La luz recorre la habitación, se refleja en los espejos y las paredes. El vacío entre ellos parece completamente neutro: no estorba al rayo ni curva su trayectoria. Pero, ¿y si en los cimientos más profundos del mundo el vacío estuviera estructurado de forma más compleja? Los físicos sospechan desde hace tiempo que la simetría del espacio podría romperse a escalas diminutas, y entonces la luz se comportaría de otro modo.
En el nuevo trabajo, los científicos calcularon cómo tales rupturas alteran las leyes del electromagnetismo. Tomaron las ecuaciones que describen electrones y fotones y les añadieron una pequeña "curvatura" del fondo: una violación de la simetría que depende del punto del espacio. Resultó que el vacío empieza a comportarse como un medio no homogéneo: en unos lugares la luz se acelera, en otros se frena. Además, las ondas pueden intercambiar energía con ese fondo, amplificándose o atenuándose, como el sonido en un día ventoso.
Especial interés despertaron los llamados términos "axiónicos". El axión es una partícula hipotética que los experimentadores buscan, pero aquí se trata de estructuras matemáticas que recuerdan a las propiedades de unos materiales especiales: los semimetales de Weyl. En esos cristales, los electrones se comportan como si el espacio estuviera curvado para ellos, y efectos parecidos podrían manifestarse en el vacío cuando se rompe la simetría.
Los cálculos mostraron que, con ciertas combinaciones de parámetros, se viola el teorema de Furry, una regla que prohíbe algunos procesos con fotones. Esto concuerda con cálculos anteriores y significa que, en tales condiciones, el vacío podría generar nuevos tipos de interacciones de la luz. La consecuencia práctica: si en el cosmos existen regiones con simetría rota, la luz de estrellas lejanas podría llegarnos distorsionada, y eso podría detectarse con telescopios.
En definitiva, el trabajo muestra que el vacío no es una caja vacía, sino un medio complejo con propiedades propias. La ruptura de la simetría lo vuelve parecido a un vidrio de densidad variable, y la luz que lo atraviesa nos habla de la estructura oculta del universo.
Los semimetales de Weyl son cristales reales en los que los electrones se mueven como si tuvieran masa cero, igual que la luz. Se descubrieron en 2015 y se convirtieron en un banco de pruebas para ideas nacidas en la física de partículas elementales.
En la novela de Greg Egan "La escalera de Schild" se describe un universo donde las leyes de la física cambian de un punto a otro, y los viajeros deben tenerlo en cuenta para sobrevivir.