RADIO KOSMOS CHILE

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11/17/2014

La época perdida
Thomas Fuchs

Unos instantes después de la gran explosión (Big Bang), el universo conoció un período de expansión muy rápida al que se da el nombre de «inflación cósmica». Durante este lapso, según la cosmología estándar, pequeñas perturbaciones de energía dieron origen a las galaxias y demás estructuras a gran escala que vemos hoy. Pero no se sabe cómo se formaron esas perturbaciones. Tres físicos afirman que la clave para resolver el enigma reside en la gravedad cuántica, una teoría que aún se encuentra en sus primeros pasos; en ella, la gravedad exhibe la misma «incertidumbre» borrosa que caracteriza a la física subatómica.

La cosmología estándar, basada en la teoría de la relatividad general de Einstein, no puede explicar el origen de las perturbaciones de energía porque a escalas muy pequeñas ya no es aplicable. Durante el período infinitesimalmente breve, la «época de Planck», que precedió a la inflación cósmica, la totalidad del universo conocido se apiñaba en una región muchos órdenes de magnitud más pequeña que un átomo. Si retrocedemos tanto en el tiempo, la relatividad predice cosas absurdas, como una densidad de energía infinita.

Para ampliar el alcance de la teoría de Albert Einstein a condiciones tan extremas, algunos investigadores han ido desarrollado una teoría denominada «gravedad cuántica de bucles». Desde la década de 1980, Abhay Ashtekar, que trabaja actualmente en la Universidad del Estado de Pensilvania, ha estado modificando las ecuaciones de Einstein para introducir en ellas conceptos cuánticos. Una de las consecuencias es que el propio espacio, en lugar de ser un telón de fondo uniforme, se compondría de unas unidades discretas, o «bucles», y su estructura microscópica fluctuaría entre múltiples estados simultáneos. En los últimos años se ha descubierto que, si la gravedad cuántica de bucles es correcta, lo que es mucho decir, ya que no hay pruebas empíricas de ello, la gran explosión habría sido más bien un «gran rebote» tras el colapso de un universo anterior.

El equipo de Ashtekar afirma ahora que ha salvado, mediante una extensión de las técnicas de la gravedad cuántica de bucles, la brecha entre el gran rebote, que se habría producido en las condiciones reinantes en la época de Planck, y el comienzo de la inflación cósmica. Ahora, según sus cálculos, puede explicar esas perturbaciones cruciales sin las cuales no estaríamos aquí: serían el resultado natural de las fluctuaciones cuánticas existentes en el momento del gran rebote.

Las predicciones del equipo, por otra parte, muestran ligeras variaciones con respecto a las que se derivan de la inflación cósmica tradicional; cabría comprobarlas empíricamente mediante futuras observaciones sistemáticas de la estructura cósmica, señala Ashtekar.

Estos resultados, que se han publicado en Physical Review Letters, extienden la inflación cósmica hasta la escala de Planck de un modo, según Ashtekar, carente de contradicciones internas.

La conclusión de que la gravedad cuántica habría dejado una huella en las estructuras cósmicas a gran escala del presente resulta «atractiva y sorprendente», afirma Jorge Pullin, de la Universidad del Estado de Luisiana, experto en gravedad cuántica de bucles que no participó en la investigación.

Neil Turok, director del Instituto Perimeter de Física Teórica de Ontario, afirma que el equipo aún necesita «hipótesis artificiales», a las que se fuerza para aplicarlas a un momento anterior al comienzo de la inflación cósmica. La gravedad cuántica de bucles «tiene muchas ideas interesantes», dice Turok, «pero no es todavía una teoría que haya que tomarse con demasiada seriedad a la hora de hacer predicciones».

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