Grandes resultados de la Física: La teoría del Big Bang III

En el presente post continuaré destripando el modelo inflacionario y sus implicaciones, además, me gustaría hacer una breve introducción a la famosa teoría de cuerdas... ya que desde que el modelo inflacionario hizo su aparición la idea de que pueden existir otros universos además del nuestro no ha dejado de aparecer en la especulación cosmológica.

Lo cierto es que más que de teoría de cuerdas habría que hablar de hipótesis de cuerdas, ya que dicha “teoría” todavía no ha realizado predicciones que se puedan someter al juicio de los experimentos, aunque como recuerda el físico Brian Greene en sus libros El Universo Elegantey El tejido del Cosmos, la “teoría de cuerdas” si ha realizado postdicciones, es decir, durante el desarrollo de la misma ha dado valores correctos sobre valores que ya conocíamos, como por ejemplo, la carga del electrón.

La idea base de la teoría de cuerdas es que todas las partículas elementales, electrones, quarks, etc., no son puntuales como se piensa actualmente, sino que en realidad serían como unos finas cuerdas extremadamente pequeñas, dichas cuerdas estarían oscilando continuamente, y dependiendo de la frecuencia de dicha oscilación las propiedades de la partícula serían diferentes, dando así lugar a electrones, quarks, etc. La teoría de cuerdas no está exenta de controversia ya que para que este modelo de la realidad funcione necesita que existan como mínimo 11 dimensiones, diez de ellas espaciales y la undécima sería el tiempo. Debido a la complejidad creciente de dicha teoría, que cada vez incluye objetos más exotéricos como las branas, a que hasta el momento no ha realizado predicciones que puedan ser sometidas a experimentos para verificar su validez y que además algunos defensores de dicha teoría argumentan que debe ser cierta porque es matemáticamente bella, ha hecho que algunos físicos como Sheldon Glashow, Lee Smolin y Peter Woit, se muestren muy críticos con dicha teoría, incluso filósofos como Mario Bunge también se han mostrado críticos con la misma (sí, filósofos, macho).

No obstante la teoría de cuerdas se puede aplicar a la cosmología y como resultado ofrece respuestas interesantes y sugerentes.

Gabriele Veneciano, padre de la teoría de cuerdas y su equipo, han propuesto un modelo cosmológico en el cual el denominado Big Bang no sería el principio del universo. Por lo tanto, el tiempo no tendría su inicio en él. Su modelo, basado en la teoría de cuerdas, expone que el Universo ha existido desde siempre. La materia en él estaba muy enrarecida, y con el paso del tiempo dicha materia fue agrupándose poco a poco. En algunos lugares se llegó a acumular tanta materia que se formaron agujeros negros. La materia que caía en su interior quedaba para siempre separada del Universo.

Esto sucedía en todos los agujeros negros; así pues, el Universo primigenio quedaba dividido en fragmentos desconectados de él. Este proceso seguía inexorablemente y la materia continuaba acumulándose, aumentando así su densidad en el interior de dichos agujeros, pero según la teoría de cuerdas existe un límite para la densidad de materia que no puede ser rebasado. Cuando se alcanzó dicho límite la materia rebotó, comenzando así a expandirse. Ese momento sería lo que nosotros hemos denominado Big Bang. Según este modelo, nuestro universo, sería el interior de un agujero negro (ahí es nada).

Los físicos Paul J. Steinhardt y Neil Turok (no es el cazador de dinosaurios, ni mi pj del wow) han propuesto un modelo más extraño aún. Su modelo cosmológico parte de la idea de que nuestro universo es una membrana de varias dimensiones moviéndose a través de un espacio de más dimensiones. Para que la cosa no nos resulte tan extraña y difícil de digerir, reduzcamos el número de las dimensiones. Imaginen que nuestro universo y otros que pudieran existir sólo tienen dos dimensiones, es decir, que fueran planos. Serían como enormes folios moviéndose en el espacio de tres dimensiones, al que tan acostumbrados estamos.

Según este modelo, dos universos membranas (los folios en nuestro caso) se irían acercando, hasta que llegaran a chocar, ese choque sería lo que nosotros conocemos como Big Bang. A partir de ahí los universos membranas se irían separando y evolucionando cada uno por su lado. Pero llegaría un momento en el cual dejarían de alejarse y empezarían a acercarse de nuevo, comenzando así, un nuevo ciclo, el proceso continuaría indefinidamente. Sería indefinido en el tiempo tanto hacia el futuro como hacia el pasado, esto es, nunca hubo un principio.

Lo más interesante de todo esto es que los modelos cosmológicos que defienden estos dos grupos de científicos son falsables. Dicho de otro modo, que podemos comprobarlos. Ambos grupos, basándose en sus modelos cosmológicos, han hecho unas predicciones sobre la frecuencia e intensidad de las ondas gravitatorias que deberían ser detectadas. Las ondas gravitatorias son oscilaciones del espacio-tiempo. Serían algo parecido a las ondas que se desplazan por la superficie de un estanque cuando alguien tira una piedra en él. Si una onda gravitatoria alcanza un cuerpo, éste, al paso de la onda a través suyo, se estirará y se comprimirá.

La teoría predice la existencia de dichas ondas, aunque hasta el día de hoy no se ha detectado ninguna. Situación que puede cambiar con los observatorios como el LIGO y el VIRGO. Estos observatorios, junto con el satélite Planck, podrán, en opinión de Gabriele Veneciano, confirmar o desmentir estos modelos cosmológicos.

Uf, y ya para el próximo post, el último modelo de universo.