Los fotones, las partículas de luz, pueden convertirse en una partícula y una antipartícula si tienen la suficiente energía. De la misma manera, cuando una partícula y una antipartícula se encuentran, se aniquilan produciendo dos fotones. Si no existiera esa pequeña cantidad de materia sin una contraparte de antimateria, viviríamos esperando a encontrarnos con antimateria viajando por el espacio para terminar convertidos en luz, pero esto no es lo que sucede. Todo lo que conocemos y queremos está hecho de materia: la edición impresa de El Espectador, las esculturas de Feliza Bursztyn, los cuadros de Alejandro Obregón, el pie izquierdo de James Rodríguez. No hemos visto un mundo hecho de antimateria con el que nos podamos encontrar y nos aniquile en millones de fotones. Si hay una anti-Tierra hecha de antimateria, en donde un anti-James hecho de antiprotones y antineutrones haya sido fichado por el Barcelona, no lo hemos visto, y si existe, no lo haría por el tiempo suficiente para que podamos verlo.
Saber por qué nuestro universo es así y no de otra manera es lo que lleva a los físicos de altas energías a construir grandes aceleradores, es decir, las máquinas en las que se hacen chocar partículas y antipartículas para reproducir las condiciones del universo cuando apenas tenía unas fracciones de segundo de edad. En el gran acelerador de partículas CERN, los científicos de la Universidad de los Andes en el experimento CMS y de la Universidad Nacional en el LHCb colaboran con físicos de todo el mundo para entender cómo funcionaba el universo cuando tenía más o menos 0,0001 segundos de edad, cuando las colisiones que se registran en estos experimentos eran procesos comunes.
Para el momento en que el universo tenía ya tres minutos de edad, los fotones aún chocaban continuamente con la materia, pero ya no tenían suficiente energía para perturbarla y la materia se estabilizó convirtiéndose en protones y neutrones que a su vez formaron el núcleo de los átomos. En ese momento se fijaron las proporciones de hidrógeno, helio y litio que existen aún hoy en el universo. La rama de la física que nos ha permitido entender este proceso es la física nuclear, y es también la física nuclear la que utilizamos para extraer energía del núcleo de los átomos en reactores nucleares. Por ejemplo, la física nuclear nos permite saber que una libra de litio es suficiente para abastecer de electricidad a toda Colombia por un período de tres años. De igual forma es la física nuclear la que nos permite saber que para obtener esa energía haría falta calentar una mezcla de litio e hidrógeno a 30 millones de grados centígrados. Si esta mezcla se pusiera en una estufa, quemaría todo en un radio mayor a la distancia entre Leticia y Riohacha y cocinaría a todos los peces en el océano Pacífico.
Cuando el universo tenía más o menos 380.000 años de edad, ya se había expandido lo suficiente para que los encuentros entre la materia y los fotones de luz primordial fueran menos frecuentes y menos intensos. En una millonésima de segundo, los fotones primordiales dejaron de ser absorbidos por los átomos y quedaron libres para viajar por la inmensidad del espacio-tiempo y se convirtieron en los fósiles a partir de los cuales reconstruimos la historia del universo. Hoy, cada vez que usted enciende su televisor en un canal sin señal, una porción del ruido en sus parlantes y en su pantalla es producido directamente por los fotones primordiales que llegan a nosotros como ecos del Big Bang. Esta es la luz que le sirve de telón de fondo a todo cuanto vemos en el firmamento: la radiación de fondo de microondas.
Cuando el universo tenía 150 años de edad se iluminaron las primeras estrellas. Átomos pesados, como los del carbono y el nitrógeno, se formaron en los núcleos de estas estrellas primigenias por la fusión de átomos de hidrógeno y helio. Átomos aún más pesados, como los del silicio, el cobalto y el níquel, se formaron durante las explosiones monumentales que estas estrellas produjeron al morir: las primeras supernovas. A partir del material liberado en estas explosiones se produjeron nuevas generaciones de estrellas que a su vez terminaron su vida en explosiones que liberaron nuevos elementos, un ciclo que aún se repite.
Hoy, en nuestra galaxia, los elementos más comunes son el producto de múltiples generaciones de estrellas, y estos son, en orden de abundancia: hidrógeno, helio, oxígeno, carbono, nitrógeno, y otros en menores proporciones. Estos son los mismos elementos que constituyen las formas de vida en la Tierra, incluyéndonos a los humanos. Nosotros estamos compuestos de agua, que a su vez está hecha de hidrógeno y oxígeno. Además, las moléculas fundamentales de todo lo que está vivo están basadas en el carbono. Por su parte, el nitrógeno compone la mayor parte de la atmósfera y es la parte fundamental de los ácidos nucleicos a través de los cuales transmitimos la información genética a nuestros descendientes. Estamos literalmente formados de lo mismo de lo que está formada nuestra galaxia y casi en las mismas proporciones, sin embargo, la vida en la Tierra es la única forma de vida que conocemos.
Cuando el universo tenía un poco más de 9.000 millones de años de edad se formó un planeta hecho de hierro y roca incandescente, la Tierra. Su superficie era un mar de lava ardiente que se fue enfriando poco a poco y produjo enorme volcanes que liberaron dióxido de carbono, hidrógeno, azufre y metano, produciendo una atmósfera. Progresivamente, en el lapso de 500 millones de años, la superficie se fue enfriando hasta solidificarse y parte de los gases en la atmósfera se precipitaron en forma de agua constituyendo océanos. Luego de otros 500 millones de años, organismos unicelulares comenzaron a aparecer en estos océanos y en menos de 3.000 millones de años ya existían animales como gusanos y anémonas. Hace apenas 200.000 años, cuando el universo tenía un poco menos de 14.000 millones de años de edad, aparecieron los humanos. Casi inmediatamente comenzamos a observar el firmamento y lo consignamos en las paredes de las cuevas en las que nos resguardamos y en las tradiciones que aún hoy hacen parte de nuestra forma de vida. No hace más de 400 años, Galileo Galilei apuntó por primera vez un telescopio al firmamento y comenzó a medir el universo.
Estimado lector, usted que en este instante fija la vista en la página o la pantalla en las que están escritas estas palabras está en medio del universo. Usted está en un planeta que gira alrededor de una estrella en el brazo de una galaxia con forma de espiral que nuestros antepasados llamaron Vía Láctea. Más allá de los límites de esta galaxia se extiende en todas direcciones el universo, un universo con miles de millones de galaxias que forman una telaraña que se expande con el mismo espacio-tiempo y a la vez colapsa bajo su propio peso. Aún no sabemos si hay otros universos, aún no sabemos si hay otros planetas en los que podamos habitar, ni siquiera sabemos aún si podemos garantizar nuestra supervivencia en la Tierra, sin embargo, el viaje que nos lleva a imaginar todo esto comienza aquí, justo al salir de su casa.
El mundo como lo conocemos hoy es el producto de lo que hemos aprendido a través de nuestra curiosidad por el universo. Salga a la calle y fíjese en lo que observa: personas que se comunican constantemente gracias a la última generación de dispositivos basados en la física del silicio que se conectan a una red inventada en el laboratorio de física más grande del mundo. Personas que se ubican sobre la faz del planeta utilizando una configuración de satélites que se ideó a partir de un experimento para medir los efectos de la teoría de la relatividad. Personas que utilizan microondas similares a los ecos que nos llegan desde el Big Bang para calentar su comida o transmitir programas de televisión. Personas que llevan en el billete de 20.000 pesos colombianos la imagen de Julio Garavito Armero, el físico que describió el efecto de la Luna en la mareas de la Tierra en una época en que la ciencia en nuestro joven país era aún menos que incipiente, apenas un recuerdo de que la grandeza y la curiosidad por la naturaleza están al alcance de todos nosotros, incluso en la soledad de nuestra América Latina.
Estamos en un momento en la historia de Colombia en el que soñamos ser parte de la comunidad de los países desarrollados. Hacemos promesas en las que usamos la ciencia y la educación como el conjuro para sortear los males de la pobreza y la falta de oportunidades. Sin embargo, y en palabras de don José Ortega y Gasset, “nuestra generación, si no quiere quedar a espaldas de su propio destino, tiene que orientarse por las preguntas que la ciencia se hace hoy, en vez de orientarse por la política del presente, que es toda ella anacrónica y mera resonancia de una sensibilidad pasajera. De lo que hoy se empieza a pensar depende lo que mañana se vivirá en las plazas”.
Si las promesas de desarrollo son reales, no pueden realizarse de espalda a lo que hemos aprendido sobre el equilibrio de nuestro planeta, y es el deber de todos los ciudadanos tener una actitud crítica y curiosa sobre las soluciones que hoy nos plantean. Nuestro desarrollo no puede ser apenas la capitalización de las riquezas del subsuelo, a expensas de la decimación del tesoro vivo en la superficie de nuestro país. La educación no puede ser aquella que se limite al uso de fórmulas inventadas en otros lugares y con otros propósitos para los problemas de un país que hasta ahora estamos descubriendo y comprendiendo. Para que la ciencia en nuestro país desarrolle y dé frutos, confiamos en que nuestros gobernantes no frenen los esfuerzos de sus ciudadanos diluyendo los recursos de la educación y la ciencia en soluciones miopes guiadas por el populismo o por los resultados a corto plazo.
A través de esta serie hemos contado a vuelo de pájaro la historia de las ideas que nos han llevado a encontrar nuestro lugar en el universo, tal y como lo entendemos actualmente. Estas ideas son el producto de muchas generaciones de investigadores que observaron la naturaleza de manera crítica y rigurosa.
Las hemos presentado aquí con el ánimo de inspirar la curiosidad del lector para que continúe su propia búsqueda del conocimiento y con la esperanza de que a través de las historias de nuestra galaxia y de los millones de galaxias en el universo dé rienda suelta a su imaginación y pueda encontrar las ideas que van a constituir el futuro de nuestra nación.