¿Por qué nuestro universo podría existir en el filo de un cuchillo?

El cuatro de julio del año pasado (2013) descubrieron el bosón de Higgs. La mayor sorpresa de ese día fue que no había ninguna gran sorpresa. En el ojo de un físico teórico, el bosón de Higgs es una explicación inteligente de cómo algunas partículas elementales ganan la masa, pero parece una solución bastante insatisfactoria e incompleta. Demasiadas preguntas quedan sin respuesta. El bosón de Higgs no comparte la belleza, la simetría, la elegancia del resto del mundo de las partículas elementales, por eso los físicos teóricos creen que no puede ser la historia completa. 
Ya que no se han encontrado ninguna evidencia de nuevos fenómenos, vamos a suponer que las partículas que conocemos hoy en día, como el bosón de Higgs, son las únicas partículas elementales en la naturaleza, incluso a energías mucho mayores que lo que hemos explorado hasta lejos y veremos hasta donde nos llevan las hipótesis.
Primero tenemos que saber de qué va el bosón de Higgs, para eso tenemos que volver a  la décima parte de una billonésima de segundo después de la Big Bang. Y de acuerdo con la teoría de Higgs, en ese instante, un acontecimiento dramático tuvo lugar en el universo. El espacio-tiempo se sometió a un cambio de fase. Era algo muy similar a la de transición de fase que se produce cuando el agua se convierte en hielo por debajo de cero grados. Pero en nuestro caso, la transición de fase no es un cambio en la forma en que las moléculas se disponen en el interior del material, sino que se trata de un cambio de la estructura misma del espacio-tiempo.
Durante esta fase de transición, el espacio vacío se llenó de una sustancia que ahora llamamos campo de Higgs. Y esta sustancia puede parecer invisible para nosotros, pero tiene una realidad física. Nos rodea todo el tiempo, al igual que el aire que respiramos en esta habitación. Y algunas partículas elementales interactúan con esta sustancia, la obtención de energía en el proceso. Y esta energía intrínseca es lo que llamamos la masa de una partícula, y al descubrir el bosón de Higgs, el LHC ha demostrado de manera concluyente que esta sustancia es real, ya que es la materia de los bosones de Higgs se hacen. Y esto, en pocas palabras, es la esencia de la historia de Higgs.
Mediante el estudio de la teoría de Higgs, los físicos teóricos descubrieron, no a través de un experimento, pero con el poder de las matemáticas, que el campo de Higgs no existe necesariamente sólo en la forma que observamos hoy. Al igual que la materia puede existir en forma líquida o sólida, por lo que el campo de Higgs, la sustancia que llena todo el espacio-tiempo, podría existir en dos estados. Además del estado de Higgs conocida, podría haber un segundo estado en el que el campo de Higgs es miles de millones y miles de millones de veces más denso que lo que observamos hoy en día, y la mera existencia de otro estado del campo de Higgs plantea un problema potencial. Esto se debe a que, de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, que es posible tener transiciones entre dos estados, incluso en la presencia de una barrera de energía que separa los dos estados, y el fenómeno se llama, muy apropiadamente, túnel cuántico. A causa de túnel cuántico, podría desaparecer de esta habitación y reaparecer en la habitación de al lado, prácticamente penetrar la pared.  El túnel cuántico es un fenómeno real, y se ha observado en muchos sistemas.
Si existió el estado de Higgs ultra-denso, entonces, a causa de túnel cuántico, una burbuja de este estado podría aparecer de repente en un lugar determinado del universo en un momento determinado, y es análogo a lo que sucede cuando se hierve el agua. Burbujas de forma de vapor en el interior del agua, luego se expanden, convirtiendo el líquido en gas. De la misma manera, una burbuja del estado de Higgs ultra densa podría llegar a existir a causa de túnel cuántico. La burbuja entonces ampliar a la velocidad de la luz, que invade todo el espacio, y convirtiendo el campo de Higgs del estado familiarizado a un nuevo estado.
¿Esto es un gran problema no creen?

La intensidad del campo de Higgs es fundamental para la estructura de la materia. Si el campo de Higgs eran sólo un par de veces más intenso, veríamos átomos reduciendo, los neutrones en descomposición dentro de los núcleos atómicos, los núcleos de desintegración, y el hidrógeno sería el único elemento químico posible en el universo. Y el campo de Higgs, en el estado de Higgs ultra-denso, no es tan sólo un par de veces más intensos que en la actualidad, sino miles de millones de veces, y si el espacio-tiempo fueron ocupados por este estado de Higgs, toda la materia atómica colapsaría. No hay estructuras moleculares serían posibles, no hay vida.

Así que, me pregunto, ¿cuál es el destino del campo de Higgs en nuestro universo? El ingrediente crucial necesario para responder a esta pregunta es la masa del bosón de Higgs que es grande en unidades de física de partículas, ya que es igual al peso de una molécula entera de un constituyente de ADN.
Tras unos estudios se encontró con un resultado muy interesante. Esos cálculos mostraron que el valor medido de la masa del bosón de Higgs es muy especial. Tiene sólo el valor de la derecha para mantener el universo que cuelga en una situación inestable. El campo de Higgs está en una configuración oscilante que ha durado hasta ahora, pero que con el tiempo se derrumbará. Así que de acuerdo con estos cálculos, somos como los campistas que establecen accidentalmente su tienda de campaña en el borde de un acantilado. Y con el tiempo, el campo de Higgs se someterá a una transición de fase y la materia se colapsará sobre sí mismo. 
Es así como la humanidad va a desaparecer? No lo creo. Nuestro cálculo muestra que túnel cuántico del campo de Higgs no es probable que ocurra en los próximos 10 a los 100 años, y este es un tiempo muy largo. 

En unos cinco millones de años, nuestro Sol se convertirá en una bola gigante roja, tan grande como la órbita de la Tierra, y la Tierra en mil millones de años, si la energía oscura sigue alimentando la expansión del espacio al ritmo actual, ni siquiera seremos capaces de ver tan lejos como para vernos los dedos de los pies, porque todo lo que te rodea se expande a una velocidad mayor que la velocidad de la luz. Por lo que es muy poco probable que estemos aquí para ver el derrumbamiento del campo de Higgs. 
Pero la razón por la que hay un interés máximo en la transición del campo de Higgs es porque hay que responder a la pregunta, ¿por qué es la masa del bosón de Higgs es tan especial? ¿Por qué es justo para mantener el universo en el borde de una transición de fase? 
Los físicos teóricos siempre se preguntan "por qué". Más de cómo funciona un fenómeno, están siempre interesados ​​en saber por qué un fenómeno trabaja en la forma en que funciona. Pensamos que estos "por qué" pueden dar pistas sobre los principios fundamentales de la naturaleza. Y, de hecho, una posible respuesta a la pregunta abre nuevos universos, literalmente. Se ha especulado que nuestro universo es sólo una burbuja en un multiverso con jabón hecho de una multitud de burbujas, y cada burbuja es un universo diferente con diferentes constantes fundamentales y diferentes leyes físicas. Y en este contexto, sólo se puede hablar de la probabilidad de encontrar un cierto valor de la masa del Higgs. A continuación, la clave del misterio podría estar en las propiedades estadísticas del multiverso. Sería algo así como lo que sucede con las dunas de arena en una playa. En principio, se podría imaginar que encontrar dunas de arena de cualquier ángulo de la pendiente en una playa, y, sin embargo, los ángulos de pendiente de las dunas de arena son típicamente alrededor de 30, 35 grados. Y la razón es simple: porque el viento se acumula la arena, la gravedad hace caer. Como resultado de ello, la gran mayoría de dunas de arena tienen ángulos de pendiente alrededor del valor crítico, cerca de colapsar. Y algo similar podría ocurrir por la masa del bosón de Higgs en el multiverso. En la mayoría de universos burbuja, la masa del Higgs podría ser alrededor del valor crítico, cerca de un colapso cósmico del campo de Higgs, debido a dos efectos que compiten, al igual que en el caso de la arena.

Esta historia no tiene un final, porque todavía no sabemos el final de la historia. Esto es ciencia en curso, y para resolver el misterio, necesitamos más datos, y es de esperar, el LHC pronto añadirá nuevas pistas para esta historia. Sólo un número, la masa del bosón de Higgs, y, sin embargo, fuera de este número que aprendemos mucho. Partimos de una hipótesis, que las partículas conocidas son todo lo que hay en el universo, incluso más allá del dominio explorado hasta ahora. A partir de este, hemos descubierto que el campo de Higgs que impregna el espacio-tiempo puede estar de pie en un borde de cuchillo, listo para el colapso cósmico, y nos dimos cuenta de que esto puede ser un indicio de que nuestro universo es sólo un grano de arena en una playa gigante, el multiverso. 

No sé si esta hipótesis es correcta. Así es como funciona la física: Una sola medición puede ponernos en el camino hacia una nueva comprensión del universo o nos puede enviar un callejón sin salida. Pero lo que resulta ser, hay una cosa que estoy seguro: El viaje estará lleno de sorpresas.

Extraído de la conferencia de Gian Gaudice, físico teórico

Para mejor comprensión pueden verlo en https://www.ted.com/talks/gian_giudice_why_our_universe_might_exist_on_a_knife_edge