A LOS 380 000 AÑOS por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Una vez que, gracias a Hubble, se conoció que el Universo se expandía, dado que aumentaba el espacio entre las galaxias se inducía que en el pasado tuvo que ser aquél más pequeño. Así pues, la energía que es constante,  estuvo confinada en un volumen menor. Es decir, la densidad de energía tuvo que ser mayor que en la actualidad. Como a la densidad de energía se le asocia la temperatura, la expansión y la consiguiente disminución de la densidad de energía supone que el Universo se está enfriando. Por ende, en el pasado, con un Universo más pequeño y una mayor densidad de energía, la temperatura fue mayor que en la actualidad. Esto nos lleva a concluir que actualmente la materia tiene las propiedades que tiene, porque la energía disponible es muy pequeña y su configuración es más estable. Cuando a la materia se le suministra más energía, como ocurre en el acelerador de hadrones (LHC) de Ginebra, la materia acede a otros estados y podemos disponer de partículas que no son usuales en nuestro mundo actual.

 

Básicamente, en el LHC se pueden crear regiones con densidades de energía a las que corresponden temperaturas muy elevadas, propias de cuando el Universo se remonta a milmillonésima de segundo tras el Big Bang que predice las teoría estándar de la Cosmología. Sabemos cómo evolucionó el Universo tras su origen, pero ignoramos como se originó. La evolución responde  a varias fases: a) unos 10^(-40) segundos tras el origen, la temperatura era extraordinariamente elevada, 10^(32) K (grados Kelvin, cuyo 0 es el cero absoluto, mínima temperatura posible). Hasta ese instante las fuerzas que ahora se observan, gravedad, electromagnetismo, interacción débil e interacción fuerte, constituían una sola entidad y es en ese instante que se separa la gravedad y del resto de las fuerzas da cuenta la Teoría de la gran Unificación. Aquí no se ha accedido, todavía, con experimentos. b) cuando transcurrieron 10^(-36) segundos, la temperatura se redujo a 10(^27) K y se rompió la interacción entre las tres fuerzas de la teoría de la gran unificación, por un lado la interacción fuerte, apareciendo los quarks y los gluones y la interacción electrodébil, que supone una unificación entre la interacción electromagnética y la interacción débil. No tenían masa las partículas de la interacción débil. c) a los 10^(-12) segundos la energía cayó a un valor en el que el campo de Higgs actuó dando masa a algunos bosones y se separaron el electromagnetismo y la interacción débil. Se tuvieron desde este instante las cuatro interacciones que ahora se identifican. d) A partir de 10(^-12) segundos, la energía disponible ya no era suficiente para mantener los quarks libres y se confinaron en protones y neutrones. Antes habían formado una especie de sopa que era el plasma quark-gluón. Hasta aquí se está llegando experimentalmente en los aceleradores de partículas. e) Un segundo después del origen del Universo las interacciones entre materia y neutrinos eran muy frecuentes. A partir de ese instante la energía de los neutrinos ya no era suficiente para que interactuaran con otras partículas y se propagaron en todas direcciones. f) A los 100 segundos del origen la temperatura bajó hasta 10^(11) K y los protones y neutrones, ya menos energéticos formaron los núcleos atómicos ligeros, mediante la interacción fuerte. Se formaron el protón, el deuterio, el helio y pequeñas cantidades de litio y berilio. La materia estaba formada por núcleos ligeros, de carga positiva y los electrones formaban una sopa de partículas cargadas, desplazándose libremente y colisionando. Coexistían los fotones, que colisionaban con las partículas cargadas. La luz no se propagaba en línea recta, sino que cambiaba constantemente de dirección y de energía, como consecuencia de las frecuentes colisiones. Y así continuó siendo durante muchos años.

 

Finalmente, tras todo ello, llegó el momento clave, una vez transcurridos 380000 años tras el origen. La temperatura cayó hasta los 3000 K. A esta temperatura los electrones y los núcleos ya no se pudieron mover libremente y formaron los átomos. Los fotones recobraron la libertad de movimiento y el Universo se hizo transparente a la luz. Se formaron las galaxias y las estrellas y apareció el Universo observable. ¡Fantástica Historia! La más real que tenemos. Nació la Química.