En 1900, así dice la historia, El destacado físico Lord Kelvin se dirigió a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia con estas palabras:"No hay nada nuevo por descubrir en física ahora".

Qué equivocado estaba. El siglo siguiente cambió completamente la física. Una gran cantidad de descubrimientos teóricos y experimentales han transformado nuestra comprensión del universo, y nuestro lugar dentro de ella.

No espere que el próximo siglo sea diferente. El universo tiene muchos misterios que aún quedan por descubrir, y las nuevas tecnologías nos ayudarán a resolverlos durante los próximos 50 años.

El primero se refiere a los fundamentos de nuestra existencia. La física predice que el Big Bang produjo cantidades iguales de la materia de la que estás hecho y algo llamado antimateria. La mayoría de las partículas de materia tienen un gemelo de antimateria, idéntico pero con la carga eléctrica opuesta. Cuando los dos se encuentran se aniquilan unos a otros, con toda su energía convertida en luz.

Pero el universo de hoy está hecho casi en su totalidad de materia. Entonces, ¿a dónde se ha ido toda la antimateria?

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha ofrecido una idea de esta cuestión. Choca protones a velocidades inimaginables, creando partículas pesadas de materia y antimateria que se descomponen en partículas más ligeras, varios de los cuales nunca se habían visto antes.

El LHC ha demostrado que la materia y la antimateria se desintegran a ritmos ligeramente diferentes. Esto forma parte, pero ni mucho menos, de la manera de explicar por qué vemos una asimetría en la naturaleza.

El problema es que, en comparación con la precisión a la que están acostumbrados los físicos, el LHC es como jugar al tenis de mesa con una raqueta de tenis. Como los protones están formados por partículas más pequeñas, cuando chocan, sus entrañas se esparcen por todo el lugar, lo que hace que sea mucho más difícil detectar nuevas partículas entre los escombros. Esto hace que sea difícil medir con precisión sus propiedades para obtener más pistas sobre por qué ha desaparecido tanta antimateria.

Tres nuevos colisionadores cambiarán el juego en las próximas décadas. El principal de ellos es el Future Circular Collider (FCC), un túnel de 100 km que rodea Ginebra, que utilizará el LHC de 27 km como grada. En lugar de protones, los colisionadores aplastarán electrones y sus antipartículas, positrones, a velocidades mucho más altas que las que podría alcanzar el LHC.

A diferencia de los protones, los electrones y los positrones son indivisibles, por lo que sabremos exactamente con qué estamos chocando. También podremos variar la energía a la que chocan los dos, para producir partículas de antimateria específicas, y medir sus propiedades, en particular la forma en que se descomponen, con mucha más precisión.

Estas investigaciones podrían revelar una física completamente nueva. Una posibilidad es que la desaparición de la antimateria podría estar relacionada con la existencia de materia oscura, las hasta ahora indetectables partículas que componen la friolera del 85% de la masa del universo. La ausencia de antimateria y la prevalencia de materia oscura probablemente se deben a las condiciones presentes durante el Big Bang, por lo que estos experimentos sondean directamente en los orígenes de nuestra existencia.

Es imposible predecir cómo los descubrimientos aún ocultos de los experimentos de colisionadores cambiarán nuestras vidas. Pero la última vez que miramos el mundo a través de una lupa más poderosa, descubrimos partículas subatómicas y el mundo de la mecánica cuántica, que actualmente estamos aprovechando para revolucionar la informática, medicina y producción de energía.

¿Solo ya no?

Aún queda mucho por descubrir en la escala cósmica, entre otras cosas la antigua pregunta de si estamos solos en el universo. A pesar del reciente descubrimiento de agua líquida en Marte, aún no hay evidencia de vida microbiana. Incluso si se encuentra, El duro entorno del planeta significa que sería increíblemente primitivo.

La búsqueda de vida en planetas en otros sistemas estelares hasta ahora no ha dado frutos. Pero el próximo telescopio espacial James Webb, lanzamiento en 2021, revolucionará la forma en que detectamos exoplanetas habitables.

A diferencia de los telescopios anteriores, que miden la caída en la luz de una estrella cuando un planeta en órbita pasa frente a ella, James Webb utilizará un instrumento llamado coronógrafo para bloquear la luz de una estrella que ingresa al telescopio. Esto funciona de la misma manera que usar la mano para evitar que la luz del sol entre en sus ojos. La técnica permitirá que el telescopio observe directamente pequeños planetas que normalmente se verían abrumados por el resplandor brillante de la estrella que orbitan.

El telescopio James Webb no solo podrá detectar nuevos planetas, pero también podrá determinar si pueden sustentar la vida. Cuando la luz de una estrella llega a la atmósfera de un planeta, se absorben ciertas longitudes de onda, dejando huecos en el espectro reflejado. Al igual que un código de barras, estos huecos proporcionan una firma para los átomos y moléculas de los que está hecha la atmósfera del planeta.

El telescopio podrá leer estos "códigos de barras" para detectar si la atmósfera de un planeta tiene las condiciones necesarias para la vida. En 50 años, podríamos tener objetivos para futuras misiones espaciales interestelares para determinar qué, o quién, puede vivir allí.

Mas cerca de casa, La luna de Júpiter Europa ha sido identificado como en algún lugar de nuestro propio sistema solar que podría albergar vida. A pesar de su temperatura fría (-220 ° C), Las fuerzas gravitacionales del planeta ultramasivo que orbita pueden hacer que el agua se derrame debajo de la superficie lo suficiente como para evitar que se congele. convirtiéndolo en un posible hogar para la vida microbiana o incluso acuática.

Una nueva misión llamada Europa Clipper, programado para su lanzamiento en 2025, confirmará si existe un océano bajo la superficie e identificará un lugar de aterrizaje adecuado para una misión posterior. También observará chorros de agua líquida disparados desde la superficie helada del planeta para ver si hay moléculas orgánicas presentes.

Ya sean los bloques de construcción más pequeños de nuestra existencia o la inmensidad del espacio, el universo aún guarda una serie de misterios sobre su funcionamiento y nuestro lugar dentro de él. No revelará sus secretos fácilmente, pero lo más probable es que el universo se vea fundamentalmente diferente dentro de 50 años.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.