martes, 20 de julio de 2010

Esa oscura energía del deseo


DIALOGO CON GABRIEL BENGOCHEA, DOCTOR EN FISICA

Esta vez, el jinete hipotético se enfrenta con algo tan hipotético como él mismo: la materia oscura, ese misterio que hace que el universo acelere su expansión. Pero nadie parece saber bien qué es.

–Usted se dedica a la energía oscura...
–Sí. Esencialmente lo que hacemos es trabajar sobre modelos para explicar la posible expansión acelerada del universo.

–Empecemos por el principio. ¿Qué es esa cosa rara que llamamos energía oscura?
–Sí, es raro. Algunos dicen que es el éter del siglo XXI. Yo justamente en este momento estoy en una bisagra. Si bien mi licenciatura y mi tesis de doctorado las hice en el marco de lo que es el modelo estándar cosmológico, ahora justamente estoy tratando de empezar a trabajar en otros tipos de modelos en los que se renuncia a algunos de los pilares del modelo estándar.



–¿Qué pilares rompió?
–Por ejemplo: la isotropía y homogeneidad del universo. Trabajar con modelos inhomogéneos.

–¿Por qué va a ser inhomogéneo el universo?
–¿Por qué va a ser homogéneo?

–Bueno, por ¿Guth y su inflación?
–Hoy en día los mapas de galaxias son muy grandes. Si uno lo mira “con cariño”, pareciera ser que a gran escala es bastante isótropo. Pero ojo. La homogeneidad no está demostrada. Es un principio que no se puede demostrar. Es un supuesto, una especie de solución teórica para los problemas cosmológicos que generan las observaciones. Asumir la isotropía y homogeneidad es una estrategia bastante explicativa, que encaja bastante bien. Pero también implica que hay que agregar una cosa que no sabemos qué es y que no podemos ver y que, además, es el 70 por ciento de todo. Ese algo que no sabemos qué es es la energía oscura. La materia oscura es un veintipico por ciento. Y sólo cuatro por ciento es lo que conocemos realmente. Bajo la suposición de que es isótropo y homogéneo, uno tiene que lidiar con las observaciones que parecen sugerir que el universo se acelera. Lo que hay que poner para explicar esa aceleración es algo que llamamos, genéricamente, energía oscura.

–¿Y qué clase de cosa es eso?
–En el ’98 fue la fundación de este concepto, aunque los problemas del modelo se venían detectando desde bastante antes. Pero en el ’98 se da la observación de supernovas de tipo 1ª, que son las que sirven de patrones de luminosidad para medir distancias muy grandes, uno tenía las observaciones de estrellas muy lejanas y las quería ajustar con un modelo, pero no funcionaba con el modelo estándar. Cuando uno agregaba una nueva componente, suponiendo que el universo era efectivamente isótopo y homogéneo, eso que uno tiene que agregar, la ecuación que tiene que satisfacer esa entidad nueva que usted pone, hace que el universo se acelere a partir de determinado momento. En eso trabajé durante mis años de doctorado. Hicimos varias publicaciones donde, por ejemplo, estudiábamos cómo se podía haber modificado en el viaje la luz de esas estrellas con las que se mide distancia y otro trabajo de gravedad modificada: o sea, modificar la relatividad general para armar un modelo en el cual el causante de esta aceleración fuera un efecto geométrico.

–¿Y la energía oscura dónde entra?
–La energía oscura es un nombre genérico que se le dio a ese setentaypico por ciento que uno tiene que agregar. Pero no sabemos qué es: simplemente sabemos cuál es el efecto que genera.

–¿Y cuál es?
–Hace que se acelere el universo. El efecto indirecto es ése.

–¿Y qué características tiene que tener para que pase eso?
–Imagínese que fuera un gas (no es necesario que lo sea). Tiene una cosa anormal en relación con las cosas que nosotros vemos, que es que su presión es negativa. ¿Qué significa esto? Si uno pusiera materia ordinaria dentro de un volumen, la gravedad haría que ese volumen colapsara y se formara una estrella o una galaxia. Esto hace un efecto de antigravedad: que se repela todo. No es que uno puede agarrar un poco de energía oscura y ver en un laboratorio cómo funciona: se la “observa” indirectamente.

–Cada vez que se introduce un término teórico, como éste, hay toda una discusión sobre si este término teórico responde a algo real o si es sólo un recurso matemático. Eso pasó con los átomos o con las moléculas. Mendeleiev, por ejemplo, nunca creyó en la existencia de los átomos. Cuando Newton formula la ley, la objeción es, justamente, la de si esa fuerza tiene naturaleza real o no. Acá usted está hablando de un término teórico grueso, importante. ¿Cuál es la naturaleza de esa energía?
–No la conocemos.

–¿Conjeturas?
–Yo creo que nunca lo vamos a saber.

–Pero eso es religión...
–Y... raya con la religión. Porque fíjese que no tenemos manera de acceder a un pedazo de energía oscura. Esto actúa a escalas cosmológicas (o sea, no la voy a encontrar acá al lado de la computadora)... Usted me preguntaba cuál podría ser la naturaleza de la energía oscura. El primer candidato, el más probable, es lo que se denomina una constante cosmológica. Ese término de constante cosmológica es lo que determinaría la curvatura intrínseca que tiene el universo cuando nació.

–Bueno, de hecho el vacío tiene curvatura.
–Ahí nos vamos a otro problema.. ¿Qué tipo de energía es esto? Ahí me encuentro con el problema de la constante cosmológica. ¿Es energía de vacío? ¿Es un campo que todavía no estoy descubriendo con modelo de quintaesencia?

–¿Y qué es el modelo de quintaesencia?
–El espíritu es el mismo que se usó para explicar el comienzo del universo a partir de los modelos inflacionarios. A principios de los ’80 se agrega una entidad nueva que hace que el universo se expanda aceleradamente y muy rápido. La gente a la que le gustaban los modelos de inflación dijeron: “Ah, ya sabemos cómo hacer aceleración. Hagamos algo parecido pero para que pase ahora”. Esos son modelos de quintaesencia. Esa es una posibilidad. Agregar un campo nuevo de igual estilo que la inflación.

–Eso de agregar campos a piacere suena mucho a hipótesis ad hoc.
–Uno en principio podría decir que está bien o que está mal. Estaría mal porque no se sabe nada de la naturaleza de eso que está agregando. Estaría bien en tanto y en cuanto, como modelo, es explicativo de las observaciones que tenemos. Así como lo es el modelo del Big Bang.

–Pero el éter y el flogisto también funcionaban.
–Sí, hasta que se encontró algo nuevo que funcionaba mejor.

–¿Y usted cree que esas cosas existen en la realidad? ¿Son algo más que modelos?
–Yo separaría entre lo que es materia y lo que es energía oscura. De materia oscura no sabría qué decirle. Sobre la energía oscura, sí tengo una posición tomada: como teoría, la Teoría de la Relatividad General parece ser correcta. Y si yo “creo” en la Relatividad General, para mí la energía oscura es una constante cosmológica, es geometría, es una curvatura intrínseca con la que nació el universo. Eso es si supongo que el universo es isótropo y homogéneo. Pero yo creo que todas las descripciones que tenemos hoy en día son muy simplificadas de lo que realmente el universo es. Cuando uno se aparta de la súper-elegancia del universo (isótopo, homogéneo, gases ideales) entonces nos podemos librar de la energía oscura y eso es un efecto de que el universo es inhomogéneo a gran escala.
Informe: Nicolás Olszevicki.