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De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, la curvatura del espacio-tiempo era infinita en el momento del Big Bang. De hecho, al llegar a este punto todas las herramientas matemáticas fallan y la teoría ya entonces no sirve porque no puede predecir nada. Sin embargo, lo que queda de todo esto es que tal vez el inicio del universo pueda ser tratado de una manera más simple y que los infinitos del Big Bang pudiesen evitarse.

Ésta es la esperanza expresada desde los años 80 por los cosmólogos James Hartle y Stephen Hawking, con su propuesta “sin bordes”, y por Alexander Vilenkin con su propuesta “del túnel”. Ahora los científicos en el Instituto Max Planck para la física gravitacional (Albert Einstein Institute – AEI, en Postdam) y en el famoso Instituto Perimeter de Canadá, han sido capaces de usar mejores métodos matemáticos para mostrar que estas ideas no funcionan. El Big Bang, en su complicada gloria, se mantiene como el gran misterio.

Una de las metas más importantes de la cosmología es entender el inicio de nuestro universo. Los datos de la misión del satélite Planck muestran que hace 13.8 mil millones de años, el universo consistía en una sopa densa y caliente de partículas. Desde entonces el universo se ha estado expandiendo. Esto es el elemento principal de la teoría del Big Bang, pero ésta falla para describir los primeros momentos de la gran explosión, pues las condiciones de esta sopa primigenia eran demasiado extremas. Es más, en la medida que nos acercamos al Big Bang, la densidad de la energía crece así como la curvatura hasta que se alcanza en que ambas se vuelven infinitas.

Una nueva teoría sobre la creación del universo

Como una alternativa, las teorías de los no-bordes y el túnel, asumen que el pequeño universo inicial se formó mediante túneles cuánticos que nacieron de la nada y que crecieron hasta alcanzar el universo que podemos observar. La curvatura del espacio-tiempo habrá sido muy larga pero finita en esta fase inicial, y la geometría debe haber sido suave, es decir, sin bordes. Esta configuración inicial podría reemplazar el Big Bang estándar. No obstante, por mucho tiempo las consecuencias de estas hipótesis se han mantenido como poco claras, por decir lo menos.

Ahora, con la ayuda de mejores métodos matemáticos, Jean-Luc Lehners, líder de un grupo de investigación en el AEI y sus colegas Job Feldbrugge y Neil Turok, en el Instituto Perimeter, han podido definir las dos viejas teorías de más de 35 años en una manera que, por primer vez, permiten calcular sus implicaciones.

El resultado de estas investigaciones sobre el Big Bang es que no hay alternativas al mismo. Como resultado de la relación de incertidumbre de Heisenberg, estos modelos no solamente implican que los universos suaves, sin bordes o fronteras, pueden pasar por túneles que salen de la nada. De hecho, los universos podrían ser más irregulares y tener bordes. Aquí entonces la teoría de los no-bordes no implica un universo como en el que vivimos, sino pequeños universos curvos que podrían colapsar inmediatamente. Esto es lo que Jean-luc Lehners y su equipo han probado en su grupo de “cosmología teórica” en el AEI.

Simulan el universo como nunca antes

Así entonces, parece que no podemos sacarnos de encima el Big Bang de forma tan rápida o fácil. Lehners y colegas están tratando de hallar algún mecanismo que podría mantener las fluctuaciones cuánticas grandes en circunstancias extremas de forma que se pudiese desarrollar el universo como lo conocemos.

Referencias: Phys.org 

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