Origen, evolución y posible destino g , y p del Universo, I
Prof. Alejandro García U i id d d l A d
Universidad de los Andes
20/02/2010
El origen del universo
El origen del universo
Sin embargo
Sin embargo …
la realidad es que el inicio no fue
t t
exactamente una explosión…
Esta Teoría postula que el universo observable se origina
d d t d ió i t tá h
desde un momento de expansión instantánea, hace aproximadamente 13.700 millones de años.
Cuatro Eras del Universo Cuatro Eras del Universo
La Era de Inflación
La Era de Radiación
La Era de la Materia La Era de la Materia
La Era actual La Era actual
En el principio
En el principio . . .
La física actual La física actual desconoce lo que ocurrió en el que ocurrió en el tiempo desde el principio hasta 10-44 segundos.
Este tiempo se considera la Era
d id
desconocida
Tiempo de Planck Tiempo de Planck
En el inicio las “partículas” estaban a la temperatura de Planck 1032 grados kelvin.
Todo lo que existía eran existía eran muchos
campos que tenían energía y “vibraban”.
Temperatura de Planck Temperatura de Planck
• En los instantes luego del Big
Bang, el Universo g, estaba
extremadamente
caliente y denso.y • La gravedad era
• Las fuerzas estaban unificadas y la
g
cuántica
u cadas y a
materia no existía.
Por debajo de la Temperatura de Planck
Hasta ese momento las cuatro fuerzas fundamentales habían estado unidas. La primera en separarse fue la gravedad.
Se separa la fuerza de gravedad Se separa la fuerza de gravedad
Según la Teoría de la Gran Unificación:
Al bajar la temperatura a cerca de 1027 Kelvin el universo se enfrió y proporcionó las
condiciones para un cambio de fase condiciones para un cambio de fase.
El campo de Higgs asociado a las El campo de Higgs asociado a las
interacciones fuertes empezó a transmitir energía a las partículas y éstas adquirieron energía a las partículas y éstas adquirieron masa.
Entre 10-44 segundos y 10-34 segundos el universo se expandía.
Las interacciones de fuerza fuerte débil y electromagnética Las interacciones de fuerza fuerte, débil y electromagnética seguían unidas. Las partículas W y Z no tenían masa.
Comportamiento de las interacciones de fuerza según se va enfriando el universo
A elevadas energías, La electromagnética y la débil se hacen A elevadas energías,
la fuerza fuerte se debilita.
y la débil se hacen más poderosas.
Comienza la Inflación Comienza la Inflación
Lo más importante relacionado al cambio de fase es que Lo más importante relacionado al cambio de fase es que ocurrió la expansión del universo. Esto ocurrió en algún instante entre el tiempo 10-43 segundos y 10-12
segundos.
La inflación en el universo actuó como si fuera una fuerza
ti it t i
La Inflación
antigravitatoria.
Todo se separaba por un factor entre 1026 y 1080 en tan sólo 10-36 segundos
tan sólo 10 36 segundos.
.
Pero igualmente durante Pero, igualmente, durante
todo este tiempo, aparecieron espontáneamente partículas y p p y antipartículas, que
desaparecían al instante al aniquilarse unas a otras.
Período de Inflación Período de Inflación
Y es en ese momento en que se
separan las interacciones fuertes de las electrodébiles.
Cuando las interacciones de fuerza se separaron, se desprendió una
gran energía que se materializó en forma de partículas. De este modo,
l ió d l f ó l
la separación de las fuerzas creó la
primera materia.
Al terminar el Período de Inflación Al terminar el Período de Inflación
Al terminar este periodo de inflación cósmica Al terminar este periodo de inflación cósmica,
una oleada de energía permitió que partículas y antipartículas tuvieran una existencia
antipartículas tuvieran una existencia independiente.
Fue prácticamente la
inflación cósmica la que
creó toda la estructura de
masa actual del universo.
Luego de la Inflación Luego de la Inflación
Después de 10
-36segundos las partículas y las Después de 10
36segundos las partículas y las antipartículas, decayeron en partículas más
estables como los leptones y los quarks Ambos estables como los leptones y los quarks. Ambos
tipos de partículas decayeron de manera diferente.
Todo lo que encontramos en nuestro universo observable es materia.
Dó d tá l ti t i ?
¿Dónde está la antimateria?
Se piensa que las galaxias que se observan hoy día se formaron Se piensa que las galaxias que se observan hoy día se formaron
del impulso gravitacional de las pequeñas fluctuaciones en la densidad casi uniforme del universo joven.
Estas fluctuaciones dejaron huella en la radiación de fondo de cuerpo negro en forma de temperatura través de todo el cielo.
En 1965, dos físicos norteamericanos, Arno Penzias y Robert W.
Wilson detectaron este ruido a través de antenas de di t l i
radiotelescopios.
