El universo del experimento empieza vacío. Después se contrae, permanece durante un tiempo con una escala diferente y finalmente vuelve a expandirse hasta recuperar exactamente su tamaño original. La geometría inicial y la final son idénticas. Si se observara únicamente el espacio, parecería que nada ha sucedido.
El campo cuántico, sin embargo, cuenta otra historia. Un modelo desarrollado por Walter van Suijlekom, Michael Wondrak y Heino Falcke, de la Universidad Radboud, predice que el estado considerado vacío al principio puede contener partículas al finalizar el proceso. El espacio ha vuelto al mismo punto, pero el vacío no ha olvidado el camino recorrido.
El trabajo, publicado en Communications in Mathematical Physics, construye un puente matemático entre el efecto Schwinger (la creación de partículas mediante campos eléctricos intensos) y la producción asociada a una geometría gravitatoria cambiante.
La gravedad nunca se apagó: lo que cambió fue el tamaño del espacio
Hablar de «encender y apagar la gravedad» es una simplificación. Los investigadores utilizaron un espacio-tiempo de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, el tipo de geometría empleado para representar un universo homogéneo e isótropo. En sus ecuaciones, el factor de escala disminuye durante una transición, se mantiene temporalmente en otro valor y después recupera su nivel inicial. Es un pulso gravitatorio matemático, no una máquina que elimina la atracción entre objetos.
El equipo introdujo en ese escenario un campo cuántico escalar, libre y sin masa. Antes del cambio, sus oscilaciones corresponden al estado de vacío. Después, esas mismas oscilaciones aparecen mezcladas de otra manera.
Los llamados coeficientes de Bogoliubov permiten comparar ambas descripciones. Si un modo que inicialmente solo tenía frecuencia positiva termina mezclado con frecuencias negativas, el observador final interpreta el estado como una población de partículas. No surge energía de la nada: procede de la evolución temporal de la geometría. Lo extraño es que las partículas permanecen incluso cuando el espacio recupera su configuración anterior.
Una ecuación de 1889 permitió conectar el principio con el final
Resolver el modelo exigía relacionar el vacío del pasado con los modos cuánticos del futuro. La herramienta apareció en una conversación junto a una cafetera: un colega recordó a Van Suijlekom la ecuación de Heun, formulada en el siglo XIX. Esta familia de ecuaciones posee cuatro puntos singulares y durante décadas resultó especialmente difícil conectar sus soluciones locales. Avances matemáticos recientes permitieron calcular la transformación completa y obtener las probabilidades de producción de partículas.
El artículo disponible en arXiv muestra además que existe un umbral inferior de frecuencia. Por debajo de él, determinados modos no mantienen una producción finita cuando el pulso se prolonga. Por encima, pueden sobrevivir excitaciones observables. La velocidad del cambio resulta crucial. Si la geometría evoluciona suficientemente despacio, el campo cuántico tiene tiempo para adaptarse y la producción queda suprimida. Las transiciones rápidas son las que dejan una cicatriz.
El resultado se parece a la radiación térmica, pero no demuestra Hawking
Para frecuencias elevadas y en un espacio plano, el espectro calculado adopta una forma similar a la radiación de un cuerpo negro. La temperatura efectiva queda relacionada con el horizonte aparente presente durante el cambio de escala. Ahí aparece el vínculo con la radiación de Hawking. Ambos fenómenos muestran cómo un campo cuántico puede producir partículas al evolucionar sobre una geometría no trivial. Sin embargo, el nuevo modelo no reproduce un agujero negro real ni demuestra que su horizonte de sucesos sea innecesario.
La propia Universidad Radboud presenta el trabajo como una demostración matemática dentro de un escenario cosmológico controlado. Tampoco afirma que sea posible manipular la gravedad de esta forma experimentalmente. Su conclusión es más concreta y quizá más inquietante: devolver el universo al mismo estado visible no obliga al mundo cuántico a empezar de cero. El espacio puede recomponerse. Su vacío, no necesariamente.
