Tendencias Científicas
Fuente: Pixabay
La cuestión del origen del universo o de si existió algo antes del famoso “Big Bang” (la gran explosión que lo produjo) sigue sin respuesta porque ni los telescopios más potentes han permitido aún resolverlas. Sin embargo, a este respecto existen muchas teorías.
Una investigación sugiere ahora una nueva manera de probar el inicio del espacio y del tiempo, para determinar cuál de todas dichas teorías es correcta.
Hasta la fecha, la hipótesis más aceptada a este respecto había sido la de la inflación cósmica, que predice que el universo se expandió a velocidad ultrarrápida en sus instantes iniciales (en la primera y fugaz fracción de un segundo). Pero otras teorías han señalado escenarios alternativos, como la existencia de un “Big Crunch” antes del Big Bang. La dificultad radica en encontrar medidas que puedan corroborar alguno de estos escenarios.
Un nuevo enfoque
Una prometedora fuente de información para esto es la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB), es decir, el resplandor del Big Bang que impregna todo el espacio.
Este resplandor, pareció en un primer momento uniforme, pero observaciones posteriores han constatado que presenta pequeñas variaciones. Estas variaciones provienen de fluctuaciones cuánticas presentes en el nacimiento del universo, que se han extendido a medida que el propio universo se ha ido expandiendo.
El método convencional para tratar de distinguir escenarios distintos en el origen del cosmos consiste en buscar posibles rastros de ondas gravitacionales en el CMB; fluctuaciones generadas en la curvatura del espacio-tiempo que serían la señal de la fulminante expansión del Universo después del Big-Bang.
Lo que propone la presente investigación es “un nuevo enfoque que nos permita revelar directamente la historia evolutiva del universo primordial a partir de estas señales astrofísicas. En función de cada escenario (de inicio del cosmos), esta historia sería única", explica uno de los autores del trabajo, el astrófisico del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y de la Universidad de Texas en Dallas (EEUU), Xingang Chen.
Una investigación sugiere ahora una nueva manera de probar el inicio del espacio y del tiempo, para determinar cuál de todas dichas teorías es correcta.
Hasta la fecha, la hipótesis más aceptada a este respecto había sido la de la inflación cósmica, que predice que el universo se expandió a velocidad ultrarrápida en sus instantes iniciales (en la primera y fugaz fracción de un segundo). Pero otras teorías han señalado escenarios alternativos, como la existencia de un “Big Crunch” antes del Big Bang. La dificultad radica en encontrar medidas que puedan corroborar alguno de estos escenarios.
Un nuevo enfoque
Una prometedora fuente de información para esto es la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB), es decir, el resplandor del Big Bang que impregna todo el espacio.
Este resplandor, pareció en un primer momento uniforme, pero observaciones posteriores han constatado que presenta pequeñas variaciones. Estas variaciones provienen de fluctuaciones cuánticas presentes en el nacimiento del universo, que se han extendido a medida que el propio universo se ha ido expandiendo.
El método convencional para tratar de distinguir escenarios distintos en el origen del cosmos consiste en buscar posibles rastros de ondas gravitacionales en el CMB; fluctuaciones generadas en la curvatura del espacio-tiempo que serían la señal de la fulminante expansión del Universo después del Big-Bang.
Lo que propone la presente investigación es “un nuevo enfoque que nos permita revelar directamente la historia evolutiva del universo primordial a partir de estas señales astrofísicas. En función de cada escenario (de inicio del cosmos), esta historia sería única", explica uno de los autores del trabajo, el astrófisico del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y de la Universidad de Texas en Dallas (EEUU), Xingang Chen.
Introducir el tiempo en la interpretación de datos
Estudios previos se habían centrado en las variaciones espaciales en el universo inicial, pero les faltaba un elemento clave: el tiempo. Sin un reloj para medir el paso del tiempo, no se puede saber la historia evolutiva del universo primordial de forma inequívoca.
La nueva investigación sugiere que existen tales "relojes"; y que estos se pueden utilizar para medir el paso del tiempo en el nacimiento del universo.
Según apuntan Chen y su equipo, estos relojes serían partículas pesadas que oscilan como un péndulo gracias a algún tipo de empuje mecánico-cuántico, y sin que hubiesen sido impulsadas inicialmente. Los investigadores han bautizado a estas partículas como “Relojes estándar primordiales”.
“Con la ayuda de estas partículas del tiempo, podemos convertir las pilas de imágenes fijas en una película coherente, y así revelar directamente la historia de la evolución del universo primordial”, asegura Chen.
En esto podrían colaborar experimentos en curso como los proyectos BICEP3 y Keck Array, y muchos otros de todo el mundo que reunirán datos muy precisos sobre CMB y las ondas gravitacionales. Si el penduleo de los relojes estándar primordiales es lo suficientemente fuerte, estos experimentos podrían detectarlo en la próxima década.
Estudios previos se habían centrado en las variaciones espaciales en el universo inicial, pero les faltaba un elemento clave: el tiempo. Sin un reloj para medir el paso del tiempo, no se puede saber la historia evolutiva del universo primordial de forma inequívoca.
La nueva investigación sugiere que existen tales "relojes"; y que estos se pueden utilizar para medir el paso del tiempo en el nacimiento del universo.
Según apuntan Chen y su equipo, estos relojes serían partículas pesadas que oscilan como un péndulo gracias a algún tipo de empuje mecánico-cuántico, y sin que hubiesen sido impulsadas inicialmente. Los investigadores han bautizado a estas partículas como “Relojes estándar primordiales”.
“Con la ayuda de estas partículas del tiempo, podemos convertir las pilas de imágenes fijas en una película coherente, y así revelar directamente la historia de la evolución del universo primordial”, asegura Chen.
En esto podrían colaborar experimentos en curso como los proyectos BICEP3 y Keck Array, y muchos otros de todo el mundo que reunirán datos muy precisos sobre CMB y las ondas gravitacionales. Si el penduleo de los relojes estándar primordiales es lo suficientemente fuerte, estos experimentos podrían detectarlo en la próxima década.
Referencia bibliográfica:
Xingang Chen, Mohammad Hossein Namjoo, Yi Wang. Quantum Primordial Standard Clocks. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2016) [enlace].
Xingang Chen, Mohammad Hossein Namjoo, Yi Wang. Quantum Primordial Standard Clocks. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2016) [enlace].
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Los electrones abren un nuevo mundo a la física cuántica
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