El modelo estándar
y sus problemas. Inflación
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A partir del momento en que se descubrió
la radiación de fondo se empezaron a elaborar modelos cosmológicos
para un Universo en expansión que confluyeron en un modelo de referencia
denominado el "modelo estándar".
Dentro de este modelo, el Universo comenzó a expandirse
hace unos 20.000 millones de años. En el momento de su creación
se produjo una expansión tan rápida que la temperatura y
la densidad cayeron rápidamente y el contenido del Universo cambió
con la temperatura y el tiempo. De hecho, la temperatura desempeñó
un papel fundamental durante este periodo. De una manera similar a cómo
disminuye la presión que ejerce el vapor de agua en un recipiente
al enfriarse, la presión ejercida por las partículas fue
disminuyendo al disminuir la temperatura del Universo. Y de la misma manera
que a medida que baja la temperatura del recipiente la fracción
de agua en estado gaseoso (vapor), líquido y sólido (hielo)
va cambiando, la forma en que se manifiesta la energía cambió
también en el Universo primitivo llevando a definir 4 épocas
fundamentales durante su historia.En las dos primeras el Universo estaba
dominado por energía en forma de partículas elementales,
durante la tercera, conocida como era de la radiación, la
energía estaba fundamentalmente en forma de radiación y durante
la cuarta, la actual, la forma de energía dominante del Universo
es la materia.
Este modelo tuvo grandes éxitos como fue el de proporcionar
una explicación cuantitativa a la radiación de fondo o ser
capaz de explicar por qué el Helio es tan abundante en el Universo
actual. Sin embargo, tenía también graves problemas. Por
ejemplo, no era capaz de explicar por qué en el Universo no hay
casi antimateria, por qué la radiación de fondo es tan isótropa
y cómo es posible que se formaran galaxias y estrellas en un Universo
en expansión. En general, los mayores problemas del modelo estándar
están relacionados con procesos físicos que ocurrieron durante
el primer segundo de vida del Universo. Una revisión del modelo
estándar llamada el modelo inflacionario resuelve estos problemas
incorporando las teorías físicas utilizadas para explicar
la estructura última de la materia al estudio de la Cosmología.
Este modelo predice la existencia de una rapidísima expansión
en el origen del Universo de manera que en un intervalo de tan sólo
10-32 segundos (es decir, un cero, una coma seguida de 31 ceros
y con un 1 en el lugar 32), la distancia entre dos puntos del Universo
aumentó 1050 veces; este periodo en el que el Universo
se infla rápidamente es el que da nombre a la teoría: Inflación.
La combinación entre esta rápida expansión y la existencia
de fluctuaciones de origen cuántico en el origen del Universo es
capaz de explicar simultáneamente dos hechos aparentemente contradictorios
como son la gran homogeneidad en la distribución a gran escala de
materia y radiación de fondo del Universo y la existencia de concentraciones
de masa como los supercúmulos de galaxias.