Cualquiera que conozca cómo es el universo se dará cuenta de que además de planetas, estrellas, galaxias y otros tipos de astros hay mucho espacio “vacío”. El libro de Tonelli, profesor de Física y uno de los responsables del descubrimiento del famoso bosón de Higgs, explica qué es realmente este espacio vacío y muestra la centralidad que tiene en la investigación actual sobre física de partículas y cosmología.
Tonelli realiza un repaso inicial sobre el concepto de vacío en los principales filósofos antiguos y lo compara con los descubrimientos y el desarrollo de la física durante siglos pasados. Los nombres de Newton, Huygens, Maxwell, Faraday, Michelson, Morley y Einstein aparecen relacionados con la existencia del éter –y con su eliminación final– como fluido universal contenido en todo el espacio, cuya existencia se consideraba necesaria para explicar las fuerzas gravitatoria y electromagnética.
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En repetidas ocasiones el autor deja claro que, a pesar de que habitualmente se considere que en el vacío no hay nada –o casi nada, si no es perfecto–, en realidad contiene propiedades físicas, aunque estas no se identifiquen directamente con el concepto de materia, según se entiende de manera vulgar. Conforme avanza el libro se irá desglosando esta tesis principal, confirmada por los avances de la física moderna. Además, en el texto no se identifica el concepto de nada con el de vacío, como de hecho hacen otros científicos confundiendo los planos físico y metafísico.
Una de las explicaciones más significativas del texto es la referida a mostrar cómo el estado del universo en su origen podría haberse basado en lo que se conoce como vacío cuántico. Entonces su comienzo se habría producido mediante una fluctuación del espacio-tiempo en este vacío cuántico de energía cero. Sería algo así como una burbuja de energía que creció rápidamente y después dio origen a las partículas. Si bien el autor simplemente desarrolla un mecanismo físico sobre cómo pudo ser el comienzo y no insunúa directamente que el universo habría sido autocreado, a veces se tiene la impresión de que esta explicación permite excluir de alguna manera una causa externa de su origen. De hecho, este mecanismo basado en el vacío cuántico suele ser utilizado por los científicos ateos para rechazar a Dios como creador del universo.
El capítulo titulado “El vacío electrodébil” está centrado en el mecanismo propuesto en 1964 por tres jóvenes científicos y en el descubrimiento en 2012 del bosón de Higgs, que corroboró la validez de este mecanismo. Según esta teoría, el campo asociado a este bosón, llamado campo de Higgs, convierte el vacío en un vacío electrodébil y la interacción de las partículas elementales con este campo ocasiona que éstas adquieran la masa que tienen. Es decir, explica el origen de la masa de las partículas elementales. Esto resulta esencial para completar el Modelo Estándar de la física de partículas, que unifica los componentes básicos de la materia y tres de sus cuatro fuerzas fundamentales: electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil. Esta parte del libro es quizá la más costosa de asimilar y, desde luego, no resulta sencilla para un lector no habituado a este tipo de conceptos, aunque el autor hace un esfuerzo notable por describir los procesos con un lenguaje asequible sin introducir fórmulas o nociones elevadas.
La parte final del libro está dedicada a explicar la investigación contemporánea relacionada con el uso del vacío, como la microelectrónica avanzada, los ordenadores cuánticos, los detectores de ondas gravitacionales o los instrumentos científicos situados en los satélites con condiciones de vacío que los hacen mucho más valiosos que en la tierra.