¿Tiene un momento, Sr. Guth?

Por Colaborador Invitado, el 10 julio, 2014. Categoría(s): Sin categoría
ICHEP 2014
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Crónica de una infiltrada en la conferencia de física de partículas más importante del mundo.

Hace ya unos meses que se escuchaba, en los pasillos del Parc Científic de la Universidad de Valencia, que se iba a celebrar precisamente en esta ciudad la conferencia de física de partículas elementales ‘más importante del mundo’. Para ser exactos la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP), organizada por la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP), de carácter bienal y celebrada desde hace más de medio siglo. Sonaba bien para cualquier persona con cierto interés en la materia ­–nunca mejor dicho–, hasta que al buscar el formulario de inscripción le atizaba al interesado en la cara con un «Registro con antelación: 550 euros. Incluye la asistencia a las conferencias científicas». Ése fue el comienzo de un intrincado juego de estrategia en el arte de enviar emails.

El caso es que, de una forma u otra –más o menos lícita­–, allí iba una joven con modestos conocimientos en cosmología a la caza de Alan Guth, uno de los padres de la teoría de la inflación cósmica. O, dicho de otra forma, allí iba una cabeza de chorlito asomándose al hall de las mentes privilegiadas.

ICHEP 2014
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Postulada a principios de los 80, la teoría de la inflación cósmica predice una expansión acelerada de carácter exponencial instantes después del nacimiento del universo. Tiene el efecto de disolver posibles heterogeneidades, o anisotropías primordiales, y ‘aplanar’ cualquier curvatura del espacio preexistente. También diluye partículas pesadas exóticas, como los monopolos magnéticos, predichos por muchas extensiones del Modelo Estándar de física de partículas, pero que no encontramos hoy en día en el cosmos. Uno de sus problemas reside en que los resultados de estos modelos teóricos van más allá de la llamada escala de Planck, a partir de la cual los efectos cuánticos de la gravedad ya no pueden ignorarse y traspasan los límites donde se sabe que son confiables.

Los rumores previos al evento aseguraban que, en aquellos siete días de ponencias e intensas discusiones, se determinaría si se confirmaba o no el presunto descubrimiento de las ondas gravitatorias, por el telescopio BICEP2 en la Antártida. Aquello de las ondas gravitacionales había generado mucho revuelo entre científicos y aficionados los últimos meses. Imagine lo extraordinario de lograr detectar una perturbación –un rizo, una onda– que está impresa en el tejido propio del espacio-tiempo. Esto significa que lo que podríamos estar ‘observando’ a través de ese telescopio (para el escéptico aclárese que en sentido figurado) son estiramientos y contracciones de la geometría misma del espacio y el tiempo. Como si estuviéramos midiendo, montados en nuestra tabla de surf, la amplitud y la frecuencia de las olas del mar mientras las surfeamos, una tarea ardua si se considera que se ha perpetrado sobre tan agitada topología.

Y como una marea indomable iban los físicos de aquí para allá en el Palau de Congresos de Valencia; jóvenes o no tan jóvenes, con cabellera o sin ella, de mirada audaz o despistada, vestidos impecablemente o con un botón de la camisa abierto más de la cuenta. Y, como es razonable pensar, algún infiltrado que otro, aunque difíciles de determinar entre una colección tan variopinta. Las charlas se daban paralelamente en diferentes ámbitos de la física de partículas; desde la física de los neutrinos hasta la física del sabor, la cromodinámica cuántica, los futuros colisionadores o la cosmología.

Tras las primeras ponencias, se escuchaba en las zonas del breaktime a buena parte de los científicos afirmando esperar, con expectación, la discusión que tendría lugar la semana siguiente sobre los datos recogidos por el telescopio BICEP2 y los nuevos resultados del satélite Planck. Con la detección de este tipo de ondas se podría confirmar que, efectivamente, este periodo inflacionario tuvo lugar en el universo primigenio. Juan Fuster, copresidente del Comité Organizador y miembro del Instituto de Física Corpuscular (IFIC-CSIC), comentó los primeros días que “aún no se sabe lo que nos traerán. Lo que nos traigan se anunciará en la conferencia. Y habrá una discusión. También hay rumores de que ha bajado la intensidad de la señal, entonces ¿a qué nivel ha bajado? ¿Cómo se entiende e interpreta esto? Lo vamos a discutir aquí, vamos a ver si nos dan esa información”.

Durante el evento, los días previos a que aterrizara el Sr. Guth, hubo un concierto dedicado a la ciencia y la música por la paz, que contaba con una proyección de imágenes de famosos investigadores colaborando en los proyectos más ambiciosos de la ciencia, como el LHC, que titilaban al son de los violines. También se inauguró una exposición sobre mujeres en la física y sobre notables científicas de los territorios palestinos. Y otra sobre el arte en la ciencia, en la que las obras reflejaban colisiones entre partículas, desintegraciones e incluso esculturas que representaban estados fundamentales de la materia. Además se celebró el 60 aniversario del CERN. Los cócteles, desayunos y meriendas no faltaron, incluso se repartió una tarta de chocolate de generosas dimensiones a los asistentes, para conmemorar los dos años transcurridos desde el descubrimiento del bosón de Higgs, esa partícula ‘fantasma’ involucrada en el origen de la masa en el universo a partir del vacío.

Fuster aclaró que desde el descubrimiento del Higgs aún hay mucho que aprender de esta partícula, que es “es un objeto muy complicado que interacciona con todas las partículas del Modelo Estándar, directamente si tienen masa o indirectamente si no la tienen”. Por ello defendió que se debe profundizar en la investigación de esas interacciones, ya que este modelo tiene predicciones para esos valores que “si no estuvieran de acuerdo con lo que pronostican serían, inmediatamente, indicación de nueva física”, aseveró.

"In search of the Higgs boson," digital art, Xavier Cortada.
«In search of the Higgs boson,» digital art, Xavier Cortada.

El lunes por la mañana estaba programada para la sesión plenaria una charla sobre el campo de Higgs, o mejor dicho sobre el campo de Brout-Englert-Higgs, y que iba a impartir François Englert –premio Nobel de Física 2013 junto a Peter Higgs por el descubrimiento de su famoso bosón–. El científico belga, quien insistió, como es comprensible, en que figurara su nombre en el programa junto a la partícula fantasma, no pudo asistir, según se comentaba debido a un accidente casero. En su lugar se adelantó la ponencia de Alan Guth.

Y así el profesor Guth ofreció una exhibición magistral sobre la teoría inflacionaria, desarrollada junto a otros grandes científicos, como Andrei Linde, de la Universidad de Stanford, pero a la que él puso nombre. La sesión fue una perfecta y equilibrada puesta en escena entre rigor, entusiasmo y humor. Con un toque divulgativo que se agradeció mucho entre el público. Por supuesto, los multiversos no faltaron en su discurso, ocupando una parte significativa de su ponencia y terminando con una diapositiva, con frases de sus colegas del gremio, que decía:

  • Martin Rees: “Apostaría la vida de mi perro a que existen los multiversos”.
  • Andrei Linde: “Yo apostaría mi vida a que existen los multiversos”.
  • Steven Weinberg: “Yo apostaría el perro de Rees y la vida de Linde a que existen los multiversos”.

Al día siguiente tuvieron lugar las charlas de los equipos de BICEP2 y de Planck. Lamentablemente anunciaron que los resultados no fueron lo suficientemente significativos como para afirmar la detección de las ondas gravitacionales. Pero, al menos, el propósito de ‘cazar’ a Alan Guth para tener unas palabras con él, cara a cara –y además en una sala privada y cómoda–, sí que pudo llevarse a cabo con éxito. El resultado se muestra a continuación. Pónganle al tono de sus respuestas una deliciosa simpatía y a su expresión la más amable de las sonrisas.

Alan Guth, Investigador en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) y uno de los padres fundadores de la teoría de la inflación cósmica después del Big Bang - Imagen Antonio Calvo Roy
Alan Guth, Investigador en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) y uno de los padres fundadores de la teoría de la inflación cósmica después del Big Bang – Imagen Antonio Calvo Roy

ENTREVISTA A ALAN GUTH

Elena Denia – Empezando desde el principio, pero no el del universo sino el suyo, señor Guth, ¿qué tal fue crecer como un niño prodigio?

Alan Guth – No estoy seguro de que realmente haya sido un niño prodigio. Podría decirse que sí un chico listo, algo así como en el nivel de ‘el chico más listo de la clase’. Pero realmente no creo que nadie me considerara un niño prodigio.

E.D. – ¿Siempre pensó dedicarse a la física?

A.G. De niño no sabía exactamente lo que era la física, pero sí que sabía lo que era la ciencia. Probablemente fue en la etapa del instituto cuando me di cuenta de lo que me gustaba era la física.

E.D. – ¿Cuándo comenzó la verdadera ‘acción’ para poder formular la teoría de la inflación cósmica?

A.G. La historia realmente comienza durante mi octavo año de postdoc en Cornell. Hasta ese momento había estado trabajando en temas muy abstractos de física teórica de partículas. Todo empezó cuando mi amigo Henry Tye me preguntó si pensaba que las teorías de gran unificación (TGU) podían implicar la existencia de monopolos magnéticos, que era en lo que yo estaba trabajando. Estas teorías comenzaron a emerger alrededor del año 1974, y Henry me preguntó en el 78, cuando aún eran planteamientos bastante jóvenes. Gracias a él me enfoqué en el tema.

E.D. – ¿Qué le respondió a Henry?

A.G. Lo más normal es que le hubiera respondido que no, pero mi respuesta fue que sí: que implicaban su existencia, pero que estos monopolos debían ser extremadamente pesados, como por ejemplo 1016 veces más pesados que un protón. Así que, entonces, le dije a Henry que nos olvidáramos del tema, que era una propiedad completamente indemostrable.

E.D. – Pero la cosa no acabó ahí…

A.G. No. Henry me contestó que porqué no tratábamos de estimar cuántos monopolos magnéticos fueron creados en el Big Bang. Inicialmente me pareció una idea descabellada, porque no pensaba que se supiera demasiado acerca de las teorías unificadas. No obstante, la visita de Steve Weinberg a Cornell, a quien ya había conocido en el MIT antes de que ganara el premio Nobel, fue decisiva. Me impresionó. Impartió dos seminarios sobre las aplicaciones de estas teorías a la cosmología. Él en realidad estaba trabajando en cuestiones diferentes, concretamente en la incógnita de cómo se creó exceso de materia frente al de antimateria en los inicios del universo. Aunque, en el fondo, también estaba trabajando con el mismo tipo de ideas descabelladas sobre los 10-35 segundos inmediatamente posteriores al Big Bang. Así que pensé que si él estaba trabajando con ese tipo de ideas ‘locas’, tal vez yo podría también.

E.D. – ¿A dónde les llevó trabajar con esas ideas ‘locas’?

A.G. Cuando Henry y yo empezamos a trabajar sobre la producción de monopolos magnéticos, llegamos a la conclusión de que, teóricamente, debería haberse producido una cantidad extraordinaria de estos monopolos. Después nos preguntamos, ¿qué hacemos ahora? Y decidimos trabajar en la cuestión de si la teoría podría modificarse de modo que funcionase sin la necesidad de los monopolos magnéticos. Éste es un procedimiento que se hace para comprobar la consistencia de las nuevas teorías.

E.D. – ¿Y cómo propusieron que podrían haberse producido esos monopolos magnéticos?

A.G. Asumiendo, ciegamente, que el universo se estaba expandiendo.

E.D. – Para formular esta idea de la inflación, ¿puede identificar algún momento en el que le vino alguna especie de revelación?

A.G. Sí, aunque el momento de la revelación fue, más bien, la consecuencia de todo un año acumulando diferentes ideas. Me fui a casa una noche, escribí las ecuaciones que describían la expansión del universo, la termodinámica de las transiciones de fase. Y vi que lo que estaba detrás de las ecuaciones era algo totalmente obvio para mi, que un súper enfriamiento había tenido un efecto tremendo en el ritmo de expansión del universo, lo que conducía a una expansión exponencial que después llamé inflación. Esa misma noche me di cuenta de algo más, que de hecho me llevó de vuelta al principio de la historia. Al mismo tiempo que Henry me preguntaba, en Cornell, acerca de la teorías de los monopolos magnéticos, se impartió un seminario en que describía el problema de ‘planitud’ del universo.

E.D. – ¿Ha dicho el problema de ‘planitud’?

A.G. Sí. En la teoría convencional del Big Bang, si uno considera el universo, por ejemplo, justo un segundo después de la explosión, sucede lo siguiente: si el universo se hubiera expandido un poquito más rápido, 1/1014 veces más rápido, no se podría haber formado ninguna estructura y no estaríamos aquí. Si, en cambio, se hubiera expandido un poquito más lento, el universo hubiera colapsado.

E.D. – ¿Y el momento de la revelación?

A.G. Pues así es como llego al final de la historia. Porque al pensar en la inflación y el período de expansión exponencial me di cuenta de que solucionaba el problema de ‘planitud’. Esto me excitó mucho, y ése fue el nacimiento de la inflación.

E.D – ¿Cree que supuso un cambio de paradigma científico y filosófico?

A.G Creo que no lo fue. Algo cambió. Pero, para ser justos, creo que no lo fue. Muchas otras teorías del universo manejaban la idea de estas condiciones iniciales, como por ejemplo la situación de la ‘planitud’, con la que otros ya habían asumido que hubo una expansión inicial. Así que pienso que la inflación abrió una nueva ventana sobre cómo se originó el universo tal y como lo conocemos. Pero en realidad no responde a la cuestión de cómo se originó. Aún así es una herramienta muy poderosa a la hora de hacer predicciones sobre propiedades del universo respecto a la física de partículas básica.

E.D. – Respecto a todo el revuelo con las observaciones del telescopio BICEP2, me preguntaba si la detección de ondas gravitacionales es necesaria para que se confirme su teoría de la inflación.

No, no creo que sea necesaria. Si las encontráramos supondrían una fuerte evidencia para corroborar la teoría, lo que sería maravilloso, y nos traerían detalles mucho más precisos acerca de la inflación. Su descubrimiento nos diría cómo de rápido se estuvo expandido el universo en aquel momento, y eso es una pieza de información muy valiosa. Pero creo que ya tenemos otras evidencias claras de que se produjo.

E.D. – ¿Piensa que, como seres humanos, estamos limitados para el entendimiento del cosmos? Si es así, ¿hasta qué punto?

A.G. Sí. Ahmm… creo que nadie lo sabe seguro, pero creo que pensar acerca de las limitaciones no nos conduce a nada bueno [Risas]. No hay evidencias de que nos hayamos acercado a esos límites, hemos encontrado muchas respuestas para entender la cosmología pero también nos hemos enfrentado a situaciones intelectuales en las que hemos puesto mucho esfuerzo y realmente no hemos llegado a su entendimiento, aunque hayamos buscado soluciones de una manera u otra. Pienso que hemos evolucionado mucho en nuestras habilidades intelectuales, la ciencia es una empresa mental muy fuerte, que va entendiendo más y más con el tiempo, y creo que esos límites deben estar muy lejos.

E.D. – Hablando de límites, ¿qué me dice del popular concepto de multiverso?

A.G. Primero hay que cuestionarse qué es lo que conduce a las diferentes propiedades del universo muy temprano. Algunas de ellas parecen estar directamente determinadas por las leyes subyacentes que describen cómo evoluciona el universo, y el Big Bang junto a la solución inflacionaria para el problema de ‘planitud’ es un ejemplo de ello. Pero también hay otras propiedades del universo muy temprano, como por ejemplo la densidad del vacío, y que actualmente es una buena candidata, que podrían no estar determinadas por las leyes de la física, que tal vez incluso varíen de un lugar a otro. El espacio en este estado es lo que llamamos multiverso.

E.D. – Suena emocionante. ¿Ser cosmólogo es todo lo que usted esperaba?

A.G. Tengo que decir que realmente es mucho más de lo que esperaba. El gran éxito de la cosmología, que tuvo lugar durante el período en el que estuve trabajando en ese campo, fue fabuloso. Al principio no tenía ninguna expectativa. Por ejemplo, nunca creí, cuando estaba trabajando en calcular perturbaciones de densidad provenientes de la inflación, que algún día la gente realmente las mediría como fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, lo que requiere una sensibilidad enorme de las medidas. Y nunca pensé que eso fuera posible. Pero ahora lo es.

E.D. – Y por último, ¿tienen alguna vacante en el MIT para la comunicación científica?

Este artículo nos lo envía Elena Denia que es física y periodista científica. Investiga en el campo de la cosmología mientras hace sus pinitos en el mundo de la divulgación. Algunas noches frecuenta una taberna espacial perdida en el piélago de Internet, donde le gusta conversar sobre los temas más variopintos: ciencia ficción, avances tecnológicos, poesía matemática. En sus ratos libres escribe novelas de ficción científica que se autoedita. Puedes visitar su web «La Taberna Espacial» y seguirla en twitter en el usuario @K0sigan



Por Colaborador Invitado, publicado el 10 julio, 2014
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