La Teoría de Cuerdas redefine el Big Bang

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La Teoría de Cuerdas — la idea de que todas las partículas pueden representarse como cuerdas o bucles de cuerdas de longitud increíblemente diminuta, oscilando en varias frecuencias — fue desarrollada inicialmente para ayudar a explicar por qué los quarks, las minúsculas partículas fundamentales que crean a los protones y neutrones, están siempre confinados en partículas compuestas mayores. Sin embargo, la Teoría de Cuerdas ha evolucionado para permitir a los científicos trabajar con temas más amplios. Por ejemplo, pueden usar la Teoría de Cuerdas para idear explicaciones para algunos de los mayores problemas en la cosmología, tales como el estado de Universo – su forma, tamaño etc. – justo tras el Big Bang, cuando los quarks vagaban libremente.

En estas líneas, un grupo de físicos teóricos han publicado recientemente un interesante escenario de Teoría de Cuerdas que describe una nueva forma de aproximarse al desarrollo del Big Bang. Proponen que el Universo comenzó como un tipo objeto teórico relleno de espacio llamado “brana”.

Este trabajo se publicó el 27 de enero de 2006 en la edición digital de Physical Review Letters.

“Quizá el problema más ambicioso de la cosmología es la cuestión de las condiciones iniciales del Universo — cómo era antes de expandirse en las estrellas y planetas que vemos hoy”, dijo un físico involucrado en el estudio, Robert Leigh de la Universidad de Illinois, a PhysOrg.com. “Proponemos que el Universo, antes de su expansión, era una brana inestable que decayó en innumerables bucles de cuerdas para formar el Universo tal y como lo conocemos hoy”.

El modelo convencional para la expansión del Universo asume que el Universo existió una vez como un volumen muy pequeño, casi un punto, llamado “singularidad”. Entonces tuvo lugar el Big Bang, y el Universo se expandió rápidamente. Una extensión de este, y uno de los principales competidores del modelo de brana, en la Teoría del Big Crunch/Big Bang, la cual asume que el Universo una vez fue vasto, entonces se “colapsó en una singularidad antes de expandirse. El modelo del Big Bang/Big Crunch implica que el tiempo existió antes del Big Bang.

El problema con el modelo del Big Crunch/Big Bang es que las leyes matemáticas de la Relatividad General Clásica no funcionan en un singularidad. Y si los científicos no pueden comprender matemáticamente la singularidad, no pueden, en teoría, comprender por completo la geometría del espacio-tiempo, ya sea antes del Big Crunch o tras el Big Bang.

“Nuestro modelo de brana nos permite especificar matemáticamente qué podría haber pasado en el Big Bang, y también nos da una novedosa interpretación del tiempo en la Teoría de Cuerdas”, dijo Leigh.

Él y su grupo proponen que el tiempo comenzó cuando, a través de un evento similar al Big Bang, la brana decayó en cuerdas cerradas (bucles) que se propagaron creando la materia común que conforma el Universo. Este escenario, además de evitar los problemas matemáticos de una singularidad, también ayuda a explicar algunos otros temas. Por ejemplo, para nosotros, el Universo parece igual en todas direcciones. En este modelo de brana, la homogeneidad del Universo podría explicarse como resultado de un Universo joven con condiciones iniciales homogéneas, tal como una brana que llenase el espacio por partes iguales. Leigh y sus colegas pueden continuar explorando esto en estudios adicionales.


Cita: “Brane Decay and an Initial Spacelike Singularity,” Phys. Rev. Lett. 96, 031301 (2006)

Autor: Laura Mgrdichian

Fecha Original: 2006-04-02

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