Observar las propiedades cuánticas del Big Bang

“La relatividad general no reconoce la física cuántica”, dice Martin Bojowald a PhysOrg.com. Y eso, insiste, causa problemas cuando se trata de comprender la evolución del universo desde el Big Bang: “Llegas a un punto donde derivas todos esos valores infinitos y la física clásica deja de tener sentido”.

La clave de Bojowald, científico de la Universidad Estatal de Pennsylvania, cree, está en integrar las ecuaciones cuánticas con la relatividad general en un marco que podría haber tenido lugar en los primeros momentos del desarrollo cósmico de nuestro universo. Discute sobre este tema, y presenta sus ecuaciones en Physical Review Letters: “How Quantum is the Big Bang? (¿Cómo de cuántico es el Big Bang?)

Para construir una descripción de lo que sucedió en el Big Bang (o incluso antes), Bojowald ha ido añadiendo lentamente términos a sus ecuaciones que abordan distintas propiedades cuánticas. “A veces estas se escriben como ‘fuerzas adicionales’”, explica, “y una a la que miramos fue una consecuencia de la capacidad de las cantidades de fluctuar con el tiempo”.

“Los comportamientos fluctuantes causan que las cantidades cambien rápidamente en el tiempo. Si midiésemos algo dos veces seguidas, obtendríamos distintas cantidades”, dice Bojowald. Las complejas ecuaciones usadas para obtener esta información, no obstante, “se mantiene sensible y puede decirnos lo que sucede. Pero no sabemos la teoría completa, y las ecuaciones aún son difíciles de analizar”.

Pero una cosa que ofrece este comportamiento fluctuante es confirmación: “Confirmamos algunas de las indicaciones que recibimos en los inicios referente al límite superior que pueden tener las densidades de energía”, explica Bojowald. “En la física clásica, tienes que este número es infinito. Con los efectos cuánticos, vemos que debe haber un límite superior en las densidades de energía y temperaturas”.

¿Qué sucede cuando se alcanzan estos límites superiores?, continúa Bojowald: “Una posibilidad es que el universo rebote. Inicialmente, un universo en colapso se haría cada vez más denso. Cuando se alcanzaran los límites superiores de energía, daría como resultado el universo en expansión que vemos ahora”.

La siguiente pregunta, sin embargo, es cómo estas fluctuaciones cuánticas afectaron al universo. “A menudo pensamos en él como una cantidad de tiempo muy pequeña”, dice Bojowald, “y tal vez así fue. Pero con las fluctuaciones cuánticas, pudo ser un tiempo mayor. Ya fuese un rebote verdaderamente corto, o el universo pasara un largo tiempo en un estado cuántico, una vez que se alcanzó el valor adecuado, empezó a expandirse”. Todo depende de cuál fuese el estado cuántico del universo en ese momento. Que el universo se expanda, contraiga u oscile, depende del estado cuántico.

Comprender cómo el universo pudo pasar a existir podría responder otras preguntas. “Aunque los modelos del inicio del universo parecen complejos”, insiste Bojowald, “son en verdad algunos de los modelos matemáticamente más simples que tienen algo que hacer algo con la realidad. En cierto sentido, esto puede ayudarnos a comprender la física fundamental”.

Pero en términos de evolución cósmica, este trabajo tiene un potencial que podría ser incluso más apasionante. “Puede afectar a qué tipo de observaciones podemos hacer”, dice Bojowald. “Esta es la motivación para observar estas ecuaciones y ver lo que implican. Podríamos ser capaces de observar lo que sucedió justo tras el Big Bang – e incluso antes”.


Autor: Miranda Marquit
Fecha Original: 13 de junio de 2008
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  1. Observar las propiedades cuánticas del Big Bang…

    “La relatividad general no reconoce la física cuántica”, dice Martin Bojowald a PhysOrg.com. Y eso, insiste, causa problemas cuando se trata de comprender la evolución del universo desde el Big Bang: “Llegas a un punto donde derivas todos esos…

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