domingo, 30 de octubre de 2011

La Teoría Inflacionaria

Esta teoría fue desarrollada a inicios de la década de 1980, por el científico estadounidense Alan Guth, con el objetivo de explicar los primeros momentos del Universo; tomando en cuenta que en  la formulación de la Teoría de la Gran Explosión, quedaron varios problemas por resolver como los siguientes:
  • El estado inicial de la materia, no permitía aplicar las leyes físicas normales
  • El estado de uniformidad del Universo, era difícil de explicar, porque de acuerdo con la Teoría del BIg Bang, la expansión del universo se dió con demasiada rapidez como para desarrollar esta uniformidad.
Alan Guth  basó la formulación de la  teoría inflacionaria en el trabajo de  Stephen Hawking, que había estudiado campos gravitatorios sumamente fuertes, como los que se encuentran cerca de un  agujero negro o en el inicio del Universo, donde se expone que toda la materia del Universo pudo crearse por fluctuaciones cuánticas en un espacio vacío, bajo estas condiciones.  Se suponía que nada existía antes de la existencia del universo como un punto con densidad infinita; en este punto estaba concentrada toda la materia, la energía, el espacio y el tiempo y según esta teoría lo que desencadenó la gran explosión, es una fuerza inflacionaria ejercida en una cantidad de tiempo inapreciable, que permitió que se formará una región observable del universo.  La Teoría hace la diferencia entre un universo real y un universo observable, siendo el universo observable el habitado por el hombre, que es mucho más pequeño que el universo real. (Microsoft® Encarta®. 2008. Teoría inflacionaria ).
La teoría inflacionaria, implica un proceso denominado inflación, en el que hubo un período de expansión exponencial en el Universo, donde la distancia entre dos observadores fijos se incrementa exponencialmente, por la métrica de expansión del Universo. La tasa de expansión dada por la constante de Hubble, es casi constante, lo que lleva a niveles de simetría muy altos. La inflación también se conoce como un período de expansión acelerada, dado que la distancia entre dos observadores se incrementa a una tasa acelerante si se  mueven alejándose. El proceso de inflación  también toma en cuenta las ideas cosmológicas, con la teoría cuántica y la física de las partículas elementales.
 La inflación explica como una partícula extremadamente densa y caliente que contenía toda la masa y energía del Universo, siendo de menor tamaño que un protón, sale desprendida hacia el exterior en una expansión que continua en los millones de años transcurridos desde entonces.  Se considera que este empuje inicial se originó, en procesos en los que una sola fuerza unificada de la naturaleza se dividió en las cuatro fuerzas fundamentales actuales: la gravitación, el electromagnetismo y las interacciones nucleares fuerte y débil.
 
Esta fuerza unificada que produce la inflación sólo actuó durante una pequeña fracción de segundo, duplicando en ese tiempo, el tamaño del Universo 100 veces o más, permitiendo que una bola de energía de unos 1020 veces más pequeña que un protón, se transformara en una zona de 10 cm de extensión tan sólo 15 × 10-33 segundos.  Este empuje hacia el exterior fue tan violento que, aunque la gravedad está frenando las galaxias desde entonces, la expansión del Universo continúa en la actualidad.
El funcionamiento de la teoría inflacionaria sigue en discusión, los físicos cosmólogos han creído entender los sucesos desde que el Universo tenía  una diezmilésima de segundo de antigüedad, cuando la temperatura era de un billón de grados y la densidad era en todas partes la que existe actualmente en el núcleo de un átomo. Donde las partículas materiales como electrones o protones eran intercambiables con energía en forma de fotones, los cuales perdían energía, o desaparecían por completo, y la energía perdida se transformaba en partículas. Caso contrario sucedía con las partículas, desaparecían y su energía reaparecía como fotones, según la ecuación E = mc2. Estas condiciones descritas son extremas en comparación con la experiencia diaria, pero corresponden a energías y densidades estudiadas rutinariamente en los aceleradores de partículas: por eso los científicos están convencidos de entender lo que ocurría cuando todo el Universo se hallaba en ese estado. (http://www.alipso.com/monografias/2563_universo/)

Pero toda la historia es mucho más complicada. El falso vacío es inestable, pero en la mayoría de versiones de la teoría de que se desintegra como una sustancia radiactiva. La decadencia es descrita por un medio de vida: la mitad de los falso vacío se quedan después de una vida media, una cuarta parte se quedan después de dos vidas medias, etc. Sin embargo, a diferencia de un material radiactivo, el falso vacío se expanden a medida que decae, y la expansión sería más rápida que la decadencia. Aunque sólo la mitad del falso vacío que quedan después de una vida media, que sería mayor que la región inicial. El falso vacío nunca desaparece, sino que seguirá aumentando su volumen de forma indefinida. Los pedazos de la región del falso vacío al azar decaería, produciendo nuevas "burbujas" de universos a un ritmo cada vez mayor. Nuestro universo sería sólo uno de los universos de este árbol infinito de burbujas.
Los cosmólogos asumen generalmente que las leyes de la física son las mismas en todo este universo de múltiples burbujas. Nosotros realmente no tenemos ninguna manera de saberlo, pero nuestro objetivo es comprender las consecuencias de las leyes de la física como las conocemos, y no para especular ociosamente acerca de otros mundos míticos. Sin embargo, existe la posibilidad de que las burbujas de otros podría ser muy diferente de la nuestra. Pares de partícula-antipartícula están apareciendo y desapareciendo sin cesar, y el espacio mismo se cree que se dividan en un mal entendido "espuma cuántica" cuando magnificado lo suficiente como para que las distancias tan cortas como 10-33 centímetros se hacen visibles. Debido a esta complejidad, los físicos no saben si un solo tipo de espacio vacío es estable, o si hay muchas clases. Otros tipos de espacio no puede ser tridimensionales, y que pueden alterar las masas de las partículas elementales, o de las fuerzas que rigen su comportamiento. Si hay muchos tipos de espacio, el árbol infinito de universos burbuja muestra todas las posibilidades,

Referencias: 

Hernández, P. 2006 Inflación. Consultado el 29-10-2011, disponible en: http://astronomia.net/cosmologia/inflacion.htm

Microsoft® Encarta®. 2008. Teoría inflacionaria (cosmología). Microsoft Corporation, 2007.
El Origen del Universo. Consultado el 29-10-2011, disponible en: http://www.alipso.com/monografias/2563_universo/

Inflación Cósmica. Consultado el 29-10-2011, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_inflacionaria
 

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