En los primeros instantes después del Big Bang, el universo se expandió más rápido de lo que la luz podía cruzarlo. Como un globo que se infla, pero en lugar de goma, el propio espacio. En este globo inevitablemente aparecían ondas: diminutas compresiones y rarefacciones de las que luego surgieron todas las galaxias y estrellas. Normalmente los físicos describen estas ondas por separado, como si aparecieran sobre un fondo liso y tranquilo de expansión. Pero, ¿es realmente así?
Los autores del artículo se preguntaron: ¿y si las ondas y el proceso de expansión no son independientes? En el mundo cuántico, las partículas pueden estar entrelazadas: conectadas de tal manera que el estado de una determina instantáneamente el estado de la otra, incluso a distancia. Es como dos péndulos que se balancean sincronizados: empujas uno, el otro responde, aunque nada los conecte. Los investigadores supusieron que la onda del universo que describe la expansión y la onda de las perturbaciones podrían estar entrelazadas de la misma manera. Entonces, las ondas que vemos en el cielo como débiles variaciones de temperatura de la radiación cósmica de fondo deberían llevar la huella de esta conexión.
Los científicos construyeron un modelo simplificado donde la expansión conduce a un futuro similar al universo actual en aceleración. Calcularon cómo se ve el espectro de las ondas si se tiene en cuenta honestamente el entrelazamiento, en lugar de descartarlo como se hacía antes. Resultó que las desviaciones de las predicciones estándar existen. Son diminutas, pero, lo que es importante, notablemente mayores que las correcciones que normalmente se asocian con la gravedad cuántica. Es como buscar no un grano de arena en la playa, sino una piedrecita: sigue siendo difícil, pero ya no es desesperanzador.
Por ahora, el efecto es demasiado pequeño para los telescopios actuales. Pero los futuros mapas de la radiación cósmica de fondo quizás puedan detectarlo. Entonces veríamos por primera vez una prueba directa de que el nacimiento de la estructura en el cosmos fue un proceso cuánticamente entrelazado. Y eso cambiaría nuestra comprensión del origen mismo, como si finalmente escucháramos no solo la melodía, sino la orquestación completa de la música del Big Bang.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2608.07164v1
In the context of quantum cosmology, we study quantum entanglement in solutions of the Wheeler--DeWitt equation for a homogeneous inflaton--gravity system coupled to perturbations. The wave function describing the homogeneous degrees of freedom is entangled with the wave function describing the perturbations, and this may lead to potentially observable effects on the inflationary spectra. We restrict our analysis to two simplified models that admit a future de Sitter attractor, while neglecting non-adiabatic effects and contributions of order $$\mathcal{O}(\hbar^2)$$ in the Mukhanov--Sasaki equation. Analytical expressions for the resulting spectra are obtained by marginalising over the homogeneous inflaton variable and can be evaluated in regimes where reliable approximations are available. Small deviations from the standard semiclassical spectra are indeed generated, and these are significantly larger than the quantum-gravitational corrections usually considered in this context.
Las fluctuaciones de temperatura de la radiación cósmica de fondo son solo alrededor del 0,001% del promedio: es como notar una irregularidad de una centésima de milímetro en una mesa perfectamente pulida de un metro de largo.
En la novela 'Contacto' de Carl Sagan, los protagonistas encuentran en la radiación cósmica de fondo un mensaje de los creadores del universo; quizás la verdadera huella del entrelazamiento cuántico resulte igualmente misteriosa.