En el primer billonésimo de billonésimo...

publicado el 17 de mayo de 2009 en «Milenio Diario»
columna: "se descubrió que..."

 

En el primer billonésimo de billonésimo de segundo, luego del Big Bang, el universo creció a velocidad todavía incalculable. Para medir esa fase, conocida como "gran inflación", se llevará a cabo un experimento, dentro de aproximadamente un año, en el desierto que se encuentra el norte de Chile, el Atacama, famoso por ser el lugar más seco del planeta.

Se tiene un buen mapa de las "cenizas" de la creación, una radiación proveniente de todos los puntos del espacio o CMB (cosmic microwave background). Muestra, como era de esperarse, anomalías, ligeras variaciones de temperatura que, de no haber existido, no estaríamos aquí para contarlo. Si el Big Bang hubiera sido una explosión de energía perfectamente regular, la energía no se habría condensado en partículas atómicas, éstas en átomos, los átomos en moléculas, que son los constituyentes de estrellas, planetas, robles, pulpos y humanos. Ese período de inflación fue propuesto por Alan Guth y Andrei Linde.

Para explicar esas irregularidades en la explosión primigenia se ha echado mano principalmente de la física cuántica, en la que el principio de incertidumbre permite establecer que sin importar cuán perfecta sea una bola de energía en expansión, siempre habrá ondulaciones que producirán grumos. De esos grumos tenemos galaxias y cerebros que las estudian.

En este nuevo experimento, conducido por el National Institute of Standards and Technology (NIST) de Estados Unidos, se buscarán las huellas de las ondas gravitacionales primordiales, que debieron producir ondulaciones en el tejido mismo del espacio-tiempo hace algo más de 13 mil millones de años. Los científicos suponen que esas primeras ondas de gravitación debieron dejar su impronta en la radiación de fondo (CMB) y ser detectables todavía si el equipo empleado tiene sensibilidad suficiente. "Este es uno de los más grandes retos en medición enfrentados por la comunidad científica para los próximos 20 años, y también uno de los más excitantes", dice Kent Irwin, físico que encabeza el proyecto.

Si pudieran localizarse esos rastros de las primeras ondas gravitatorias, serían la evidencia más clara en apoyo de la teoría que propone un brevísimo período de gran inflación. ¿Cómo se demostraría la existencia de esas ondas gravitatorias en el principio del tiempo? Su marca, calculan los astrofísicos, debe ser una polarización de la radiación de fondo CMB. Se conocen las irregularidades en su temperatura. Ahora falta establecer que tengan una cierta polarización.

Esos datos también darán sustento a la teoría de las cuerdas. Ésta propone que todas las partículas subatómicas: electrones, quarks, etc., son diversas formas de vibración de cuerdas idénticas. Así volveríamos a tener una física de extraordinaria sencillez y elegancia que propondría: no hay una infinidad de partículas, hay una sola, que es una cuerda, y según vibre nos da un quark top, un electrón, un quark charm, un gluón. Esas cuerdas vibran en más direcciones que las tres conocidas: exigen al menos diez dimensiones, quizá más. Lo más interesante es que hace de la gravitación también una cuerda que vibra y nos da la unidad gravitatoria o gravitón. Si la unidad de luz es el fotón, la de gravitación es el gravitón y logramos, al fin, la unificación de la física de partículas, o cuántica, con la física de las galaxias, la relatividad, hasta ahora renuentes luego de 70 años de intentos.

Se calcula que las partículas y los campos electromagnéticos fueron, al comenzar la inflación, unos 10 mil millones de veces más calientes que las energías alcanzables con los más poderosos colisionadores de partículas, como el recientemente puesto en actividad por el CERN en la frontera franco-suiza. A esas escalas de temperaturas, se predice que las fuerzas fundamentales, cuatro o quizá cinco, se mezclan en una sola.

Estudios recientes de la radiación de fondo han medido variaciones de temperatura que ocurrieron sólo 380 mil años después del Big Bang, esto es, mucho antes de que se formaran las primeras estrellas. Esos patrones de radiación permiten explicar la evolución del Big Bang, primero separándose en materia y energía, luego constituyendo el universo como lo conocemos.

Los detectores del nuevo experimento medirán no sólo la temperatura, lo cual ya se ha hecho, sino la polarización de la radiación de fondo. Y las señales de la polarización pueden ser más de un millón de veces más débiles que las señales de la temperatura. Esto significa que los científicos estarán trabajando con grados de precisión ni siquiera pensados hace tan solo diez años.

Los nuevos sensores de radiación fueron descritos el pasado 2 de mayo en el congreso de la American Physical Society en Denver, Colorado. Colaboran en el proyecto también la Universidad de Princeton, la de Colorado en Boulder y la Universidad de Chicago. Contacto: Laura Ost.