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La Materia Oscura y la Inflación del Universo

Este es el tercer post que dedicamos a resumir el reportaje de la revista francesa La Recherche sobre las nuevas líneas de reflexión e investigación en Física. Nos referimos en él a los artículos dedicados en tal reportaje a la Materia Oscura y a la Inflación Cosmológica. Son temas de la máxima actualidad debido a las confirmaciones diversas realizadas en los últimos tiempos sobre la existencia de ambos fenómenos, los cuales están relacionados y se realimentan el uno al otro. La expansión acelerada del Universo, se debe probablemente a la existencia de la Materia Oscura

(Continuación)

En el número de la revista francesa La Recherche que comentamos en los últimos posts se trata muy adecuadamente, como no podía ser de otra manera, dada la notoriedad del tema en los últimos tiempos, el tema de la Materia Oscura y su incomprensible naturaleza. El reportaje incluye un buen artículo debido a Jules Gascon, profesor del Instituto de Física Nuclear de Lyon.

Relacionada con ello está la Inflación Universal, a la que se dedica una entrevista a Brian Schmidt, Premio Nobel de Física de 2011, compartido con Saul Perlmutter y Adam Riess, precisamente por aportar evidencias a favor de la aceleración en la expansión del Universo. Se incluye también una nota técnica sobre lo descubierto por el satélite europeo Planck lanzado desde la Guayana Francesa el 14 de mayo de 2009.

La Materia Oscura, que no se puede observar y qué no se sabe que es ni de que está compuesta, es algo imaginado o supuesto por los astrofísicos para poder explicar fenómenos detectados que no pueden explicarse exclusivamente con lo sí observado y realmente existente. Su existencia fue sugerida en 1932 por el astrónomo danés Jan Oor y más solidamente argumentada en 1933 por el astrofísico suizo Fritz Zwicky. Estudiando en el Instituto de Tecnología California la evolución en el tiempo de la energía cinética del cúmulo (o cluster) de galaxias Coma, Zwicky comprobó que hacía falta masa para explicar dicha energía. Se le ocurrió entonces que tenía que haber una masa cuya presencia no era detectada por ningún instrumento ni método científico disponible en aquella época, ni, por cierto, en la actualidad.

Dicho de otra manera, la existencia de la Materia Oscura se deduce a partir de los efectos gravitacionales que causa sobre la materia visible, es decir, en las estrellas y las galaxias, así como en las “anisotropías” (propiedad general de la materia de acuerdo con la cual determinadas propiedades varían según la dirección en que son examinadas) del “fondo cósmico de microondas” presente en el universo (también llamado “radiación cósmica de microondas” o “radiación del fondo cósmico” es una forma de radiación electromagnética descubierta en 1965 que llena el Universo por completo). Se dice de esto último que es el eco que proviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión que le dio origen.

Tal efecto, según nos dicen los partidarios de la Inflación Cosmológica, es también la causa por la que el Universo se expande aceleradamente en vez de hacerlo desaceleradamente, como se creía hasta hace muy poco tiempo. Brian Schmidt en su entrevista indica que puede que el Premio Nobel se lo dieran tan pronto debido a la cantidad de trabajos de los últimos años que apuntaban en esa dirección y demostraban los mismos resultados.

Materia Oscura, Energía Oscura y otras nociones hoy muy novedosas, están atrayendo la atención de todos, expertos y personas corrientes, y de ahí el interés del reportaje de La Recherche.

En el artículo de Jules Gascon y en la entrevista a Schmidt se tocan los temas fundamentales en relación con estas cuestiones, principalmente, los que tienen que ver con las cantidades de los distintos tipos de materia y de energía existentes en el Universo y los métodos de detección de la Materia Oscura que se están utilizando.

En cuanto a la primera de esas cuestiones las cifras que se barajan en relación con la totalidad de masa-energía existente en el Universo son que la materia conocida sólo representa un 4 % del total, mientras que la Materia Oscura representa un 23 %; estando formado el 73 % restante por Energía Oscura. Al 4 % de la materia conocida se la llama también Materia Bariónica, la cual es la materia que nos rodea incluidos nosotros mismos. La materia oscura, por otra parte, representa el 85 % de total de toda la materia del Universo, un porcentaje tan alto que merece la pena que nos interesemos por él.

Sobre los métodos utilizados en la actualidad para buscar la materia oscura, Jules Gascon en su artículo explica los caminos que se están siguiendo para determinar las partículas que se ocultan detrás de dicha Materia, indicando que se han imaginado tres métodos de observación: detección directa, detección indirecta y creación de materia oscura en el laboratorio. Su opinión es que debido a la mejora en dichos métodos y en la de los instrumentos empleados, es muy probable que en los próximos años se desvele el misterio que hoy existe en cuanto a ella.

Se detiene, por ejemplo, en la explicación de los WIMP (sigla en inglés de weakly interacting massive particles; en español “partículas masivas que interactúan débilmente”) que son unas partículas hipotéticas que podrían explicar, precisamente, el problema de la materia oscura. En relación con ellas describe los experimentos Xenon, CDMS (Cryogenic Dark Matter Search) y Edelweiss.

En cuanto al satélite europeo Planck, la nota técnica que se incluye en el reportaje explica la confirmación de la expansión inicial rápida del Universo a partir del Big Bang, la observación del fondo cosmológico difuso, lo cual está haciéndose con más precisión que las anteriores realizadas por los satélites COBE (1989 – 1993) y WMAP (2001 – 2010), las ventajas de los espejos del Planck y las medidas de mucha más precisión que se realizan sobre la Inflación Cosmológica.

Curiosamente no se dice nada de la “Eternal Inflation”, quizás por su extrema novedad y por la imprecisión con la que esta teoría está todavía formulada. Hablaremos en otra ocasión de ella.

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Doctor Ingeniero del ICAI y Catedrático de Economía Aplicada, Adolfo Castilla es también Licenciado en Económicas por la Universidad Autónoma de Madrid, Licenciado en Informática por la Universidad Politécnica de Madrid, MBA por Wharton School, Master en Ingeniería de Sistemas e Investigación Operativa por Moore School (Universidad de Pennsylvania). En la actualidad es asimismo Presidente de AESPLAN, Presidente del Capítulo Español de la World Future Society, Miembro del Alto Consejo Consultivo del Instituto de la Ingeniería de España, Profesor de Dirección Estratégica de la Empresa en CEPADE y en la Universidad Antonio de Nebrija.

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