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Otros Ciencia Alan Guth, cosmólogo. Universos de bolsillo.

Alan Guth, cosmólogo. Universos de bolsillo.

Escrito por Pampa G. Molina/SINC 14 Agosto 2014
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Cuando Alan Guth (Nueva Jersey, 1947), padre de la teoría de la inflación cósmica, tuvo su momento 'eureka', anotó y recuadró en su libreta las palabras "revelación espectacular". Fue en 1979.

Alan Guth, cosmólogo. Universos de bolsillo.
En un par de semanas, su modelo teórico sobre el origen del mundo podría confirmarse definitivamente. Muchos lo consideran candidato al Nobel. A él le parece bien y recuerda que ha ganado otro galardón del que se siente orgulloso: el premio al escritorio más desordenado.

Alan Guth tuvo la mejor idea de su vida gracias a que husmeó en un terreno que no era el suyo. Empezó su carrera estudiando las matemáticas de las partículas elementales, una parcela de la física teórica lejana a los misterios de la cosmología. Se había graduado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts y, después de años de posdoctorado de un lado a otro (Princeton, Columbia, Cornell y Stanford), no encontraba una plaza fija. En lugar de ceder a la presión por publicar estudios para mejorar su expediente, se puso a curiosear y asistió a un par de conferencias de cosmología que le impactaron: una impartida por Steven Weinberg y otra por Robert Dicke.
"La existencia de infinitos universos de bolsillo es una idea perfectamente lógica"
Fue así como Guth supo que los físicos que indagan en los orígenes del cosmos se enfrentaban a una serie de problemas no resueltos: el de los monopolos magnéticos, el del horizonte y el de la planitud. Así, por sus nombres, no suenan a gran cosa, pero, básicamente, eran tres callejones sin salida que oscurecían el enigma favorito de Guth: ¿qué pasó en el 'bang' del Big Bang?

Con el runrún en su cabeza, una noche, mientras su familia dormía, tuvo una "revelación espectacular", según las palabras que anotó y recuadró en su libreta. Había imaginado una solución elegante que daba respuesta a la vez a los tres problemas. En su modelo, el universo primigenio se concentró en un espacio miles de millones de veces menor que un protón. En esas condiciones, la gravedad, por extraño que parezca, era repulsiva. La materia y la energía se expandieron de manera ultracelerada hasta que llegaron a ocupar el espacio de una canica. Se había formado la sopa cósmica primitiva y caliente de la que surgieron galaxias, planetas y la vida en la Tierra.

Esta es la página del cuaderno de Alan Guth donde escribió "revelación espectacular". La imagen fue tuiteada desde la cuenta del SLAC National Accelerator Laboratory de la Universidad de Stanford, donde trabajaba en 1979.
Página del cuaderno de Alan Guth donde escribió "revelación espectacular"


Su explicación es hermosa, y cuenta con algunas pruebas empíricas indirectas, pero no suficientes para corroborarla. Por eso, los resultados del radiotelescopio BICEP2 son vitales para Guth. En unas semanas, el equipo del satélite Planck los confirmará o desmentirá, aunque Guth espera que se confirmen. De todas maneras, el de Nueva Jersey está tranquilo: si los datos de BICEP2 eran erróneos, su teoría seguirá tan en pie como antes de que se anunciaran.

Antes de que se le iluminara la bombilla con su gran idea científica, usted se había pasado una temporada curioseando en campos ajenos al suyo, por el mero placer de entender. ¿Cree que ahora los jóvenes investigadores viven en un mundo más competitivo y tienen menos tiempo para dejar volar su imaginación?
Las cosas han cambiado. Cuando yo me doctoré, no había escrito muchos artículos científicos. Aun así, estaba bien considerado por la gente con la que había tenido trato y conseguí hacer varios posdoc en sitios muy buenos. Ahora, cuando la gente se doctora, tiene de tres a seis papers a sus espaldas. Hay demasiada presión por publicar resultados a toda velocidad y eso lleva a poner énfasis en proyectos más rápidos y simples, que pueden dar respuestas ágiles, pero limitan la capacidad de pensar con profundidad en nuevas direcciones.
"La verdad es que a veces me pregunto cómo a nadie más se le ocurrió la teoría de la inflación cósmica"
-Su modelo de universo inflacionario resolvió de golpe tres problemas que torturaban a los físicos e inauguró una nueva cosmología. ¿Por qué a nadie se le había ocurrido antes una solución tan aparentemente sencilla y completa como la idea de la inflación cósmica?
-La verdad es que yo me pregunto a veces lo mismo. Se trataba de coger ideas simples de la física de partículas y aplicarlas a cuestiones de la cosmología. Creo que la clave reside en que, por entonces, no había mucha gente con la suerte de tener conocimientos en estas dos áreas, capaz de dar forma a la idea de la inflación para conectarlas.

-En el mes de marzo, el astrofísico John Kovac, de Harvard, contactó con usted para anunciarle que con su telescopio BICEP2, desde el Polo Sur, había captado las huellas que confirmarían su modelo inflacionario. ¿Confió en los resultados de Kovac cuando él se los presento?
-Sí, la presentación de Kovac me convenció. En mi opinión, es un tipo muy listo y eso no ha cambiado. Cuando vino a explicarme que tenía entre manos los primeros ecos del Big Bang, parecía haber examinado todos sus resultados con mucho cuidado. Según sus cálculos, no había razón para considerar siquiera la posibilidad de que los datos procedieran de una fuente distinta a las ondas gravitacionales del universo primitivo. Lo que parece claro es que el equipo de Kovac trató de hacer los mejores ajustes sobre el efecto del polvo galáctico y obtuvo unas cifras muy bajas, pero no pensó lo suficientemente bien en la incertidumbre de estas medidas.

-Ha esperado 35 años hasta que las nuevas generaciones de científicos han creído encontrar evidencias fuertes que prueben su teoría. Si ahora estas pruebas de BICEP2 resultan inválidas, ¿qué supondrá para usted?
-Bueno, en primer lugar, todos los artículos que se escribieron sobre BICEP2 diciendo que aportaba la primera confirmación de la inflación cósmica fueron tremendamente exagerados. Mentían. Hay otras pruebas de la inflación cósmica. Si las medidas de BICEP2 no se confirmaran, no se pondría en duda la teoría ni nada de lo que esta predice.
"Los que decían que BICEP2 aportaba la primera confirmación de la inflación cósmica mentían. Hay otras pruebas"
-¿Pero no se sentiría decepcionado, ni un poco?
-Claro que sí. Me sentiría muy decepcionado porque estamos hablando de la confirmación más robusta de la inflación. Además, es la primera vez que algo puede informarnos sobre la escala de energías a la que sucedió la inflación. Sí, me gustaría mucho que se confirmaran los datos de BICEP2 pero, si no, hay muchas otras evidencias en favor de la inflación.

-¿Qué otras pruebas hay?
-La inflación hace una predicción de la densidad de la masa del universo, y además, predice muy claramente el espectro de fluctuaciones que se ven en el fondo cósmico de microondas. Este es casi uniforme, pero en una parte de cada 100.000 hay ondas, que Planck está midiendo con mucho cuidado. La inflación hace una predicción muy clara sobre los patrones de esas ondulaciones y explica por qué el universo es uniforme, lo cual, de otro modo, es imposible de entender. Y, obviamente, también dice que debería haber radiación de la gravitación procedente del universo temprano, pero la intensidad de esa radiación varía mucho de una versión de la inflación a otra. Hay versiones que predicen radiaciones mucho menos intensas que las que BICEP2 podría haber visto.

-Suenan rumores de que va a ganar el Premio Nobel. ¿Cómo los lleva?
-Bueno [se ríe], es una decisión de la Academia Sueca. No me preocupa. Me gustaría que me dieran el Nobel, claro, sería divertido. Pero sobreviviré si no me lo dan.

-Usted ganó ya otro premio, el trofeo al escritorio más desordenado...
-¡Sí, lo gané! Era un concurso organizado por Boston.com y el ganador del premio al despacho más desastroso fui yo. Estoy muy orgulloso. [Ríe].

El despacho de Guth ganó el premio al más desordenado de Boston.com. Aquí, una foto de su aspecto antes y después de la sesión de limpieza que la organización le regaló.
El despacho de Guth ganó el premio al más desordenado de Boston.com.

-Ahora usted está metido a fondo en las teorías de un multiverso con infinitos universos de bolsillo. Pero esto no puede confirmarse mediante pruebas empíricas. ¿Se puede llamar 'ciencia' a algo así?
-Creo que sí. En primer lugar, no es del todo cierto que no puedan confirmarse sino que, para hacerlo, deberían darse circunstancias que son muy improbables. En el tipo de multiverso que predice la inflación, donde constantemente se estarían formando universos de bolsillo en el fondo del espacio inflacionario, sería posible que colisionaran unos con otros. Se pueden buscar rastros de colisiones de nuestro universo de bolsillo con otros en el pasado. Los astrónomos están empezando a buscar evidencias y no se ha encontrado nada, pero al menos hay una hipótesis empíricamente comprobable.

-¿Y si jamás aparecen esas pruebas?
-A pesar de que no se encuentren, que yo creo que no se van a encontrar, sigo pensando que la idea de los multiversos es científica. Sirve para explicar características de nuestro universo y, además, hay un hecho relevante: el multiverso es una consecuencia de muchas de las versiones existentes del modelo de inflación.
"Si nuestro universo no es único, sino que es parte de un multiverso, entonces cada uno de los universos de bolsillo dentro de él tendrá una energía del vacío diferente".
-Pero la inflación tampoco está probada...
-No hay que probar todo lo que predice una teoría científica para que puedas considerarla creíble. Si tienes suficientes argumentos para darla por aceptable, es razonable creer que todas las demás cosas que predice la teoría también serán ciertas. Así que, si estuviéramos convencidos de que una variante particular de la inflación es la única que funciona para describir lo que vemos, y esta predijera un multiverso, forzosamente deberíamos creer que el multiverso existe. Pero eso aún no ha sucedido.

-¿Qué otras razones sirven para argumentar que la teoría del multiverso es científica?
-Otra razón es que provee una vía para probar la existencia de nuestro propio universo. Y, lo que creo que es más importante, explica la densidad de energía del espacio vacío, o el problema de la constante cosmológica. El valor que se ha medido para la energía del vacío es mucho más pequeño que lo que predicen los físicos de partículas. Hasta ahora, creo que la mejor explicación que tenemos sobre por qué esa energía es tan pequeña está en la idea del multiverso y de selección antrópica.
Alan Guth, cosmólogo
-¿Qué es la selección antrópica?
-La idea se basa en que, si nuestro universo no es único, sino que es parte de un multiverso, entonces cada uno de los universos de bolsillo dentro de él tendrá una energía del vacío diferente. La teoría de cuerdas predice que hay más de 10500 tipos de vacío. Y podemos pensar que, entre ellos, habrá alguno con una energía tan pequeña como la que nosotros estamos observando. Eso es la selección antrópica.

-¿Qué importancia tiene esa energía del vacío?
-La energía del vacío no es solo un número, afecta a la manera en la que ha evolucionado el universo, porque provoca su aceleración. Un valor muy grande y positivo causaría una expansión muy acelerada, de modo que el universo habría explotado antes de que se formara ninguna estructura. Si fuera negativa, el universo habría implosionado. Hay un argumento por el cual el universo solo pudo formarse si había una energía del vacío muy pequeña. Las cosas vivas solo existirían en ese caso, incluso aunque en la mayoría de los multiversos tuvieran una energía de vacío grande. Eso justificaría que observemos una energía baja. Creo que es una explicación perfectamente lógica sobre por qué el universo es como es. No sabemos si es cierto, pero podría serlo y la verdad es que no existen mejores argumentos. Δ

 

Comentarios   

 
+1 #1 L. González Mestres 14-08-2014 12:07
La realidad es que aunque se confirme el resultado de BICEP2, no será una prueba de la inflación cósmica.

La propaganda de ciertas universidades e instituciones, destinada a reclamar un premio Nobel para la cosmología inflacionaria en un contexto de búsqueda de subvenciones y de clientela estudiante, contiene muchas exageraciones. Ignora en particular que las cosmologías alternativas pueden reproducir este tipo de datos.

Los modelos de "antes del Big Bang" pueden sin problemas generar ondas gravitacionales susceptibles de producir la polarización primordial de la radiación de fondo de microondas que tal vez BICEP2 a detectado. La inflación no es necesaria en este caso. También se puede obtener un efecto similar a partir de perturbaciones "vectoriales" en cosmologías no inflacionarias.

En los años 1996 y 1997, propuse un espacio-tiempo espinorial que genera automáticamente una dirección privilegiada del espacio como la que la Colaboración Planck puede haber observado hace un año. Este mismo fenómeno conduce a perturbaciones vectoriales y a los efectos de polarización de la radiación de fondo de microondas que quizá BICEP2 ha detectado.

Mi artículo del 22 de julio pasado "CMB B-modes, spinorial space-time and Pre-Big Bang (II)", https://archive.org/details/BICEP2SSTII ,
analiza esta situación.

Saludos

Luis González Mestres, París
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0 #2 Luis González 14-08-2014 16:30
Me parece muy petinente el comentario de L.González Mestres y lo que él propone.
La forma espiroidal.
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+1 #3 L. González Mestres 14-08-2014 23:08
"La inflación hace una predicción de la densidad de la masa del universo, y además, predice muy claramente el espectro de fluctuaciones que se ven en el fondo cósmico de microondas."

Esto también es muy relativo. Las ecuaciones de Friedmann están llenas de materia oscura y de energía oscura sobre les que se sabe muy poco, y encima con el problema de la constante cosmológica. En cuanto al espectro de fluctuaciones del fondo cósmico de microondas, la inflación es un modelo pero una vez más se evita tener en cuenta las posibles cosmologías alternativas.

Saludos

Luis González Mestres, París
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