?Toda la materia que existe se form¨® en el Big Bang o se sigue creando materia nueva?

Una de las hip¨®tesis que defiende el modelo del Big Bang es justamente que lo que observamos hoy en d¨ªa es lo que hab¨ªa en el inicio. Vuelvo a recordar que justamente el instante inicial en el que empez¨® a expandirse el universo no lo describe el Big Bang porque no tenemos todav¨ªa un modelo que describa las interacciones gravitatorias en ese r¨¦gimen de gravedad cu¨¢ntica. Pero un poco despu¨¦s, cuando el cosmos se empieza a expandir, el contenido de materia y energ¨ªa que hab¨ªa en ese principio es lo que hay hoy d¨ªa y lo que habr¨¢ al final.

En el inicio, el volumen era muy peque?o, pero el universo se va expandiendo y, simplemente, lo que ocurre es que la densidad, es decir, la energ¨ªa por unidad de volumen, se va diluyendo.

Esto hace tambi¨¦n que el universo se vaya enfriando. Hoy d¨ªa, el espacio exterior es un lugar muy fr¨ªo. La radiaci¨®n cosmol¨®gica, no la que nos llega directamente de las estrellas, sino la radiaci¨®n de fondo, tiene una temperatura muy baja, de 2,7 kelvin (-270,5 ¡ãC). Y, sin embargo, en el origen, a medida que te vas hacia atr¨¢s en la historia del universo esa radiaci¨®n est¨¢ mucho m¨¢s caliente. El efecto de la expansi¨®n hace que se enfr¨ªe.

As¨ª que la respuesta a tu pregunta es que lo que predice el modelo del Big Bang, que por el momento es el que mejor explica el universo, es que toda la materia y la energ¨ªa estaban ya en el inicio. Lo que s¨ª puede haber ido cambiando es el car¨¢cter de eso a lo que llamamos materia y energ¨ªa. Para que lo entiendas, en lo que nos basamos para explicarlo es el modelo de f¨ªsica de part¨ªculas. Y seg¨²n este modelo, las part¨ªculas pueden tener masa. Lo que tenemos que comparar es la masa de esas part¨ªculas a la temperatura de cada instante en la evoluci¨®n del universo. Y eso es lo que ha ido cambiando. ?Cu¨¢nta radiaci¨®n ten¨ªamos y cu¨¢nta queda ahora?

Pero si calculamos la energ¨ªa que hab¨ªa al principio, es la misma que hay al final. Aunque esa energ¨ªa, a medida que el universo se va expandiendo y enfriando, va cambiando. Cuando hay mucha agitaci¨®n t¨¦rmica, como pensamos que debi¨® ocurrir en el origen, aunque tampoco estamos seguros, pero imaginamos que debi¨® ser as¨ª, debido a esa agitaci¨®n t¨¦rmica todo deb¨ªa comportarse como radiaci¨®n, como energ¨ªa. Pero, a medida que se va enfriando, parte de esas part¨ªculas dejan de comportarse como relativistas, la agitaci¨®n t¨¦rmica va disminuyendo y pasan a comportarse como nuestro concepto de materia, algo con masa y con velocidades peque?as, como por ejemplo, la materia oscura. Tienes que recordar que en relatividad especial, materia y energ¨ªa son conceptos intercambiables. Es la famosa ecuaci¨®n de Einstein, algo con masa lo podemos convertir en energ¨ªa.

Lo que debemos tener en cuenta es su velocidad, si es algo que se mueve a velocidades cercanas a la de la luz o si es algo que tendr¨ªa velocidades mucho m¨¢s peque?as y, por lo tanto, no relativistas. Cuando decimos no relativistas es que son velocidades de agitaci¨®n t¨¦rmica much¨ªsimo m¨¢s peque?as que la velocidad de la luz. Y lo que llamamos materia son, precisamente, part¨ªculas con velocidades peque?as en comparaci¨®n con la velocidad de la luz.

Mar Bastero Gil?es catedr¨¢tica e investigadora del Grupo de F¨ªsica Te¨®rica de Altas Energ¨ªas (FTAE) de la Universidad de Granada.

Pregunta enviada v¨ªa email por?David Robinson

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