Universo ekpirótico

El universo ekpyrotic () es un modelo cosmológico del universo primitivo que explica el origen de la estructura a gran escala del cosmos. El modelo también se ha incorporado a la teoría del universo cíclico (o teoría del universo cíclico ekpirótico), que propone una historia cosmológica completa, tanto del pasado como del futuro.

Orígenes

El modelo ekpyrotic original fue presentado por Justin Khoury, Burt Ovrut, Paul Steinhardt y Neil Turok en 2001.

Steinhardt creó el nombre basado en la palabra griega antigua ekpyrosis (ἐκπύρωσις, "conflagración"), que se refiere a un modelo cosmológico estoico en el que el universo está atrapado en un ciclo eterno de nacimiento ardiente, enfriamiento y renacimiento.

La teoría aborda la pregunta fundamental que sigue sin respuesta en el modelo inflacionario del Big Bang, "¿Qué sucedió antes del Big Bang?" La explicación, según la teoría ekpirótica, es que el Big Bang fue en realidad un gran rebote, una transición de una época anterior de contracción a la época actual de expansión. Los eventos clave que dieron forma a nuestro universo ocurrieron antes del rebote y, en una versión cíclica, el universo rebota a intervalos regulares.

Aplicaciones de la teoría

Los modelos ekpiróticos originales se basaban en la teoría de cuerdas, branas y dimensiones adicionales, pero la mayoría de los modelos cíclicos y ekpiróticos contemporáneos usan los mismos ingredientes físicos que los modelos inflacionarios (campos cuánticos que evolucionan en el espacio-tiempo ordinario). Al igual que la cosmología del Big Bang, la teoría ekpirótica ha descrito con precisión las características esenciales de nuestro universo. Predice un universo uniforme y plano con patrones de puntos calientes y puntos fríos, de acuerdo con las observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), observaciones confirmadas con mayor precisión por los experimentos satelitales WMAP y Planck. La observación de un CMB se ha considerado durante mucho tiempo evidencia del Big Bang, pero los defensores de las teorías ekpirótica y cíclica sostienen que el CMB también es consistente con un Big Bounce como se postula en esos modelos. Otros investigadores argumentan que los datos de las observaciones de Planck del CMB "limitan significativamente el espacio de parámetros viables de los escenarios ekpiróticos/cíclicos". Las ondas gravitatorias primordiales, si alguna vez se observan, pueden ayudar a los científicos a distinguir entre varias teorías sobre el origen del universo.

Implicaciones para la cosmología

Una ventaja de los modelos ekpiróticos y cíclicos es que no producen un multiverso. Esto es importante porque cuando los efectos de las fluctuaciones cuánticas se incluyen correctamente en el modelo inflacionario del Big Bang, impiden que el universo alcance la uniformidad y la planitud que los cosmólogos intentan explicar. En cambio, las fluctuaciones cuánticas infladas hacen que el universo se divida en parches con cada combinación concebible de propiedades físicas. En lugar de hacer predicciones claras, la teoría inflacionaria del Big Bang permite cualquier resultado, por lo que las propiedades que observamos pueden verse como una probabilidad aleatoria, que resulta del parche particular del multiverso en el que reside la Tierra. La mayoría de las regiones del multiverso tendrían propiedades muy diferentes.

El premio Nobel Steven Weinberg ha sugerido que si el multiverso es cierto, "la esperanza de encontrar una explicación racional para los valores precisos de las masas de los quarks y otras constantes del modelo estándar que observamos en nuestro Big Bang está condenada al fracaso, por su valores sería un accidente de la parte particular del multiverso en el que vivimos”.

La idea de que las propiedades de nuestro universo son un accidente y provienen de una teoría que permite un multiverso de otras posibilidades es difícil de conciliar con el hecho de que el universo es extraordinariamente simple (uniforme y plano) a gran escala y que elemental las partículas parecen estar descritas por simetrías e interacciones simples. Además, el concepto accidental no puede ser falsificado por un experimento, ya que cualquier experimento futuro puede verse como otros aspectos accidentales.

En los modelos ecpiróticos y cíclicos, el suavizado y el aplanamiento ocurren durante un período de contracción lenta, por lo que las fluctuaciones cuánticas no se inflan y no pueden producir un multiverso. Como resultado, los modelos ecpirótico y cíclico predicen propiedades físicas simples que son consistentes con la evidencia experimental actual sin producir un multiverso.

Notas y referencias