A veces debemos mirar al cielo para comprender nuestro propio planeta. En el siglo XVII, la idea de Johannes Kepler de que los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del sol condujo a una comprensión más profunda de la gravedad, la fuerza que determina las mareas de la Tierra. En el siglo XIX, los científicos estudiaron el color de la luz solar, cuyas propiedades distintivas ayudaron a revelar la estructura cuántica de los átomos que forman la estrella y toda la materia que nos rodea. En 2017, la detección de ondas gravitacionales mostró que gran parte del oro, platino y otros elementos pesados de nuestro planeta se forjan en las colisiones de estrellas de neutrones.
Michael Murphy estudia estrellas en esta tradición. Murphy, astrofísico de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia, analiza el color de la luz emitida por estrellas similares al sol en temperatura, tamaño y contenido elemental, "gemelos solares", como se les llama. Quiere saber qué revelan sus propiedades sobre la naturaleza de la fuerza electromagnética, que atrae protones y electrones para formar átomos, que luego se unen en moléculas para formar casi todo lo demás.
En particular, quiere saber si esta fuerza se comporta de manera consistente en todo el universo, o al menos, entre estas estrellas. En un artículo reciente en Ciencias, Murphy y su equipo usaron la luz de las estrellas para medir lo que se conoce como la constante de estructura fina, un número que establece la intensidad de la fuerza electromagnética. “Al comparar las estrellas entre sí, podemos saber si su física fundamental es diferente”, dice Murphy. Si es así, eso sugiere que algo anda mal con la forma en que entendemos la cosmología.
La teoría de la física estándar, conocida como el modelo estándar, asume que esta constante debe ser la misma en todas partes, al igual que lo son constantes como la velocidad de la luz en el vacío o la masa del electrón. Al medir la constante de estructura fina en muchos entornos, Murphy desafía esta suposición. Si encuentra discrepancias, podría ayudar a los investigadores a modificar el modelo estándar. Ya saben que el Modelo Estándar está incompleto, ya que no explica la existencia de la materia oscura.
Para entender esta constante, piensa en la fuerza electromagnética en analogía con la fuerza gravitacional, dice Murphy. La fuerza del campo gravitatorio de un objeto depende de su masa. Pero también depende de un número conocido como GRAMO, la constante gravitatoria, que permanece igual independientemente del objeto. Una ley matemática similar dicta la fuerza electromagnética entre dos objetos cargados. Los dos se atraen o se repelen según su carga eléctrica y la distancia que los separa. Pero esa fuerza también depende de un número, la constante de estructura fina, que permanece igual independientemente del objeto.
Todos los experimentos hasta el momento han indicado que en nuestro universo, esa constante es igual a 0,0072973525693, con una incertidumbre inferior a una parte por mil millones. Pero los físicos han considerado durante mucho tiempo que este número es un misterio porque parece totalmente aleatorio. Ninguna otra parte de la teoría física explica por qué es este valor y, por lo tanto, por qué el campo electromagnético es la fuerza que es. A pesar de la palabra "constante" en su nombre, los físicos tampoco saben si la constante de estructura fina tiene el mismo valor en todas partes del universo durante todo el tiempo. El físico Richard Feynman lo describió como “un número mágico que nos llega sin entenderlo”. Murphy lo expresa de esta manera: "Realmente no entendemos de dónde vienen estos números, aunque están en la parte posterior de los libros de texto".
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