada espacial toma el papel del tiempo.
Los metamateriales hiperbólicos son, básicamente, una serie de capas de metal separadas por un dieléctrico. Smolyaninov ha usado este material pasa simular un número de interesantes aspectos de la cosmología, incluyendo el propio Big Bang.
La colisión entre universos es una variante de ésto. “El escenario de “universos en colisión” puede verse como una extensión simple de nuestros anteriores experimentos que simulan la geometría espacio-temporal en la vecindad del Big Bang”, comenta.
Simula un universo en expansión usando anillos concéntricos de oro separados por un dieléctrico. “Cuando los dos patrones de anillos concéntricos (universos) se tocan entre sí (colisionan), se crea un muro de un dominio de Minkowski, en el cual las bandas metálicas se tocan entre sí en un pequeño ángulo”, comenta.
Ser capaz de recrear estos exóticos eventos en el laboratorio es ciertamente interesante, pero está empezando a perder su novedad. El problema es que este trabajo no nos dice nada que no supiéramos – el universo se comporta igual dentro de un metamaterial que fuera de él.
Lo que Smolyaninov necesita es una forma de usar estos exóticos metamateriales para hacer algo interesante. En otras palabras, necesita una aplicación estrella (killer app). ¿Alguna idea?
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