El proceso llamado inflación tuvo
lugar durante un tiempo increíblemente fugaz, unos 10-30 segundos.
Durante este breve instante, el universo se expandió en un factor igualmente
asombroso de 1030, pasando de un tamaño inicial de 10-28
centímetros hasta aproximadamente 1 metro.
¿Por qué habría de ocurrir la
inflación?¿por qué su carácter momentáneo?
Guth descubrió una causa plausible
en una clase peculiar de materia constitutiva del universo, que en su modelo ya
no es un plasma o polvo uniformemente distribuido como en el modelo clásico de
la gran explosión, sino que consiste en partículas de campo escalar. Tales
partículas no son habituales en la vida diaria, pero surgen de manera natural
en numerosas teorías; realmente, se considera que son la forma dominante de la
materia en condiciones de energía extremadamente elevada, parecidas a las del
universo primitivo. Según el modelo inflacionario, conducen a una especie de
presión negativa por cuya acción la gravedad se convierte en fuerza repulsiva y
se produce la inflación. Al final de la era inflacionaria, la desintegración de
la materia del campo escalar que produjo la expansión calentó el universo
(inicialmente frío) a una temperatura muy elevada. La evolución subsiguiente
recorrió exactamente el camino descrito por el modelo de la gran explosión
caliente: el universo se expansionó y luego se enfrió, siendo el calor residual
detectable como la radiación cósmica de fondo.
Con esto, el modelo de universo
inflacionario ofrece una posible explicación al origen de las fluctuaciones de
densidad que habrían generado las galaxias y las demás estructuras: la rápida
expansión del universo durante la inflación magnificó estas fluctuaciones
microscópicas, transformándolas en cambios macroscópicos de la densidad.
La inflación permite que el estado del
universo observado actualmente haya surgido de un conjunto de condiciones
iniciales más amplio y plausible,. Sin embargo, no libera totalmente a dicho
estado de la dependencia de hipótesis formuladas sobre las condiciones
iniciales. E incluso, la propia inflación descansa sobre varias hipótesis: se
requiere (por ejemplo) que el campo escalar comenzase con una densidad de
energía grande y aproximadamente constante, siendo esta equivalente (por lo
menos por un tiempo breve) a la constante cosmológica de Einstein.
Pero, ¿las hipótesis tienen un
origen?.
En la era anterior a la inflación el
tamaño del universo tiende a cero y la intensidad del campo gravitatorio y la
densidad energética de la materia tienden a infinito. Es decir, el universo
parece surgir de una singularidad, de una región de curvatura y densidad
energética infinitas en la que las leyes conocidas de la física dejan de tener
validez. Por ello se recurre a la mecánica cuántica.
Según la imagen que proporciona la
cosmología cuántica, el universo surge a partir de una borrosidad cuántica
(), pasando a la existencia por efecto túnel y evolucionando desde entonces de
manera clásica. Con esto, las hipótesis que sustentan el modelo del universo
inflacionario pueden reducirse a una sola condición de contorno sencilla y
relativa a la función de onda del universo( Jonathan J. Halliwell, discípulo de
Stephen W. Hawking).
Experimentalmente se necesitaría
poder observar algún efecto producido en el comienzo del universo, siendo
insensible a su posterior evolución. Este podría venir dado a través de las
ondas gravitatorias, pues los procesos de creación cuánticos producen ondas
gravitatorias de forma e intensidad calculables (estas interaccionan muy
débilmente con la materia a medida que se propagan en el espacio-tiempo).
Bibliografía: Cosmología cuántica y creación del universo, Investigación
y Ciencia (febrero, 1992).