¿Por qué el universo no se colapsó?

publicado el 30 de noviembre de 2014 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

Instantes después del Big Bang con el que dio inicio la cuenta del tiempo y la expansión del espacio, el recién nacido universo pudo haberse colapsado sobre sí mismo y vuelto a la inexistencia. Vemos que no fue así. “Estudios acerca de la partícula de Higgs —descubierta en el CERN en 2012 y responsable de que las demás partículas posean masa— han sugerido que la producción de partículas de Higgs durante la acelerada expansión en los primeros instantes del universo, conocida como inflación, debería haber causado inestabilidad y colapso”.

La inflación del cosmos es la solución propuesta por el ruso Andrei Linde y en EU por Alan Guth para lo que los astrofísicos llaman “problema del horizonte”. Las observaciones del universo, en todas direcciones, nos lo muestran homogéneo, con grupos de galaxias y grandes espacios entre ellas, pero a escalas enormes se encuentran las mismas propiedades: es isotrópico; cualquier punto del universo tiene las mismas propiedades: es homogéneo. Pero no ha transcurrido tiempo suficiente para que dos puntos cualesquiera, tan alejados como se supongan, muestren tales semejanzas sin haber estado en contacto. Y si lo estuvieron (en el Big Bang) no ha transcurrido tiempo suficiente para que tengan la separación observada.

Por el principio de localidad dos objetos alejados entre sí sólo reciben influencia de su entorno. Para que uno afecte a otro debe haber una señal y tiempo suficiente para que ésta llegue, por ejemplo la luz. No hay acciones instantáneas a distancia, postula el principio de localidad (rebatido desde 1983-84 por los resultados que obtuvo Alain Aspect en su laboratorio de París).

Para que dos regiones en el límite del horizonte cósmico muestren la homogeneidad a gran escala que se ve y tengan la separación que se calcula debió haber un instante en que el universo recién nacido, con todas sus regiones en contacto, creciera a una tasa hoy desaparecida. Es la inflación.

La gravitación que mantiene a la Tierra en torno al Sol es, según Newton, una fuerza de atracción instantánea. La relatividad general plantea que es una curvatura del espacio-tiempo: como una bola de boliche sobre un cielo raso, la masa del Sol produce una curvatura. Si lanzamos una canica sobre esa tela su trayectoria no será recta, trazará una curva antes de chocar con la bola pesada. Cuánto gire en torno dependerá de la velocidad a que la lancemos. La bola no atrae a la canica, es la curvatura de la tela (el espacio-tiempo) lo que acaba por unirlas. Y la curvatura no es instantánea: al colocar el peso sobre la tela (ejemplo en dos dimensiones) la curvatura se extiende a la velocidad de la luz.

Un estudio en Physical Review Letters, describe cómo esa curvatura del espacio-tiempo, la gravitación así definida por Einstein, permitió la expansión y existencia actual del universo. “El modelo estándar de la física de partículas, que los científicos emplean para explicar las partículas elementales y sus interacciones, no ofrece respuesta a la pregunta de por qué el universo no se colapsó de inmediato tras el Big Bang”, sostiene Arttu Rajantie del Departamento de Física en el Imperial College London.

El equipo de científicos investigó la interacción entre la gravitación y la partícula de Higgs. Eso tuvo un gran efecto durante el instante de la inflación. “Hasta un minúsculo valor es suficiente para explicar la sobrevivencia del universo sin necesidad de postular una nueva física”, como ocurrió para explicar un par de fenómenos a principios del siglo XX, cuando surgió la física cuántica.

El equipo hará nuevas observaciones cosmológicas empleando datos de la Agencia Europea del Espacio cuyo logro más espectacular fue aterrizar una sonda en el núcleo de un cometa. “Esperamos medir la interacción entre la gravitación y el campo de Higgs usando datos cosmológicos”, dice  Rajantie. “Si lo conseguimos habremos aportado el último número desconocido del modelo estándar de la física y estaremos más cerca de responder las preguntas fundamentales acerca de cómo estamos aquí”.

 

la talacha fue realizada por: eltemibledani
 

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