Científicos de Harvard explican qué existió antes del Big Bang

Según la Teoría del Big Bang, la materia era un punto diminuto y de alta intensidad que, en un momento determinado, explotó y se expandió, creando así el universo. Sin embargo, surge una duda válida: ¿Qué conocemos antes de esta gran explosión?

Esta pregunta la han planteado diversos científicos de la Universidad de Harvard*, quienes han desarrollado teorías que describen el universo primigenio.

please credit to: WMAP Collaboratio

Fuente: WMPA Collaboration; The Harvard Gazette. 

La teoría más exitosa es conocida como la inflación cósmica, ésta describe cómo el universo expandió su tamaño en una fracción de segundo justo antes de que comenzara el Big Bang.

Sin embargo, estos argumentos han generado diferentes debates en el mundo científico.

De tal manera, diversos investigadores han desarrollado otras teorías, con el objetivo de intentar explicar los mismos resultados experimentales que se han basado en la teoría de la inflación cósmica.

En algunas de estas teorías, se señala que el universo primigenio se estuvo contrayendo en lugar de expandirse, por lo que se supone que el Big Bang fue parte del Big Bounce.

Avi Loeb, investigador del Departamento de Astronomía en Harvard, ha expresado sus inquietudes acerca de la teoría de la inflación, sugiriendo que su capacidad de adaptación aparentemente infinita hace que la teoría sea casi imposible de probar.

“La situación actual sobre la teoría de la inflación yace en que es una idea tan flexible que no puede ser falsable experimentalmente”, señaló Loeb. “No importan los resultados observables y medibles que las personas presenten, siempre existen otros modelos de inflación que pueden explicarlo”.

Por lo tanto, los experimentos pueden ayudar a establecer algunos detalles del modelo dentro del marco de la teoría inflacionaria, pero no se puede probar la validez del marco en sí. Sin embargo, la falsabilidad debe ser un sello distintivo de cualquier teoría científica.

Es aquí donde Xingang Chen –catedrático del Departamento de Astronomía de Harvard– y sus colaboradores han desarrollado durante muchos años la idea de utilizar algo que denominaron un Reloj estándar primigenio  y que funciona como una  sonda del universo primigenio.

Después de un intenso debate en donde se cuestionó la posibilidad de que las teorías inflacionarias hicieran algún tipo de predicción, Xingang Chen trabajó con Avi Loeb y Zhong-Zhi Xianyu para aplicar la idea del reloj estándar primigenio a las teorías no inflacionarias con el objetivo de presentar un método que puede ser utilizado para falsabilizar experimentalmente la teoría inflacionaria.

Chen, Loeb y Xianyu lograron su cometido y lo publicaron en un artículo titulado: Unique Fingerprints of Alternatives to Inflation in the Primordiall Power Spectrum.

En un esfuerzo por encontrar alguna característica que pudiera separar la inflación de otras teorías, el equipo de Chen comenzó por identificar propiedades definidas de diversas teorías, principalmente la evolución histórica del tamaño del universo primigenio:

“Por ejemplo, durante la inflación, por definición, el tamaño del universo creció exponencialmente. En algunas teorías alternativas, el tamaño del universo se contrajo –en algunos casos de manera muy lenta y, en otros de manera muy rápida”, señaló Xianyu.

“Los observables convencionales que la gente ha propuesto hasta ahora, tienen problemas para distinguir las diferentes teorías porque estos observables no están relacionados directamente con esta propiedad”, continuó Xianyu. “Así que queríamos encontrar qué observables son los que se pueden vincular a esa propiedad definitoria”.

Las señales generadas por el reloj estándar primigenio, pueden servir a este propósito.

El reloj, explicó Chen, es cualquier tipo de partícula elemental masivamente pesada en el universo primigenio energético. Dichas partículas deberían existir en cualquier teoría, y oscilan a alguna frecuencia regular, como el balanceo del péndulo de un reloj.

El universo primigenio no era del todo uniforme. Fluctuaciones cuánticas se convirtieron en las semillas de la estructura a gran escala del universo actual. Además, son una fuente clave de información en la que confían los físicos para aprender lo que sucedió antes del Big Bang.

La teoría esbozada por Chen sugiere que pequeñas partículas del reloj estándar, generaron señales que se imprimieron en la estructura de esas fluctuaciones. Y dado que los relojes estándar en diferentes universos primordiales dejarían diferentes patrones de señales, dijo Chen, pueden determinar qué teoría del universo primigenio es más precisa.

“Si nos imaginamos toda la información que aprendimos sobre lo que sucedió antes del Big Bang y la colocamos en un rollo de fotogramas de película, entonces el reloj estándar nos dice cómo se deben reproducir estos fotogramas”, explicó Chen. “Sin información sobre el reloj, no sabemos si la película se debe reproducir hacia adelante o hacia atrás, rápido o lento, al igual que no estamos seguros de si el universo primigenio se estaba inflando o contrayendo, y qué tan rápido lo hizo. Aquí es donde radica el problema. El reloj estándar colocó sellos de tiempo en cada uno de estos fotogramas cuando la película se filmó y nos dice de qué se trata el filme”.

El equipo calculó el aspecto de estas señales de reloj estándar en las teorías no-inflacionarias, y sugirió cómo buscarlas en observaciones astrofísicas.

“Si se encontrara un patrón de señales representan un universo en contracción”, dijo Xianyu, “sería falsable toda la teoría inflacionaria, independientemente de los modelos detallados que se construyan”.

El éxito de esta idea yace en la experimentación: “Estas señales serán muy sutiles de detectar”, señaló Chen. “Nuestra propuesta es que debería existir algún tipo de campo masivo que ha generado estas estas huellas, por lo que calculamos sus patrones. Sin embargo, no sabemos qué tan larga es la amplitud general de estas señales. Puede ser que sean muy débiles y difíciles de detectar, lo que significa que tendremos que buscar en muchos lugares diferentes”.

La radiación del fondo cósmico de microondas es un lugar”, indicó Chen. “La distribución de galaxias es otra. Ya hemos comenzado a buscar estas señales y ya hay algunos candidatos, aunque todavía necesitamos más datos”.

  

 

*Este post contiene una gran parte traducida del artículo que publicó The Harvard Gazette, que se titula “Before the Big Bang”, por lo que se respetan los derechos de autor. La finalidad de este artículo es informativo y no pretende plagiar ninguna idea, por ello, se reconoce que las ideas provienen de The Harvard Gazette.

Fuente

The Harvard Gazette. (2019). Before the Big Bang. The Harvard Gazette. Recuperado de https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/04/harvard-study-proposes-new-way-to-probe-universe-before-the-big-bang/

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