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¿Qué sucedía antes del Big Bang?

¿Tiene sentido esta pregunta?. Sí, según los teóricos de la gravitación cuántica de bucles. Dos investigadores de este campo esotérico de la física teórica han publicado un artículo en el cual concluyen que un Universo similar al nuestro existía antes que este y fue posiblemente el origen de nuestras galaxias.

El pasado año, Martín Bojowald, uno de los especialistas mundiales de la LQG*, la gravitación cuántica de bucles, publicaba en Nature el resultado de sus últimos trabajos sobre cosmología cuántica. Este investigador había utilizado aproximaciones para las ecuaciones completas del LQG cuando se aplican al problema de la cosmología primordial, allí dónde el campo de gravitación y la curvatura del espacio tiempo se vuelven tan fuertes, que las ecuaciones de la relatividad general deben obligatoriamente ser utilizadas bajo una forma compatible con las ecuaciones de la mecánica cuántica. Bojowald había llegado a la conclusión que nuestro Universo era el resultado de un ciclo probablemente infinito de expansiones y contracciones.

Mientras que, como habían demostrado Roger Penrose y Stephen Hawking en el marco de las ecuaciones clásicas de la relatividad general de Einstein, una singularidad cosmológica que marcaba un principio absoluto del tiempo era inevitable, las ecuaciones cuánticas del LQG predecían un valor mínimo para el tamaño de un Universo en contracción, con una densidad de materia-energía máxima, seguida de un rebote que llevaba una nueva fase de expansión. Según Bojowald, y aunque había que conservar el espíritu que estos resultados provenían de cálculos aproximados, esta conclusión debía ser genérica y válida para amplios tipos de modelos de cosmología cuántica en LQG. Cada nueva fase del Universo sufre una amnesia casi completa de lo que había pasado en la precedente, las diferencias profundas debían de existir entre dos fases sucesivas del Universo.

Posibles rastros del pre Big Bang en la radiación fósil y en la distribución de los cúmulos de galaxias.

Esta hipótesis posiblemente es falsa según Parampreet Singh del Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo (Canadá) y Alejandro Corichi de la Universidad Nacional Autónoma de México. Si nuestro Universo ha sido precedido por otro, sufriendo un rebote después de que su tamaño se haya vuelto minúsculo (100 veces la longitud de Planck* aproximadamente), el antepasado de nuestro Universo debía ser su casi gemelo. Además, todavía hoy, restos fosilizados de lo que pasaba antes del Big Bang podrían encontrarse en las fluctuaciones de la radiación fósil.





Para llegar a esta conclusión, ambos investigadores llevaron un poco más lejos los cálculos de Martín Bojowald y descubrieron que las cantidades de energía y de materia contenidas en la antigua fase de nuestro Universo debían ser las mismas que en la actualidad. Algo mejor, una excelente aproximación, las fluctuaciones y la estructura del espacio-tiempo anterior al rebote, a un nivel ni verdaderamente clásico ni cuántico, deberían conservarse bajo ciertas formas y estar aún ahí.

Así, nuestro Universo, sin ser una réplica exacta de su gemelo, y en particular con una historia distinta, se le parecería mucho. Las fluctuaciones de temperatura en el CMB (Radiación Cósmica de Fondo de Microondas observada por WMap) probablemente serían las herederas directas de las que existieron antes de la fase de rebote.

Ahora bien, estas fluctuaciones de temperatura reflejan las fluctuaciones de densidad que han servido de gérmenes a la formación de nuestras galaxias. Estudiando la estructura del CMB lo mismo que las de los cúmulos de galaxia, se podría posiblemente aprender más sobre lo que pasaba antes del Big Bang, y sobre todo someter científicamente a prueba esta teoría especulativa.



Para saber más

La Gravedad cuántica de bucles (LQG, por Loop Quantum Gravity) es una teoría cuántica propuesta del espacio-tiempo, que mezcla las teorías aparentemente incompatibles de la mecánica cuántica (MC) y la relatividad general (RG). Como teoría de la gravedad cuántica, es el competidor principal de la teoría de las cuerdas (ST), aunque quienes sostienen esta última exceden en número a quienes sostienen la teoría de bucles por un factor, aproximadamente, de 10 a 1.

Los éxitos principales de LQG son:

- Una cuantización no perturbativa de la geometría del 3-espacio, con operadores cuantizados de área y de volumen.
- Un cálculo de la entropía de los agujeros negros físicos.
- Una prueba de facto de que no es necesario tener una teoría de todo para tener un candidato razonable para una teoría cuántica de la gravedad.

Sus defectos principales son:

- No tener todavía un cuadro de la dinámica sino solamente de la cinemática.
- No ser todavía capaz de incorporar (por la suya N.T.) la física de partículas.
- No ser todavía capaz de recuperar el límite clásico de acuerdo con el principio de correspondencia.

LQG es el resultado del esfuerzo por formular una teoría cuántica substrato-independiente. La teoría topológica de campos cuánticos proporcionó un ejemplo, pero sin grados de libertad locales, y solamente finitos grados de libertad globales. Esto es inadecuado para describir la gravedad, que incluso en el vacío tiene grados de libertad locales, según la relatividad general.

La longitud de Planck (Lp) es la distancia o escala de longitud por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica. Una medida inferior previsiblemente no puede ser tratada adecuadamente en los modelos de física actuales debido a previsibles efectos cuánticos extraños.

La longitud de Planck forma parte del sistema de unidades natural, y se calcula a partir de tres constantes fundamentales, la velocidad de la luz, la constante de Planck y la constante gravitacional. Equivale a la distancia que recorre un fotón, viajando a la velocidad de la luz, en el tiempo de Planck.

Pueden acceder a la sección de Astroseti dedicada a Stephen Hawking, (incluyendo gran parte de sus conferencias traducidas), desde aquí.



Crédito de la imagen: Nasa/WMap Science Team.




Un Universo por descubrir

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