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Una joven investigadora contribuye a iluminar el Universo

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Una joven investigadora contribuye a iluminar el Universo
07 enero
13:21 2020

El modelo del Big Bang es aceptado hoy día por la comunidad científica como la mejor explicación de su génesis y posterior evolución. Pero lo que ocurrió en los primeros instantes, una pequeñísima fracción del primer segundo, es de vital importancia

El pasado 25 de octubre, en Physical Review Letters[1] se publicó el resultado de un programa de investigación conjunta de tres universidades: dos norteamericanas, el Kenyon College y el MIT y la Universidad de Leiden, en Países Bajos. En él se trata de indagar y sacar a la luz aspectos de lo que ocurrió en las primeras trillonésimas de segundo de existencia de nuestro Universo.

El modelo del Big Bang es aceptado hoy día por la comunidad científica como la mejor explicación de su génesis y posterior evolución. Pero lo que ocurrió en los primeros instantes, una pequeñísima fracción del primer segundo, es de vital importancia, “porque comprender cómo comenzó todo es -al menos para algunos- el punto en el que podemos encontrarnos más cerca de comprender por qué empezó”[2]. Este comienzo es pues tan importante como oscuro aun hoy para la ciencia, y es aquí donde este proyecto ha aportado algo de luz. De hecho, el anuncio de los resultados por parte de una de las universidades intervinientes lo ha titulado precisamente así: Iluminando el Universo[3].

La descripción de estas primeras etapas del Universo es objeto de muy diferentes teorías, que describen los hechos mediante diversos mecanismos físicos que conducen a fases diferentes. Por ello, el propio significado de las palabras puede resultar ambiguo. Esto ocurre con el propio término Big Bang, que para Georges Lemaitre, el primero en describir el nacimiento del Universo como la expansión desde un “átomo primitivo”, se refería a ello como el origen de todo, presuponiendo que antes nada había. La corriente científica mayoritaria de hoy día considera el período inflacionario como la primera etapa, mientras que lo que se está denominando el “Bang”, la transformación de la energía en materia y su expansión, sería una etapa posterior.

De este modo, el Universo comenzó con un período de inflación cósmica, al final del cual era muy energético, pero carente de partículas, siendo en consecuencia un lugar vacío y frío. Para crear las condiciones de un universo caliente, la energía debía ser transferida del campo inflacionario a la creación de partículas, un proceso llamado “recalentamiento”.

Los aspectos teóricos de dicho relato eran conocidos con anterioridad por los participantes en este trabajo. La aportación de este proyecto es su verificación mediante una simulación computacional. Usando un software desarrollado en Kenyon College, Nguyen, Giblin y sus coautores construyeron y probaron cuidadosamente un modelo que ilustra cómo pudo haber ocurrido este recalentamiento. Utilizando un modelo reticular, mapearon cómo la energía de múltiples formas de materia podría cambiar e interactuar con la gravedad en el período posterior a la inflación cósmica. Su modelo, probado una y otra vez, proporciona una historia más completa de cómo ocurrió la inflación cósmica y, de manera crucial, cómo terminó. “Esto nos permite contar una historia ininterrumpida, desde la inflación hasta el período posterior a la inflación, el Big Bang y más allá”[4], dice Kaiser, profesor del MIT, participante en la investigación. “Podemos rastrear un conjunto continuo de procesos, todos con física conocida, para decir que esta es una forma plausible en la que el Universo llegó a verse como lo vemos hoy”[5].

“«Hay cientos de propuestas para producir la fase inflacionaria, pero la transición entre la fase inflacionaria y el llamado ‘Big Bang’ es la parte menos comprendida de la historia», dice Richard Easther, profesor de Física en la Universidad de Auckland, que no participó en la investigación. «Este documento abre nuevos caminos al simular con precisión la fase postinflacionaria en modelos con muchos campos individuales y términos cinéticos complejos. Estas son simulaciones numéricas extremadamente desafiantes y amplían el estado del arte para los estudios de dinámica no lineal en el universo primitivo»”[6].

Pero la pregunta metafísica sobre como del vacío filosófico pudo emerger la inflación cósmica sigue vigente.

Con independencia de todo lo anterior, es sorprendente comprobar que entre los cinco científicos que han participado en el proyecto se destaque como autora principal a Rachel Nguyen, una doctoranda que, bajo la supervisión de John T. Giblin, Profesor Asociado de Física en Kenyon, ha llevado el peso de las simulaciones.

A nuestro juicio, merece la pena fijarnos en su figura, lo que nos lleva a descubrir cosas interesantes, como que su participación en el proyecto es posible gracias a la financiación obtenida del Clare Boothe Luce Program[7]. Este programa alienta y ayuda desde hace 30 años a mujeres en Norteamérica en el ámbito de la educación superior en Ciencias, Matemáticas e Ingeniería[8].

Y retrocediendo un poco más, la vemos cursando los estudios equivalentes al bachillerato en un colegio de Nueva Orleans solo para niñas, St. Mary’s Dominican High School[9], donde en su segundo curso desarrolla un estudio independiente de cosmología e inmediatamente se introduce en el mundo de la investigación. Su participación en este proyecto supone su consagración como investigadora de alto nivel. Por ello proponemos modificar el título dado por el Kenyon College, un poético e impersonal Iluminando el Universo, para titularlo “Una doctoranda contribuye a iluminar el Universo”. Ojalá que en nuestra sociedad aparezcan muchas Rachel Nguyen.

Manuel Ribes

Observatorio de Bioética

Instituto de Ciencias de la Vida

Universidad Católica de Valencia

 

 

[1] Rachel Nguyen y otros autores, Nonlinear Dynamics of Preheating after Multifield Inflation with Nonminimal Couplings, Phys. Rev. Lett. 123, 171301 (2019) (cfr. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.171301)

[2] Brian Greene, The elegant Universe, W.W. Norton & Company, Inc., 2003, pág. 364 (edición en español El Universo elegante, CRÍTICA, 2006)

[3] cfr. https://www.kenyon.edu/middle-path/story/illuminating-the-universe/

[4] cfr. http://news.mit.edu/2019/putting-bang-in-big-bang-1025

[5] Ídem

[6] Ibídem

[7] cfr. https://www.hluce.org/news/articles/kenyon-undergrad-contributes-greater-understanding-big-bang/

[8] cfr. https://www.hluce.org/programs/clare-boothe-luce-program/

[9] cfr. https://www.stmarysdominican.org/

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1 comentario

  1. María Dolores
    María Dolores enero 11, 17:15

    Interesante artículo, más aún si la investigadora desde la escuela mostró inquietud por el misterio del Universo. Recuerdo a Teilhard de Chardin y sus aportes.

    Responder a este comentario

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