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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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EL BIG BANG

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El Bin Bang

La era de Planck

 

Las partículas y las fuerzas
Los fermiones: quarks y leptones
Los bosones: portadores de fuerzas
Las teorías de gran unificación
La teoría del Todo
Las partículas virtuales

La era de Planck y la inflación
La era de Planck
La era inflacionaria
La homogeneidad del Universo
La planitud del Universo
La aparición de la materia y la bariogénesis

La evolución de la materia
El confinamiento de los quarks y la era hadrónica
El desacoplamiento de los neutrinos y la era leptónica
La nucleosíntesis primordial
La recombinación y la radiación fósil
Las fluctuaciones de densidad primordiales

Algunas curiosidades
La dualidad onda-partícula
La paradoja EPR y la no separabilidad
El ajuste de las constantes fundamentales
El gato de Schrödinger
Los universos paralelos

 

 

 

Universe_expansion_es

Según la teoría del Big Bang, el Universo se originó en una singularidad espaciotemporal de densidad infinita matemáticamente paradójica. El universo se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los otros.

 

La era de Planck

Nuestra descripción del nacimiento del Universo no va a comenzar exactamente en el tiempo cero. Si repasamos la película del Big bang a la inversa, más nos acercamos al nacimiento del Universo y más elevadas son su temperatura y densidad. Así, las condiciones se vuelven cada vez más extremas, y las leyes de la física deben ser extrapoladas en ámbitos que nuestros aceleradores de partículas no son capaces de reproducir.

La era de Planck

Los físicos desarrollaron al final del siglo pasado las teorías de unificación de las fuerzas que permiten intentar estas extrapolaciones. Sin embargo, no hay teoría confirmada de unificación de la gravitación con las otras fuerzas, solamente algunas tentativas de respuestas como, por ejemplo, la teoría de las supercuerdas. Así, no es posible describir todos los primeros instantes del Universo, cuando la densidad y temperatura eran tales que la gravitación y las otras fuerzas sólo formaban probablemente una única interacción.

La extrapolación de la física conocida muestra que estas condiciones extremas reinaron cuando el Universo tenía una edad de menos de 10-43 segundos. Todo el período que precede, llamado era de Planck, nos es, pues, inaccesible.

 

Max_Planck_1933

 

Max Karl Ernest Ludwig Planck (Kiel, Alemania, 23 de abril de 1858 – Gotinga, Alemania, 4 de octubre de 1947) fue un físico alemán considerado como el fundador de la teoría cuántica y galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918.

 

El espacio tiempo durante la era de Planck

La ausencia de teoría confirmada no nos impide tener algunas ideas de carácter general sobre la física del Universo en esta época. Queda así claro que durante la era de Planck nuestra concepción habitual del espacio-tiempo está completamente obsoleta.

Puesto que la gravedad debe comportarse como las otras tres fuerzas, ella también se asocia a un bosón portador de interacción: el gravitón. La era de Planck está así animada de un incesante vaivén de gravitones intercambiados por las diversas partículas virtuales que pueblan entonces el Universo. Sin embargo, el gravitón no es una partícula como las otras. Es, en cierto modo, un concentrado de curvatura del espacio-tiempo. Las sucesiones frenéticas de creaciones y desapariciones de gravitones se traducen, pues, en cada punto por importantes fluctuaciones de la curvatura del espacio-tiempo.

En consecuencia, debemos rechazar la imagen habitual del espacio como tejido elástico muy liso. Durante la era de Planck, el espacio-tiempo es más bien una superficie muy atormentada y constantemente en cambio; una clase de espuma cuántica en la cual los vínculos se hacen y deshacen sin cesar entre regiones próximas o muy alejadas.

Añadamos a este cuadro, ya un poco difícil de imaginar, el hecho de que, en esta época, las dimensiones de espacio suplementarias requeridas, por ejemplo, por la teoría de las supercuerdas no están escondidas. Todas las dimensiones están desarrolladas de la misma manera, y las partículas evolucionan en un espacio en más de tres dimensiones.

El instante cero

¿Qué es el instante cero? Allí también existen varias posibilidades y la situación está lejos de ser clara. En la visión tradicional de las cosas, cuando se acerca el tiempo cero, el Universo ve su temperatura y densidad media aumentar hasta acabar finalmente en un estado de singularidad donde alcanzan un valor infinito.

Pero según otra visión desarrollada por el inglés Stephen Hawking y el americano James Hartle, tal singularidad no es necesaria. Según ellos, cuando se remonta hacia la época inicial, el tiempo pierde poco a poco el carácter que le conocemos y se transforma en una dimensión de espacio. Así, cuando nos acercamos al tiempo cero, la noción misma del tiempo desaparece, lo que elimina la necesidad de una singularidad inicial.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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