Las ondas gravitatorias 2 y la inflacion

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esta es la cantidad de polvo del cielo vista desde el plano galáctico, los azules son donde menos polvo hay, y los marrones donde mas polvo hay. el recuadro negro en la segunda figura muestra la zona que el BICEP2 mapeo en busca de las ondas gravitatorias

Como hable en el articulo anterior, el descubrimiento de las ondas gravitatorias por el equipo  BICEP2 pudo ser el mayor descubrimiento de la humanidad, pero sus implicaciones serian terroríficas, ya que avalaría una de las teorías mas controversiales de todas: La teoría de la inflación.

Desde los años 84 o 85 cuando me entere  de esa teoría, me pareció muy astuta, pero no me convenció, el problema es que había una cantidad de cosmólogos que la acreditaban e incluso trabajan en ella.

Esa teoría tenia la cualidad de resolver algunos problemas que tenia el modelo estándar de la cosmología, tales como los defectos topológicos,  como los monopolos magnéticos, las cuerdas cósmicas y las paredes de dominio, que según el modelo estándar debería de ser abundantes, pero la evidencia no los encontraba, entre otros problemas.

Guth se imagino entonces que el universo nació en una explosión y de pronto comenzó a expandirse a un ritmo acelerado de quizás 1060 veces eso evidentemente lo enfrió demasiado,por lo tanto el periodo inflacionario era en extremo breve (algo como 10-30seg) pero evitaba la formación de los defectos topológicos, ya que casi cualquier defecto al sufrir un crecimiento tan grande se diluiría.

También resolvería los tres problemas mas intrigantes que la teoría estándar no daba respuestas satisfactorias, tales como

El problema del horizonte  esto es que si miramos en sentido contrario del universo observable,  ambas partes tienen la misma temperatura, pero esas partes nunca tuvieron en contacto ¿Cómo se logro la termalización entonces? La respuesta de Guth fue retrasar el big bang, para que esas zonas del universos si se comunicaran.

 El problema de la suavidad  este es que veamos a donde veamos en el cielo parece existir la misma cantidad de materia y la geometría espaciotemporal parece la misma. La idea consiste en que la explosión inicial pudo ser muy irregular en detalle, pero la etapa de inflación  “aliso” esas irregularidades

Y  el problema de la planitud  La relatividad general nos dice que el espacio esta muy curvado con un radio típico de la longitud de plank (ver el articulo anterior) de 10-33cm de radio pero las observaciones muestran que es plano hasta los 1028cm que es el radio de la parte observable del universo. Hay una diferencia entre la teoría y la observación de mas de 60 órdenes de magnitud

Mi hermano que era físico estaba muy entusiasmado con esa teoría, ya que incorporaba “las ruptura espontaneas de simetría” de la GUT (Grandes teorías unificadas).

Una manera sencilla de explicar eso es por lo menos el agua, si baja mucho la temperatura, esta se congela, y tienen una geometría totalmente diferente a la del agua liquida, y el vapor si aumenta mas la temperatura, tiene una geometría diferente a las dos anteriores.

Uno de los efectos mas dramático de la ruptura espontanea de simetría, sucede con el hierro, este al alcanzar la temperatura de curie (unos 800 C) no se funde, pero sus átomos estan altamente excitados, si se baja de esa temperatura, los átomos trataran de alcanzar su mínima energía y eso lo logran alineándose por sus campos magnéticos y entonces ese hierro queda magnetizado. O la superconducción

Según las GUT la aparición de cada fuerza viene acompañada de un cambio en la forma de espaciotiempo, para decirlo de manera sencilla.

Mi primera objeción a esa teoría es que para que sucediera la inflación  se necesitaba de un nuevo campo escalar  (el electromagnetismo es un campo escalar, por ejemplo) que nadie había visto, nadie había pedido, y que me parecía mas a un recurso de Deux machina, para que funcionara, ( hay versiones de la inflacion donde hay varias etapas de inflacion cada una con su propio campo escalar que es diferente a los demas) mi hermano estuvo de acuerdo,  he investigo mas, y se topo con  el paper de Linde, quien se tomo el concepto de inflación muy en serio y la  llevo a sus ultimas consecuencias.

La idea de Linde  es que la inflación, al ser un proceso que comienza a escala subatómica, se le debe aplicar los principios de la mecánica quántica y lo hizo, al mismo tiempo otro físico Steinhardt llego a la misma conclusión, utilizaron un campo escalar que  fluctuaba y llegaron a que ese campo llegaba al caos y era fractal y que eso permitía que la creación, o mas bien que el Big bang fuese continuo, esto es que no solo produjo este universo, si no que infinidad de otros, y que en cualquier momento alguna región de este universo, puede dar comienzo a otro universo, en algún momento debido a la los campos escalares de la inflación.

Esto hace que la pregunta sobre la misteriosa singularidad que dio origen a este universo, no tenga sentido, ya que no es necesaria, el universo no tuvo un origen, ya que continuamente los universos están creando otros universos, así hasta el infinito y las leyes de la física, la planitud, y todos los demás problemas quedan solucionado, por el principio antrópico, “son así debido a que nosotros estamos aquí”

Listo, se acabo el problema ¿Qué hay para comer?

Esta es la manera como las fluctuaciones cuanticas crean los universos en la version de la inflacion

La base de una teoría científica es que debe ser explicativa, simple y predictiva, la inflación no tiene ninguno de esos elementos.

Paul Steinhardt uno de los creadores de la teoría de la inflación junto a Guth, al darse cuenta, que para explicar un universo no es necesario crear infinitos universos, ha atacado de manera vehemente esa teoría, el afirmo que tenia dudas desde el principio, pero esperaba que los desarrollos posteriores limaran esas dudas, Cuando al estudiar mas detenidamente la teoría llego a la conclucion de Linden que el campo escalar fluctuaba de acuerdo a la mecánica quántica , y fue ahí donde se dio cuenta del error.

La ciencia, como todo tiene sus modas, y como todos sabemos es muy difícil no seguir una moda, es por esa razón que muchos grandes físicos, incluso el que se considera el mas grande físico vivo Witten la sigan apoyando, por ejemplo aqui donde afirma que la evidencia de la inflacion es mayor ahora que hace 20 años

Y es por ello que los resultados preliminares del BICEP2 los tomaran con tanto entusiasmo.

Una revisión de los resultados, se realizo y se llego a la conclusión que la región del universo que escanearon estaba llena de polvo y estos podían alterar las deducciones.

De cualquier manera, apenas estamos empezando a develar los enigmas del universo, hay cosas en el que sabemos que existen, pero que no tienen una siquiera un proyecto de explicación, como el Gran Atractor  La estructura del universo se basa en las galaxias que tienen miles de millones de estrellas, las galaxias se unen en grupos locales, estas son las galaxias cercanas y estas en cúmulos de galaxias que pueden tener cientos o miles de galaxias, estos cúmulos se unen ahora en supercumulos de galaxias que pueden tener millones de galaxias, pues bien el Gran atractor es algo que tiene la fuerza suficiente, para atraer, jalar, a los  supercumulos, entre ellos a nuestro propio supercumulo asía el.

Ninguna teoría del origen del universo incorpora tales monstruos, no saben que hacer con ellos, y por ello los ignora, o los grande vacios intergalácticos, trillones de parsec cúbicos sin nada, nada de nada por miles de millones de años luz, es algo que desborda la imaginación, cosas como esas, pueden dar un vuelco a todo lo que pensamos que sabemos del universo, lo mas probable es que la tanto la inflación como la versión standard estén equivocadas. Y la realidad pueda ser mas extraña de lo que podemos soñar

 

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