La constante de estructura fina en nuestro Universo

Por. Miguel Angel Pinilla Ferro

Sé, de antemano, que el título de este post es un tanto audaz, pero voy a arriesgarme a ello. No pretendo ofrecer un esquema completo y profundo, solo voy a describir una de las constantes del mundo físico mas misteriosas e inquietantes de la naturaleza. La primera vez que leí acerca de la constante de estructura fina, fue en un libro de Charles Misner (Gravitation), él decía allí, palabras más, palabras menos, que existía una constante fundamental que era común a todas las expresiones físicas de la naturaleza, y que probablemente escondía los secretos del pasado, el presente y el futuro del universo, esta es 1/137: la constante de acoplamiento o de estructura fina.

Nuestro mundo es tal y como es debido a una serie de parámetros que poco a poco, hemos ido identificando y denominando como constantes de la naturaleza. Esta colección de números misteriosos son los responsables de que nuestro universo sea tal y como lo conocemos. Nuestro universo, sostiene la vida inteligente porque las constantes de la naturaleza son las que están presentes, cualquier ligera variación en alguna de ellas habría impedido que surgiera la vida. El universo con las constantes ligeramente diferentes habría nacido muerto, no se habría formado las estrellas, ni se habrían unidos los quarks para formar nucleones (protones y neutrones), que formarían los núcleos que al ser rodeados por los electrones construyeron los átomos que se juntaron para formar la moléculas que unidas dieron lugar a la materia.

Las constantes fundamentales marcan la frontera de nuestro universo, condicionan todos los patrones de interacción, por ejemplo, la velocidad de la luz que sea medida en la manera que sea, esté en reposo o en movimiento quien la mida o la fuente de donde parte, su velocidad siempre será la misma: 299.792.458 m/s2, del mismo modo ocurre con la constante de gravitación, la carga del electrón, la constante de Boltzmann, Planck,....etc...todas explican de qué está hecho el universo: es un universo matemáticamente posible.  

Ahora bien, existe una constante en la naturaleza que es el resultado de la razón entre las masas del protón y el neutrón, que guarda una estrecha relación con la posibilidad de que un electrón emita un fotón o lo absorba: es la constante de estructura fina, 1/137; Es decir, la probabilidad de que cualquier electrón particular irradie un cuanto de luz viene dada por al constate de estructura fina, en otras palabra solo un electrón de entre 137 emite un fotón. Su valor númerico estándar es : 1,001378. La constante de estructura fina , "alfa"  también sale dividir el cuadrado de la carga del electrón, por el producto de la velocidad de la luz y la constante de planck. La constante acoplamiento 1/137 encierra los misterios del electromagnetismo (carga del electrón), la relatividad (velocidad de la luz), y la mecánica cuántica (constante de Planck).  

Lo más interesante de la constante de estructura fina es su adimensionalidad, por ejemplo la velocidad de la luz es  299.792.458 m/s2, la carga del electrón −1.602 176 565(35)×10−19, lo que yo peso, las alturas y pesos de mis amigos, etc....todo tiene y se estandariza con sus dimensiones. Pero resulta que cuando se computan las magnitudes que componen alfa se cancelan las unidades. La razón 1/137 es un número puro, esta solo. Esto implica que las teóricas inteligencias que pueblen un teórico planeta en la postrimerias de la galaxia de andrómeda, que utilicen sus propias unidades para la carga del electrón o la velocidad de la luz o cualquier otras de las constantes de la naturaleza, también tendrán en sus resultados la razón 1/137, la constante de estructura fina.

Ahora, el amable lector que ha llegado hasta aquí se puede estar preguntando, ¿qué es toda esta locura? ¿Porque alfa es igual a 1/137? ¿las constantes de la naturaleza fueron siempre las mismas, o han ido variando a lo largo de la evolución del universo? ¿Qué consecuencias trae 1/137 para la comprensión matemática de la estructura del universo tal y como la conocemos? 

Lo que quiero decir para finalizar, es que la lección que trae que aprendamos que números adimensionales como alfa definan el mundo, es el verdadero significado de que otros teóricos universos sean diferentes. El número puro que es la constante de estructura fina, es una combinación de los valores numéricos que en nuestro universo tienen la carga del electrón, la velocidad de la luz y la constante de planck. Si solo el valor de la velocidad de la luz fuera significativamente mayor o menor, o la carga del electrón cambiara un poco en sus cifras decimales, no se habría formado  tan siquiera la materia; la posibilidad que esto este ocurriendo en otro universo es más que interesante. 

FUENTES:

BARROW, Jhon. The constants of Nature. The Numbers That Encode the Deepest Secrets of the Universe. 2003

MISNER, Charles; THORNE, Kip; WHEELER, Jhon . GRAVITATION. Editor: W. H. Freeman (1973). 1279 paginas.

SUSSKIND, Leonard. The Cosmic Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design.
Editor: Back Bay Books;  (2006). 403 páginas.

WEINBERG, Steven. Gravitation and cosmology (Principles and Applications of the General Theory of Relativity). Editor: John Wiley & Sons; (1972). 688 páginas.