La Expansión

EL UNIVERSO PRIMITIVO

06.22

En la sección anterior ya enunciamos lo que llamamos «inflación cósmica». Aunque sobre ese tema vamos a ahondar más adelante –en capítulos y secciones posteriores– aquí, en esta, intentaremos describir sucintamente alguno de los onceptos que manejan los cosmólogos sobre los posibles sucesos que pudieron acontecer en los inicios expansivos del universo cuando emitía sus primeros «llantos de vida».

Cuando el universo era una guagua (bebé), como dirían en mi país, Chile, contenía tanta energía que, en la práctica, no sabía que hacer con ella, por lo que entró en un periodo de inestabilidad. En el tiempo que va desde una diezsextillonésima a una diezmilquintillonésima [10^-37 y 10^-34] del primer segundo tras el Big-Bang, se produjo la inflación cósmica. Ello, originó no sólo un universo sustancialmente más grande, del orden de un centenar de octillones [10⁵⁰] de veces mayor sino también la creación de la enorme y variada cantidad de materia que actualmente llena el universo.

Recordemos que al principio, el universo estaba vacío de materia y tenía un tamaño reducido. De repente, en muy breve tiempo, creció descomunadamente. Esta comparación nos da una idea de la magnitud de la expansión: una región más pequeña que una partícula se amplía hasta un tamaño mayor que el de una galaxia. Por eso, algunos físicos piensan que el término Big Bang calza mucho mejor para este periodo que cuando empezó todo.

Ahora bien, durante el breve periodo de inestabilidad que se dio en el universo durante la inflación, ésta funcionó como si fuera una fuerza antigravitatoria, separando unas cosas de otras. Pero, igualmente, durante todo este tiempo, aparecieron espontáneamente partículas y antipartículas virtuales, que desaparecían al instante al aniquilarse unas a otras.

Finalmente, al terminar este periodo inflacionario cósmico, una oleada de energía permitió que partículas y antipartículas pudieran tener una existencia independiente. Fue prácticamente la inflación cósmica la que creó toda la estructura másica actual del universo.

Por otra parte, antes del avenimiento del periodo inflacionario del universo, éste tenía dos fuerzas interactuando: la gravedad y la superfuerza unificada, que llenaba las regiones de vacío. Cuando la temperatura descendió a los 10²⁸ °K, la superfuerza debió haberse desagregado, pero fue el propio vacío el que lo impidió, de forma semejante a como puede mantenerse en estado líquido el agua aunque se enfríe muy por debajo de su temperatura de congelación. Fue, este inestable estado el que indujo al universo a vivir una inflación incontrolada.

Es posible enfriar agua por debajo de la temperatura de congelación, permaneciendo ésta en estado líquido...

... pero cuando el agua superfría se congela, emana energía de ella.

Actualmente, la materia que encierra el universo está sometida a cuatro fuerzas distintas, pero, antes de la inflación cósmica, tres de ellas estaban unificadas como una sola. Cuando empezaron a separarse, se desprendió una gran energía que se materializó en forma de partículas. De este modo, la separación de las fuerzas creó la primera materia.

Cuando ya habían transcurrido los 10^-32 [seg.], la separación de las fuerzas había impulsado de nuevo la temperatura desde casi el cero absoluto hasta unos 10²⁸ °K, llenando el universo otra vez de energía. Así, cuando las parejas de partículas y antipartículas se formaron, no necesitaban desprenderse de la energía que habían adquirido mediante su aniquilación sino que fueron quedando libres para tomar derroteros separados. De este modo, las partículas virtuales se convirtieron en reales, y la masa del universo se incrementó desde 1 Kg. hasta las aproximadas 10⁵⁰ toneladas que contiene en la actualidad.

Espoleado por la multiplicidad de interacciones que se dieron en la etapa de la inflación, el universo comenzó a vivir el periodo más frenético de su historia. Alimentado por la tremenda fuente de energía liberada, se transformó en una poderosa máquina creadora de materia. Muchas de las partículas que se generaron en esos instantes cósmicos no existen en la actualidad. En esta temprana fase, cuando no habían transcurrido más de una milésima de sextillonésima de segundo [10^-33], el universo experimentó una exótica orgía de creaciones particuladas en la cual cada una de sus partículas rápidamente se desintegraron convirtiéndose en otras distintas. Fue éste un periodo cósmico de gran ebullición, y la escena pudo parecer a un enjambre de pececillos enloquecidos encerrados en un gigantesco acuario.

Sopa Partículas

Si se pudiera contar con una amplia instantánea del universo post inflación, los estudios de los físicos hacen que la mayoría de éstos estén convencidos que la gran fotografía revelaría una especie de sopa de partículas y antipartículas muy calientes en ebullición. Ahora, no todos los ingredientes particulados de esta sopa son ubicables hoy. Quarks, leptones, WIMPs, cuerdas cósmicas y agujeros negros primores o primordiales se estrellaban unos con otros como minúsculas bolas de billar. Gluones, bosones W y Z y gravitones (que se encuentran actualmente como partículas mensajeras de las diferentes fuerzas) existían como partículas reales.

Nos cabe consignar que la energía de la inflación creó exactamente la misma cantidad de materia que de antimateria. Pero en esto aparece una incógnita: ¿por qué entonces no se destruyeron por igual? Los físicos la han despejado cuando los cálculos hicieron aparecer los bosones X y los anti –X. Según se enfrió el universo, ambos se desintegraron formando partículas más ligeras (quarks y leptones) y sus antipartículas. Pero esta operación favoreció ligeramente a la materia: por cada cien millones de quarks y leptones sólo se crearon 99.999.999 de antiquarks y antileptones. Y, fue gracias a ello, que se pudo generar la materia que forma las estrellas, los planetas y las galaxias del universo actual.

Por último, una última acotación antes de ir a la siguiente sección, donde hablaremos de la era hadrónica. Las cuatro fuerzas de la naturaleza que existen actualmente tienen un alcance muy diferente y afectan a distintas partículas. La gravedad es, con mucho, la más débil e influye en todas las partículas, mientras que la más poderosa, la subatómica fuerte, actúa sólo dentro del núcleo atómico. A elevadas energías, la fuerza fuerte se debilita, mientras que la electromagnética y la débil se hacen más poderosas. Tal como ya anteriormente lo hemos mencionado, lo más probable es que todas ellas formaban una sola fuerza a excepción de la gravedad, lo que da cabida para predecir la existencia de bosones X , cuerdas cósmicas y también las supercuerdas como estudiaremos más adelante.

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