Antimateria Biológica, Constante Cosmológica, y Mecánica Cuántica Relativista

Introducción Hoy en día, la ciencia se encuentra en una encrucijada. El siguiente fragmento es una buena descripción del estado actual de la ciencia [1]: "El actual Modelo Estándar de Cosmología (SMC), también llamado "Modelo Cosmológico de Concordancia" o "Modelo ?CDM", asume que el universo fue creado en el "Big Bang" a partir de energía pura, y ahora está compuesto por aproximadamente un 5% de materia ordinaria, un 27% de materia oscura y un 68% de energía oscura. Mientras que el SMC se basa principalmente en dos modelos teóricos: (1) el Modelo Estándar de Física de Partículas (SMPP), que describe la física de lo muy pequeño en términos de mecánica cuántica, y la Teoría General de la Relatividad (GTR), que describe la física de lo muy grande en términos de mecánica clásica; también depende de varios supuestos adicionales. Los principales supuestos adicionales del SMC son: (1) el universo fue creado en el Big Bang a partir de energía pura; (2) el contenido de energía en masa del universo está dado por un 5% de materia ordinaria, un 27% de materia oscura y un 68% de energía oscura; (3) las interacciones gravitacionales entre las masas asociadas a los tres componentes anteriores se describen mediante el GTR; y (4) el universo es homogéneo e isótropo a escalas (cósmicas) suficientemente grandes. Desafortunadamente, tanto el SMPP como el GTR se consideran incompletos en el sentido de que no proporcionan ninguna comprensión de varias observaciones empíricas. El SMPP no proporciona ninguna comprensión de la existencia de tres familias o generaciones de leptones y quarks, la jerarquía de masas de estas partículas elementales, la naturaleza de la gravedad, la naturaleza de la materia oscura, etc. El GTR no proporciona ninguna comprensión de la cosmología del Big Bang, la inflación, la asimetría materiaantimateria en el universo, la naturaleza de la energía oscura, etc. Además, la última versión del SMC, el modelo ?CDM, es esencialmente una parametrización del modelo cosmológico del Big Bang en el que el GTR contiene una constante cosmológica, ?, que está asociada con la energía oscura, y el universo contiene partículas de materia oscura suficientemente masivas, es decir, "materia oscura fría". Sin embargo, tanto la energía oscura como la materia oscura son simplemente nombres que describen entidades desconocidas." Actualmente, no hay consenso sobre cómo construir una teoría unificada de la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad. Sin embargo, es bien aceptada la teoría de la mecánica cuántica relativista, que es una teoría que unifica la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad especial [2]. La mecánica cuántica relativista, que también se denomina electrodinámica cuántica, proporcionó la plantilla para todas las teorías que forman el modelo estándar de la física de partículas [3]. Desafortunadamente, hay dos predicciones principales de la mecánica cuántica relativista que son evidentemente erróneas cuando se comparan con el conocimiento observacional actual sobre el mundo en el que vivimos. Estas predicciones se refieren, en primer lugar, a la escasez de antimateria observada en el universo y, en segundo lugar, al enorme error en la predicción de la mecánica cuántica de la llamada constante cosmológica y la abundancia de energía oscura en el universo [1, 4]. En esta monografía, el autor avanza una posible explicación de estos misterios. Estamos rodeados de seres vivos hechos de materia. Sin embargo, no se conocen seres vivos hechos de antimateria. A primera vista, este hecho cotidiano parece tan trivial que no justifica ninguna curiosidad científica al respecto. Desafortunadamente, hay una razón profunda para esta aparente falta de curiosidad científica. El modelo estándar de la física de partículas es considerado actualmente por la mayoría de los físicos como nuestra mejor teoría sobre los fundamentos físicos de nuestro mundo [3]. En esta teoría, una antipartícula hecha de antimateria corresponde a cada partícula hecha de materia. Las excepciones son algunas partículas que son sus propias antipartículas. Las partículas y antipartículas se crean a partir del vacío cuántico en pares [2]. Además, el modelo estándar de la física de partículas predice que, salvo algunas excepciones, debería haber una simetría materia-antimateria en la Naturaleza [1-2, 5]. En consecuencia, un mundo en el que la antimateria debería ser tan abundante como la materia es el panorama general del mundo predicho por el modelo estándar de la física de partículas. Esto contradice nuestras experiencias cotidianas. Estamos rodeados de materia, pero la antimateria es escasa en el universo conocido. Además, estamos rodeados de seres vivos hechos de materia. Sin embargo, nunca se han observado seres vivos hechos de antimateria. Esto parece una predicción totalmente equivocada de nuestra mejor teoría sobre los fundamentos físicos de nuestro mundo. Desafortunadamente, la aparente falta de curiosidad científica sobre la inexistencia de la antimateria biológica puede ser un esfuerzo sutil para ocultar las deficiencias de nuestras mejores teorías físicas. En esta monografía, el autor avanza una posible explicación de este misterio. Por supuesto, la hipótesis del autor debería ser controvertida porque desafía los puntos de vista actuales en el modelo estándar de la física de partículas. Parece que no hay otra forma de explicar nuestras experiencias cotidianas. La idea básica detrás de la hipótesis del autor es la siguiente: cada partícula cuántica y cada antipartícula interactúan consigo mismas. ¿Por qué esta simple idea es tan controvertida? Claramente, cada objeto macroscópico que nos rodea interactúa consigo mismo. Por ejemplo, la existencia de magma en el interior de nuestro planeta es consecuencia de la enorme atracción gravitacional de algunas partes de la Tierra sobre otras partes de esta. También, es bien conocida la existencia de objetos cuánticos que interactúan entre sí. Por ejemplo, el átomo de hidrógeno existe porque hay una interacción electromagnética entre el electrón y el protón que lo forma. La dificultad aparece cuando consideramos las partículas cuánticas fundamentales. En el modelo estándar de la física de partículas, las partículas cuánticas fundamentales son literalmente puntos con tamaño nulo; por lo tanto, las partículas fundamentales como los electrones no tienen partes que puedan interactuar entre sí. En el modelo estándar de la física de partículas, un electrón es un punto matemático; por lo tanto, un electrón no podría interactuar consigo mismo. Esta idea extremadamente matemática sobre el electrón es cuestionada por el autor en esta monografía. El autor admite que esta es actualmente una idea controvertida, pero la curiosidad está en el corazón de la ciencia. En esta monografía se discute cómo, manteniendo la validez de la mecánica cuántica relativista, pero adoptando la idea actualmente controvertida de que un electrón como un positrón podría interactuar eléctricamente consigo mismo, podríamos explicar la experiencia cotidiana de la ausencia de antimateria biológica en nuestro mundo. Este no es un libro fácil de leer porque se asume la validez de la mecánica cuántica relativista [2-3], lo cual no es un tema fácil. Sin embargo, el autor utiliza una introducción más sencilla a la mecánica cuántica relativista propuesta recientemente [6]. No hay uso de la ecuación de onda de Dirac en este enfoque de la mecánica cuántica relativista. En lugar de la ecuación de Dirac [2], este libro se basa en una ecuación de onda relativista más simple, similar a la de Schrödinger, la llamada ecuación de Grave de Peralta [6]. Para simplificar, la discusión se basa en la solución de la ecuación de Grave de Peralta para el pozo infinito. Este es el modelo más simple para una partícula cuántica relativista con masa localizada espacialmente. Se presenta una discusión semicuantitativa de las consecuencias de sumar la interacción de la partícula cuántica consigo misma. Finalmente, la simetría materia-antimateria se rompe al postular que una partícula interactúa eléctricamente consigo misma de una manera diferente a como la antipartícula correspondiente interactúa consigo misma. Se muestra una consecuencia notable de esta hipótesis: esta teoría puede explicar nuestra experiencia cotidiana de vivir en un mundo donde solo existen seres biológicos hechos de materia. Esto sugiere fuertemente que la mecánica cuántica relativista actual debería expandirse incluyendo la interacción de cada partícula y antipartícula cuántica consigo misma. Además, el autor avanza una hipótesis que podría corregir las predicciones extremadamente erróneas de la mecánica cuántica sobre el valor de la constante cosmológica en la teoría de la relatividad general y sobre la abundancia de energía oscura relacionada con ella [4]. El vacío en mecánica cuántica es como un fluido turbulento lleno de partículas virtuales que aparecen y desaparecen aleatoriamente [2-3]. Una consecuencia importante de esto es que el vacío de la mecánica cuántica contiene una gran cantidad de energía [4]. Esta energía del vacío cuántico es una posible candidata a ser la naturaleza de la energía oscura en las teorías cosmológicas modernas [1, 4]. Sin embargo, si la energía del vacío cuántico fuera...