L'aparició d'una petjada que confirma la inflació en l'origen de l'univers ha provocat un desconcert

2014/03/19 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia
• Astrofisika
• Fisika

La revista Nature ha utilitzat la mateixa paraula en la notícia i ha destacat que el descobriment recull tres aportacions principals: “Proporciona l'evidència més directa de les ones anunciades per Einsten; és la prova de la inflació còsmica que els físics esperaven ansiosament; i obre el camí per a harmonitzar les forces bàsiques de la naturalesa amb la gravitació quàntica”.

John Kovack, investigador del Centre d'Astrofísica Harvard-Smithsonian i cap de l'equip de BICEP2, explica què és el que han aconseguit: S'han detectat traces d'ones gravitatòries posteriors al Big bang en la radiació microones de fons. Aquesta petjada és un determinat tipus de polarització, anomenada manera B.

Polarització en B. Ed. BICEP2

L'astrofísica de l'Institut d'Astrofísica, Òptica i Electrònica de Mèxic, Itziar Aretxaga, ha recordat que diversos grups treballen en la detecció de polarització tipus B, com SPT, ABS, ACTpol i telescopis terrestres CLASS, EBEX, SPIDER i PIPER globus satèl·lit Planck. I tots ells, pel que sembla, han estat avançats per l'equip del telescopi BICEP2.

Tots tenen el mateix objectiu, segons Miguel Querejeta, astrofísic de l'Institut Max Planck: detectar les ones gravitatòries, que són la prova que corroboren la teoria de la inflació proposada per Alan Guth en els anys 80.

Inflació, teoria elegant

Itziar Aretxaga. Astrofísica de l'Institut Nacional d'Òptica i Electrònica de Mèxic. Ed. Itziar Aretxaga

De fet, com diu Aretxaga, “la inflació no ha estat provada fins ara, però és necessari per a resoldre alguns problemes en els quals es troben les teories clàssiques del Big bang”. Entre aquests problemes es troba la uniformitat de la temperatura de la radiació microones de fons: “La radiació microones de fons té una temperatura molt similar (2,7K) mesura en qualsevol direcció, però si aquesta radiació es va produir als 380.000 anys de l'univers, en realitat no hi ha temps per a equilibrar la temperatura en tot l'univers, ja que la informació no pot transmetre's a una velocitat superior a la de la llum. La inflació dóna una solució molt elegant a aquest problema”.

La teoria de la inflació proposa que en uns 10-35 segons després del Big bang, l'univers es va multiplicar per 1040. “De fet, si això fos així, els llocs que alliberen la radiació microones de fons estarien 1040 vegades més a prop que en el càlcul clàssic abans de produir-se la inflació, per la qual cosa no hi hauria cap problema a aconseguir l'equilibri tèrmic”.

Segons Alan Guth, la inflació seria la “Banga del Big bang”. Segons la teoria, aquesta ràpida i enorme expansió del temps espacial es veuria acompanyada d'ones gravitatòries que deixarien petjada en la radiació microones de fons: Polarització tipus B.

Existeixen dos tipus de polarització, les maneres E i les maneres B. Els primers es poden produir per ones gravitatòries, però també per altres fenòmens relacionats amb la matèria present en l'univers. Per contra, s'ha considerat que les maneres B només poden ser creats per les ones gravitatòries originals, encara que en la detecció realitzada l'any passat amb el telescopi SPT també es pot produir per les lents que van veure. No obstant això, descartant que sigui per lents, el descobriment d'aquesta mena de polarització demostraria que existeixen ones gravitatòries i que, al seu torn, les teories que les prediuen són correctes.

Gràfic de la història de l'univers. Ed. BICEP2

Davant l'evidència que afirma la teoria

Diversos grups buscaven, per tant, una polarització com a B, i per això es va emocionar tant Andrei Linde, físic que va completar la proposta de Guth quan el van informar que l'havien detectat. I no és d'estranyar: com va dir, ha trigat 30 anys a esperar la prova que ratificaria la teoria: El Big bang va crear la petjada de les ones originals. En les declaracions realitzades en rebre la notícia, Lind va reconèixer que tenia por de creure que era veritat perquè era “només bell”. Per a espantar aquesta por també ha estat útil detectar la polarització com a B.

A més de Boga, molts altres físics, astrònoms i cosmólogos s'han alegrat de la notícia. A pesar que Aretxabaleta tenia un dia festiu, va passar tot el dia davant de l'ordinador: “primer, intentant escoltar el discurs tècnic per streaming, però no vaig poder fer-ho perquè el servidor d'Harvard estava col·lapsat, després esperava la roda de premsa i vaig aconseguir que em donés compte d'això en directe, i finalment vaig llegir l'article tècnic i vaig llegir i vaig comentar els comentaris d'altres astrofísics i cosmólogos en les xarxes socials”.

La notícia actual recorda el període en el qual es van detectar fluctuacions de temperatura en la radiació microones de fons en 1992: “Llavors estava fent la tesi a Madrid i els catedràtics del meu departament estaven a la porta, donant la notícia, totalment agitats. Aquest resultat de 1992 va aparèixer en la primera pàgina de tots els periòdics i, posteriorment, en 2006, va ser guardonat amb el Premi Nobel de Física als principals investigadors dels grups que van realitzar el descobriment, després d'haver confirmat bé el descobriment”. Creu que ha succeït el mateix amb el bosó Higgs, però aquesta vegada es considera encara més “emocionant”, ja que la teoria de la inflació no estava tan acceptada com les dos anteriors.

Per a Miguel Querejeta també ha estat “gratificant” recollir el descobriment. No obstant això, adverteix que alguns mitjans han exagerat i distorsionat la notícia: “Per exemple, els meus companys d'atletisme em preguntaven si això és la prova definitiva del Big bang… però ja teníem clar que va ser el Big bang des que fa 50 anys Penzias i Wilson van descobrir la radiació de microones de fons”.

Pendent de confirmació

Miguel Querejeta. Astrofísic de l'Institut Max Planck. Ed. Danel Solabarrieta / Elhuyar

Però amb l'alegria, tant Aretxaga com Querejeta han expressat cautela. Els investigadors de BICEP2 han reconegut que un altre grup hauria de confirmar la detecció per a validar-la completament. I això mateix pensa Aretxaga: “Això donaria certesa al resultat. També poden aclarir alguns efectes estranys que s'observen en les dades”.

El grup de BICEP2 ha afirmat que “és bastant clar que s'ha detectat una polarització del tipus B”, “i ha afirmat que no es tracta d'una polarització del tipus B provocada per l'amplificació de la radiació microones de fons i de la matèria que hi ha entre nosaltres, però que caldrà confirmar.”

A més, considera que encara no està definida la intensitat de les ones gravitatòries i el tipus d'inflació que pot ser. Més encara: “La comparació entre les dades i els models encara no és molt bona en algunes escales i potser la clau està en el tractament de les dades. Poden ser detalls, però cal entendre bé els detalls davant un descobriment tan gran”.

Querejeta també ha considerat imprescindible que altres grups obtinguin resultats i amb ells confirmar la detecció de bicep2: “D'una banda, per a conèixer millor les característiques de la mena d'inflació serà necessari aprofundir en l'estudi de la radiació microones de fons, per al que podem esperar nous resultats del satèl·lit Planck. D'altra banda, seria interessant realitzar altres deteccions d'ones gravitatòries. De fet, les ones gravitatòries tenen a veure no sols amb la inflació, sinó amb qualsevol situació en la qual el temps espacial està molt corbat, per exemple, al voltant dels forats negres; i en aquesta direcció hi ha diversos grups d'investigadors treballant”.

Segons Aretxabaleta, “haurem de tenir una mica de paciència fins que els altres grups facin el seu treball”.

Ruth Lazkoz Sáez: "La detecció no sols ens ha impactat, sinó que ens ha causat maldecaps"

Ed. Ruth Lazkoz

És professor del Departament de Física Teòrica i Història de la Ciència de la UPV/EHU i treballa en el Grup de Recerca de la Gravitació, Cosmologia i altres estructures de l'Univers, especialitzat en el tractament de dades experimentals. Cal destacar que el grup és un referent internacional en matèria de relativitat clàssica. El propi Lazkoz està treballant en diversos aspectes de la cosmologia, però sobretot està interessat en l'acceleració de l'univers, concretament en l'energia fosca i en la inflació. Per tant, ha afectat directament la detecció de polarització tipus B.

Què opines sobre la detecció? Quin creus que és la clau?

La detecció de qualsevol efecte important a nivell teòric és una excel·lent notícia. En aquest cas, la clau és que l'efecte observat és molt més fort de l'esperat. Això té diverses conseqüències. Per exemple, algunes teories que fins avui es consideraven bones s'han posat en qüestió, ja que la seva predicció era molt més feble. I, precisament, les teories més seguides per la feblesa. A més, a causa d'aquesta feblesa, diversos projectes que han quedat enrere en la carrera s'han construït amb especificacions tècniques molt sensibles.

Com ho ha pres vostè? T'ha emocionat o t'ha deixat fred?

Entre els projectes que han quedat enrere es troba l'experiment Quixot de Canàries. El nostre equip estava simulant el mesurament que anava a realitzar aquest telescopi dins d'una col·laboració. Ara, com a conseqüència de la detecció, haurem de repetir i ampliar els nostres simulacres, la qual cosa requereix bastant temps. Per tant, la detecció no sols ens ha impactat, sinó que també ens ha causat maldecaps.

Què podem esperar d'ara endavant? Quins seran (o haurien de ser), en la seva opinió, els següents passos?

El següent pas serà la repetició de la detecció per part d'altres grups, així com la resolució dels dubtes que alguns hagin manifestat sobre la detecció actual. A continuació, o paral·lelament, s'haurà d'aprofundir en el desenvolupament i comprensió dels models teòrics subjacents. A partir d'ara, esperem que aquest tema es converteixi en un tema de moda i que hi hagi moltes més notícies sobre aquest tema.