Texto: Jaime Fernández, Fotografía: Jesús de Miguel - 26 feb 2024 15:09 CET

Javier Rubio, investigador Ramón y Cajal y profesor del Departamento de Física Teórica, ha protagonizado la sesión del 23 de febrero de los coloquios de IPARCOS (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos), con una charla titulada “Los tres primeros segundos: De la inflación cósmica al modelo estándar”. Rubio ha confesado que el título de su charla está inspirado en el libro clásico de Steven Weinberg, Los tres primeros minutos, en el que se afirmaba que “al principio hubo una explosión […] que ocurrió de manera simultánea en todas partes, llenando todo el espacio desde el comienzo, con cada partícula de materia alejando de cualquier otra partícula”.

Tiene claro el investigador que en aquel libro había muchas preguntas sin respuestas sobre aquellos primeros momentos de nuestro Universo, entre ellas: ¿Cómo se creó la materia? ¿En qué momento el Universo termalizó? ¿Dónde está la antimateria que todas las ecuaciones de física de partículas consideran que es simétrica con la materia? ¿Existen reliquias observables de aquella época?

Aclara Rubio que “la cosmología no es una ciencia experimental, porque el Universo no se puede apagar, así que lo máximo que se puede hacer es inferir las condiciones primigenias a través de observaciones, con el riesgo que eso conlleva”.

Las observaciones muestran, por ejemplo, que “nuestro Universo es muy plano, lo cual es algo llamativo, porque si ahora es plano en el pasado tuvo que ser aun más plano, y eso requiere cierto ajuste de las condiciones iniciales, porque con las genéricas lo más normal sería haber acabado con un universo con curvatura”.

Para el investigador, muchas de las respuestas a las preguntas se encuentran en el conocido como “paradigma inflacionario”, que asume la existencia de una sustancia, con una cierta cantidad de energía constante en algún momento en el Universo primitivo. Asegura Rubio que esa sustancia juega un doble papel, ya que dará lugar a una expansión acelerada del Universo y, de paso, eliminará cualquier rastro del estado preinflacionario. Eso sí, en algún momento hay que parar esa inflación, porque no puede existir una energía constante sin límite temporal, y eso se consigue cuando la sustancia se cambia por un campo que se relaja a un mínimo, lo que podría explicar la planitud del Universo.

Opina Rubio que, entre los muchos modelos existentes, el paradigma inflacionario es una herramienta muy útil para explicar no sólo la planitud, sino también “la razón de que veamos un Universo relativamente homogéneo e isótropo (con las mismas propiedades en todas las direcciones)”. El modelo produce además una serie de perturbaciones primordiales que son consecuentes con las observaciones de la radiación de fondo de microondas, proporciona “un mecanismo de coherencia de los picos acústicos” y, por si fuera poco, aporta “una serie de mecanismos bastante naturales de producción de partículas, que darían origen a la materia y a la radiación que observamos en el Universo”.

Eso sí, aunque se han hecho progresos desde el libro de Weinberg todavía sigue habiendo muchas preguntas y “si se entienden mejor los 10^-38 primeros segundos todavía nos queda mucho para entender los tres primeros segundos”.