Producción en pareja
Estoy tratando de entender cómo la inflación cósmica explica la uniformidad de la temperatura (a alrededor de una milésima de grado) impresa de la radiación cósmica de fondo de microondas: 2.725K, 2.724K, etc etc.
Un conjunto de notas dice, que la uniformidad de la temperatura es de equilibrio antes de la inflación cósmica. Pero el segundo dice, que no hubo materia/radiación hasta después de la inflación cósmica. ¿Cómo se puede tener un equilibrio de temperatura sin materia/radiación?
Edito: lo que estoy preguntando es: si la inflación cósmica hace que el espacio se expanda rápidamente a través de la gravedad repulsiva (de la presión negativa) cuando el campo inflatón está en un punto de alta energía. Y si el campo inflatón cayendo por su curva de energía forma materia/energía entonces ¿Cómo podría el CMB tener uniformidad a la milésima de grado? ¿no haría la expansión masiva del espacio imposible alcanzar el equilibrio?
Los protones formados por 1microsend, la materia como la conocemos ahora. A los 380.000 años la densidad de la materia es tan baja que ya no hay equilibrio entre la absorción y emisión de fotones con el resto de la materia, y la mayoría de los fotones escapan sin más interacciones y, con la expansión continua nos dan el CMB y la radiación de cuerpo negro que se mide en los experimentos.
La materia es energía
En esencia, la ecuación dice que la masa y la energía están íntimamente relacionadas. Las bombas atómicas y los reactores nucleares son ejemplos prácticos de que la fórmula funciona en una dirección, convirtiendo la materia en energía.
Pero hasta ahora no ha habido forma de hacer lo contrario, convertir la energía en materia. Lo que lo hace especialmente difícil es el término c2, la velocidad de la luz al cuadrado. Es lo que explica las enormes cantidades de energía que se liberan en las reacciones nucleares, y la enorme cantidad que habría que inyectar para convertir la energía en materia.
Breit y Wheeler, que luego trabajaron en el Proyecto Manhattan de Estados Unidos para construir la primera bomba A, pensaron que era teóricamente posible hacer chocar dos fotones para producir un electrón y un positrón.
“A pesar de que todos los físicos aceptan que la teoría es cierta, cuando Breit y Wheeler la propusieron por primera vez, dijeron que nunca esperaron que se demostrara en el laboratorio”, dijo el profesor Rose. “Hoy, casi 80 años después, demostramos que estaban equivocados”.
Su artículo en Nature Photonics propone que se construya un nuevo tipo de colisionador, uno que estrelle fotones en lugar de protones, como en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, donde se descubrió el bosón de Higgs el año pasado.
Energía umbral
La conservación de la energía es una ley absoluta y, sin embargo, parece chocar con lo que observamos todos los días. Las chispas crean un fuego, que genera calor – energía manifiesta que no estaba allí antes. Una batería produce energía. Una bomba nuclear crea una explosión. Sin embargo, cada una de estas situaciones es simplemente un caso de energía que cambia de forma. Incluso la aparentemente paradójica energía oscura que provoca la aceleración de la expansión del universo, como veremos, obedece a esta regla.
La ley de la conservación de la energía, también conocida como la primera ley de la termodinámica, establece que la energía de un sistema cerrado debe permanecer constante: no puede aumentar ni disminuir sin interferencia del exterior. El propio universo es un sistema cerrado, por lo que la cantidad total de energía existente siempre ha sido la misma. Sin embargo, las formas que adopta la energía cambian constantemente.
La energía potencial y la cinética son dos de las formas más básicas, conocidas desde las clases de física del instituto: El potencial gravitatorio es la energía almacenada de una roca empujada hacia arriba en una colina, preparada para rodar hacia abajo. La energía cinética es la energía de su movimiento cuando empieza a rodar. La suma de ambas se llama energía mecánica. El calor de un objeto caliente es la energía mecánica de sus átomos y moléculas en movimiento. En el siglo XIX los físicos se dieron cuenta de que el calor producido por una máquina en movimiento era la energía mecánica bruta de la máquina convertida en energía mecánica microscópica de los átomos. La energía química es otra forma de energía potencial almacenada en los enlaces químicos moleculares. Es esta energía, almacenada en las células del cuerpo, la que permite correr y saltar. Otras formas de energía son la energía electromagnética, o luz, y la energía nuclear: la energía potencial de las fuerzas nucleares de los átomos. Hay muchas más. Incluso la masa es una forma de energía, como demostró el famoso E = mc2 de Albert Einstein.
Crear materia a partir de energía
¿Comenzó todo con energía pura que acabó evolucionando hasta convertirse en simples átomos de materia, que a su vez evolucionaron de nuevo hasta convertirse en estructuras más complejas, de forma similar a como han evolucionado los organismos vivos?
El problema de su pregunta es que la palabra energía está mal definida. La gente tiende a utilizarla en un sentido un tanto vago de no significar materia, pero ésta no es una definición útil. Por ejemplo, ¿diría usted que los fotones son energía? De ser así, estaría en desacuerdo con la mayoría de los físicos que los consideran un campo sin masa más, junto con, por ejemplo, los gluones. De hecho, en épocas anteriores a la transición electrodébil, todas las partículas carecían de masa. Sin embargo, no diríamos que todas las partículas se habían convertido en energía.
Utilizando las teorías probadas experimentalmente (es decir, el modelo estándar) sólo podemos retroceder hasta la época electrodébil. Durante este periodo estaban presentes las mismas partículas que vemos hoy en día, aunque el fotón y los bosones gauge débiles se habían mezclado para convertirse en bosones gauge electrodébiles. Durante este periodo todas las partículas carecían de masa. Si retrocedemos en el tiempo, es posible que se produzcan transiciones debidas a la ruptura de la supersimetría, a la unificación con la fuerza fuerte y, finalmente, a la unificación con la gravedad, pero no disponemos de teorías universalmente aceptadas al respecto. Sin embargo, esperamos que sigan existiendo campos correspondientes a lo que consideramos partículas, hasta la posible transición a la teoría de cuerdas. En ningún momento describiríamos el universo como si sólo fuera energía.
