El universo ecpirótico ( / ˌ ɛ k p aɪ r ɒ t ɪ k / ) [1] es un modelo cosmológico de principios del universo que explica el origen de la estructura a gran escala de los cosmos . El modelo también se ha incorporado a la teoría del universo cíclico (o teoría del universo cíclico ekpyrotic ), que propone una historia cosmológica completa, tanto del pasado como del futuro.
Orígenes
El modelo ekpyrotic original fue introducido por Justin Khoury , Burt Ovrut , Paul Steinhardt y Neil Turok en 2001. [2]
Steinhardt creó el nombre basándose en la primera palabra ekpyrosis ( griego antiguo : ἐκπύρωσις, ekpyrōsis , "conflagración"); se refiere a un antiguo modelo cosmológico estoico en el que el universo está atrapado en un ciclo eterno de nacimiento, enfriamiento y renacimiento ardientes. [3]
La teoría aborda la pregunta fundamental que sigue sin respuesta el modelo inflacionario del Big Bang : "¿Qué sucedió antes del Big Bang?" La explicación, según la teoría ekpyrótica, 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. [4]
Aplicaciones de la teoría
Los modelos ekpyrotic originales se basaron en la teoría de cuerdas , branas y dimensiones extra , pero la mayoría de los modelos ekpyrotic y cíclicos contemporáneos utilizan los mismos ingredientes físicos que los modelos inflacionarios (campos cuánticos que evolucionan en el espacio-tiempo ordinario). [ cita requerida ] Al igual que la cosmología del Big Bang, la teoría ekpyrotic ha descrito con precisión las características esenciales de nuestro universo. Se predice un uniforme , universo plano con patrones de puntos calientes y puntos fríos, de acuerdo con las observaciones del fondo cósmico de microondas (CMB), observaciones confirmaron a una mayor precisión por el WMAP y el satélite Planck experimentos. [5] La observación de un CMB se ha considerado durante mucho tiempo evidencia del Big Bang, [6] pero los defensores de las teorías ekpyrótica y cíclica sostienen que el CMB también es consistente con un Big Bounce como se postula en esos modelos. [7] Otros investigadores argumentan que los datos de las observaciones de Planck del CMB "limitan significativamente el espacio de parámetros viables de los escenarios ekpyróticos / cíclicos". [8] Las ondas gravitacionales primordiales , si alguna vez se observan, pueden ayudar a los científicos a distinguir entre varias teorías sobre el origen del universo. [ ¿cómo? ]
Implicaciones para la cosmología
Una ventaja de los modelos ekpyróticos y cíclicos es que no producen un multiverso . [ cita requerida ] 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 logre la uniformidad y planitud que los cosmólogos están tratando de explicar. [ cita requerida ] En cambio, las fluctuaciones cuánticas infladas hacen que el universo se rompa en parches con cada combinación concebible de propiedades físicas. En lugar de hacer predicciones claras, la teoría inflacionaria del Big Bang permite cualquier resultado, de modo que las propiedades que observamos pueden verse como una probabilidad aleatoria, resultante del parche particular del multiverso en el que reside la Tierra. [ cita requerida ] 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, porque sus valores serían un accidente de la parte particular del multiverso en el que vivimos ". [9]
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 [¿ según quién? ] con el hecho de que el universo es extraordinariamente simple (uniforme y plano) a gran escala y que las partículas elementales parecen describirse mediante simples simetrías e interacciones. Además, el concepto accidental no puede ser falsificado por un experimento, ya que cualquier experimento futuro puede verse como otros aspectos accidentales.
En modelos ekpyróticos y cíclicos, el suavizado y aplanamiento ocurre 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 ekpyróticos y cíclicos predicen propiedades físicas simples que son consistentes con la evidencia experimental actual sin producir un multiverso.
Ver también
notas y referencias
- ^ "ekpyrotic" . Diccionario de la herencia americana . Consultado el 30 de octubre de 2016 .
- ^ Khoury, Justin; Ovrut, Burt A .; Steinhardt, Paul J .; Turok, Neil (2001). "El Universo Ekpyrotic: Branes en colisión y el origen del Hot Big Bang". Physical Review D . 64 (12): 123522. arXiv : hep-th / 0103239 . Código Bibliográfico : 2001PhRvD..64l3522K . doi : 10.1103 / PhysRevD.64.123522 . S2CID 374628 .
- ^ 'La disolución del universo en fuego'. En la filosofía estoica, la ekpyrosis , el fuego cósmico que todo lo envuelve, representa la fase contractiva de la destrucción y la recreación eternamente recurrentes. Sobre la "ekpyrosis", véase en general Michael Lapidge , 'Stoic Cosmology', en John M. Rist, The Stoics, Cambridge University Press, 1978, págs. 161-186, págs. 180-184.
- ^ Steinhardt, PJ; Turok, N. (25 de abril de 2002). "Un modelo cíclico del universo". Ciencia . 296 (5572): 1436–1439. arXiv : hep-th / 0111030 . Código Bibliográfico : 2002Sci ... 296.1436S . doi : 10.1126 / science.1070462 . PMID 11976408 . S2CID 1346107 .
- ^ Marfatia, Danny; Lee, Hye-Sung; Barger, V. (18 de febrero de 2003). "WMAP e inflación". Physics Letters B . 565 : 33–41. arXiv : hep-ph / 0302150 . Código Bibliográfico : 2003PhLB..565 ... 33B . doi : 10.1016 / S0370-2693 (03) 00757-3 . S2CID 119062633 .
- ^ Veneziano, G. (9 de febrero de 1998). "Una introducción simple / breve a la física / cosmología anterior al Big-Bang". arXiv : hep-th / 9802057 .
- ^ Ovrut, Burt A .; Khoury, Justin; Buchbinder, Evgeny I. (2008). "No gaussianidades en la nueva cosmología ekpirótica". Cartas de revisión física . 100 (17): 171302. arXiv : 0710.5172 . Código Bibliográfico : 2008PhRvL.100q1302B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.100.171302 . PMID 18518270 . S2CID 2949857 .
- ^ Juvela, M .; Jones, WC; Jaffe, TR; Jaffe, AH; Huffenberger, KM; Hovest, W .; Hornstrup, A .; Holmes, WA; Hobson, M. (2014). "Resultados de Planck 2013. XXIV. Restricciones sobre la no gaussianidad primordial". Astronomía y Astrofísica . 571 : A24. arXiv : 1303.5084 . Bibcode : 2014A & A ... 571A..24P . doi : 10.1051 / 0004-6361 / 201321554 . S2CID 118603303 .
- ^ Weinberg, Steven (20 de noviembre de 2007). "Física: lo que hacemos y lo que no sabemos" . The New York Review of Books .
Otras lecturas
- Paul J. Steinhardt; Neil Turok (2007). Universo sin fin: más allá del Big Bang . Corona. ISBN 978-0-385-52311-0.
- Una breve introducción al universo ekpyrotic por Steinhardt, Paul J., Departamento de Física, Universidad de Princeton.
- Greene, Brian, El universo elegante: supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de la teoría definitiva , Vintage (2000).
- Kallosh, Renata; Kofman, Lev; Linde, Andrei (2001). "Universo pirotécnico". Physical Review D . 64 (12): 123523. arXiv : hep-th / 0104073 . Código Bibliográfico : 2001PhRvD..64l3523K . doi : 10.1103 / PhysRevD.64.123523 . ISSN 0556-2821 . S2CID 12990684 . (el primer artículo para señalar problemas con la teoría).
- Whitehouse, David, " Antes del Big Bang ". BBC News. 10 de abril de 2001.
- Revista Discover, edición de febrero de 2004 antes del Big Bang .
- Universos paralelos, (BBC Two 9:00 pm jueves 14 de febrero de 2002) .
- Desafíos de 'Brane-Storm' Parte de la teoría del Big Bang .
- Yi-Fu Cai, Damien A. Easson, Robert Brandenberger, Towards a Nonsingular Bouncing Cosmology , arXiv: 1206.2382, (junio de 2012).