¿Y si no hubo un Big Bang al principio del Universo?

Sabemos que el Universo se sigue expandiendo, y las teorías más comunes achacan esa expansión al Big Bang , el momento en el que todo empezó a existir a partir de un punto infinitamente denso de material muy caliente. De alguna forma, algo puso en marcha el proceso por el que ese punto empezó a expandirse de forma explosiva, creando el espacio, el tiempo y la materia que conocemos y de la que todos estamos hechos. Y ahí es precisamente donde está el problema.

Los físicos, en efecto, han intentado desde siempre rebatir esa idea, ya que aceptarla significa estar de acuerdo con que el Universo comenzó en un estado en el que ninguna de las leyes conocidas de la Física puede aplicarse. Si el modelo del Big Bang ha terminado por imponerse, es porque sus predicciones, después del momento cero, funcionan a la perfección y explican con sorprendente exactitud todo lo que sucedió desde el Big Bang hasta nuestros días.

Para evitar esa incertidumbre en el momento del origen, algunos investigadores han sugerido que el Universo alterna periodos en los que se expande, como sucede en la actualidad, con otros en los que se contrae. En ese escenario, la expansión actual no sería más que una fase entre otras muchas de expansión/contracción.

La idea del "Big Bounce" (El Gran Rebote) fue sugerida por primera vez en 1922, pero fue rechazada debido a su incapacidad para explicar las transiciones de un Universo en contracción a otro en expansión, y viceversa, sin tener que recurrir, de nuevo, a un punto de densidad infinita. El problema, pues, continuaba.

Pero ahora, en un nuevo estudio recién publicado en Physical Review Letters, Steffen Gielen, Del Imperial College de Londres, y Neil Turok Director del Instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá, han demostrado que el "Gran Rebote" podría haber sucedido realmente. Y han logrado explicar cómo se produjo, evitando pasar por la molesta singularidad.

Las observaciones cosmológicas sugieren que durante sus primeros momentos, todo el Universo era exactamente igual e uniforme, con independencia de de la escala en que lo observáramos. Lo cual implica que las leyes físicas que funcionaban en las escalas más grandes, debían funcionar también en las más pequeñas, incluso en los átomos y partículas individuales. El fenómeno se conoce como "simetría conforme".

Pero sucede que en el Universo actual esa simetría no existe. Y como los científicos saben muy bien, las partículas subatómicas siguen unas leyes (las de la Mecánica Cuántica ) que son totalmente diferentes de las que gobiernan el comportamiento de los grandes conjuntos de partículas, como planetas, estrellas o galaxias. Lo cual significa que la simetría original debió romperse en algún momento.

Por lo tanto, en el Universo primitivo, donde toda la materia se presentaba en forma de partículas y no existían aún las grandes estructuras actuales, la ley imperante debió ser la que impone la Mecánica Cuántica, y no la física de los objetos a gran escala que rige en nuestros días. Y ahí es, precisamente, donde está la clave.

Los investigadores, en efecto, sugieren que los efectos de la Mecánica Cuántica pueden evitar que el Universo colapse y se destruya a sí mismo en un "Big Crunch", el momento final de un periodo de contracción. En lugar de eso, el Universo podría sufrir una transición, y pasar de un estado de contracción a otro de expansión sin necesidad de colapsar por completo.

En palabras de Steffen Gielen, "la Mecánica Cuántica nos salva cuando las cosas se rompen. Evita que los electrones se precipiten sobre los núcleos y destruyan los átomos, y tal vez hizo lo mismo en el Universo primitivo, evitando comienzos y finales violentos como son el Big Bang y el Big Crunch".

Siguiendo la idea de que al principio el Universo estaba en un estado de simetría conforme, y que dicha simetría seguía los dictados de la Mecánica Cuántica, Gielen y Turok construyeron un modelo matemático para comprobar, con esas premisas, cómo habría evolucionado el Universo a partir de ese momento.

El modelo contiene unos pocos ingredientes muy simples, los que más probabilidades tienen de haberse formado muy al principio, como el hecho de que el Universo primitivo estaba totalmente hecho de radiación y prácticamente sin materia tal y como la conocemos. Con esa premisa, el modelo predice que los efectos de la Mecánica Cuántica habrían permitido que nuestro Universo surgiera a partir de otro anterior que se contraía, y todo sin necesidad de recurrir a ese punto inicial de densidad infinita que la Física no puede explicar.

Para Neil Turok, "la mayor sorpresa de nuestro trabajo es que con él podemos describir los primeros instantes del Big Bang caliente con la Mecánica Cuántica, y todo bajo unos supuestos mínimos y basados en la materia presente en el Universo. Asumiendo esos supuestos, el Big Bang fue solo un rebote en el que una fase de expansión siguió a otra previa de contracción".

Ahora, los investigadores tratan de averiguar cómo su modelo puede extenderse hasta llegar a explicar el origen de las perturbaciones que dieron lugar a que esa estructura tan simple del Universo primitivo diera lugar a la actual, llena de estrellas y galaxias. "La capacidad de nuestro modelo de dar una posible solución al problema del Big Bang -concluye Gielen- abre el camino a nuevas explicaciones sobre el origen del Universo".