Tras la huella del universo inicial

A finales de los a?os setenta del siglo pasado, Alan Guth era un joven cient¨ªfico, un posdoctoral que llevaba ya unos a?os de contrato temporal en contrato temporal, eso s¨ª, en universidades estadounidenses de primera l¨ªnea, sin lograr un puesto permanente. Como f¨ªsico te¨®rico de part¨ªculas andaba buscando en sus ecuaciones unas ex¨®ticas part¨ªculas ¡ªlos monopolos, que siguen sin aparecer en experimentos ni observaciones¡ª, pero se encontr¨® con el principio del universo. ?l cuenta que la palabra inflaci¨®n, el nombre de la teor¨ªa que barruntaba en su cabeza aquellos d¨ªas sobre un descomunal y r¨¢pido crecimiento del cosmos al nacer, aparece ya en su diario a finales de diciembre de 1979. Ahora, 34 a?os despu¨¦s, su teor¨ªa ha pasado la prueba experimental imprescindible de la ciencia: la detecci¨®n en el cielo de las huellas de las ondas gravitacionales que, como hab¨ªan pronosticado los f¨ªsicos, ten¨ªan que estar ah¨ª si la idea era correcta. Guth, ahora con 67 a?os, ha dicho esta semana que no contaba con que se produjera esta confirmaci¨®n de su teor¨ªa en su vida y que ¡°es de premio Nobel¡± la investigaci¨®n que lo ha hecho posible con el telescopio estadounidense BICEP2, instalado en el Polo Sur.

El revuelo ha sido enorme en todo el mundo, con f¨ªsicos y astr¨®nomos valorando el descubrimiento como el m¨¢s importante en cosmolog¨ªa en d¨¦cadas y calific¨¢ndolo de revoluci¨®n en el conocimiento profundo de la naturaleza. Es equiparable a los asombrosos hallazgos de hace casi un siglo, cuando los cient¨ªficos averiguaron que el universo pudo haber empezado con una gran explosi¨®n y que est¨¢ en expansi¨®n, con las galaxias alej¨¢ndose unas de otras. Todo empez¨® hace 13.800 millones de a?os. Es, ni m¨¢s ni menos, la teor¨ªa del Big Bang, que no se malogra con el ¨²ltimo descubrimiento. Al contrario, como escrib¨ªa Guth hace unos a?os, la teor¨ªa de la inflaci¨®n ¡°a?ade una prehistoria que encaja perfectamente¡± en la historia del universo que describe la teor¨ªa cl¨¢sica del Big Bang.

Dicha teor¨ªa proporciona una imagen precisa de c¨®mo ha evolucionado nuestro universo. ¡°Ha sido comprobada, directa o indirectamente, para el tiempo que va desde un segundo despu¨¦s del principio hasta el presente¡±, escribe Guth en su libro The Inflationary Universe. As¨ª que es incompleta o, m¨¢s exactamente, es una teor¨ªa de las secuelas de una explosi¨®n, que describe elegantemente c¨®mo el universo primitivo se expande y enfr¨ªa y c¨®mo la materia se cuaja formando galaxias y estrellas, dice el f¨ªsico estadounidense. Pero no da pista alguna sobre qu¨¦ habr¨ªa explotado ni qu¨¦ lo habr¨ªa provocado. Lo que hizo ¨¦l ¡ªcon algunos otros cient¨ªficos casi a la vez y muchos m¨¢s despu¨¦s, en el desarrollo y perfeccionamiento de la idea de la inflaci¨®n¡ª fue colarse en ese primer segundo del universo, llegando con su explicaci¨®n hasta una fracci¨®n inimaginablemente peque?a del tiempo y explicar, como ¨¦l dice, el bang del Big Bang.

En rasgos muy generales, y sin entrar en detalles f¨ªsicos y matem¨¢ticos francamente dif¨ªciles para los no especialistas, la teor¨ªa de la inflaci¨®n c¨®smica describe un mecanismo por el cual un campo primordial produce una forma de gravedad repulsiva (en lugar de atractiva) contemplada en la Relatividad General de Einstein, de manera que ese universo inicialmente min¨²sculo, much¨ªsimo m¨¢s peque?o que un prot¨®n (la part¨ªcula del n¨²cleo at¨®mico de hidr¨®geno), crece exponencialmente, duplic¨¢ndose unas 80 veces en un instante hasta alcanzar el tama?o de un cent¨ªmetro. Ese campo primordial se diluye en forma de part¨ªculas elementales en una sopa caliente y, a partir de ese cent¨ªmetro, el universo retoma el gui¨®n de la teor¨ªa cl¨¢sica del Big Bang.

?Y c¨®mo dilucidar si esa teor¨ªa es correcta o no? ?D¨®nde buscar la prueba experimental que la confirme o la descarte? Varias observaciones realizadas en los ¨²ltimos a?os hab¨ªan mostrado que, al menos, mentira no es, ya que los resultados que se ven¨ªan obteniendo en diversas observaciones del cielo eran perfectamente compatibles con el proceso de inflaci¨®n. Pero faltaba una prueba definitiva, que es la que llegado ahora del Polo Sur, y que se espera que se remache con datos de otros experimentos en breve.

Las vibraciones cu¨¢nticas del campo primordial, ¡°por el efecto de la inflaci¨®n, de esa fant¨¢stica expansi¨®n, se estiran hasta alcanzar proporciones macrosc¨®picas en forma de ondas gravitacionales¡±, explicaba Guth esta semana. Esas ondas gravitacionales son como vibraciones del espacio-tiempo propag¨¢ndose por el universo, que dejaron su impronta en la primera luz del universo. Y esa huella es lo que han detectado John Kovac y sus colegas del telescopio BICEP2, y celebrado los cient¨ªficos en todo el mundo.

Con la inflaci¨®n, la historia del cosmos se convirti¨®, en la efervescente ¨¦poca de la f¨ªsica de part¨ªculas de los a?os setenta, en un s¨®lido punto de fusi¨®n entre la ciencia de lo m¨¢s peque?o, del universo subat¨®mico regido por la mec¨¢nica cu¨¢ntica, y la ciencia de lo m¨¢s grande, el universo mismo, que responde a la gravitaci¨®n de Einstein.

Cuenta Guth en su libro que, nada m¨¢s presentar su teor¨ªa del universo inflacionario, empez¨® a recibir muy buenas ofertas de trabajo en prestigiosas universidades. Esa movilidad y competencia por los mejores es propia ¡ªy una gran ventaja¡ª de los sistemas de ciencia avanzados. ?l eligi¨® volver al Instituto de Tecnolog¨ªa de Massachusetts, donde se hab¨ªa doctorado y donde a¨²n es catedr¨¢tico de F¨ªsica Te¨®rica.