![\"File:AlanGuthCambridge.jpg\"](\"http:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/4\/41\/AlanGuthCambridge.jpg\/471px-AlanGuthCambridge.jpg\")
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Alan Harvey Guth<\/p>\n
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Est\u00e1 claro que el t\u00edtulo de este trabajo est\u00e1 dirigido al hecho de que, cuando no sabemos el por qu\u00e9 de alguna cosa, nuestra imaginaci\u00f3n le busca la respuesta que, unas veces ser\u00e1 la adecuada y otras tantas\u00a0 no. Con el tiempo, esa verdad que buscamos se descubre y entonces, aquella primera “verdad” queda relegada para siempre.<\/p>\n
Pero donde hay un enigna existe tambi\u00e9n la perspectiva de un descubrimiento: una paradoja puede revelar un modo inadecuado de abordar un\u00a0 problema. creo que fue eso lo que quiso decir Bohr cuando exclam\u00f3: “Es magnifico que hayamos dado con una paradoja. Ahora tenemos alguna esperanza de hacer alg\u00fan progreso.” Y fue con este esp\u00edritu como se resolvi\u00f3 el enigma sobre el caracter plano del universo, mediante la invenci\u00f3n de una nueva hip\u00f3tesis cosmol\u00f3gica, la del universo inflacionario.<\/p>\n
La hip\u00f3tesis de la inflaci\u00f3n fue propuesta por primera vez por un joven f\u00edsico norteamercano llamado Alan Guth. Se enter\u00f3 del problema del universo plano una tarde de novimebre de 1978 en Cornell, por una charla de Robert Dicke (personaje que os puse aqu\u00ed hace unos d\u00edas), un competente relativista de Princeton cuyas ideas sobre la radiaci\u00f3n c\u00f3smica de fondo recordaban las de Gamow.<\/p>\n
Con preparaci\u00f3n de f\u00edsico, Guth por aquel entonces sab\u00eda poco de cosmolog\u00eda y, siendo joven rechazaba el conservadurismo sobre las ideas reinantes en relaci\u00f3n a la evoluci\u00f3n primitiva del universo. Las consideraba demasiado especulativas. La observaci\u00f3n de Dicke sobre la rareza de que Omega (\u03a9) fuese igual a 1 le\u00a0 pareci\u00f3 ”\u00a0 sorprendente, pero en aquel momento no sab\u00eda que hacer con ella.<\/p>\n
Pero por aquellos tiempos, la comunidad de la F\u00edsica estaba empezando un gran idilio con la de la Cosmolog\u00eda, y Guth pronto se encontr\u00f3 trabajando en la cuesti\u00f3n de c\u00f3mo pueden haberse formado los monopolos magn\u00e9ticos en el universo primitivo. Guth hall\u00f3 dascinante los monopolos. Concebidos por la austera imaginaci\u00f3n de Dirac en 1931, se supon\u00eda que eran part\u00edculas masivas con una carga magn\u00e9tica unipolar.<\/p>\n
En los a\u00f1os treinta del pasado siglo Paul Dirac realiz\u00f3 unos c\u00e1lculos te\u00f3ricos que indicaban que si existieran los monopolos magn\u00e9ticos, entonces se podr\u00eda cuantizar f\u00e1cilmente la carga del electr\u00f3n<\/a>. Bastar\u00eda que existiera un s\u00f3lo monopolo magn\u00e9tico en el Universo para que los electrones<\/a> tuvieran la carga que tienen y no otra.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n La imagen de arriba vino acompa\u00f1ada de la noticia siguiente: \u201cAfirman haber podido detectar por primera vez monopolos magn\u00e9ticos como un estado de la materia que se dar\u00eda a partir de una disposici\u00f3n especial de los momentos magn\u00e9ticos dentro de un cristal a baja temperatura.\u201d <\/strong><\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n En\u00a0 Francis (th)E mule Science’s News\u00a0 <\/a>he podido obtener esta imagen de arriba que nos daba la noticia de que “Monopolos magn\u00e9ticos nanom\u00e9tricos observados en cristales de hielo de\u00a0espines”.\u00a0 Sigue diciendo: “Cuatro art\u00edculos, dos publicados en Science y dos preprint en ArXiv, confirman la observaci\u00f3n directa de monopolos magn\u00e9ticos como cuasipart\u00edculas en diferentes cristales de hielo de espines. Estos monopolos magn\u00e9ticos fueron observados de forma indirecta en 2007\u00a0por Castelnovo et al.\u00a0(publicado en Nature<\/em>). Morris et al. y Fennell et al. los han logrado observar de forma directa, publicando sendos art\u00edculos que aparecer\u00e1n en Science<\/em>.\u00a0Morris et al.\u00a0han observado directamente mediante neutrones<\/a> cadenas de monopolos, como cuentas de un collar, que se denominan cuerdas de Dirac (Dirac strings<\/em>).”<\/p>\n Las grandes teor\u00edas unificadas conjeturaban que se hab\u00edan creado en nudos de espacio-tiempo, por la misma ruptura de la simetr\u00eda que escindi\u00f3 las fuerzas nucleares electrod\u00e9biles y fuertes. Anacr\u00f3nicamente, cada monopolo contendr\u00eda atrapados bosones<\/a> W y Z, as\u00ed como tambi\u00e9n una diminuta regi\u00f3n en su centro donde a\u00fan funcionaba la fuerza electronuclear<\/a> unificada.<\/p>\n En realidad, cohabitamos una naturaleza llena de fen\u00f3menos enigm\u00e1ticos. Uno de estos fen\u00f3menos es la asimetr\u00eda ins\u00f3lita que se observaba entre el magnetismo y la electricidad: no hay cargas magn\u00e9ticas comparables a las cargas el\u00e9ctricas. Nuestro mundo est\u00e1 lleno de part\u00edculas cargadas el\u00e9ctricamente, como los electrones<\/a> o los protones<\/a>, pero nadie ha detectado jam\u00e1s una carga magn\u00e9tica aislada. El objeto hipot\u00e9tico que la poseer\u00eda se denomina monopolo magn\u00e9tico.<\/p>\n Montaje experimental. Foto: HZB, D.J.P. Morris y A. Tennant.<\/p>\n El grupo de investigadores dispuso un montaje experimental especial para poder detectar estas cuerdas de Dirac. Hicieron que un chorro de neutrones<\/a> impactara sobre una muestra a la que aplicaban un campo magn\u00e9tico. En el interior de la muestra se formaban cuerdas de Dirac que dispersaban los neutrones<\/a> con un patr\u00f3n espec\u00edfico que delataba su presencia.<\/p>\n La muestra era un cristal de titanato de disprosio. La estructura cristalina de este compuesto tiene una geometr\u00eda notable, de tal modo que los momentos magn\u00e9ticos de su interior se organizan en lo que se llama un \u201cespagueti de espines\u201d. El nombre viene de la ordenaci\u00f3n de los dipolos, que forman una red de tubos contorsionados (cuerdas) por los que se transporta flujo magn\u00e9tico.<\/p>\n Estos tubos pueden \u201chacerse visibles\u201d cuando los neutrones<\/a> interaccionan con ellos; pues los neutrones<\/a>, aunque no tienen carga el\u00e9ctrica, s\u00ed tienen momento magn\u00e9tico. El patr\u00f3n de dispersi\u00f3n de los neutrones<\/a> obtenido es una representaci\u00f3n rec\u00edproca de las cuerdas de Dirac contenidas en la muestra. Con el campo magn\u00e9tico aplicado los investigadores pod\u00edan controlar la simetr\u00eda y orientaci\u00f3n de las cuerdas. A temperaturas de entre 0,6 a 2 grados Kelvin los investigadores pudieron ver pruebas de la existencia de monopolos magn\u00e9ticos (la temperatura suele ser la peor enemiga del magnetismo, pues tiene a desordenarlo todo) en forma de este tipo de cuerdas seg\u00fan se acaba de describir.<\/p>\n Adem\u00e1s pudieron ver la firma que en la capacidad calor\u00edfica dejada el gas de monopolos, viendo que estas cuerdas interaccionan de manera similar a como lo hacen las cargas el\u00e9ctricas, lo que era de prever para el caso de monopolos magn\u00e9ticos. En este resultado los monopolos no son part\u00edculas, sino que emergen como un estado de la materia, en concreto a partir de un arreglo especial de los dipolos que forman parte del material.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Para hacernos una idea de c\u00f3mo ser\u00eda un monopolo magn\u00e9tico si existiera, imaginemos una barra imantada que, como sabemos, posee en cada extremos un \u00abun polo magn\u00e9tico\u00bb por el cual se atraen o se repelen. Estos polos son de dos tipos, llamados \u00abnorte\u00bb y \u00absur\u00bb, y se comportan como las cargas el\u00e9ctricas, positiva y negativa. Esa configuraci\u00f3n del campo es un ejemplo de \u00abcampo bipolar\u00bb, y sus l\u00edneas de campo no paran: giran y giran interminablemente. Si partimos por la mitad la barra imantada, no tenemos dos polos, el norte y el sur, separados, sino dos imanes. Un polo norte o sur aislado (un objeto con l\u00edneas de campo magn\u00e9tico que s\u00f3lo salgan o que s\u00f3lo entren) ser\u00eda un monopolo magn\u00e9tico. De hecho, es imposible aislar una de estas cargas magn\u00e9ticas. Nunca se ha detectado mon\u00f3polos magn\u00e9ticos, es decir part\u00edculas que poseyeran una sola carga magn\u00e9tica aislada. Puede que ello se deba a razones no aclaradas, o bien la naturaleza no cre\u00f3 monopolos magn\u00e9ticos o cre\u00f3 poqu\u00edsimos.<\/p>\n En cambio, los monopolos el\u00e9ctricos (part\u00edculas que llevan carga el\u00e9ctrica) son muy abundantes. Cada chispa de materia contiene un n\u00famero incre\u00edble de electrones<\/a> y protones<\/a> que son aut\u00e9nticos monopolos el\u00e9ctricos. Podr\u00edamos imaginar las l\u00edneas de fuerza del campo el\u00e9ctrico surgiendo de una part\u00edcula cargada el\u00e9ctricamente o convergiendo en ella y empezando o acabando all\u00ed. Adem\u00e1s, la experiencia ha confirmado la ley de conservaci\u00f3n de la carga el\u00e9ctrica: la carga monop\u00f3lica el\u00e9ctrica total de un sistema cerrado no puede crearse ni puede destruirse. Pero en el mundo del magnetismo, no existe nada similar a los monopolos el\u00e9ctricos, aunque un monopolo magn\u00e9tico sea f\u00e1cilmente concebible.<\/p>\n El problema que atrajo la atenci\u00f3n de Guth y de su colega de Cornell Henry Tye era que las grandes teor\u00edas unificadas predec\u00edan la producci\u00f3n de demasiados monopolos magn\u00e9ticos, aproximadamente cien veces m\u00e1s monopolos que \u00e1tomos. Considerando que la mayor parte del universo “es invisible” -la cuesti\u00f3n de la “materia oscura<\/a>”-, los cosm\u00f3logos generalmente reciben con agrado la sugerencia de que part\u00edoculas subat\u00f3micas masivas podr\u00edan compensar el deficit, pero esto era un exceso de riqueza. La b\u00fasqueda de monopolos hab\u00eda dado por aquel tiempo resultados nulos.\u00a0 Se hab\u00eda registrado un suceso de este tipo el 14 de febrero de 1982, en un aparato constru\u00eddo por Blas Cabrera en un laboratorio del sot\u00e1no de Stanford, pero nunca se hab\u00eda vuelto a repetir.<\/p>\n La discrepancia entre la teor\u00eda en la que aparec\u00edan mucho monopolos magn\u00e9ticos y la observaci\u00f3n, que reveleba muy pocos, pod\u00eda resolverse, hallaron Guth y Tye, si la textura del espacio-tiempo hab\u00eda sido m\u00e1s lisa de lo esperado en la \u00e9poca de la transici\u00f3n\u00a0 de la gran fase unificada. Un espacio-tiempo m\u00e1s liso significaba menos nudos espacio-temporales, lo que daba menos monopolos, Tambi\u00e9n significaba un Omega igual a 1.<\/p>\n En la tarde del 6 de diciembre de 1979, Guth escribi\u00f3 las palabras Evoluci\u00f3n del Universo<\/strong> en la parte superior de una hoja en blanco que luego llen\u00f3 de c\u00e1lculos. Su hip\u00f3tesis era que inicialmente el universo se hab\u00edoa expandido mucho m\u00e1s r\u00e1pidamente que la tasa lineal que muestra hoy, o sea que, con palabras que usar\u00eda luego Guth hab\u00eda sido una “\u00e9poca inflacionaria”, durante la cual el universo se hab\u00eda expandido exponencialmente. En esto se hallaba tambi\u00e9n la soluci\u00f3n al problema del universo plano que hab\u00eda planteado Dicke. Puesto que el universo habr\u00eda sido mucho grande al final de un per\u00edodo inflacionario de lo que se consideraba en el viejo modelo de expansi\u00f3n lineal, el espacio ser\u00eda mucho plano.<\/p>\n COMPRENSI<\/a>\u00d3N ESPECTACULAR, escribi\u00f3 el joven Guth en su cuaderno al d\u00eda siguiente, dibujando un recuadro alrededor de las palabras. La hip\u00f3tesis no careciam de precedentes; su recuadro revisado de las transiciones de fase hab\u00eda sido concebido independientemente por Katsuhito Sato en Jap\u00f3n y Mart\u00edn Einhorn en los Estados Unidos, y el “bombeo” de la tasa de expansi\u00f3n hasta una tasa exponencial por un mecanismo de ruptura de simetr\u00eda hab\u00eda sido propuesto por Demosthenes Kazanas de la NASA. No funcion\u00f3 muy bien en su forma original que, tuvo que ser refinada por A. D. Linde de la Universidad de Pensylvania. Pero Guth fue el que dio la idea, y en su forma acabada, aclaraba e iluminaba el estudio del universo primitivo.<\/p>\n Claro que, detras de todo esto que explico de manera sencilla y sin complicaciones, s\u00ed que las hay y todo ello, est\u00e1 rodeado de cuestiones complejas como, pongamos por ejemplo que, el agua l\u00edquida es m\u00e1s sim\u00e9trica que el hielo, y el paso del agua al enfriarse, del estado l\u00edquido al s\u00f3lido se\u00f1ala una transici\u00f3n der fase que rompe la simetr\u00eda. Si el agua l\u00edquida se enfr\u00eda muy r\u00e1pidamente por debajo de su punto de congelaci\u00f3n, no se condensa en hielo inmediatamente, sino que permanece en estado l\u00edquido durante un rato. De modo an\u00e1logo, en el caso del universo inflacionario, el vac\u00edo c\u00f3smico sigue vac\u00edo a\u00fan despu\u00e9s de estar por debajo de la temperatura a la cual comienza de ordinario la producci\u00f3n de part\u00edculas. En realidad, es esta\u00a0 suspensi\u00f3n la que impulsa la expansi\u00f3n: la energ\u00eda latente es inmovilizada en lo que se llama un Campo de Higgs<\/a> de valor cero, impulsando la expansi\u00f3n de modo que el universo vac\u00edo se hincha en una perfecta esfericidad plat\u00f3nica.<\/p>\n <\/p>\n Potencial de doble pozo en una teor\u00eda de campos con ruptura espont\u00e1nea de simetr\u00eda.<\/p>\n <\/p>\n Despu\u00e9s de todo lo explicado, tendr\u00edamos que seguir con otras muchas cuestiones como, por ejemplo: Al instante siguiente a la era inflacionaria, en que empieza la era electrod\u00e9bil, las temperatura superan todav\u00eda los 10\u00b9\u2075 \u00b0K, los gluones<\/a> d\u00e9biles y electromagn\u00e9ticos interact\u00faan sim\u00e9tricamente. Al descender la temperatura por debajo de unos 10\u00b9\u2075 \u00b0K, se rompe la simetr\u00eda y se hace patente la diferencia entre estas dos interacciones: los bosones<\/a> d\u00e9biles, W y Z<\/em>, pierden su equilibrio con respecto a las otras part\u00edculas de la sopa cu\u00e1ntica, debido a que su masa es excesiva para que puedan ser creados, mientras que los fotones<\/a> persisten porque carecen de masa y se forman f\u00e1cilmente. Mientras ocurr\u00eda este proceso, leptones<\/a> y antileptones<\/a> evolucionaron a variantes como electrones<\/a> y positrones, que son sensibles al electromagnetismo, y neutrinos<\/a> y antineutrinos que responden a la fuerza subat\u00f3mica d\u00e9bil.<\/p>\n Con la expansi\u00f3n acompa\u00f1ada de temperaturas inferiores, las colisiones fueron mucho menos energ\u00e9ticas de lo que las que se estima que se dieron durante la era de la inflaci\u00f3n c\u00f3smica, lo cual dio como resultado cada vez menos y menos masivas part\u00edculas. Las colisiones aniquiladoras entre materia y antimateria son las que con facilidad dieron origen a los fotones<\/a> que son portadores de la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, que se descompusieron en parejas electr\u00f3n\u2013positr\u00f3n pr\u00e1cticamente sin masa.<\/p>\n En aquellos momentos prevalec\u00eda la inestabilidad cu\u00e1ntica de la situaci\u00f3n, y lleg\u00f3 el momento en el que la expansi\u00f3n disminuy\u00f3 bruscamente a una tasa lineal. Cuando esto ocurre, la energ\u00eda latente del vac\u00edo se condensa en forma de part\u00edculas y antipart\u00edculas. (As\u00ed se dio nueva vida al cuadro, muy ridiculizado, de la teor\u00eda del estado estable, de \u00e1tomos que se condensan a partir de un vac\u00edo.) Las part\u00edculas se aniquilan mutuamente y el torrente resultante de energ\u00eda unicia el big bang. Las grandes tweor\u00edas unificadas, cuya elaboraci\u00f3n exige atenci\u00f3n a los campos de Higgs<\/a>, hasta demostraban c\u00f3mo la ruptura de la simetr\u00eda al final de la \u00e9poca inflacionaria pod\u00eda haber originado un peque\u00f1o desequilibrio de la materia sobre la antimateria, dejando un residuo, una vez terminados “los fuegos artificiales”, con el cual construir el universo material.<\/p>\n Claro que, a todo esto, nos aparece la discrepancia entre materia observada y el movimiento de las galaxias que no tienen correlaci\u00f3n y, es entonces cuando nos tenemos que “inventar”\u00a0 sacar de nuevo de la manga, otro As, al que hemos llamado “materia oscura<\/a>”.<\/p>\n emilio silvera<\/p>\n![\"Foto\"](\"http:\/\/neofronteras.com\/wp-content\/photos\/espagueti_de_espines.jpg\")
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