La ciencia gallega desafía a Einstein

Un físico de la USC gana un premio internacional con una propuesta sobre gravedad e inflación del universo


redacción / la voz

Imagínese que un minúsculo grano de arena se transforma en un objeto del tamaño del Sol en una milmillonésima fracción de segundo. O menos, incluso. Para ser exactos, diez billones de veces el Sol en una quintillonésima de segundo. ¿Imposible? Pues no. Y tampoco hace falta que se lo imagine. Ocurrió hace 14.000 millones de años en el instante posterior al Big-bang. Fue cuando el universo inició una expansión acelerada y ultrarrápida. Es lo que postula la teoría de la inflación cósmica, propuesta por Alan Guth y Andrei Linde, y es lo que explica por qué el cosmos luce esencialmente idéntico en todas las direcciones a muy grandes escalas. O, lo que es lo mismo, por qué es tan extraordinariamente homógeneo y por qué en todos los puntos, por muy distantes que se encuentran entre sí, se mantienen las mismas propiedades.

Si esto es posible es porque todo lo que vemos hoy en día a gran escala, desde galaxias a cúmulos de galaxias, estuvo en algún momento conectado antes de su violenta y temprana expansión. La teoría de la relatividad general de Einstein no es suficiente para explicar cómo se alcanzó esta homogeneidad entre porciones del universo que, a priori, no habían podido estar relacionadas. «Es como si uno pretendiera tener un gigantesco caldo homogéneo sin mezclar con una cuchara», explica el físico teórico de la Universidade de Santiago José Edelstein. Ahí es cuando entra en liza la inflación cósmica, que «abre la puerta a la posibilidad de que todas las partes hayan estado en contacto en el inicio de los tiempos». Es la teoría, pero para sustentarla hacía falta un mecanismo que actuase como la cuchara que mezcla la sopa. Y este no es otro que un agente llamado inflatón, una extraña sustancia que impregnaba todos los rincones del minúsculo cosmos recién nacido, de un modo similar a lo que ocurre en la actualidad con el campo de Higgs.

Es la solución para que encaje la teoría, la más aceptada en la física, y la que también explica un problema asociado a ella: la correspondiente dilución del contenido de materia. «Es difícil imaginar una expansión violenta que no acabe en un universo esencialmente vacío», aclara Edelstein.

El inflatón es, por tanto, la pieza clave del rompecabezas de la inflación cósmica. Pero, ¿y si fuera prescindible? Esto es justamente lo que propone el científico del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías de la a USC José Edelstein, el autor de un ensayo en el que defiende esta hipótesis, realizado junto a Gustavo Aciniega, Pablo Bueno, Pablo Cano, Robie Henningar y Luisa Jaime. El trabajo acaba de recibir una mención honorífica de la Gravity Research Foundation, un galardón cuyo premio principal han obtenido figuras como Stephen Hawking y Roger Penrose o premios Nobel como George Smoot, Gerard’t Hooft o Frank Wilczek.

Alternativa rompedora

Es una alternativa rompedora con lo establecido. «Mostramos que es posible una inflación cósmica sin inflatón y debemos recordar que la relatividad general de Einstein podría no ser correcta cuando la curvatura del espacio-tiempo es grande, y este es el caso del universo en la etapa inflacionaria», apostilla el físico. De hecho, es bien conocida la incompatibilidad entre la relatividad general y la mecánica cuántica. De lo que se trata entonces en el ensayo es de hacer compatibles a estos dos pilares de la física. «Desde luego -incide Edelstein- es un resultado sorprendente, aunque queda mucho camino por recorrer para saber si este mecanismo es, por ejemplo, compatible con las observaciones de la radiación cósmica de microondas, la luz más antigua del universo».

Los autores proponen que la expansión ultrarápida pudo deberse a la propia naturaleza geométrica de la gravitación. Y tampoco es que Einstein fallara en sus ecuaciones, solo que hasta ahora no ha habido forma de hacerlas compatibles con la mecánica cuántica. Sus ecuaciones podrían no ser correctas cuando la curvatura del espacio tiempo se hace grande, lo que ocurre en el interior de los agujeros negros o en el inicio del universo, y esto podría ser suficiente para explicar la inflación cósmica.

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