Resurge la cosmología Ekpirótica

Una controvertida teoría de seis años de antigüedad que habla de un tiempo anterior al Big Bang está teniendo un resurgimiento, sólo para ser de nuevo satirizada por sus críticos originales.

La teoría de la cosmología ekpirótica se ofreció en un inicio como alternativa al modelo estándar de “inflación” del universo. La inflación supone que justo tras el Big Bang el universo sufrió un breve periodo de rápida expansión.. Esto amplificó las diminutas perturbaciones de densidad, que evolucionaron en estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias que vemos hoy. Aunque actualmente no hay una forma de demostrar que la inflación tuvo lugar en algún momento, el hecho es que proporciona una explicación tan simple para la estructura cósmica y el hecho de que el universo sea plano que ha sido la base de la doctrina cosmológica desde que se describió a principios de los años 80.

En la cosmología ekpirótica, nuestro universo visible existe en una de las dos “branas” que colisionan cotinuamente y se separan en la quinta dimensión. En cada colisión nace un nuevo universo. (Crédito: Neil Turok)

En la cosmología ekpirótica — que se propuso en 2001 por los físicos Paul Steinhardt, Justin Khoury, Neil Turok y Burt Ovrut — no existe un inicio del tiempo. En lugar de esto, nuestro universo visible existe en una de dos “branas” de cuatro dimensiones flotando en un espacio de cinco dimensiones. Estas dos branas están bloqueadas en un movimiento oscilatorio en el cual se acercan lentamente, “rebotan” entre sí, se separan y de nuevo se vuelven a acercar (ver animación). En cada rebote, que es como un nuevo Big Bang, ondas en las branas colisionan y liberan energía en distintos lugares para producir las perturbaciones de densidad iniciales. Y dado que la conservación de la energía favorecería una brana plana, la teoría explica también por qué nuestro universo visible es también plano. “Es como el anticristo de la inflación”, dice Khoury.

Sin embargo, los antiguos críticos de la cosmología ekpirótica han destacado dos problemas concretos. Primero, cada rebote debería ser un punto de temperatura y presión infinitas conocido como singularidad, que es imposible de describir usando la física convencional. Segundo, no está claro que las perturbaciones de densidad estuviesen presentes a todas las escalas de longitud, como las observaciones de la radiación primordial dejadas por el Big Bang — esto es, el fondo de microondas cósmico — indican que debería ser.

De la A a la Z

Ahora, Khoury y Evgeny Buchbinder, que actualmente se encuentran en el Instituto Perimeter en Waterloo, Canadá, junto a Ovrut, que está en la Universidad de Pennsylvania en los Estados Unidos, dicen que han superado estos problemas. Basándose en un trabajo anterior realizado en 2006 por Leonardo Senatore, Paolo Creminelli y otros, los investigadores dicen que puede lograr perturbaciones de densidad “indemnes” gracias a un rebote aunque por otro lado los deja invariantes en escala. “Por primera vez, somos capaces de rastrear la historia desde la A a la Z”, dice Khoury.

Los físicos han logrado sortear el afilado rebote de la singularidad en el pasado, por no sin generar partículas de energía negativa poco deseables. Fusionando la cosmología ekpirótica con un campo escalar conocido como condensado fantasma, el grupo de Khoury afirma no sufrir tales complicaciones. Este campo, el cual se manifiesta como un fluido de partículas sin masa en el mismo estado cuántico que impregna el espacio con gravedad repulsiva, puede suavizar el rebote.

Por su parte, no obstante, un condensado fantasma no puede mantener las perturbaciones de densidad invariantes en escala. Para hacer esto, el equipo de Khoury invocó otro campo escalar. Resultó que la diferencia entre las fluctuaciones de entropía en este campo y aquellos del campo condensado fantasma arrojaba unas inequívocas perturbaciones invariantes en escala (Phys. Rev. D 76 123503).

Rígida oposición

Las críticas originales a la cosmología ekpirótica estuvieron encabezadas por Andrei Linde de la Universidad de Stanford en los Estados Unidos, y tampoco ha tenido muchos elogios para la “nueva cosmología ekpirótica”. Afirma que la teoría están aún plagada de partículas de energía negativa, lo cual lleva a una inestabilidad “catastrófica” en el vació de los inicios del universo (arXiv:0712.2040v2). “El universo descrito por esta teoría muere instantáneamente”, dijo a physicsworld.com. “Por tanto ni siquiera se acerca un poco a la descripción de nuestro mundo”.

Khoury insiste en que el argumento de Linde es equivocado porque no reconoce que las teorías de la física de partículas son efectivas pero sólo funcionan en un rango finito de escalas de energía. “Está realizando una predicción de algo confiando en una teoría más allá del punto donde debería ser confiable”, explica Khoury. “Por contra, en todo momento de nuestra descripción del rebote, el universo está a una energía lo bastante baja para que podamos confiar en la descripción del condensado fantasma”.

Nima Arkani-Hamed de la Universidad de Harvard, que formuló por primera vez la teoría de los condensados fantasma, se alinea con el grupo de Khoury. No obstante, piensa que el nuevo modelo ekpirótico es demasiado complejo para rivalizar con la inflación, y admite que ha “satirizado” a Senatore y Creminelli — sus antiguos post-doctorados — por sus intentos de abordar esta teoría. “Creo estas ideas están buscando en el lugar equivocado”, dijo a physicsworld.com. “Pero definitivamente vale la pena trabajar con ellas, son interesantes e inteligentes”.

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Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 15 de enero de 2008
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Fuente: Ciencia Kanija