miércoles, 14 de noviembre de 2012

LOS TRES PRIMEROS MINUTOS DEL UNIVERSO. STEVEN WEIMBERG


El magnate islandés Snorri Sturleson explica el origen del Universo. Dice que no había nada en absoluto. "No había Tierra, ni Cielo por encima de ella; había un gran Abismo, y en ninguna parte había hierba." Al norte y a al sur de esa nada había regiones de hielo y fuego. El calor fundió parte del hielo, y de las gotas líquidas surgió un gigante. Al parecer, había también una vaca.

Éste no es un cuadro muy satisfactorio del origen del Universo.
El deseo de conocer la historia de Universo es irresistible. En los siglos XVI y XVII, los físicos y astrónomos han vuelto una y otra vez al problema del origen del Universo. 

Sin embargo, una aureola de mala reputación rodeó siempre a tales investigaciones. Durante la mayor parte de la historia de la física y de la astronomía modernas no hubo fundamentos adecuados, de observación y teóricos, sobre los cuales construir una historia del Universo primitivo.
Ahora, todo esto ha cambiado. Se ha difundido la aceptación de una teoría sobre el Universo primitivo que los astrónomos suelen llamar "el modelo corriente". Es muuy similar a la teoría de la"la gran explosión", pero con indicaciones más específicas sobre el contenido del Universo.
En el comienzo hubo una explosión que se produjo simultáneamente en todas partes, llenando todo el espacio desde el comienzo y en la que toda partícula de materia se alejó rápidamente de toda otra partícula. 
Al cabo de un centésimo de segundo, que es el momento más primitivo del que podemos hablar, la temperatura del Universo fue de unos cien mil millones de grados centígrados. Se trata de un calor tan grande que no pueden mantenerse unidos los componentes de la materia ordinaria. La materia separada en esta explosión consistía en diversos tipos de las llamadas partículas elementales.
Un tipo de partícula estaba presente en gran cantidad era el electrón. Otro tipo de partícula que abundaba en tiempos primitivos era el positrón. En el Universo actual no se encuentran positrones fácilmente. En el Universo primitivo el número de positrones era casi igual al número de electrones. Además, había cantidades similares de diversas clases de neutrinos. El Universo estaba lleno de luz. La luz consiste en partículas de masa cero y carga eléctrica cero llamadas fotones. Todo fotón lleva una cantidad de energía y un momento definidos que dependen de la longitud de onda de la luz. El número y la energía media de los fotones eran los mismos que los de electrones, positrones o neutrinos.
Estas partículas eran creadas continuamente a partir de la energía pura, y después de una corta vida eran aniquiladas. Hubo una pequeña contaminación de partículas más pesadas, protones y neutrones. Las proporciones eran de un protón y un neutrón por cada mil millones de electrones, positrones, neutrinos o fotones. Este número es la cantidad crucial que tuvo que ser derivada de la observación para elaborar el modelo corriente del Universo. 
A medida que la explosión continuó, la temperatura disminuyó, hasta llegar a los treinta mil millones de grados centígrados después de un décimo de segundo, diez mil millones de grados después de un segundo y tres mil millones de grados después de unos catorce segundos. Esta temperatura era suficientemente baja como para que los electrones y positrones comenzaran a aniquilarse. La energía liberada hizo disminuir temporalmente la velocidad a la que se enfriaba el Universo para llegar a los mil millomes de grados al final de los tres primeros minutos. Esta temperatura fue suficiente para que los protones y neutrones comenzaran a formar núcleos complejos, comenzando con el núcleo del hidrógeno pesado que consiste en un protón y un neutrón. La densidad era bastante elevada de modo que estos núcleos ligeros pudieron unirse en el núcleo ligero más estable, el del helio, que consiste en dos protones y dos neutrones. 
Al final de los tres primeros minutos, el Universo contenía principalmente luz, neutrinos y antineutrinos. Había también una pequeña cantidad de material nuclear, formado por un 73% de hidrógeno y un 27% de helio, y por un número pequeño de electrones que habían quedado de la época del aniquilamiento entre electrones y positrones. Esta materia siguió separándose y se volviócada vez más fría y menos densa.

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