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¿Por qué el Universo no colapsó durante la inflación?

Área: Física — Domingo, 23 de Noviembre de 2014

Un estudio reciente sugiere que el Universo no colapso durante la inflación gracias a la interacción entre el Higgs y la gravedad.

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Salvo algún que otro resultado, un buen artículo científico, una tesis doctoral decente o una simple charla tratan de dar una solución a un problema previamente establecido. Conforme añadimos piezas al modelo cosmológico que dé cuenta del Big Bang y de lo que pasó inmediatamente después, es más complicado encajar todas las piezas.
Al principio la idea del Big Bang no era más que una expansión súbita de espacio que se llenó de materia, pero entonces se añadió el Modelo Estándar, la inflación, materia oscura, etc.
Los estudios sobre el bosón de Higgs (supuestamente descubierto hace poco en el LHC y ahora recientemente puesto en duda) predicen que durante la expansión acelerada del Universo, que se ha denominado inflación y que se dio inmediatamente tras el Big Bang, el Universo debería de haberse desestabilizado para colapsar a continuación. Como el estimado lector está ahora leyendo esto, entonces es que hay algo que está mal o que falta en ese razonamiento.
El Modelo Estándar usado para explicar las partículas elementales y sus interacciones no ha proporcionado hasta ahora una respuesta a por qué el Universo no colapsó al poco de darse el Big Bang. El vacío electrodébil debe ser inestable durante la inflación debido a las grandes fluctuaciones a gran escala según sugieren los datos de BICEP2 (resultado este que también está en entredicho). Básicamente, el vacío del Modelo Estándar es separado por una barrera de potencial de un vacío inestable y el Universo puede saltar la barrera puede por culpa de las fluctuaciones de un Higgs sin masa efectivo, lo que colocaría al Universo en un vacío inestable que lo destruiría.
En este tiempo los físicos han tratado de explicar por qué el Universo no colapsó y han echado mano de todo tipo de teorías exóticas o de nuevas físicas. Sin embargo, un grupo de investigadores de Imperial College London y de las universidades de Copenhague y Helsinki ha llegado a una explicación mucho más simple que no requiere de nada exótico.
En su trabajo describen cómo la curvatura del espacio-tiempo producida por la gravedad proporciona la estabilidad necesaria al Universo para sobrevivir a la tremenda expansión de la inflación. Para ello han estudiado la interacción entre los bosones de Higgs y la gravedad según varía con la energía. Al parecer, incluso una pequeña interacción es suficiente para estabilizar el Universo.
Incluso para una escala de inflación muy alta las correcciones de la curvatura alteran el potencial efectivo del Higg del Modelo Estándar durante la inflación.
El último parámetro desconocido del Modelo Estándar es, en concreto, la magnitud de la interacción entre el Higgs y la gravedad. Este parámetro no puede ser medido en los aceleradores de partículas, pero tiene, según este nuevo estudio, un gran efecto sobre la estabilidad del Universo durante la inflación. Incluso un valor relativamente pequeño es suficiente para explicar por qué el Universo sobrevivió a ese evento sin necesidad de recurrir a físicas exóticas.
Estos físicos planean continuar con el estudio usando observaciones cosmológicas para saber más detalles de esta interacción y sus posibles efectos sobre el Universo temprano. En concreto usarán datos de futuras misiones de la ESA que midan el fondo cósmico de microondas y las ondas gravitatorias. Si son capaces de hacerlo, quizás puedan proporcionar el valor a ese último parámetro del Modelo Estándar o, por lo menos, acotarlo.

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Fuentes y referencias:
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Esquema: Wikipedia.

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5 Comentarios

  1. tomás:

    Otro título podría ser: “¿Por qué el “Todo” no volvió a la “Nada” inicial?”. Y el resumen en negrita quizá sería: “Porque una infinitud de cosillas infradiminutas que no sabemos con seguridad qué son tuvieron aluna relación desconocida con la gravedad, de la cual nos consta que existe, pero sin una suficiente teoría sobre su naturaleza”.
    Y no lo digo con ironía sino con tristeza y por resaltar mi ignorancia. Quizá es que alguna “depre” propia se suma a la atmosférica. ¡Cuanto daría por poder hablar -aunque sólo fuera de mis dudas sobre el tema-, con alguna propiedad!
    Acabo de hablar por teléfono con mi inestimable amigo y admirado Miguel Ángel, el comentarista siempre prudente y acertado. Nos extraña esta sequía de comentarios. Porque los temas siguen siendo jugosos y variados.
    Esperemos tiempos mejores echando de menos, como es natural, a los mejores en general.
    Abrazos para todo el que quiera tomarlos.

  2. lluís:

    ¿No se había dicho que era el quark top, el que podía ser el garante de la estabilidad del Universo?.¿Descarta esto este estudio?.
    De acuerdo, tomás te tomo los abrazos. Un saludo.

  3. lluís:

    ¿que midan las ondas gravitatorias?. Esto será suponiendo que las encuentren primero. Que uno sepa tampoco está claro que se hayan encontrado.

  4. NeoFronteras:

    Pues no, no las han detectado directamente todavía. Por eso se trataría de misiones futuras. Sea con interferómetros espaciales o con el sucesor de Planck.
    En el primer caso sólo se ha aprobado una prueba de concepto de vuelo en formación ultrapreciso.
    En cuanto a Planck mejor que su sucesora sea otorgada a otro grupo que no sea tan rácano con los datos.
    Por cierto, se suponía que en este mes los chicos de Planck publicarían los resultados sobre polarización. Y, como siempre, se han retrasado.

  5. Claudio:

    para Tomas y la sequia de comentarios…quiero decirle que yo siempre leo los articulos y comentarios… mis conocimientos no me alcanzan para hacer algun aporte. Sin embargo siempre termino muy agradecido del trabajo de neo y de todos ustedes.

    saludos

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