Hoy ha habido una gran noticia acerca del universo. Así que es de recibo explicar por qué tal excitación.
Sin duda, el día de hoy pasará a la historia de la ciencia aunque no sea una confirmación definitiva ni la última del tema que vamos a tratar.
Nos vamos a plantear aquí el objetivo de hacer lo más entendible posible de qué va todo esto de la medida de los modos B de la radiación cósmica de fondo. Dado que el tema es muy importante y que me parece que todo el mundo tiene el derecho de saber, al menos un poco, de que trata todo esto, procuraré ser lo más conciso, simple y directo que pueda.
Espero que pueda transmitir por qué todo esto es tan importante.
El tema
Hoy se han hecho públicos los resultados del experimento BICEP2, que trataba de medir, entre otras cosas, la polarización de la radiación cósmica de fondo, especialmente los modos B.
Lo sé, todo esto no dice mucho y no deja ver por qué todo el mundo está tan excitado al respecto. Pero, permítanme hacer una lista sobre por qué pienso yo que la cosa tiene cierta relevancia.
- El resultado de hoy nos dice que el universo pasó por una expansión brutal, muy rápida al inicio de su existencia.
- También nos obliga a aceptar que no hubo una explosión de un huevo cósmico que lo contenía todo. Más bien el tema es que el universo surgió desde el vacío (cuántico) y que ese fenómeno dejó huellas en una radiación que nos llega hoy en día en forma de microondas.
- Además es una confirmación indirecta de la existencia de ondas gravitacionales. Pero lo que es más, estas ondas gravitacionales surgieron por fluctuaciones cuánticas gravitatorias en los primerísimos instantes del universo. Así pues, puede ser que estemos en la puerta de poder constreñir nuestras teorías de gravedad cuántica a través de observaciones sobre el fondo cósmico de microondas.
En esta entrada vamos a comentar todo esto de la forma más simple posible para que todos podamos disfrutar de las consecuencias del descubrimiento anunciado hoy. Para una explicación más técnica os recomiendo la entrada de Francis: BICEP2 obtiene la primera prueba directa de la inflación cósmica. (Ahí podéis encontrar el artículo técnico relacionado:
La inflación cósmica. Expasión, vacío, existencia, multiverso
Se nos ha contado una y otra vez que el universo empezó en una gran explosión, el famoso Big Bang, la idea que nos lleva a esto es simple:
Si sabemos que el universo se está expandiendo, en el pasado todo estaría más cerca y más caliente y tuvo que haber un tiempo en el que todo estaría contenido en un punto. Este punto «estalló» dando lugar al universo que vemos que se ha expandido desde entonces.
Esta es la imagen que hemos acumulado por mucho tiempo, sin embargo, hay muchos problemas asociados con esta imagen:
a) ¿Por qué todo estaba contenido en un punto? ¿Toda la materia? ¿Toda la radiación? ¿Todo?
b) ¿Por qué tuvo que explotar?
c) ¿Qué significa explotar si no podemos hablar ni de espacio ni de tiempo en esa situación? ¿Dónde explotó?
La imagen del big bang es muy sugestiva pero errónea. Si bien es cierto que nuestro universo se está expandiendo y que eso implica que antes estaba más comprimido y la materia y energía más caliente no podemos decir que todo estaba contenido en un punto. Eso no tiene sentido. La materia que vemos ahora no se puede matener a partir de determinada temperatura, así que si todo estaba cada vez más cerca estaría cada vez más caliente y la materia/radiación que existiría no sería ni parecida a los que nos rodea hoy en día.
El modelo del big bang no es más que el nombre que recibe la teoría que explica como evoluciona el universo conforme se expande, pero no dice nada sobre su origen en sí mismo. Para repasar: La historia caliente del universo.
Permitidme un resumen muy sesgado e incompleto sobre las que en mi opinión, son las ideas esenciales y comunes a la mayoría de los modelos cosmológicos actuales que tratan con el origen del universo. Todos ellos se pueden enmarcar con el nombre de modelos inflacionarios.
Voy a itemizar y novelizar al tiempo 😉
1.- Al principio fue el vacío. Pero este vacío presenta unas características sorprendentes, sus propiedades exigen que este vacío se expanda de una forma brutal (expansión exponencial). Si intentas pensar en la expansión de este vacío no tendrás ninguna experiencia al respecto, es decir, este vacío lo ocupa todo, así que… ¿Dónde se expande? Pues en sí mismo, no hay nada fuera de él. Cuando hablamos de expansión nos referimos a que si tomamos tres puntos cualesquiera en dicho vacío observaremos como la distancia entre todos ellos aumentan con el tiempo, y aumenta de forma exponencial (muy muy rápido). Una explicación análoga, aplicada a la expansión del universo, la tenéis aquí.
El universo está repleto de un vacío que se expande como loco. Está bajo un proceso inflacionario continuo.
2.- De vez en cuando, aquí y allá, en el seno de ese vacío, la inflación se aburre, se para, y hay regiones que dejan de expandirse tan brutalmente. Debido a que en ese proceso se libera mucha energía, esta se transforma en materia. Esas burbujas en las que la inflación se ha parado se siguen expandiendo a un ritmo mucho más lento que el vacío del que procede y en el que están inmersas.
Hay regiones que espontáneamente dejan de expandirse aceleradamente y pasan a una expansión más moderada. La energía del «freno» de la inflación se invierte en llenar esa burbuja de materia y radiación.
3.- Podemos considerar que nuestro universo es una burbuja que se rebeló contra el vacío, dejó de expandirse de forma exponencial y se llenó por esto de materia y radiación (incluyendo aquí energías y materias oscuras). Este proceso se puede seguir dando y por lo tanto estos modelos se dicen que generan de forma natural multiversos, entendiendo aquí regiones que han dejado de ser inflacionarias. Esas burbujas, inmersas aún en un vacío que se expande inflacionariamente, no se sabe si pueden coincidir o no, lo natural es que no puedan tener contacto unas con otras. Más aún, las leyes de la física no tienen, ni deben, de ser las mismas en distintas burbujas de este tipo. Las cargas, las masas, etc, de los campos y partículas pueden diferir de una burbuja (universo) a otra.
Este proceso de frenado de la inflación se puede seguir produciendo en el vacío circundante y generar más burbujas (universos) con diferentes conjuntos de leyes y magnitudes físicas.
Así pues, nuestro universo sería una de estas burbujas que se han rebelado contra el vacío.
Centrándonos en nuestro universo
Vale, nuestro universo se generó así, espontáneamente de un vacío, frenando una expansión exponencial y generando así materia y radiación. ¿Podemos comprobar esto?
La respuesta es, sin lugar a dudas, sí.
Estos modelos predicen que la radiación cósmica de fondo ha de tener determinadas características generadas por este proceso.
Esta es la imagen de la radiación cósmica de fondo tomada por la misión PLANCK.
Esta radiación cósmica de fondo se generó unos 300.000 años después del inicio de nuestro universo/burbuja. Son fotones que nos llegan desde todas las direcciones del cielo con una temperatura de alrededor de 2.7 Kelvins. (Bastante frío). Y los modelos cosmológicos nos dicen que tienen que existir pequeñas, pequeñísimas variaciones de temperatura en esa radiación. Esas pequeñas variaciones de temperatura son las diferencias de colores en los puntos de la radiación cósmica de fondo, diferencias muy pequeñas muy difíciles de medir. A lo largo del tiempo hemos ido midiendo mejor las propiedades de la radiación cósmica de fondo:
Pero estos fotones de la radiación cósmica de fondo tienen otras características además de su energía/temperatura. Los fotones se pueden asimilar a cosas ondulantes, y las ondas pueden ser polarizadas. Que sean polarizadas significan que en su movimiento de propagación se mueven de una determinada manera, en un plano dado.
Aquí vemos el campo eléctrico (naranja) que está en el plano vertical. Y el campo magnético (azul) que está en el plano horizontal. Esta onda está polarizada.
También podemos tener polarizaciones llamadas circulares, estas polarizaciones hacen que las ondas vayan rotando alrededor de un eje.
Luz polarizada circularmente
Aquí hay que contestar a la siguiente pregunta, ¿cómo y por qué se polariza la radiación cósmica de fondo?
Pues hay que retrotraerse hasta el mismo inicio del universo. Cuando la inflación se frena el exceso de energía se transforma en «materia». Es decir, aparecen los campos físicos, las partículas, etc. Por supuesto no aparecen de la forma en las que las tenemos ahora, las actuales son las herederas de las primigenias. Sin embargo, en ese proceso de transformación de la energía sobrante de la expansión inflacionaria frenada en la burbuja en «materia» se producen fluctuaciones, en unas zonas hay más creación de materia que en otras. Esas fluctuaciones no son muy grandes, pero son importantísimas. Y lo son porque esos procesos hacen que el propio espaciotiempo oscile y se creen ondas gravitatorias. Dichas ondas son ondulaciones del espaciotiempo que se traslada por el mismo.
Un universo surcado por ondas gravitacionales primigenias.
Estas ondas gravitacionales se denominan primigenias ya que se originaron al principio del universo por fenómenos puramente cuánticos que involucran la gravedad. Actualmente se pueden generar en sistemas estelares binarios y otros fenómenos astrofísicos. Estas ondas gravitacionales astrofísicas aún no han sido detectadas de forma directa aunque sí de forma indirecta.
¿Cómo se relacionan la inflación, las ondas gravitatorias primigenias y la polarización de la radiación cósmica de fondo?
Esta es la madre del cordero, (Querido lector, aquí uso cordero sin ninguna connotación religiosa), así que procuraré responderlo del mejor modo posible.
Interacción entre fotones y materia
Los fotones son los cuantos de la radiación electromagnética. Y el electromagnetismo se lleva bien con las cargas eléctricas, interactúan con ellas. Un fotón llega a un electrón, el electrón lo absorbe vibra y emite un fotón con una determinada polarización.
Aquí un fotón llega a un electrón, este lo absorbe, vibra en un determinada forma y emite un fotón que también vibra en la dirección definida por la oscilación del electrón. Resulta una radiación polarizada.
Cuando el universo tenía algo menos de 300.000 años de antigüedad, la temperatura era tan alta que los protones y electrones formados estaban danzando por ahí como locos. La interacción eléctrica no podía generar átomos neutros. Por lo tanto, los fotones estaban «encarcelados» colisionando una y otra vez con los electrones libres. Esto fue así hasta que el universo se expandió lo suficiente, y se enfrió por tanto, para que la energía del medio permitiera la formación de átomos neutros y los fotones salieron de allí en línea recta. Esa es la radiación que hoy día vemos en el fondo cósmico de microondas.
Ahora bien, dado que teníamos por ahí ondas gravitacionales, estas estaban ondulando el espaciotiempo, y por tanto los electrones estaban sujetos a esas ondulaciones, y por lo tanto estaban transmitiendo esa vibración a los fotones que interactuaban con ellos polarizándolos de una determinada manera. (Manera que es predicha por los modelos inflacionarios).
De hecho, se conocen dos tipos de polarizaciones, la denominada E y la denominada B. La polarización de tipo E puede ser generada por otro tipos de procesos asociados a la materia presente en el universo además de las ondas gravitatoria. Sin embargo, la polarización de tipo B solo puede ser generada por dichas ondas gravitatorias.
Hay dos tipos de polarizaciones posibles, el tipo E y el tipo B. El tipo E puede ser generado por ondas gravitatorias y otros fenómenos asociados a la materia presente en el universo. La polarización de tipo B solo es generada por las ondas gravitacionales primigenias. Encontrar esta polarización es, consecuentemente, una prueba de la existencia de estas ondas gravitatorias que a su vez están predichas por efectos cuánticos del universo en su origen.
¿Qué quiere decir eso?
a) Si medimos los modos B estamos midiendo una polarización de la luz del fondo cósmico que fue heredada de lo que sentían los electrones libres que estaban en el universo debido a las ondas gravitacionales primigenias.
b) Dichas ondas gravitacionales primigenias son producto del proceso de fluctuación del espaciotiempo en el proceso inflacionario. Los modelos inflacionarios predicen las características de dichas ondas gravitatorias que al final se traducen en características de los modos de polarización B del fondo cósmico de microondas.
Así podemos decir:
Al haber encontrado la polarización en modos B de la radiación cósmica de fondo hemos podido confirmar dos cosas: a) La existencia de ondas gravitatorias primigenias. b) El mecanismo que predice esas ondas, la inflación (además de poder discernir entre distintos modelos inflacionarios que predicen distintos espectros de polarización en modos B)..
¿Qué podemos esperar?
1.- Que los autores originales de la teoría inflacionaria, Andrei Linde y Alan Guth, ganen algún premio 🙂
2.- Que aprendamos más cosas de la tan buscada teoría de la gravedad cuántica ya que hasta la fecha no teníamos ninguna evidencia experimental que ayudara en su definición y su búsqueda. Ahora tenemos la oportunidad de que las teorías de la gravedad cuántica puedan testearse con su capacidad para producir inflación y predecir el correcto espectro de polarización en modos B.
3.- Se necesitan más y mejores datos sobre estos modos B y seguro que en breve la misión europea PLANCK confirmará y mejorará los resultados hoy presentados.
4.- Hemos aprendido un poco más sobre el origen mismo del universo, cada vez es más claro que nuestro universo, y todos los posibles universos, son préstamos que nos hace el vacío.
Espero haber podido transmitir un poco la importancia de este hallazgo. No me cabe la menor duda, de que nos esperan tiempos espectaculares en física en un futuro muy cercano.
Permitidme terminar con esta reflexión
Nos seguimos leyendo…
Cuentos Cuánticos 
gracias por la explicación de los modos B, muy clara, felicito al autor, lástima que al final todo quedó en un falso positvo y la «prueba irrefutable» de la realidad de la inflación, la smoking gung como dicen los anglosajones, se fue al cubo de la basura, ya veremos si al final es posible discernir más allá de la duda razonable esos modos B del fondo de dispersión provocado por el polvo cósmico y otros factores, cada año que pasa la esperanza disminuye, y con ella un soporte fundamental al modelo cosmológico del big bang se esfuma, mientras tanto las tensiones en dicho modelo se van acumulando, el último affair es la tensión en Ho, bastante grave, cada vez es más posibble que en un futuro próximo tengamos que afrontar una crisis en las creencias comúnmente aceptadas en cosmología moderna, la credibilidad del modelo de big bang se va resquebrajando!
La forma como se dio el origen del universo es un vacío cuántico. Pero sus dimensiones cuanto valen. El modelo del Big Bang y el Inflacionario seria el más verdadero. Pero también que pasaría los hechos se producen discretamente.
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Al parecer se emocionaron y solataron lo 1ro que encontraron, sin un adecuado analisis….
«Los documentos, publicados en el repositorio de arXiv, proponen que el análisis original no tuvo en cuenta adecuadamente de los efectos de confusión de polvo galáctico. Aunque observaciones adicionales todavía pueden confirmar los hallazgos, los investigadores independientes ahora dicen que ya no creen que los datos originales constituyen pruebas importantes»
http://www.nature.com/news/big-bang-finding-challenged-1.15352
No hay pruebas a favor o en contra de las ondas gravitacionales ‘
Dos análisis sugieren señal de ondas de Big Bang anunciadas en marzo fue demasiado débil para ser significativa.
http://www.nature.com/news/no-evidence-for-or-against-gravitational-waves-1.15322
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1ro fueron los «paños frios»
Anuncio de la Semana Anterior Sobre La inflación puede ser errónea
Ver en Medium.com
ahora es :
«la huellaque dejó en la antigua luz cósmica que se atribuyó a las ondulaciones en el espacio-tiempo – y aclamado por algunos como el descubrimiento del siglo – puede haber sido causado por las cenizas de una estrella en explosión.
http://www.newscientist.com/article/dn25420-star-dust-casts-doubt-on-recent-big-bang-wave-result.html
Gracias por tu articulo, se lo difícil que es intentar divulgar estos temas tan especializados para hacerlos comprensibles sin perder precisión, te felicito.
Sin embargo estoy de acuerdo con pedro, y creo que tu también, en que hay otras explicaciones posibles para los modos B, como lentes gravitacionales de los supercumulos de galaxias y quizá el efecto Search Wolf del CMB que producirían polarización B, hay que esperar si la polarizacion observada por Planck es similar en toda región del cielo para asegurar que la polarización es debido a ondas de gravedad. por otro lado las ondas de gravedad surgen con una linealizacion de las ecuaciones de campo y no se han detectado aun (El experimento de Taylor de Neutron Star Binario, es una confirmación indirecta, que demostro que la perdida de energia por emision de ondas gravitacionales era consistente con la variacion del perihelio, supuesto un tipo particular de NS y unas masas tipicas para NS )
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paños frios?
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Para PedroKb como respuesta a un comentario anterior:
a) Dices bien: «no hay una teoria cuantica de gravedad» … por lo que el graviton de spin 2 y masa nula solo es una especulacion cientifica que responde al deseo de «unificar» pero que no tiene base experimental ninguna.
….
(PedroKb–>.. Para empezar, NO hay una teoría cuántica de la gravedad. Lo que SÍ hay es una teoría clásica de campos relativistas de un campo sin masa de espín 2 que se ha demostrado ser equivalente a la Relatividad General (Fierz-Pauli). Por eso precisamente sabemos que la gravedad, si se cuantizara, implicaría una partícula sin masa de espín 2. ..)
El «SI» que aparece al final de tu comentario es especulativo y no se puede dar una especulacion como si fuese un hecho cientifico.
b) El «universo inflaccionario» es una teoria con muy poca base experimental aunque con muchos seguidores. Comprendo perfectamente que el nivel de aceptacion se asocie a la validez de la teoria, pero insisto que no es asi.
c) La unica informacion que se puede tener de la epoca anterior a cuando el universo se volvio transparente es la propia «onda gravitacional» o alguna manera indirecta de medirla, por lo que no puedes confirmar «esa medicion indirecta» con otro tipo de experimentos: «Una pescadilla que se muerde la cola».
Yo no le quito meritos, solo digo que es una teoria muy especulativa con mucha aceptacion.
a) Quizá no lo has escuchado, el lunes pasado se anunció la observación de modos B de polarización en el CMB. Esos modos sólo pueden producirse por una partícula de espín 2. Repito, esos modos sólo pueden producirse por una partícula de espín 2. Y se han observado. Creo que tu calificación del gravitón como «especulación científica» quedó obsoleta hace una semana.
El SI que aparece en mi comentario no es especulativo. Está demostrado, matemáticamente. Puedes encontrarlo en numerosos libros. Te ahorro la búsqueda, capítulo 3.2 http://stringworld.ru/files/Ortin_T._Gravity_and_strings.pdf
Evidentemente seguirlo no es sencillo, con lo que puedes leer simplemente la frase con que comienza la sección 3.3 «The search for self-consistency of the Fierz–Pauli theory has led us to the Einstein–Hilbert action»
b) ¿Poca base experimental? Bueno, no está tan comprobado como que las manzanas caen al suelo, pero la base experimental a día de hoy es excelente, teniendo en cuenta que hablamos de algo que pasó hace algún tiempo… Quizá el problema es que no conoces bien las predicciones experimentales del modelo y cómo una a una se han ido observando.
c) Ehmm… en qué quedamos, ¿te gustan o no las medidas indirectas? Escribe bien y coherente, hombre.
En su origen era una teoría especulativa, ya no lo es. Y a lo largo de esos años no es que haya sido aceptada a ciegas, muchos querían quitársela de encima. Pero no han podido por dos cosas:
– Porque no hay otra forma teórica pensada por nadie (y mira que algunos lo han intentado) para explicar el «bang» del big bang.
– Porque los experimentos le han dado la razón.
Fin.
Hace una semana presencie la desaparición de un naipe en manos de un mago. La única explicación racional que se me ocurre es que, efectivamente, la carta se tele-transporto de su bolsillo a mi cabeza:
a) Efectivamente, la Relatividad General indica que el Universo deberia ser de cualquier forma menos plano. Una teoria que prediga que sea en su origen de la forma sea, debido a la inflación el universo terminara siendo siempre plano, es desde luego atractiva, pero parece olvidar que no explica «el por que» de la inflación que consigue explicarlo todo.
b) Considerar la detección experimental de los modos B en la polarización del fondo de microondas como una prueba a favor de la existencia del graviton de espin 2 es, como mínimo, especulativo, ya que esa predicción se puede hacer partiendo de la Relatividad General Clásica sin intermediarios gravitonicos de spin 2.
c) La detección de los modos B en la polarización de la luz del fondo de microondas esta por encima del valor predicho en las teorías en vigor, con lo que se trata de un resultado experimental no predicho en su valor por esas teorías. Por supuesto, estos valores están a la espera de una confirmación por otros experimentos y mientras tanto deberíamos ser minimamente cautos en las conclusiones a las que llegamos.
d) Una teoria que se base en afirmar que las constantes universales pueden ser cualesquiera, tener cualquier valor, y que estamos en una burbuja que por casualidad tiene el valor de las constantes universales que tiene, es una teoria … bufff. Para ese viaje no se necesitan arforjas, … que dira Einsein.
En fin, que en mi opinión deberíamos dejar a ese gran mago que es dios proseguir su actuación y no sacar conclusiones precipitadas. El espectáculo merece la pena seguirlo en silencio y sin excesivos aspavientos. Una actuación, de cualquier manera, siempre grandiosa..
(… no hay final ..)
¿Te has mirado la referencia que te pasé?
(Te agardezco la referencia pero esta fuera de mi alcance cosnocitivo).
No lo entiendes.
Newton publico el mayor tratado de experimentos con la luz de su epoca. En todos ellos la explicacion evidente era que la naturaleza de la luz era ondulatoria. Sin embargo, Newton defendio hasta la muerte la teoria corpuscular de la luz. Muy poca gente sabe el por que de esa defensa numantina que yo si se.
Yo tengo una razon, que me parece valida, para pensar que el graviton no puede existir. Mientras esa «razon» persista no importa cuantos experimetos, o teorias sobre el papel, me muestres en donde se indique que el graviton puede existir: «yo no voy a cambiar de opinion».
(No me preguntes «mi razon» porque no voy a decirtela. No porque no la entendieras si no porque te pareceria, como «la razon» de Newton, … pufff)
Bien por ti y tu imaginación.
Cognoscitivo.
La ciencia no es cuestión de opiniones personales. Pero cada uno es libre de pensar lo que quiera, eso sí, los demás son libres de decirle que está totalmente equivocado, sea Newton o sea Pepito el de los Palotes.
Vamos que al final te la suda ampliamente lo que te digan porque tú tienes tu idea (basada en unos conocimientos tan tan tan profundos que eres incapaz de entender el enlace que te han puesto) y es inamovible.
Sinceramente, ¿para qué entras a debatir nada si no pretendes cambiar tu opinión te digan lo que te digan o te muestren lo que te muestren?
Los attwhore como tú me dan bastante lástima.
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Pingback: domi Un par de apuntes sobre la confirmación del modelo inflacionario del Big Bang | Maestroviejo's Blog
Para los que no hayáis entendido esto de los modos B y su relación con la radiación de fondo cósmica, (y con la teoría inflacionaria), os aconsejo que visitéis:
http://background.uchicago.edu/~whu/intermediate/intermediate.html
haciendo click, sobre todo, en: Parameter Estimation y Polarization.
Pingback: La pequeña historia no contada de los modos B | Experientia docet
Unas dudas básicas:
Estas ondas gravitacionales, cómo es que llegan a nosotros ahora? Quiero decir, si la expansión fue la que originó las ondas, que viajan a la velocidad de la luz, quiere decir esto que la expansión del universo fue más rápida que la velocidad de la luz? (sino estás ondas «chocarían con los límites del universo, no?)
Y si no, quiere decir que estás ondas rebotan con los límites del universo para volver a nosotros?
Estas ondas no sufren atenuación desde su generación o es con nuestro detector con el primer cuerpo que chocan?
Gracias por el artículo.
Saludos (y disculpad mi posible ignorancia suprema y/o mi incompresión total del tema)
Los astrónomos y científicos de esta ciencia aseguran que el universo no tiene NI PRINCIPIO NI FIN, entiendo que antes del Big Beng existía lo que denominamos la NADA, o sea NO HABIA NADA, y existía lo que EXPLOSIONO, o sea HABIA ALGO EN LA NADA, ahora hago una comparación en pequeño, IMAGINEMOS una sala de la casa, esta tiene 4 paredes, y a esto lo denominamos ESPACIO, tenemos una pared al NORTE, y otra pared al SUR, esto seria si voy a la pared NORTE, que ahí comienza el ESPACIO, y en la pared SUR termina el ESPACIO, ahora al revés, si voy a la pared SUR es aquí que comienza el ESPACIO, y termina en la pared NORTE, en el caso del ESPACIO DEL UNIVERSO, vamos a suponer aunque yo se que no existe no existía, que tenemos el NORTE y el SUR, o sea, el principio y el fin del universo, PREGUNTA…Cuando hubo la EXPLOSION, donde se origino esta, AL PRINCIPIO DEL UNIVERSO, o sea DONDE SE SUPONE QUE COMIENZA EL UNIVERSO ?? O AL FINAL DEL UNIVERSO, DONDE SE SUPONE QUE TERMINA EL UNIVERSO, sabiéndose que el UNIVERSO NO TIENE NI PRINCIPIO NI FIN ?????????
Pingback: Vídeo del Viernes: El BICEP2 y la inflación cósmica. | Astro Talleres
Excelente entrada. Gracias por la explicación. Pero se me hace complejo entender el concepto de que el vacío se expanda.
¿Es ese vacío realmente vacío? Por que si es así, ¿cómo se miden distancias? o simplemente ¿cómo se definen medida si no hay referencias? Ser matemático y ver «tomamos 3 puntos de un conjunto vacío» me provoca recelos…
No hay problema en asignar coordenadas al vacío matemáticamente. El problema es que estando en el vacío, ¿cómo mides el espacio?, ¿cómo determinas puntos si no hay referencia? ¿Cómo pasa el tiempo si no hay nada que se pueda mover? Si no hay nada, no hay movimiento, si no hay movimiento, no hay cambio, si no hay cambio no puede existir el tiempo.
¿Acaso ese vacío no era(es) vacío?
Problamente esté confundiendo el concepto de «vacío» al que haces referencia.
Por lo demás, como decía, gracias por la explicación.
Cuando en física se habla del vacío nos referimos a un estado concreto de un sistema físico. Los estados físicos están definidos sobre un espacio matemático dado. Por lo tanto, el vacío físico no es lo mismo que un conjunto vacío matemático.
Así podemos tener un espacio vacío (desde el punto de vista físico) pero la estructura matemática subyacente sigue estando vigente. Así, no hay problema en definir métricas, distancias o puntos, de hecho, desde el punto de vista de la física todos los espacios matemáticos están vacíos 🙂
Extraordinaria entrada. Muy didáctica y entusiasta.
Muchas gracias pro el esfuerzo y por tu accesibilidad (a juzgar por lo rápido que respondes los comentarios).
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Me ha parecido una estupenda entrada y muy aclaratoria en cuanto a lo que se ha descubierto y cómo se ha hecho. Sin embargo, es en el tema de lo que es la propia inflación en donde tengo las mayores dudas.
Se supone que la inflación se produce en la zona del multiverso (o heteroverso como he leído en otros blogs), en la que existe el falso vacío. Pero parece ser que es en el límite de la burbuja donde se crea la materia que da lugar a nuestro universo. Esto lleva a pensar que el proceso de creación de materia no se ha detenido y que de hecho sigue ocurriendo en este límite, ¿no es así?
Tampoco me queda claro la velocidad a la que se agranda el borde de la burbuja una vez ésta se ha producido, ¿puede ser a la velocidad de la luz?, ni si ésta es la velocidad a la que se sigue moviendo.
Otra cosa que no entiendo es que si se supone que nuestro universo es todo lo que se encuentra dentro de nuestra burbuja y solo eso, y que es en el exterior de la misma en donde se produce la inflación exponencial, ¿en qué momento se supone que nuestro universo ha pasado por esa etapa inflacionaria si la inflación queda siempre fuera de él?
La verdad es que son muchas las preguntas que me surgen con este tema de la inflación, pero quizás sean éstas que he expuesto las que más me confunden.
Un saludo y enhorabuena por el blog.
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La astrofisica y en particular las teorias sobre el origen del universo se parecen cada vez mas a un razonamiento a lo Sherlock Holmes:
«… demasiado rebuscado y con demasiadas hipotesis encadenadas..»
-Se utilizan teorias cuanticas de la gravedad que no tienen ningun sustento experimental, por ejemplo, lo del spin dos.
– Se utiliza la Relatividad General en situaciones en los que no hay pruevas experimentales de que sea una teoria valida.
– Se utiliza la Relatividad General con unos parametros de energia del vacio que tampoco estan justificados experimentalmente.
– Se da por valido un modelo inflacionario que solo esta justificado por explicar la gran homodeneidad del fondo de microndas.
Demasiados razonamientos encadenados. La pregunta que debemos hacernos es:
¿ Otro posible resultado experimental en la polarizacion de las microondas tambien hubiese sido explicado con la misma cadena de razonamientos?
La respuesta es «SI», con lo que la cadena de razonamientos no es concluyente y puede adaptarse a cualquier posible resultado experimenaL
(De todas formas el articulo y su esposicion es brillante)
Terrible comentario, equivocado por todos lados.
– Para empezar, NO hay una teoría cuántica de la gravedad. Lo que SÍ hay es una teoría clásica de campos relativistas de un campo sin masa de espín 2 que se ha demostrado ser equivalente a la Relatividad General (Fierz-Pauli). Por eso precisamente sabemos que la gravedad, si se cuantizara, implicaría una partícula sin masa de espín 2.
Eso es desde el punto de vista de consistencia teórica. Pero es que precisamente el descubrimiento de ondas gravitacionales supone la primera evidencia experimental de un fenómeno de gravedad cuántica. En tu primer punto lo que estás diciendo es que no has entendido ni la teoría ni el experimento.
– La Relatividad General concuerda perfectamente con todos los fenómenos experimentales observados a la fecha. Incluyendo casos extremos como los primeros momentos del universo.
– El valor de la constante cosmológica SÍ ESTÁ extraído de datos experimentales: la mejor fuente es el CMB.
– El modelo inflacionario está justificado experimentalmente tanto por homogeneidad e isotropía, como por independencia de los multipolos en el espectro de potencias del CMB, como por las recién observadas huellas de las ondas gravitacionales en el CMB.
NO son demasiados razonamientos encadenados. Quizá el problema está en tu manera de razonar esos acontecimientos.
Una pregunta de alguien tan limitado que tendrá dificultades con la respuesta.
De siempre había leído que el tiempo y el espacio surgieron con el universo en el Big Bang, que preguntarse qué había antes del Big Bang era como preguntar que había al norte del polo norte, porque antes del Big Bang no había tiempo.
Pero de tu artículo entiendo que había tiempo y espacio antes del Big Bang.
¿Cómo queda todo esto?
Muy buena entrada!!! Aprovechando el interés que despierta está noticia, no considerarían una buena idea convertir el minicurso sobre inflación cósmica en un curso técnico?? Sería algo genial!!! Gracias y saludos!!!
Increíble post, has dejado muy claro el camino para llegar a las conclusiones finales. Enhorabuena por tu labor divulgativa ^^
Pingback: Un par de apuntes sobre la confirmación del modelo inflacionario del Big Bang | Eureka
Gracias. Como siempre una explicación de lo más clara y didáctica.
Estoy entusiasmada.Me podéis explicar por qué la polarización tipo B solo puede deberse a las ondas gravitacionales?
De forma corta y no muy rigurosa, porque tiene un patrón «tensorial», es decir, depende de dos direcciones. Esto apunta a que está producida por un partícula de espín 2, y sólo el gravitón tiene esas propiedades.
gracias por tu explicación!
Hola
Muy buena explicación y didáctica.
Leo en esta parte: «Esas burbujas, inmersas aún en un vacío que se expande inflacionariamente, no se sabe si pueden coincidir o no, lo natural es que no puedan tener contacto unas con otras.»
Quizás natural no sea la palabra indicada. Es de suponer que en esos tiempos tan intensos nada de lo que suponemos natural lo era y quizás sí pueda haber contacto en determinadas condiciones entre esas burbujas. ¡Saludos!
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Coincido con todos. Muy buen artículo.
Y siento ser pesado pero este descubrimiento confirma una vez mas la teoría del pellizco: http://teoriadelpellizco.blogspot.com.es/ Aunque va mas allá de las teorías inflacionistas explica de la misma manera la aparición de la polarización en modo B
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Gracias por el post, es buenísimo.
En este vídeo de YouTube, (subtítulos en español), en el minuto 0.38 le dan la noticia del descubrimiento al profesor Linde, anunciándole que a 5 sigma, r=0.2
Por favor, ¿qué significa que r=0.2? Muchas gracias por compartir tus conocimientos con nosotros y ánimos para continuar.
Un resultado de cinco sigmas se considera como el estándar de significación, que corresponde aproximadamente a una posibilidad en un millón de que los hallazgos sean sólo el resultado de variaciones aleatorias
Y r creo que es el porcentaje de acuerdo: El porcentaje de acuerdo ya sea entre el sistema de medición y los valores de referencia o el valor verdadero de la variable medida Puede estimarse con el coeficiente de correlación, r, con valores r=1 100% de acuerdo y r= 0 sin acuerdo
Leo en La Ciencia de la Mula Francis: http://francis.naukas.com/2014/03/17/bicep2-obtiene-la-primera-prueba-directa-de-la-inflacion-cosmica/
«La señal observada a 3 sigmas implica que el parámetro inflacionario r es no nulo (r>0) con 7 sigmas; en concreto, su valor es r=0,20 ± 0,07. Este parámetro teórico mide el cociente entre los modos tensoriales y los escalares en la polarización del fondo cósmico de microondas (CMB).»
Sí, gracias y hoy he encontrado este sitio que aun lo explica mejor:
http://www.investigacionyciencia.es/blogs/astronomia/17/posts/erre-cero-dos-11956
Yo también aplaudo. Me ha encantado.
Un saludo a Hesíodo que escribió algún tiempo antes de Homero. Dijo que uno del primeros dioses que surgió del Caos fue Eros: ¡la atracción!
Muchas gracias por el post. Una duda que me corroe:
Cuando hablamos de expansión del vacío, y por lo tanto hablamos de distancias entre puntos del mismo, estamos hablando de espacio; me pregunto cómo podemos aritmetizar estas longitudes si no tenemos materia ¿es posible hablar de distancias si no tenemos materia? ¿cómo se lleva a cabo ese proceso en física?
El vacío no es más que un estado propio de un sistema, en este caso los campos físicos. Los campos están definidos sobre un espaciotiempo, y cuando los físicos dicen que algo se expande, en realidad lo que están diciendo es que la métrica de dicho espaciotiempo es tal que si la usamos para medir la distancia de dos puntos cualesquiera, nos dirá que dicha distancia se separa con el tiempo.
No hay ningún problemas en asignar coordenadas y propiedades métricas a espacios vacíos, es lo que ha hecho de toda la vida la matemática. 🙂
Gracias por tu pronta respuesta. Da gusto comentar en páginas de divulgadores tan buenos y entusiastas. Muchas gracias.
Pensaba que se utilizaría alguna estratagema distinta a la mera métrica; me deja perplejo el hecho de que físicamente hablando, se trate de distancias entre puntos sueltos del vacío…¿cómo puedo tener un vector si no existe movimiento de nada?, ¿como un tensor si no hay nada moviéndose con el que deba de satisfacer un cambio de coordenadas? ¿cómo puedo constatar que tengo algo anclado en un punto si no tengo referencia material? En fin, dudas debidas a mi gran ignorancia, supongo, no lo entiendo 😦
Ya sé como …midiendo la distancia que recorre una onda electromagnética como la luz…así no necesitas materia. 🙂
Ya me he quedado tranquilo.
Enhorabuena por el post. ¿Cómo es que no se había detectado antes esa radiación de fondo?
Esa radiación se conoce y se mide desde los años 60. Lo que se ha medido ahora es una sutil propiedad de dicha radiación, la polarización en modos B, que era algo difícil de medir y hasta la fecha no teníamos la tecnología que hacía posible tal medida.
Después de leer esta magnífica obra de divulgación creo que ya estoy más cerca de poder explicárselo a la abuela. Gracias joder, gracias joder, gracias joder 🙂 🙂 🙂
Gracias! Gracias! Gracias!! 😀
PD: Enhorabuena por el blog.
Una entrada magnífica. Cubre el gap entre las explicaciones meramente técnicas y las explicaciones «con las manos» que empezarán a pulular los periódicos enseguida.
Pero no estoy seguro de entender qué son los famosos modos B. ¿Los modos B son simplemente polarización circular en la radiación del fondo de mocroondas? ¿Es esta polarización circular lo «único» que se ha encontrado, y que supone el descubrimiento?
No, en realidad es algo más complejo que eso en lo que no he entrado en la entrada. Los modos B se pueden entender como la polarización que se produce en la radiación cósmica de microondas por el efecto que tienen las ondas gravitatorias sobre el movimiento de cargas libres antes de reacoplo. Esto es lo que se conoce como modos tensoriales, que solo pueden ser producidos por perturbaciones del espaciotiempo de tipo onda gravitatoria.
De forma técnica, pero muy a la ligera, dicha polarización en modo B tiene un gradiente nulo y un rotacional no nulo (está asociada a la parte magnética de la radiación electromagnética). Se contraponen con la polarización escalar que tienen rotacional nulo y gradiente no nulo.
Lo que supone el descubrimiento es que dado que se puede medir polarización en modo B, lo único que puede producirlas son ondas gravitatorias. Dichas ondas se producen por efectos cuánticos del propio espaciotiempo (cuánticos gravitatorios) en la época inflacionaria. Su influencia, una vez frenada la inflación decae pero sigue existiendo residualmente en la época de la recombinación, con lo que dejaron huella en la radiación cósmica de fondo y eso es lo que estamos midiendo. Así la cadena lógica sería:
Modos B en la polarización del fondo cósmico Ondas gravitatorias producidas en la época inflacionaria El espectro de ondas gravitatorias viene dado por efectos cuántico gravitatorios en la época inflacionaria.
Espero haber podido aclara algo 🙂
Buenas, gracias por responder tan rápido. Ayer tarde estuve liado y no pude hacerlo yo.
En realidad no has respondido mi duda 😛 Voy a intentar afinar más en la pregunta, porque tu respuesta puede ser de utilidad para otros también.
Mi duda no es sobre cómo la inflación produce los modos B. Eso está más allá de mi comprensión ahora, y entiendo que no se puede describir fácilmente en un post de divulgación. Mi duda tampoco es sobre las implicaciones de haberlos encontrado, que es lo que dejas muy bien explicado en el post.
Mi duda es QUÉ son los modos B. El fondo cósmico de microondas no es más que radiación electromagnética, que puede tener cierta polarización. Eso está claro. Ahora, en ese contexto, y desde un punto de vista del electromagneticos que se estudia en la carrera. ¿Qué es un modo B? Cuando se dice que «es un modo en la polarización que tiene rotacional no nulo», ¿qué se está diciendo? ¿A qué se le calcula el rotacional? La polarización no es un campo bidimensional al que le puedas aplicar el rotacional. La polarización en cada dirección del espacio estará en todo caso caracterizada por unos parámetros de Stokes (que son cuatro números si mal no recuerdo). No son un vector fijo, que defina un campo bidimensional estático, al que se le pueda calcular el rotacional. Por eso, mi pregunta es ¿qué cosa exactamente (magnitud física) es la que se ha descubierto que tiene un rotacional no nulo?
Igual sí me respondiste con el comentario anterior, pero entonces estoy más perdido de lo que pensaba xD
Creo que hay una errata:
«Esto fue así hasta que el universo se expandió lo suficiente, y se enfrió por tanto, para que la energía del medio permitiera la formación de átomos neutros y los electrones salieron de allí en línea recta.»
Creo que en la última frase te refieres a los fotones.
Cierto, gracias por el aviso.
Excelente post de parte de un cósmologo!
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chapeau! Me ha encantado.
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Grandiosa entrada. Gracias por el curre.
Ei! Qué bien explicado. Muchas gracias por ponerme al día.
Excelente entrada Enrique, una forma muy didactica de entenderlo todo, con tu explicación he logrado llenar ciertas lagunas que no podía completar con otros divulgadores muy duchos en el tema y aún realizando un gran esfuerzo no lograban completar el rollo.
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Gracias gracias y gracias
Genial, me encanta este blog.
Os doy las gracias al equipo, estáis alimentando mi vocación hacia la física.
Un aplauso de pie. Excelente entrada 😀
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