27/Jul/06

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"Exploramos el 'bang' del Big Bang"

Entrevista con Alan Guth, físico teórico, padre de la teoría de la inflación cósmica.

(El País) - Una de las grandes ideas que han guiado el avance de la cosmología en los últimos años es la inflación cósmica, un proceso que habría actuado cuando el universo tenía tan sólo unas fracciones de segundo agrandándolo enormemente y de forma muy rápida. Cada vez más pruebas confirman esta teoría, aunque aún no de modo definitivo. Alan Guth, padre de la inflación cósmica, ha estado en Barcelona en un congreso que ha conmemorado los 25 años de su propuesta.

La conversación con Alan Guth puede producir fascinación o vértigo, tal vez, pero difícilmente dejará indiferente a alguien que en algún momento se haya parado a pensar en el universo. Sus ideas giran en torno a preguntas inmensas: ¿Cómo pudo originarse absolutamente todo lo que existe, miles de millones de galaxias y estrellas y planetas... a partir de casi la nada, de una fracción de gramo de masa? ¿Cómo empezó a crecer el universo? ¿Por qué el cosmos es cómo lo observan ahora los astrónomos? ¿Se puede crear un universo en un laboratorio?

Guth, físico de partículas y cosmólogo estadounidense, 59 años, profesor del Massachusetts Institute of Technology, propuso hace 25 años una idea, un mecanismo físico llamado inflación cósmica, que soluciona pegas graves de la teoría clásica del Big Bang, de la gran explosión, a la hora de explicar por qué el universo es como es. "La inflación no niega en absoluto la teoría del Big Bang, sino que la complementa", afirma. Desde hace un cuarto de siglo, la hipótesis inflacionaria ha ido consolidándose y hoy gira en torno a ella gran parte de la cosmología teórica y observacional más avanzada. Los astrónomos, mientras tanto, han encontrado más y más hechos observables que la apuntalan, pero siguen sin dar con una prueba definitiva. En conmemoración del 25 aniversario de la propuesta, se ha celebrado ahora en Barcelona, organizado por Cosmocaixa, un simposio sobre la inflación cósmica con la participación de destacados físicos que han desarrollado la idea inicial de Guth, incluido él mismo.

Pregunta: ¿Cómo pueden los científicos investigar los primeros instantes del universo, casi el origen de todo lo que existe?

Respuesta: No es fácil, y siempre está la posibilidad de equivocarnos, pero nos basamos en las pruebas, en las observaciones de cómo es hoy el universo. Tenemos mucha información al respecto y, a partir de ella, intentamos ir hacia atrás en el tiempo.

P. Todas las sociedades buscan explicaciones acerca del cosmos y de su origen. ¿Qué es lo que caracteriza la explicación científica actual?

R. Lo que la hace única es que intenta hacer predicciones cuantitativas derivadas de las descripciones teóricas. Podemos medir, por ejemplo, la distancia de las galaxias lejanas en función de la velocidad a la que se alejan de nosotros; medimos las irregularidades de densidad de la radiación de fondo cósmica, que nos llega de todas las direcciones en el cielo y que creemos que es el resplandor del Big Bang. Esa radiación es casi uniforme y se ha medido con una precisión de uno en 100.000, pero también se han detectado las minúsculas irregularidades. Lo sorprendente es que no nos estamos remontando a los primeros minutos o segundos de la evolución del universo, sino que elaboramos teorías que abordan las primeras fracciones minúsculas de segundo.

P. ¿Cómo se siente un científico accede a esas etapas iniciales de todo lo que existe?

R. Aquí convergen dos campos: la física de partículas y la cosmología. Creo que estas son las cuestiones realmente fundamentales de la ciencia. No quiero decir que otros campos, como la biología o la neurociencia, o la química... no sean importantes, todos ellos lo son. Pero personalmente me fascinan más esos temas básicos, las leyes fundamentales de la naturaleza y cómo ha llegado a ser el universo como es.

P. ¿Qué es la teoría de la inflación?

R. Es un giro más en la teoría convencional del Big Bang, que realmente no dice nada del bang mismo, sino que es una descripción del universo desde poco después de la gran explosión hasta ahora. Por eso deja muchas cuestiones abiertas. Por supuesto la teoría convencional explica muchas cosas: cómo se expande y se enfría el universo primitivo, cómo se sintetizan los elementos ligeros, cómo la materia en el universo empieza a condensarse para acabar formando grupos de galaxias, galaxias, estrellas y después planetas. La inflación va más allá, no intenta explicar aún el origen mismo del universo porque arranca con algo de materia ya existente, pero.... suelo decir que la inflación intenta explicar el bang del big bang. La teoría aplica la física de la relatividad general de Einstein que indica que, bajo ciertas circunstancias, la gravedad actúa como una fuerza repulsiva, en lugar de la fuerza atractiva con la que estamos familiarizados.

P. Alguien ha dicho que, si se compara el universo con una persona, la teoría del Big Bang se remonta hasta el momento en que el niño está en la maternidad del hospital, pero no antes. ¿Hasta dónde lleva la inflación?

R. Se podría decir que, en la secuencia de tiempo, hasta una fracción ínfima de segundo después de la concepción. Pero probablemente será mejor hacer una comparación teniendo en cuenta el nivel de desarrollo y entonces yo diría que la inflación se remonta al estado de embrión.

P. ¿Cómo es el universo inflacionario?

R. Partimos de un poquito de universo primitivo, algo muy pequeño, algo que podría ser mil millones de veces más pequeño que un protón, pero podría tener esa materia gravitatoriamente repulsiva. Asumamos que existe esa región minúscula de universo primitivo y entonces empieza a expandirse exponencialmente, duplicándose y duplicándose de tamaño muy rápidamente, por lo menos un centenar de veces. Al final de ese proceso de inflación, todo el universo, o la región del cosmos que evolucionará hasta convertirse en el cosmos observable actual, sería mucho más grande que antes de ese crecimiento tremendo. Aun así, no tendría más de un centímetro de diámetro. A partir de ese momento, la repulsión gravitatoria deja de actuar y continua la expansión normal hasta ahora, y el universo tiene un tamaño actualmente de unos 13.000 millones de años luz.

P. ¿Quiere decir que cuando se acaba esa brevísima inflación sigue la evolución según el modelo del Big Bang clásico?

R. Exacto. La inflación no desplaza de ninguna manera el modelo convencional de Big Bang. Lo que hace es especificar las condiciones previas.

P. ¿Por qué le hace falta el período inflacionario a la teoría convencional? ¿No es correcta?

R. Desde luego la teoría del Big Bang tiene muchas pruebas satisfactorias, pero también tiene problemas que la inflación resuelve, como el hecho de que sea tremendamente uniforme y que tenga una densidad muy próxima a la masa crítica. Debo precisar que la inflación no es una teoría única, sino un tipo de teorías con una idea general común.

P. ¿Se puede abordar científicamente el instante inicial?

R. Hay propuestas que intentan explicar el origen mismo del universo. Al formular esas hipótesis sus autores asumen qué gran parte de la física existía ya incluso antes de que existiera el universo. Pero esa presunción... no conozco ninguna propuesta que intente explicar realmente cómo se originan las leyes mismas de la física. Si se asume eso, se puede intentar describir cómo el universo se originaría prácticamente a partir de la nada.

P. ¿Podría estar naciendo un universo ahora mismo?

R. Desde el concepto de inflación, pensamos que las condiciones que originaron nuestro universo no son únicas y que se pueden crear otros prácticamente en cualquier momento y en cualquier lugar. Es más, el proceso mismo de la inflación no genera un único universo sino un flujo de universos, siempre hay fragmentos de materia creando universos. Lo llamamos inflación eterna.

P. ¿Cabría tener noticias de otros universos?

R. Creemos que no, y es una pena, porque sería mucho más divertido verlos directamente.

P. ¿Es posible crear un universo inflacionario en laboratorio?

R. Se ha planteado la posibilidad teóricamente. Desde luego no tenemos nada que se aproxime a la tecnología necesaria para hacerlo, porque sería imprescindible alcanzar una densidad de la materia extremadamente alta, fuera del alcance de nuestros laboratorios actuales. Pero es interesante el planteamiento teórico. La verdad es que no estoy muy seguro de cuál es la respuesta, aunque sí puedo decir que utilizando una física enteramente clásica, con ecuaciones deterministas, sería imposible; incluso con la relatividad general de Einstein no es posible crear un universo inflacionario en el laboratorio, hace falta la mecánica cuántica. Y con una versión cuántica de la relatividad... el gran problema es que no tenemos una sólida teoría así. Al margen de esto, aunque se lograse hacer un universo inflacionario en el laboratorio, no desplazaría al nuestro, sino que se desconectaría en una fracción minúscula de segundo y crearía su propio espacio. Sería muy difícil comprobar si realmente se ha creado o no y, desde luego, sería imposible, observar su evolución. ¡Una pena!

P. ¿Hay alguna prueba, alguna observación, que demuestre definitivamente que la inflación cósmica es correcta?

R. Los detalles de la inflación dependen de la física a muy, muy altas energías, a las que no tenemos acceso directamente en los experimentos. Pero el hecho de que se haya observado, desde 1998, que la expansión del universo está acelerándose —aunque no sepamos exactamente la causa y por eso lo llamamos energía oscura— tiene el efecto de situar la densidad del universo cerca de a la masa crítica que predice la inflación. Además, hay observaciones muy precisas de la radiación de fondo que se ajustan muy bien a las predicciones. En el futuro, se va a obtener información aún más detallada. También sería importante la detección de ondas gravitacionales con un satélite que está el proyecto, el Lisa. Estas observaciones podrían proporcionar pruebas muy consistentes, y tal vez suficientes, para convencer a todo el mundo de que la teoría de la inflación es correcta.

P. ¿Espera que le den el premio Nobel?

R. No sé... al llegar noviembre siempre me llama gente.... De cualquier modo, seré feliz si me lo dan o si no me lo dan.

Aportado por Eduardo J. Carletti