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¿Hubo una segunda inflación?

Área: Física — domingo, 17 de enero de 2016

Se propone una segunda inflación cosmológica que se daría después de la estándar. Esto explicaría la cantidad de materia oscura.

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Se cree que 10-35 segundos tras el Big Bang el Universo sufrió una inflación exponencial que multiplicó cualquier volumen en un gran número de órdenes de magnitud. Esta teoría inflacionaria soluciona dos problemas fundamentales en el Universo que vemos: su gran isotropía y su geometría prácticamente plana.

Pero en el Universo que vemos hay otros problemas. Uno de los principales es la presencia de materia oscura, una matería que ejerce su influencia gravitatoria, pero que no podemos ver.

Ahora el grupo de Hooman Davoudiasl propone una nueva teoría en la que el Universo hubiera sufrido un periodo con una inflación secundaria que habría dado lugar a la proporción de materia oscura que inferimos.

Según Davoudiasl el problema es que si hubiese poca materia oscura se podría pensar en un mecanismo plausible que la creara durante la inflación, pero al haber tanta cantidad (más que materia ordinaria) debe de haber otra fuente para crear estas partículas de materia oscura. La materia oscura representa un cuarto del total de masa-energía, pero la ordinaria representa sólo un 5%.

Hay teorías físicas que permiten explicar la debilidad de la gravedad respecto a las otras fuerzas, pero no pueden aceptarse porque predicen cantidades ingentes de materia oscura que no puede ser avalada por las observaciones. De hecho, se ha sugerido que las proporciones observadas de un 25% y un 5% son cantidades comparables.

Para solucionar el origen de la materia oscura se ha propuesto precisamente esta nueva hipótesis de una segunda inflación. Tras la inflación estándar, que duró una fracción de segundo, el universo se fue enfriando. Al cabo de unos segundos a unos minutos se formaron las partículas de materia ordinaria. Pues bien, entre medias se tuvo que producir esta segunda inflación que crearía la cantidad observada de partículas de materia oscura. Según Davoudiasl, claro.

Esta segunda inflación no sería ni tan grande ni tan violenta como la primera y daría cuenta de la dilución de la materia oscura.

En el modelo de Big Bang habitual, la aniquilación entre partículas de materia oscura fue la que proporcionaba energía para generar las partículas ordinarias del modelo estándar al principio. Pero el universo, al ir expandiéndose aún más, redujo los encuentros entre partículas de materia oscura y la aniquilación no pudo seguir el ritmo de la expansión. Por tanto, es precisamente la expansión del Universo la que impidió más aniquilación de materia oscura al disolver las partículas de las que consta. Además, esta escasa aniquilación posterior sería facilitada por la escasa interacción que hay entre partículas de materia oscura.

Es precisamente esta escasa interacción la que permite ser relacionada con la cantidad de materia oscura que hay hoy en día. Así que, según los experimentos van cuantificando la fuerza de esta interacción, se puede ir calculando la cantidad de materia oscura.

Pues bien, para que todo encaje y se prediga la cantidad de materia oscura inferida que creemos que hay, Davoudiasl y sus colaboradores introducen un segundo periodo inflacionario alimentado por el sector oscuro. Esta inflación, un poco más débil que la primera, diluiría la abundancia de partículas primordiales, dejando al Universo con la cantidad de materia oscura que se infiere hoy en día.

Según Davoudiasl, pese a que la nueva hipótesis es no estándar, tampoco es muy complicada y este modelo simple puede predecir la cantidad de materia oscura que se cree que hay.

Lo malo es que demostrar esta nueva idea no parece fácil. Pese a todo, este físico afirma que se podría alcanzar la energía necesaria que hubo en esta segunda inflación en aceleradores como el LHC o el RHIC, por lo que es posible su comprobación experimental.

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Fuentes y referencias:
Artículo original
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Ilustración: Brookhaven National Laboratory.

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4 Comentarios

  1. lluís:

    – Algunos físicos, por ejemplo Roger Penrose, ni siquiera creen que hubiera un periodo inflacionario, como para que ahora resulte que no solo hubo uno,sino que hubo un segundo periodo inflacionario. Aunque desde luego puedan estar errados los que piensan que no hubo inflación.
    Lo cierto es que no existen evidencias directas observacionales sobre ese brevísimo periodo en el que el Universo se expandió enormemente (aunque ; y aunque en principio se pensó que todo aquel asunto del BICEP2 y los modos B de polarización podrían ser una prueba de la inflación, por lo visto todo quedó en nada (polvo cósmico, dijeron).
    – Y no deja de ser una lástima que no se confirmara ese asunto del BICEP2, puesto que la inflación es una teoría que hace predicciones sobre las características o patrones de las ” ondas gravitacionales o gravitatorias”.
    – Y no sé cómo podrían verse afectadas ( o no) esas ondas gravitatorias, que diría que un día u otro aparecerán, si realmente hubo una segunda inflación cosmológica.
    – En definitiva, stay tuned.

  2. NeoFronteras:

    Pues sí, de momento no hay confirmación de la inflación a través de ondas gravitacionales primordiales por medio de BICEP-2. Ya veremos qué pasa con BICEP-3.

    Pero hay nuevos rumores de que LIGO podría haber descubierto ondas gravitacionales estándar. Pero hasta que los chicos de LIGO no lo publiquen no lo sabremos seguro.

    En cuanto a la inflación, pues quizás hubo, pero, quizás, no se debió al mecanismo propuesto.

    La verdad es que todas estas “soluciones” parecen parches a teorías que no funcionan bien.

  3. Miguel Ángel:

    Pues parece ser que esos rumores sobre LIGO suenan con fuerza. Este mismo año tendremos la respuesta.

  4. lluís:

    – Con fuerza no sé si suenan. Que yo sepa no se ha publicado nada que haya pasado por la revisión por pares.Lo único que sé es que Lawrence Krauss tuiteó algo al respecto.Leí su tweet.
    – Un saludo, Miguel Ángel.

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