Para las ciencias exactas, las constantes representan valores confiables para entender el mundo a nuestro alrededor. La velocidad de la luz, la aceleración con la que la gravedad terrestre atrae los cuerpos en caída libre y muchos otros aspectos de la naturaleza se consideran invariables a través del tiempo.

¿Pero cómo podemos estar seguros de que la naturaleza no cambia? O dicho de otra manera, ¿cómo sabemos que una constante no evoluciona a través del tiempo?

Una de las constantes más misteriosas de la ciencia aparece en los cálculos astronómicos, en el funcionamiento de la química e incluso en la manera en que los átomos se forman. Es un número con el que científicos de diversas disciplinas se topan una y otra vez a lo largo de la historia: 1/137. Descrito por el radical físico Richard Feynman como “uno de los misterios malditos más grandes de la física: un número mágico que aparece sin que podamos entenderlo”, este número aparece en ámbitos como la relatividad, el electromagnetismo y la mecánica cuántica.

La constante de estructura fina del universo, también conocida como constante de Sommerfeld, es una constante que caracteriza la interacción electromagnética entre las partículas elementales cargadas. La importancia de esta constante, representada por la letra griega “alpha” (α), es que dependiendo de su valor es posible descartar o no la existencia de una estructura interna del electrón. Se compone de tres constantes: la velocidad de la luz, la carga electromagnética de un electrón y la constante de Planck. 

Por ejemplo, durante mucho tiempo se creyó que los neutrones, protones y electrones eran las partículas elementales de la materia. Pero tiempo después se descubrió que los protones y neutrones aún pueden descomponerse en elementos más pequeños, llamados quarks.

Actualmente los científicos creen que los electrones sí son partículas elementales y en esa suposición se basa el modelo estándar de la física de partículas elementales, la física mediante la que nos explicamos la mayor parte de los fenómenos macroscópicos a nuestro alrededor. Pero si la constante alpha presentara variaciones, ello podría significar un giro inesperado para la física tal y como la conocemos.

El pasado 13 de abril se realizó la medición más precisa de esta constante, medición llevada a cabo por científicos de la Universidad de California en Berkeley. Por primera vez se utilizaron pulsos láser en lugar de cálculos indirectos para llevarla a cabo. Los resultados confirmaron que las partículas hipotéticas que habían sido nombradas como “fotones oscuros” en realidad no existen.

Si la medición hubiera revelado la existencia de los fotones oscuros, el electrón hubiera dejado de considerarse una partícula elemental, lo cual habría revolucionado por completo la física. Debido a la importancia de esta constante, los científicos no han dejado de hacer pruebas para encontrar variantes en su comportamiento.

Este mismo año entró en operaciones ESPRESSO (por sus siglas en inglés: Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations), un instrumento instalado en el Observatorio Astronómico de Paranal con la capacidad de medir velocidades radiales con una precisión de 10 cm/s.

ESPRESSO también es capaz de medir variaciones en escalas de giga años (una unidad de tiempo equivalente a 1,000 millones de años) de algunas constantes físicas, como la constante de estructura fina del universo o la relación de masas entre el protón y el electrón.

Los encargados del programa esperan que para 2019, ESPRESSO revele información inesperada que podría revolucionar toda nuestra concepción del universo.

 

* Imagen principal: Richard Feynman en acción