Un experimento con átomos ultrafríos emula cómo se propagaron las fluctuaciones de densidad en el cosmos primitivo.
La astrofísica y la cosmología han sido tradicionalmente disciplinas basadas en la observación, no en los experimentos. A fin de cuentas, resulta imposible recrear estrellas en un laboratorio, por no hablar de galaxias o de un universo entero. Desde hace unos años, sin embargo, los físicos han aprovechado el control cada vez más fino que pueden ejercer sobre la materia para imitar, de manera cualitativa y a escalas diminutas, fenómenos astrofísicos y gravitatorios impensables de reproducir por otros medios. Entre otros éxitos, algunos experimentos recientes han conseguido emular en el laboratorio algunos de los efectos asociados a los campos magnéticos cósmicos o a la física de los agujeros negros.
En un artículo publicado la semana pasada en la revista Science (que apareció en la edición electrónica el pasado primero de agosto), el físico de la Universidad de Chicago Chen-Lung Hung y otros dos colaboradores han referido el empleo de un sistema de átomos ultrafríos para recrear ciertas fluctuaciones de densidad análogas a las que se cree que tuvieron lugar poco después de la gran explosión.
Hung y sus colaboradores enfriaron una minúscula muestra de átomos de cesio a una temperatura de unos pocos nanokelvin por encima del cero absoluto. Después, indujeron un cambio repentino en sus interacciones interatómicas mediante un campo magnético externo. Ello produjo la generación súbita y simultánea de ondas acústicas (cambios de densidad) por toda la muestra. Dichas ondas se propagaron e interfirieron entre sí, lo cual dejó una signatura característica en forma de sutiles correlaciones espaciales y temporales muy concretas.
En 1965, el físico soviético Andréi Sájarov propuso que el mismo fenómeno habría ocurrido en el plasma caliente que llenaba el universo poco después de la gran explosión. Años después de la predicción de Sájarov, la impronta de esas oscilaciones acústicas fue observada en las pequeñas anisotropías del fondo cósmico de microondas, los fotones que fueron liberados cuando el plasma se enfrió lo suficiente como para hacerse transparente al paso de la luz. Aunque dicha radiación llega hasta nosotros aún hoy, fue emitida cuando el universo solo tenía 380.000 años; es decir, el 0,003% de su edad actual. Por ello, para los cosmólogos constituye una piedra de Rosetta única para entender cómo comenzaron a formarse las estructuras en el cosmos primitivo.
Hung y sus colaboradores creen que la detección de oscilaciones de Sájarov en un sistema de átomos fríos no solo podría ayudar a entender mejor los orígenes de nuestro universo, sino que el fenómeno bien podría constituir una propiedad universal de muchos sistemas hidrodinámicos fuera del equilibrio. Según concluyen, el método podría además abrir la puerta a la posibilidad de estudiar en el entorno controlado de un laboratorio otros fenómenos cósmicos y gravitatorios, como el proceso de evaporación de los agujeros negros.