En un artículo anterior se mencionó que la materia, aun la que consideramos sólida, es esencialmente espacio vacío. Pero qué tal si no lo fuera ¿Podríamos considerar como materia un cuerpo sólido en donde prácticamente no existe espacio entre átomos? Como es el caso de una estrella de neutrones: el remanente estelar que resulta del colapso gravitatorio de una estrella masiva supergigante, después de agotar el combustible en su núcleo y explotar como una supernova. O peor aún, donde la materia está tan comprimida que forma una región finita en el espacio envuelta por una superficie cerrada llamada horizonte de sucesos, en cuyo interior existe una concentración de masa tan elevada que provoca una singularidad gravitacional; la cual genera un campo gravitatorio tan denso que modifica la curvatura del espacio-tiempo y ninguna partícula material puede escapar de ella: incluida la luz que, aunque no tiene masa, es partícula. Como es el caso de un agujero negro. Bueno, en ambos casos, físicamente la materia sigue considerándose materia, pero no materia normal; se le denomina materia degenerada y la estrella de neutrones es un caso de degeneración de electrones y el agujero negro de degeneración de neutrones.

Hacen falta grandes densidades para llegar a los estados de degeneración de la materia. Para la degeneración de electrones se requerirá de una densidad en torno a los 106 g/cm3, (1000 kg/cm3) para la de los neutrones hará falta mucha más aún, aproximadamente 1014 g/cm3 (100.000.000 toneladas/cm3).

Estos eventos cosmológicos generan las temperaturas más extremas en el universo y el cuarto estado de la materia: el plasma. La temperatura de una estrella de neutrones es de hasta 3 x 109 oK; en tanto que la gravedad de un agujero negro atrae toda la materia que encuentra a su alrededor, convirtiéndola en plasma que se arremolina alrededor su horizonte de sucesos a temperaturas de hasta 12 000 000 oC. ¡Esto es, 2000 veces más que temperatura en la superficie del Sol!

Irónicamente, cuando se observan las partículas que logran escapan del agujero negro —lo que se conoce como radiación de Hawking (¡Así es, algunas partículas logran escapar!)— se puede medir indirectamente la temperatura dentro del del horizonte de sucesos; es decir, la temperatura dentro del agujero negro. Según la teoría de Hawking, esta sería inversamente proporcional a la masa de agujero negro y el tamaño del horizonte de sucesos. Se estima que los agujeros supermasivos; podrían tener una temperatura cercana a los 1.4 x 10E-14 oK. ¡Eso es, casi el cero absoluto! Lo que me lleva a comentarles acerca de otro estado de la materia que también se rige por el principio de exclusión de Pauli y forma un nuevo estado de agregación de la materia, conocido como condensado de Bose-Einstein; el quinto estado de la materia. Este condensado se da solo en partículas bosónicas a temperaturas cercanas a 0 oK (cero absoluto). Cuando el condensado de partículas lo componen fermiones se denomina líquido de Fermi. El primero es considerado el estado fundamental de la materia y el segundo un líquido mecano-cuántico. Así las cosas, si consideramos que la temperatura media del universo de 2,728 oK. Nos damos cuenta de que el universo, en general, está más cerca de lo increíblemente frío que, de lo increíblemente caliente. ¡Muchos habrían pensado lo contrario!

Y es que, hablando de partículas y de agujeros negros, una partícula de Planck es una partícula subatómica hipotética que se define como un diminuto agujero negro; cuya longitud de onda Compton es el mismo que su radio de Schwarzschild y cuya masa es, por definición, igual a la masa de Planck: Mp = √ (hc/2πG) = 2.176 44(11) × 10−8 kg (nota: los dos dígitos entre paréntesis son el error estándar estimado, asociado con el valor numérico reportado).

La longitud de onda Compton de una partícula es equivalente a la longitud de onda de un fotón cuya energía es la misma que la masa de la partícula. El radio de Schwarzschild es la medida del tamaño de un agujero negro de Schwarzschild; es decir, un agujero negro de simetría esférica y estático. La masa de Planck es la cantidad de masa que, incluida en una esfera cuyo radio es igual a la longitud de Planck: ℓP u hodón (ℓP = 1.616199(97) × 10-35m) generaría una densidad del orden de 1093 g/cm3. La cual, según la física actual, habría sido la densidad del universo cuando este tenía 5 39106(32)E-44s. Ese tiempo es llamado por los físicos teóricos, tiempo de Planck: tp o cronón.

La longitud de Planck se considera la distancia más pequeña por encima de la cual el espacio-tiempo puede tener una geometría clásica; es decir, euclidiana. A una escala de longitud menor, los modelos de física clásica (Newtoniana) fallan debido a la aparición de efectos de gravedad cuántica. La longitud de Planck equivale a la distancia que recorre un fotón, viajando a la velocidad de la luz, en el tiempo de Planck. De forma similar, el tiempo de Planck es considerado como el intervalo de tiempo más pequeño que puede ser medido y donde las leyes de la física moderna pueden ser utilizadas para estudiar la naturaleza y evolución del universo.

Al tiempo entre el instante cero (t=0) del Big Bang y el tiempo de Planck (t=5.39106(32)E-44s) se le conoce como la época de Planck y valga la redundancia, es la época más tempana del universo. Durante la época de Planck, las cuatro fuerzas fundamentales del Universo: la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil, la interacción electromagnética y la interacción gravitatoria estaban unificadas y todavía no existían las partículas elementales.

La mecánica cuántica estándar dice que no tiene sentido hablar de intervalos más pequeños que un tiempo de Planck o de distancias más pequeñas que una longitud de Planck. En consecuencia, el tiempo en la historia del universo debe contarse a partir del momento en que culmina el primer tiempo de Planck. Igualmente, el volumen del universo se debe contar a partir de la primera longitud de Planck de diámetro en lugar de cero, de manera que nunca habría una singularidad de densidad infinita. En la actualidad no se conoce una teoría generalmente aceptada que unifique la gravedad cuántica y la gravedad relativista.