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Y TODO COMENZO...

 
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Pedrogomez
Magnitud 1
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MensajePublicado: 20 Nov 2007 14:37    Asunto: Y TODO COMENZO... Responder citando

19/11/2007

ENTREVISTA CON: Sabino Matarrese
"Y TODO COMENZ脫鈥 "

鈥淓n el universo temprano no hubo ninguna 茅poca anterior a la Inflaci贸n鈥

Ya lo dijo Max Planck. No podemos conocer el tiempo en el que todo comenz贸 鈥揺l tiempo cero, si lo hubo-, cuando las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza 鈥揼ravedad, electromagnetismo y las fuerzas subat贸micas fuerte y d茅bil- estaban unificadas en una sola, seg煤n la Teor铆a del Todo. Describir el Universo antes del tiempo que estableci贸 el f铆sico alem谩n -10-43 segundos- es imposible con la F铆sica actual. Pero en una fracci贸n de segundo despu茅s, el Universo se expandi贸 y se enfri贸 y la gravedad se separ贸 de las otras tres interacciones. Fue un momento crucial: se produjo un cambio brusco en las condiciones iniciales y, con 茅l, una explosi贸n que liber贸 enormes cantidades de energ铆a y aceler贸 la expansi贸n del Universo. En este proceso, que el cosm贸logo estadounidense Alan Guth bautiz贸 en 1981 con el nombre de 鈥淚nflaci贸n鈥 鈥搇a primera etapa tras el 鈥淏ig Bang鈥, que supuestamente dio origen al Universo-, se habr铆a creado toda la materia y energ铆a c贸smicas. Reconstruir esos instantes iniciales es una de las obsesiones cient铆ficas de Sabino Matarrese, f铆sico te贸rico de la Universidad de Padua (Italia). Este cient铆fico abri贸 hoy, en el centro de congresos del Puerto de la Cruz (Tenerife), la XIX Escuela de Invierno del Instituto de Astrof铆sica de Canarias (IAC), con un curso sobre 鈥淓l Universo Inflacionario鈥.

Todas las culturas de todos los tiempos han intentado explicar el Universo a gran escala, es decir, como un todo, al igual que su origen y evoluci贸n. Estas interpretaciones fueron muy respetables en su tiempo, pese a lo rid铆culas que algunas puedan parecernos hoy en d铆a, bajo una perspectiva moderna. Ahora, los modelos cosmol贸gicos son representaciones posibles del Universo que se expresan por lo general mediante ecuaciones matem谩ticas. La teor铆a del Big Bang es uno de ellos, el m谩s aceptado por la comunidad cient铆fica. De hecho, los astr贸nomos se refieren a 茅l con la expresi贸n Modelo Est谩ndar del origen del Universo, aunque para atar algunos cabos sueltos se ha incorporado un nuevo concepto: la Inflaci贸n o el crecimiento extraordinario que registr贸 el Universo una fracci贸n de segundo despu茅s de la gran explosi贸n inicial.

Pero 驴qu茅 hac铆a el Universo antes de expandirse? 鈥淪i esta pregunta 鈥搑esponde Matarrese- se refiere a la aceleraci贸n de la expansi贸n durante la Inflaci贸n (en el universo temprano), la respuesta correcta es que no hubo ninguna 茅poca anterior a la Inflaci贸n鈥. En Cosmolog铆a, la reconstrucci贸n de los hechos s贸lo puede hacerse hasta el 鈥渢iempo de Planck鈥 (10-43 segundos), la unidad m谩s peque帽a de tiempo que tiene sentido f铆sico.

鈥淒e acuerdo con la actual visi贸n de la historia del Universo, basada en el paradigma de la Inflaci贸n, no hubo 鈥揳dvierte Matarrese- nada parecido a un verdadero principio del tiempo. El Universo (global) siempre ha estado ah铆, igual que en el modelo del Universo Estacionario, un modelo pasado de moda鈥. Pero a帽ade: 鈥淧or otro lado, las observaciones nos dicen que nos ha tocado vivir en una regi贸n local de un gran universo global que, tras haber sido sometido a la Inflaci贸n (es decir, tras pasar por un crecimiento exponencial en todas las escalas), se ha recalentado, por lo que toda la materia y la radiaci贸n que conocemos ha sido 鈥榬egenerada鈥. En tal espacio local del Universo, para muchos prop贸sitos pr谩cticos, podemos seguir diciendo que hubo un principio del tiempo, un Big Bang.鈥

EL UNIVERSO INFLACIONARIO

La teor铆a del Big Bang sostiene que el Universo dio comienzo hace unos 13.000 millones de a帽os, cuando un 煤nico punto llamado 鈥渟ingularidad鈥, de materia infinitamente densa e infinitamente caliente, hizo explosi贸n, emitiendo una inmensa cantidad de energ铆a. En aquel momento cercano al origen, todo era homog茅neo y no se pod铆an distinguir las part铆culas entre s铆. Las cuatro fuerzas de la naturaleza tambi茅n eran equivalentes y la materia y la radiaci贸n estaban en equilibrio. A temperaturas tan elevadas, el n煤mero de procesos de desintegraci贸n entre cada part铆cula y su antipart铆cula era id茅ntico al n煤mero de procesos de creaci贸n de 茅stas a partir de fotones.

El Universo sufri贸 un enfriamiento progresivo y la materia, a medida que el tama帽o del Universo iba creciendo, fue pasando por transiciones de fase, cambios bruscos en las propiedades al sobrepasar cierto valor cr铆tico, como sucede en un cambio de estado f铆sico. Tras el r谩pido crecimiento exponencial de la Inflaci贸n, tan s贸lo trillon茅simas de trillon茅simas de segundo despu茅s del origen, producido por la 鈥渆nerg铆a del vac铆o鈥 (energ铆a de fondo existente en el espacio incluso en ausencia de todo tipo de materia), la expansi贸n del Universo volvi贸 a adquirir su ritmo normal.

La teor铆a de la Inflaci贸n se propuso para dar respuesta a algunas cuestiones pendientes de la cosmolog铆a del Big Bang, como justificar la uniformidad a gran escala del universo observado y hacerla compatible con la 鈥渄istancia del horizonte鈥 (el l铆mite hasta donde puede haber llegado una se帽al luminosa desde el principio del Universo). Si el modelo inflacionario es correcto, el universo que vemos se limita a una porci贸n muy peque帽a de cuanto es en su integridad.

Si bien no todos los cient铆ficos apuestan por la realidad de la Inflaci贸n, teor铆a que consideran arriesgada y a falta de pruebas a煤n m谩s firmes, Matarrese, en cambio, lo tiene claro: 鈥淟a teor铆a del Universo Inflacionario es extremadamente s贸lida y en eso todos sus competidores fallan por completo a la hora de predecir lo que observamos (es el caso de la teor铆a basada en las Cuerdas C贸smicas), o se presentan, de hecho, muy similares a la Inflaci贸n. El mejor argumento a favor de la Inflaci贸n son las perturbaciones que observamos como anisotrop铆as en la temperatura del Fondo C贸smico de Microondas.鈥 Precisamente para hablar de la relaci贸n entre estas observaciones y el Universo Inflacionario, este investigador participa en la Escuela de Invierno del IAC (Canary Islands Winter School of Astrophysics), que este a帽o lleva por t铆tulo 鈥淓l Fondo C贸smico de Microondas: de las fluctuaciones cu谩nticas al universo actual鈥.

La radiaci贸n que recibimos del Fondo C贸smico de Microondas (CMB, de sus siglas en ingl茅s) no procede de estrellas ni de galaxias, sino del fondo oscuro que vemos, de ah铆 su nombre, y es la luz emitida unos 300.000 a帽os despu茅s del Big Bang. Se trata, por tanto, de una radiaci贸n f贸sil procedente de la 茅poca m谩s primitiva del Universo, con una temperatura de s贸lo unos tres grados sobre el cero absoluto y que ahora nos llega muy debilitada, principalmente en forma de peque帽as ondas de radio (microondas). Aunque aparentemente homog茅nea, esta radiaci贸n no es igual en todas las direcciones, como demostraron el sat茅lite COBE y el Experimento de Tenerife en el Observatorio del Teide hace m谩s de una d茅cada. Por el contrario, presenta peque帽as variaciones en su temperatura seg煤n las distintas direcciones de observaci贸n (anisotrop铆as o inhomogeneidades, en el lenguaje de la ciencia). De ah铆 que el estudio de esta radiaci贸n nos puede ayudar a comprender c贸mo el universo primitivo se transform贸 en el que ahora vemos y a concluir que la actual distribuci贸n de galaxias, en forma de c煤mulos y superc煤mulos, vac铆os y dem谩s estructuras, es el resultado de variaciones infinitesimales en la radiaci贸n de materia en una 茅poca muy temprana del Universo.

LA PART脥CULA鈥業NFLAT脫N鈥

鈥淪ea lo que sea lo que ocurriese (si es que ocurri贸 algo) antes de la Inflaci贸n 鈥揺xplica Matarrese-, ha sido completamente eliminado por la dominaci贸n de la energ铆a del vac铆o durante la Inflaci贸n. Esto se denomina Teorema del 鈥渘o pelo鈥 c贸smico [efecto que implica la p茅rdida de toda la informaci贸n de un cuerpo en colapso desde la regi贸n exterior a ese cuerpo]: si hay algo actuando como energ铆a de vac铆o, todos los dem谩s ingredientes c贸smicos ser谩n finalmente eliminados鈥. Sin embargo, como se帽ala Matarrese, 鈥渓a Inflaci贸n generar谩 las semillas de la formaci贸n de la estructura c贸smica y de las anisotrop铆as del Fondo C贸smico de Microondas, as铆 como ondas gravitatorias desde las oscilaciones cu谩nticas del estado de vac铆o鈥. Y a帽ade: 鈥淗acia su final(que ocurre m谩s o menos alrededor de 10-33 segundos despu茅s de lo que solemos llamar 鈥楤ig Bang鈥), el campo escalar [forma especial que pudo adoptar la materia en el universo primitivo, la cual no vemos, como sucede con el campo electromagn茅tico de la Tierra, y que pudo contener una gran energ铆a] causado por la Inflaci贸n (llamado 鈥榠nflat贸n鈥) da lugar al 鈥榬ecalentamiento鈥 del Universo durante el cual fueron creadas la materia y la radiaci贸n. De este modo, al final de la Inflaci贸n, tenemos un Universo local que parece muy homog茅neo e isotr贸pico, con geometr铆a casi plana y dotado de diminutas irregularidades, que coinciden con las semillas para la posterior formaci贸n de la estructura c贸smica, etc.鈥

Seg煤n este modelo inflacionario, el universo primitivo era muy simple, dominado por el inflat贸n como 煤nica part铆cula, la que da lugar a la Inflaci贸n, y donde las 煤nicas variaciones significativas resultan de d茅biles fluctuaciones cu谩nticas con ella. En un universo en expansi贸n normal, la densidad de la materia se reduce, lo que no sucede con el campo escalar y su energ铆a. Esto significa que el espacio se dilata con m谩s rapidez y durante m谩s tiempo, fen贸meno observado en la Inflaci贸n. El campo escalar tambi茅n pierde energ铆a con el tiempo, desintegr谩ndose y produciendo part铆culas normales. Es entonces cuando aparece un universo caliente como contempla la teor铆a cl谩sica del Big Bang.

鈥淟os experimentos del Fondo C贸smico de Microondas pueden -seg煤n Matarrese- informarnos de la escala de energ铆a de la Inflaci贸n, que muy probablemente sea la escala GUT [la escala de distancia en la que las tres interacciones se igualan seg煤n la Teor铆a de la Gran Unificaci贸n (GUT, de las siglas en ingl茅s). Podemos comprobar esta escala con la polarizaci贸n del Fondo C贸smico de Microondas [peque帽a orientaci贸n en la radiaci贸n como resultado de su interacci贸n con los electrones], buscando ondas gravitatorias primordiales鈥. Estas ondas supuestamente fueron generadas durante la Inflaci贸n, tal y como predice la teor铆a de la Relatividad General de Einstein. 鈥淓n muchos aspectos 鈥搒ubraya Matarrese-, 茅ste es el mayor reto de los futuros experimentos del CMB y nos dar谩 una prueba 煤nica de la escala GUT.鈥

LA MISI脫N PLANCK

Si pretende acercarse a la 鈥溍﹑oca de Planck鈥, el per铆odo de tiempo m谩s temprano en la historia del Universo, no pod铆a llamarse de otra manera. La misi贸n Planck, que la Agencia Europea del Espacio lanzar谩 el 31 de julio de 2008 y en la que el IAC participa con un instrumento, est谩 dise帽ada para estudiar el origen y la evoluci贸n de la radiaci贸n del Fondo C贸smico de Microondas. Ser谩 la tercera misi贸n espacial en este campo tras los sat茅lites COBE y WMAP, aunque tecnol贸gicamente m谩s avanzada.

Como miembro del equipo de Planck, Matarrese considera que esta misi贸n brindar谩 una oportunidad 煤nica para obtener numerosas respuestas que son fundamentales para la Cosmolog铆a. 鈥淓n primer lugar 鈥揳punta-, nos proporcionar谩 una determinaci贸n de alta precisi贸n de la mayor铆a de los par谩metros cosmol贸gicos as铆 como de algunas propiedades de las part铆culas elementales鈥. Y en segundo lugar, Planck nos ofrecer谩 informaci贸n muy importante sobre las llamadas 鈥榓nisotrop铆as secundarias鈥 [las variaciones en la temperatura de la radiaci贸n del CMB que son generadas por la interacci贸n de la radiaci贸n con la materia en el tiempo que va desde la recombinaci贸n, cuando se forman los primeros 谩tomos estables de hidr贸geno y helio, hasta ahora], las cuales nos dan una comprensi贸n cuantitativa de la estructura a gran escala del Universo.鈥

鈥淧ersonalmente 鈥揷omenta Matarrese-, yo a帽adir铆a a esta lista mi inter茅s espec铆fico en el posible conocimiento de la llamada 'no-Gaussianidad' de las perturbaciones primordiales, es decir, las desviaciones de las estad铆sticas posibles m谩s simples de las semillas primordiales. La posible presencia de no-Gaussianidad primordial tendr铆a una importancia enorme para nuestro conocimiento de la naturaleza de la Inflaci贸n y del proceso que genera las perturbaciones.鈥

Wink NO ESPERO QUE SE LO LEAN TODO.

Fuente: IAC.
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JUANAN
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MensajePublicado: 20 Nov 2007 16:31    Asunto: Re: Y TODO COMENZO... Responder citando

Pedrogomez escribi:
19/11/2007

..........
Wink NO ESPERO QUE SE LO LEAN TODO.

Fuente: IAC.


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Seamos realistas, pidamos lo imposible.
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Pedrogomez
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MensajePublicado: 20 Nov 2007 20:03    Asunto: Responder citando

Bueno las cosas como son, es un tost贸n aunque interesante, estas charlas se dan en el Puerto de la Cruz (Tenerife) todos los a帽os en unas jornadas que organiza el IAC, nunca he ido pero tienen que estar muy bien, siempre hay cient铆ficos de todas partes del mundo.
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Algol
Invitado





MensajePublicado: 21 Nov 2007 15:22    Asunto: Responder citando

La verdad, un poco de envidia ya me das teniendo este tipo de actividades relativamente a mano.

En directo tienen que ser bastante m谩s agradecidas las conferencias, y con gente de primer nivel ummm.

enga, estamos.
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Pedrogomez
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Registrado: 01 Ene 1970
Mensajes: 2001
Ubicaci髇: Tenerife

MensajePublicado: 21 Nov 2007 22:38    Asunto: Responder citando

Jeje, hola Algol, precisamente estuve dudando de colocar el post o no por lo extenso que es, pero record茅 que una vez coloqu茅 un tema parecido y me acord茅... -!recuerdo que creo que es Algol al que le gustan estos temas, igual se lo lee y se pasa un rato cohonudo!!. Bueno nos leemos!. Wink
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