El universo primordial en 70 micras


A primera vista, no existe ningún vínculo entre unos átomos fríos y el universo primordial, pues ambos se definen por unas escalas físicas muy distintas. Con todo, un grupo de investigadores de las Universidades de Chicago y Colorado ha logrado observar las oscilaciones acústicas generadas durante la gran explosión en la evolución temporal de un gas superfluido ultrafrío.

Como se explica en un artículo publicado el pasado mes de septiembre en la revista Science, los físicos han enfriado unos 10.000 átomos de cesio en una cámara de vacío a la temperatura de una mil millonésima de grado por encima del cero absoluto (-273,15 ºC). En estas condiciones extremas, han detectado ondas sonoras similares a las observadas en los mapas del fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés) por los experimentos COBE y WMAP, de la NASA, y el satélite Planck, de la ESA.

Según la teoría, el «sonido cósmico» se generó por las oscilaciones de los átomos primordiales en condiciones de temperatura y densidad muy diferentes de las actuales. Descubiertas por Andrei Sájarov en la década de los años 60, hoy dichas ondas son conocidas como oscilaciones acústicas de Sájarov. Según Cheng Chin, de la Universidad de Chicago, «es la primera vez que se emulan en una prueba de este tipo los primeros instantes del cosmos».

El objetivo del experimento era, de hecho, estudiar en el laboratorio la producción de ondas generadas tras la interacción de radiación y materia en los primeros instantes de vida del cosmos. Tras el periodo de expansión acelerada del universo llamado inflación, estas produjeron supuestamente las inhomogeneidades presentes en la estructura del cosmos y que han sido halladas en los datos satelitales del CMB.

A las temperaturas extremas alcanzadas durante los ensayos, los átomos se excitan de forma colectiva y actúan como si fueran verdaderas ondas sonoras. Según los científicos, el universo simulado en el laboratorio se hallaba confinado en un espacio de unas 70 micras de diámetro, aproximadamente el diámetro de un cabello humano. Por otro lado, aunque «el cosmos tardó unos 380.000 años en convertirse en el espectro CMB que vemos ahora», afirma Chen Ching, los físicos han empleado tan solo 10 milisegundos en reproducir el mismo patrón durante la prueba.

El trabajo pone de manifiesto que, aunque a escala microscópica, los investigadores han sido capaces de reproducir la interacción de las oscilaciones acústicas de Sájarov, las cuales constituyen una herramienta fundamental para indagar las propiedades del universo inicial.

Más información en Science.

Esta entrada participa en el Carnaval de Física que, este mes de noviembre, vuelve a su casa: Gravedad Cero.

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