A horcajadas en el Tiempo

La Recombinación y Fin del Big Bang
Ahora, hablando del segundo modelo que hemos enunciado describir, está basado en la suposición que las irregularidades antes de la
recombinación sean de tipo «isotermal», o sea, que haya tiempo para que fluya el calor y la temperatura sea constante. En ellas, la densidad
sería mayor, con una más lenta evolución. El tamaño inicial de estas perturbaciones que pueden sobrevivir a la época de radiación sería sólo del
orden de 10 6 . Después de la recombinación, por fragmentación estas masas deberían producir cúmulos de estrellas. Luego, ellos se atraen
entre sí, formando galaxias cada vez más grandes. La lenta asociación gravitacional de éstas dará origen a estructuras cada vez de mayores
dimensiones, como grupos, cúmulos y supercúmulos de galaxias. En esta teoría, estas dos últimas formas de asociaciones se estarían formando
en la época presente, hecho que parece corroborado por las observaciones. Un aspecto aún incierto en esta teoría es que las primeras
perturbaciones tienen que ser generadas por partículas con masa que no sufran interacciones electromagnéticas para evitar que las borre la
presión de la radiación. Estas partículas podrían ser los leptones masivos, que, como vimos, pueden contribuir a la densidad del universo.
Asimismo, observaciones de galaxias cercanas necesitan de la presencia de grandes cantidades de masa oscura (sin interacciones
electromagnéticas) en sus alrededores, que también puede ser consecuencia de la existencia de esos leptones masivos. Todo ello permite ser
optimista en este campo.
Los computadores, para ambos modelos, matemáticamente permiten reproducir de manera coincidente las estructuras observadas. Sin
embargo, todavía queda camino que recorrer para que se pueda llegar a un pronunciamiento sobre cuál de las teorías es la que se corresponde
mejor con las observaciones, lo que se irá dando en la medida en que se siga mejorando en profundidad y detalles.
Más Allá De La Síntesis Electrodébil
Al recorrer examinando todo el periodo de vida del universo podemos concluir que la parte que mejor comprenden los cosmólogos sobre
el Big Bang que da inicio al cosmos va desde los nueve microsegundos (cuando se rompe la simetría electrodébil) a los primeros 300.000 años
(la época de la recombinación). No se entiende demasiado bien el proceso ni antes ni después de ese periodo. Por ejemplo, ha sido difícil
estudiar el periodo de formación de las galaxias debido a su complejidad. Recién en los últimos años se han logrado, aunque insuficientes
todavía, avances al respecto, gracia a el HST. Sólo la utilización a su plena capacidad de los nuevos grandes telescopios que se encuentran
todavía en etapa de montaje, y la postura en órbita de uno espacial más poderoso que el Hubble, podrán proporcionarnos en el futuro los datos
científicos necesarios para adentrarnos en esta era tan compleja. Las temperaturas y energías son tan altas antes de que se produzca la ruptura
de la simetría electrodébil, que no han podido reproducirse aún en ningún laboratorio de física de alta energía. Lo que pasa en ese período
primordial es un juego de conjeturas para los teóricos de la física de campos.
Supongamos que retrocedemos en el tiempo hasta los nueve primeros microsegundos y que, utilizando nuestro computador, dejamos
que el tiempo corra hacia atrás, y que aumente la temperatura. ¿Qué pasa? Según el modelo estándar, no mucho. El gas radiante compuesto por
el plasma de quarks-gluones y de leptones sigue contrayéndose y su temperatura aumenta. Como la densidad y la presión de este gas plasmoso
se ajustan a las condiciones del sistema de singularidad de Penrose-Hawking, acabamos encontrando en el origen mismo del universo la
singularidad y nuestro computador lanza números infinitos... garabatos y delirios. Para elaborar una imagen del universo antes de los primeros
nueve microsegundos, tenemos que ir más allá del modelo estándar de las partículas cuánticas y pasar a un modelo nuevo. ¿Cómo elaborar un
nuevo modelo? ¿Qué condiciones tendría que reunir?
El modelo estándar ha tenido mucho éxito y se considera como base para entender la estructura actual del universo. Sus principales
fundamentos observacionales son la detección de la radiación del fondo cósmico, la expansión del universo, la homogeneidad y la isotropía
global, la abundancia relativa de los elementos químicos primordiales y el número del tipo de neutrinos existentes, entre otras. Sin embargo,
como hemos visto en distintas secciones de este capítulo sobre el universo primitivo, hay áreas donde quedan detalles oscuros o totalmente
desconocidos. Pero más aún, propugna algunas consideraciones teóricas que no coinciden con ideas generales sobre las simetrías, que suelen
ser correctas en otros dominios, como las simetrías partícula-antipartícula, entre números leptónicos y otras de orden cuántico. Adicionalmente,
quedan insolubles ciertos problemas lógicos y más de alguna paradoja.
Pero, que tiene méritos, los tiene. El modelo estándar de quarks, leptones y gluones, tiene la ventaja de haber sido, cuando recién
transcurren los primeros meses del siglo XXI, bastante comprobado en laboratorios de alta energía. Si queremos superarlo y adentrarnos en la
situación de aún mayor energía anterior a los primeros nueve microsegundos, hemos de abandonar el terreno seguro, verificado y estudiado en
los laboratorios, y aventurarnos en lo desconocido, dejándonos guiar por la imaginación y, ello, aunque se cuente operativamente con los
grandes aceleradores como el «The Relativistic Heavy Ion Collider» o el «The Large Hadron Collider». Pero no sólo por la imaginación. Podemos
enfocar también el asunto de modo racional. Antes del noveno microsegundo, tuvieron que suceder importantes acontecimientos que propiciaron
las condiciones precisas para que el universo evolucionase hasta llegar a ser como lo vemos hoy. Sí no tenemos cuidado, los vuelos de la
imaginación nos dejarán pronto inmovilizados en tierra.
Podría parecer, en principio, bastante fácil elaborar un modelo nuevo, que incluyera el modelo estándar, y al mismo tiempo, lo superase.
Pues bien, no lo es. La dificultad estriba en que si no tenemos muchísimo cuidado, el nuevo modelo predecirá un estado del universo actual que
no coincidirá en absoluto con los hechos.
El estado actual del universo depende decisivamente de determinadas cantidades físicas que oscilan en una gama de valores muy
precisa. Ya he mencionado una cantidad física de este género, la entropía específica de 400 millones de fotones por partícula nuclear. Si esa
cantidad fuese muy distinta de su valor actual, no existiría el universo tal como lo observamos. En el modelo estándar del universo primitivo, el
valor de la entropía especifica es un dato: corresponde a la cantidad inicial de carga del número bariónico del universo. Otros modelos que fueran
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-06_26.htm (4 of 5)29/12/2004 23:32:05