En el imaginario colectivo seguimos teniendo la idea de que el Universo nació a partir de un único punto, en el cual se hallaban concentradas toda la materia y energía que contiene. En un determinado momento tuvo lugar una gran explosión y el Universo comenzó a expandirse. A esa explosión la llamamos Big Bang. Así se relata en el Modelo del Big Bang Caliente. Sin embargo, ese modelo cosmológico está hoy en día en desuso y en este post vamos a explicaros por qué y cuál es la forma correcta de entender e imaginarnos el Big Bang. Empecemos.
En 1929 Edwin Hubble observó el espectro de muchas galaxias lejanas y corroboró lo ya observado por Vesto Milver Slipher entre 1910 y 1920: todas las galaxias, excepto las del grupo local, se alejan de nosotros tanto más rápido cuanto más lejos están. Esto se debe a que el Universo se expande, de manera que no es que las galaxias viajen alejándose de nosotros, sino que entre nosotros y cada una de las galaxias está creándose espacio constantemente. Es el mismo tejido espaciotiempo el que se estira y aumenta la distancia. En 1931 un físico belga, y curiosamente cura católico, llamado Lemaître, quien había llegado a las mismas conclusiones que Hubble de forma independiente, estuvo reflexionando sobre ésto y llegó a la para nada disparatada conclusión de que, si en efecto se expande, ayer debía ser más pequeño que hoy, y antes de ayer más pequeño que ayer. Así sucesivamente debió haber un momento en el paso en el que todo el Universo estuviese concentrado en un único punto a partir del cual se expande. El inicio de esa expansión se bautizó Big Bang.
El Big Bang entendido como una gran expansión a partir de un único punto fue un concepto desarollado por Lemaître
Esta idea de Big Bang se conservó en el Modelo de Big Bang Caliente, que explicaba las etapas por las que había ido pasando el Universo desde ese momento hasta nuestros días. Sin embargo, este modelo tenía varios problemas, y es que no explicaba algunas cosas como la planitud o la temperatura tan uniforme del fondo cósmico de microondas, por lo que era necesario un modelo cosmológico nuevo.
En concreto, para desechar el Big Bang tal y como se comprendía entonces había dos poderosas evidencias: no se había encontrado ningún centro en el Universo ni tampoco ninguna frontera. Es lógico pensar que si todo el Universo estaba concentrado en un único punto a partir del cual se expande, ese punto sería el centro del Universo. Un centro es un punto especial, diferente, que tiene la cualidad de estar a la misma distancia de todos los puntos del borde de una figura. Pero hay que pensar que cuando vemos que una galaxia se aleja de nosotros, si nos mudásemos a esa galaxia lo que percibiríamos es que es la Vía Láctea la que se aleja: todo se aleja de todo, no hay ningún centro. En cuanto a la frontera, una frontera es una serie de puntos que son especiales porque te marcan diferencias a un lado y a otro de ellos: tu vida es muy diferente si vives al norte de la frontera entre las dos Koreas o al sur. En el Universo no se observa nada así: a gran escala es muy uniforme, por lo que no hay diferencias vivas donde vivas, no hay zonas con propiedades diferentes, por lo que tampoco hay fronteras que las delimiten.
El Modelo del Big Bang Caliente tiene varios problemas, entre ellos la ausencia observacional de centro y frontera en el Universo, y por ello está hoy en día en desuso
A principios de los 80, físicos como Alan Guth y Andrei Linde se dieron cuenta de que casi todos los problemas del Modelo de Big Bang Caliente se eliminaban si se introducía en el modelo una etapa de expansión brutal en sus inicios y reformularon el Big Bang como un Recalentamiento dando lugar a un nuevo modelo para explicar la historia de nuestro Universo que es el avalado actualmente: el modelo ΛCDM.
En el modelo cosmológico actual, el ΛCDM, se introduce una brutal expansión en los albores del Universo y se cambia la idea de Big Bang a un Recalentamiento
Este modelo integra áreas nuevas de la física como la teoría cuántica de campos, la cual expone que para cada partícula fundamental existe un campo asociado. Es en el seno de estos campos donde pequeñas fluctuaciones o perturbaciones dan lugar a partículas. De este modo, todos los electrones se crean y viven el campo del electrón, y de igual forma con neutrinos, quarks, y el resto de partículas. Nuestra realidad se conforma de todos estos campos superpuestos, de manera que pueden influirse unos a otros e interactuar. Cuando una partícula nace en el seno de un campo cualquiera, aún es una partícula virtual, es decir, únicamente energía. Es al interactuar con el campo de Higgs cuando adquieren masa.
Una vez entendemos esto, introducimos una partícula nueva: el inflatón. Así pues, tenemos un Universo de un determinado tamaño, no puntual como en el Big Bang Caliente, conformado por campos superpuestos que sólo contienen energía uniformemente distribuida, ni siquiera hay aún partículas virtuales. En un determinado momento, una fluctuación en el campo del inflatón hace que se excite el campo provocando una gran expansión desde todos los puntos.
Poco a poco la expansión se va frenando y la energía se transmite al resto de campos. Ésto da lugar a fluctuaciones y provoca la aparición de partículas virtuales en todos los campos por todas partes. Al interactuar con el campo de Higgs, todas estas partículas adquieren masa.
La forma correcta de imaginarse el Big Bang es con partículas que aparecen por todas partes a la vez, como las setas en el bosque
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