Pensamientos

21 de noviembre de 2018, más allá de la teoría de cuerdas.

jueves 22 noviembre 2018

 Puesto que la teoría de cuerdas parece estar en punto muerto, se impone examinar otras posibilidades. Recientemente se ha obtenido resultados experimentales que apuntan a nuevos fenómenos. Con la llamada constante cosmológica se quiere representar la energía oscura que acelera la expansión del universo. La caracteriza una escala, la escala de distancia a la que se curva el universo. La podemos llamar R. Es cerca de 10 mil millones años luz, o 1027 centímetros. Es enorme en comparación con otras escalas en la física. De ahí que nos preguntemos si detrás de la escala R se esconde alguna física nueva. Podríamos buscar fenómenos que ocurren en la misma vasta escala. Las observaciones cosmológicas más precisas actuales son las mediciones del fondo cósmico de microondas. Esta es la radiación que queda del Big Bang. Se ha estado enfriando a medida que el universo se expandía, y ahora está a una temperatura de 2,7 grados Kelvin. La temperatura es uniforme a través del cielo con mucha precisión, pero en el nivel de algunas partes en 100.000 hay fluctuaciones en ella. Una manera de explicarlas es pensar en ellas como si fueran ondas sonoras en el universo primitivo. Cabe pues preguntarse hasta qué punto son intensas en diferentes longitudes de onda. Si representamos en una gráfica los resultados veremos cuánta energía hay en las distintas longitudes de onda. Vemos un gran pico, seguido por varios picos más pequeños. Se lo interpreta como indicando que la materia que llenaba el universo primitivo vibraba, como el parche de un tambor o el aire de una flauta. La longitud de onda del sonido de un instrumento musical es proporcional a su tamaño, y lo mismo sucede con el universo. Las longitudes de onda de las vibraciones nos dicen lo grande que era el universo cuando se hizo transparente, es decir, cuando el plasma caliente inicial se descompuso en materia y energía unos 300.000 años después del Big Bang, el momento en que el fondo de microondas se volvió visible. Otra característica de los datos es que la mayor de las longitudes de onda es muy poco energética. Se lo puede interpretar como indicando un límite, un corte por encima del cual las vibraciones son menos intensas. Este corte se encuentra en la escala R, asociada a la constante cosmológica. Si existiese este corte, pondría en duda la teoría de la inflación según la cual milisegundos después del Big-Bang el universo se amplió exponencialmente. La teoría de la inflación explicaría el hecho de que la radiación cósmica de fondo sea casi uniforme. De ser cierta, todas las partes del universo hoy visible habrían estado en contacto causal cuando el universo era todavía un plasma. La teoría también predice las fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, que se cree debidas a efectos cuánticos durante la inflación. Dado el principio de incertidumbre, los campos que dominan la energía del universo durante la inflación fluctúan, y estas fluctuaciones se imprimen en la geometría del espacio. Durante la expansión exponencial del universo, persisten y hacen que también fluctúe la temperatura de la radiación producida cuando el universo se vuelve transparente. Se cree que la inflación ha producido una enorme región del universo relativamente uniforme. Se cree que esta región es mucho mayor que la hoy observada, porque si la inflación se hubiese detenido justo en el punto en que creó una región tan grande como la que ahora observamos, debería haber habido algún parámetro en su física que marcó el momento en que se detuvo, que resultaría ser nuestra era. Pero esto parece improbable, porque la inflación ocurrió cuando la temperatura del universo era de diez a veinte veces mayor que el centro de la estrella más caliente de hoy, por lo tanto las leyes que la regían debían ser diferentes, leyes que dominaron la física sólo en esas condiciones extremas. Hay muchas hipótesis sobre las leyes que rigen la inflación, y ninguna de ellas dice nada acerca de una escala de tiempo de 10 mil millones años. Otra manera de decirlo es que parece que no hay manera de que el valor actual de la constante cosmológica tenga algo que ver con la física que causó la inflación. Así, si la inflación produjo un universo uniforme en la escala que hoy observamos, probablemente produjo un universo uniforme en escalas mucho más grandes. Esto a su vez implica que el patrón de fluctuaciones producidas por ella debe seguir y seguir, no importa lo lejos que se mire. Si se pudiera ver más allá del tamaño actual del universo observable, se debería seguir viendo pequeñas fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas. En cambio todo parece apuntar a que las fluctuaciones cesan por encima de la escala R. Y cuando se han examinado las variaciones a gran escala en el fondo del microondas, se ha hallado más misterios. Los cosmólogos creen que en las escalas más grandes el universo debe ser simétrico, es decir, cualquier dirección debe ser igual a cualquier otra. Pero no es lo que se ve. La radiación a estas grandes escalas no es simétrica; hay una dirección preferida. Nadie sabe explicarlo. Las observaciones discrepan profundamente de lo que esperaríamos sobre la base de la inflación. Tal vez los datos del fondo de microondas han sido mal interpretados. Puede ser más fácil creer en este hecho improbable que creer que lo que predice la teoría de la inflación está equivocado. Son cuestiones actualmente sin resolver. Por el momento, basta con decir que se ha buscado a la escala R una física diferente y se la ha encontrado.




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enviado por packers and movers el 16 diciembre 2018 a las 06:10 AM CET
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