COSMOLOGÍA

¿Qué es la cosmología? ¿Cuáles son las concepciones actuales?

La cosmolgía  es el estudio del universo en su conjunto, en el que se incluyen teorías sobre su origen, su evolución, su estructura a gran escala y su futuro.
Hoy en día, con el creciente grado de especialización en todas las actividades intelectuales, la tendencia es fraccionar, dividir los temas en sus partes más pequeñas. La Cosmología, como la entendemos hoy, toma el sentido inverso. Trata de colocar juntas todas las piezas del gran rompecabezas que constituye el estudio del Universo, y conseguir un todo coherente y armonioso.

¿Qué han investigado acerca de la Teoría del Big Bang?

En cosmología física,la teoría del Big Bang o Teoría de la gran explosión es un modelo científico que trata de explicar el origen del Universo y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espacio-temporal.
Técnicamente, este modelo se basa en una colección de soluciones de las ecuaciones de la relatividad general, llamados modelos de Friedmann-Lemaítre-Robertson-Walker.El término Big Bang se utiliza tanto para referirse específicamente al momento en que se inició la expansión observable del Universo, como en un sentido más general para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución del mismo.
A pesar de que el modelo del Big Bang o La Gran Explosion, es un modelo teórico observacionalmente bastante robusto y ampliamente aceptado entre la comunidad científica, hay algunos aspectos que todavía quedan por resolver:

§  Se desconoce qué ocurrió en los primeros instantes tras el Big Bang. La respuesta se busca mediante el estudio del universo temprano, una de cuyas metas es encontrar la explicación a una posible unificación de las cuatro fuerzas fundamentales (fuerte, débil, electromagnética y gravitacional).

§  No existe un modelo definitivo de la formación de las estructuras actuales, a partir del Big Bang. La respuesta se busca mediante el estudio de la formación y evolución de las galaxias y la inflación cósmica.

§  Queda por saber a qué se debe el hecho de que el universo se expanda con aceleración (Véase Aceleración de la expansión del universo).

§  No se sabe cuál es el destino final del universo.

§  Se desconoce en su mayor parte la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura.

§  En el momento después del Big Bang las partículas elementales aparecieron, los quarks arriba en los protones y los quarks abajo en los neutrones, y no se conoce la proporcion entre protones y neutrones, estas particulas estan hechas por dos quarks con la misma carga eléctrica, no se habrían podido unir gracias a la interacción electromagnética, es inútil recurrir a la interacción nuclear fuerte, pues ésta solo tiene un alcance del tamaño máximo de un núcleo atómico y además porque la interacción electromagnética tiene un alcance gigantesco y si el universo se agrandó en un solo segundo cien octillones de veces, en este brevísimo lapso de tiempo la interacción nuclear fuerte no podría unir la casi totalidad (si no es la totalidad) de los quarks.

¿Qué pueden decir del Modelo Inflacionario?

La inflación cósmica es un conjunto de propuestas en el marco de la física teórica para explicar la expansión ultrarrápida del Universo en los instantes iniciales y resolver el llamado problema del horizonte.
Fue por primera vez propuesta por el físico y cosmólogo Alan Guth en 1981 e independientemente Andrei Linde y Andreas Albrecht junto con Paul Steinhardt le dieron su forma moderna.
Es actualmente considerada como parte dl modelo cosmológico estándar del Big Bang caliente.La partícula elemental o el campo hipotético que se piensa que es responsable de la inflación es llamada inflatón.
Es a menudo conocida como un período de expansión acelerada porque la distancia entre dos observadores fijos se incrementa a una taza acelerante cuando se mueven alejándose.

El gran colisionador de hadrones LHC fue puesto en funcionamiento en setiembre de 2008y atrajo la atención de la prensa mundial: ¿Para qué se emplea? ¿Por qué es un circuitocerrado? ¿Hay peligro en explorar las cosas nuevas que se ensayarán?

El Colisionador de hadrones LHC fue diseñado para colisionar haces de hadrones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del modelo estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.
Consiste en un circuito cerrado debido a la tecnología actual.
Hacer un recorrido lineal requeriría varias veces los 27km que tiene el circuito cerrado, y resultaría muy caro y sería inestable.
En un acelerador de un circuito cerrado se puede dar más empuje a las partículas sin tener que extender la longitud de su recorrido. El límite es la capacidad de hacer girar una partícula cargada a la que seentregó mucha energía.
No se advierte que pueda haber peligro en explorar las cosas nuevas que se ensayarán. El Universo hace constantemente lo que hará el acelerador y no se han visto consecuencias catastróficas.Los rayos cósmicos que llegan a la Tierra y chocan con la materia de la atmósfera superior traen energías mayores, en algunos casos enormemente, en algunos casos enormemente mayores. La diferencia es que en el acelerador se puede controlar el experimento y analizar con detalles lo producido.

La teoría de cuerdas es un modelo fundamental de la física: ¿A qué se refiere? ¿Por qué estan importante?

La teoría de cuerdas es un modelo fundamental de la física que básicamente asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".
De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría M, pretende alejarse de la concepción del punto-partícula.
La siguiente formulación de una teoría de cuerdas se debe a los cientificosJöel Scherk y John Schwuarz, que en 1974 publicaron un artículo en el que demostraban que una teoría basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera revolución de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la formulación de la teoría de cuerdas surgida de esta revolución, las teorías de cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoría de Kaluza-Klein cuantizada.
Las ideas fundamentales son dos:

• Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o "p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los cálculos perturbativos.
• El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.