ONDAS GRAVITATORIAS E INFLACIÓN

La radiación Gravitatoria podría no ser el "arma humeante" de la inflación

Un equipo de investigadores de la Case Western Reserve University ha descubierto que la radiación gravitatoria que se tomaba como el ”arma humeante” para probar la teoría de la "inflación" que se produjo en los primeros instantes del universo –podría ser producida producida por otros fenómenos.

De acuerdo a la física, la teoría de la inflación propone que el universo sufrió un período de expansión exponencial de crecimiento después de la gran explosión. Una de las claves que predice la teoría de la inflación es la presencia de un espectro de la "radiación gravitacional" - ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo aunque son muy difíciles de detectar, deben de existir.

"Si vemos una onda gravitacional primordial en el fondo cósmico, ya no podemos decir con seguridad que es debida a la inflación", dijo Lawrence Krauss, el Ambrose Swasey Profesor de Física y Astronomía en la Case Western Reserve.

Al mismo tiempo, los investigadores saben que las ondas gravitacionales son un buen campo pruebas para la física de altas energías, mucho más de lo que se pensaba, y esto es de interés para los físicos de partículas. Por lo tanto este estudio da ya una motivación muy fuerte para la búsqueda de la radiación gravitacional primordial.

Krauss, junto con colegas de la Case Western Reserve Katherine Jones-Smith, estudiante de posgrado, y Harsh Mathur, profesor asociado de la física, presentaron estos hallazgos en un artículo "Escala Casi Invariante del espectro de la radiación gravitacional Global de Transiciones de fase", publicado en Cartas de Examen de Física de esta semana.

La teoría de la inflación surgió en la década de 1980 como un medio para explicar algunas características del universo que habían desconcertado a los astrónomos, como por qué el universo está tan cerca de ser plano y por qué es tan uniforme. Hoy, la inflación sigue siendo la mejor manera de entender teóricamente muchos aspectos del universo temprano, pero la mayoría de sus predicciones son lo suficientemente maleables para tener coherencia en muchos casos con las observaciones, lo que no hace inequívoca su confirmación.

Introducir la radiación gravitacional, una clave predicha de la teoría de la inflación, así como la presencia de un espectro de la radiación gravitacional y su detección se consideraba entre los físicos como el "arma humeante" de que la inflación de hecho ocurrió, miles de millones de años atrás.

En 1992 Krauss, entonces en Yale, argumentó que hay otro mecanismo además de la inflación que puede dar lugar al mismo espectro de radiación gravitatoria tal como estaba previsto por la inflación. El argumento dado por Krauss en 1992 ya proporcionó una estimación aproximada del espectro.

El año pasado Krauss asociado con colegas de la Case Western Reserve, Jones-Smith, un estudiante graduado en física, y Mathur, profesor asociado de física, hicieron un cálculo más completo. Encontraron que el cálculo exacto predice que la señal debe ser mucho más fuerte que lo que se ha estimado.

Al describir sus resultados, Krauss dijo: "Es sorprendente y chocante cuando encuentra que la respuesta es 10000 veces más grande que el cálculo aproximado y puede producir una señal que imita a la naturaleza producida por la inflación."

La radiación gravitacional es una predicción de la Teoría de la Relatividad General de Einstein . Según la teoría, cuando grandes cantidades de masa o de la energía actuan se altera el espacio-tiempo circundante y se producen ondulaciones que emanan de la región en la que la masa / energía cambió.

Estas ondulaciones del espacio-tiempo, conocidas como la radiación gravitacional, son imperceptibles en la escala humana, pero los experimentos de alta sensibilidad (como el Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) en Livingston) están diseñados precisamente para buscar dicha radiación y son la única esperanza para detectarla directamente.

Sin embargo, la radiación gravitacional del universo temprano también pueden ser detectada indirectamente, a través de su efecto sobre la radiación de fondo de microondas (CMB) (radiación-reliquia del Big Bang que impregna todo el espacio). La radiación de la CMB pasaría a ser polarizada en presencia de la radiación gravitacional. La detección de la luz polarizada es una de las misiónes del satélite (Planck) listo para lanzar en el 2009.

La radiación gravitatoria producida por la inflación o bien el mecanismo propuesto por Jones-Smith, Krauss y Mathur deja su sello propio que en el CMB sería detectado como como polarización. Hasta ahora, en general se considera que una detección de luz polarizada de la CMB sería ese "arma humeante" de la teoría de la inflación. Pero con la publicación de su reciente investigación, Krauss y compañeros de trabajo han planteado la cuestión de si esa luz polarizada puede ser inequívocamente vinculada a la inflación.

El mecanismo propuesto por Krauss y sus compañeros de trabajo invoca un fenómeno llamado "romper la simetría" que es una parte central de todas las teorías de la física de partículas fundamentales, incluido el denominado modelo estándar que describe las tres fuerzas no-gravitacionales conocidas. Aquí, un "campo escalar" (similar a un campo magnético o eléctrico) pasa a ser alineado cuando el universo se expande. Pero a medida que el universo se expande cada región en la que el campo está alineado entra en contacto con otras regiones donde el campo tiene una alineación diferente. Cuando esto sucede el campo entra en un estado de relajación donde se suman más campos de toda la región y en el proceso de relajación emite radiación gravitatoria.

Noticia original Eureka