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Imagen proporcionada por el telescopio Hubble del espacio lejano, cuando el universo era más caliente y más concentrado de acuerdo con la teoría del Big Bang. Fuente: NASA y ESA.
Una nueva investigación realizada por un equipo de físicos europeos podría explicar por qué el universo no colapsó inmediatamente después del Big Bang.
Los estudios sobre la partícula de Higgs -descubierta en el CERN en 2012 y responsable de dar masa a todas las partículas- han sugerido que la producción de bosones de Higgs durante la expansión acelerada del universo muy temprano (inflación) debería haber dado lugar a la inestabilidad y el colapso de este.
Los científicos han estado tratando de averiguar por qué esto no sucedió, dando lugar a teorías que señalan que debe haber alguna nueva física que ayude a explicar los orígenes del universo, y que aún no se ha descubierto.
Sin embargo, estos físicos, del Imperial College de Londres y de las universidades de Copenhague y Helsinki, creen que hay una explicación más simple para la supervivencia del cosmos.
Los estudios sobre la partícula de Higgs -descubierta en el CERN en 2012 y responsable de dar masa a todas las partículas- han sugerido que la producción de bosones de Higgs durante la expansión acelerada del universo muy temprano (inflación) debería haber dado lugar a la inestabilidad y el colapso de este.
Los científicos han estado tratando de averiguar por qué esto no sucedió, dando lugar a teorías que señalan que debe haber alguna nueva física que ayude a explicar los orígenes del universo, y que aún no se ha descubierto.
Sin embargo, estos físicos, del Imperial College de Londres y de las universidades de Copenhague y Helsinki, creen que hay una explicación más simple para la supervivencia del cosmos.
Cuestión de gravedad
En un nuevo estudio que publican en la revista Physical Review Letters, describen cómo la curvatura del espacio-tiempo -la gravedad - proporcionó al universo la estabilidad necesaria para sobrevivir a su propia expansión, en ese período temprano.
El equipo investigó la interacción entre las partículas de Higgs y la gravedad, teniendo en cuenta la forma en que esta podría variar con la energía. Mostraron así que incluso una pequeña interacción entre ambos elementos habría sido suficiente para estabilizar el universo y que este evitara su propio colapso.
"El Modelo Estándar de la física de partículas, que los científicos utilizan para explicar las partículas elementales y sus interacciones, no ha proporcionado hasta el momento una respuesta a por qué el universo no se derrumbó tras el Big Bang", explica el profesor Arttu Rajantie, del Departamento de Física de la Imperial College de Londres, en un comunicado divulgado por AlphaGalileo.
"Nuestra investigación analiza el último parámetro desconocido en el Modelo Estándar - la interacción entre la partícula de Higgs y la gravedad-. Este parámetro no puede ser medido en experimentos con aceleradores de partículas, pero tiene un gran efecto en la inestabilidad de Higgs durante la inflación. Incluso un valor relativamente pequeño es suficiente para explicar la supervivencia del universo sin ninguna nueva física."
La interacción a escala cosmológica
El equipo planea ahora continuar su investigación con observaciones cosmológicas destinadas a observar esta interacción con mayor detalle, y a explicar el efecto que esta habría tenido en el desarrollo de los inicios del universo.
En particular, se utilizarán los datos de las misiones de la Agencia Espacial Europea actuales y futuros, referentes a las mediciones de la radiación de fondo cósmico de microondas y de las ondas gravitacionales.
"Nuestro objetivo es medir la interacción entre la gravedad y el campo de Higgs utilizando datos cosmológicos," explica el profesor Rajantie. "Si somos capaces de hacer eso, habremos proporcionado el último número desconocido del Modelo Estándar de la física de partículas y estaremos más cerca de responder a las preguntas fundamentales acerca de cómo estamos todos aquí", concluye.
En un nuevo estudio que publican en la revista Physical Review Letters, describen cómo la curvatura del espacio-tiempo -la gravedad - proporcionó al universo la estabilidad necesaria para sobrevivir a su propia expansión, en ese período temprano.
El equipo investigó la interacción entre las partículas de Higgs y la gravedad, teniendo en cuenta la forma en que esta podría variar con la energía. Mostraron así que incluso una pequeña interacción entre ambos elementos habría sido suficiente para estabilizar el universo y que este evitara su propio colapso.
"El Modelo Estándar de la física de partículas, que los científicos utilizan para explicar las partículas elementales y sus interacciones, no ha proporcionado hasta el momento una respuesta a por qué el universo no se derrumbó tras el Big Bang", explica el profesor Arttu Rajantie, del Departamento de Física de la Imperial College de Londres, en un comunicado divulgado por AlphaGalileo.
"Nuestra investigación analiza el último parámetro desconocido en el Modelo Estándar - la interacción entre la partícula de Higgs y la gravedad-. Este parámetro no puede ser medido en experimentos con aceleradores de partículas, pero tiene un gran efecto en la inestabilidad de Higgs durante la inflación. Incluso un valor relativamente pequeño es suficiente para explicar la supervivencia del universo sin ninguna nueva física."
La interacción a escala cosmológica
El equipo planea ahora continuar su investigación con observaciones cosmológicas destinadas a observar esta interacción con mayor detalle, y a explicar el efecto que esta habría tenido en el desarrollo de los inicios del universo.
En particular, se utilizarán los datos de las misiones de la Agencia Espacial Europea actuales y futuros, referentes a las mediciones de la radiación de fondo cósmico de microondas y de las ondas gravitacionales.
"Nuestro objetivo es medir la interacción entre la gravedad y el campo de Higgs utilizando datos cosmológicos," explica el profesor Rajantie. "Si somos capaces de hacer eso, habremos proporcionado el último número desconocido del Modelo Estándar de la física de partículas y estaremos más cerca de responder a las preguntas fundamentales acerca de cómo estamos todos aquí", concluye.
Referencia bibliográfica:
M. Herranen, T. Markkanen, S. Nurmi, A. Rajantie. Spacetime curvature and the Higgs stability during inflation. Physical Review Letters (2014). DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.211102.
M. Herranen, T. Markkanen, S. Nurmi, A. Rajantie. Spacetime curvature and the Higgs stability during inflation. Physical Review Letters (2014). DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.211102.
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