Piense en poner a hervir una olla de agua : a medida que la temperatura alcanza el punto de ebullición, se forman burbujas en el agua, revientan y se evaporan a medida que el agua hierve. Esto continúa hasta que ya no hay más agua cambiando de fase de líquido a vapor.

Esta es más o menos la idea de lo que sucedió en el universo primitivo, justo después del Big Bang, hace 13.700 millones de años.

La idea proviene de los físicos de partículas Martin S. Sloth del Centro de Cosmología y Fenomenología de Física de Partículas de la Universidad del Sur de Dinamarca y Florian Niedermann del Instituto Nórdico de Física Teórica (NORDITA) en Estocolmo. Niedermann es un postdoctorado anterior en el grupo de investigación de Sloth. En este nuevo artículo científico, presentan una base aún más sólida para su idea.

Muchas burbujas chocando entre sí

« Uno debe imaginar que surgieron burbujas en varios lugares del universo primitivo. Se hicieron más grandes y comenzaron a chocar entre sí. Al final, hubo un estado complicado de colisión de burbujas, que liberó energía y finalmente se evaporó », dijo Martin S.. Ranura.

El trasfondo de su teoría de los cambios de fase en un universo burbujeante es un problema muy interesante con el cálculo de la llamada constante de Hubble; un valor de qué tan rápido se está expandiendo el universo. Sloth y Niedermann creen que el universo burbujeante juega un papel aquí.

La constante de Hubble se puede calcular de forma muy fiable, por ejemplo, analizando la radiación cósmica de fondo o midiendo la rapidez con la que se aleja de nosotros una galaxia o una estrella en explosión. Según Sloth y Niedermann, ambos métodos no solo son fiables, sino también científicamente reconocidos. El problema es que los dos métodos no conducen a la misma constante de Hubble. Los físicos llaman a este problema « la tensión de Hubble ».

¿Hay algo mal con nuestra imagen del universo primitivo?

« En ciencia, tienes que ser capaz de llegar al mismo resultado usando diferentes métodos, así que aquí tenemos un problema. ¿Por qué no obtenemos el mismo resultado cuando tenemos tanta confianza en ambos métodos? ». dijo Florian Niedermann.

Sloth y Niedermann creen que han encontrado una forma de obtener la misma constante de Hubble, independientemente del método que se utilice. El camino comienza con una transición de fase y un universo burbujeante y, por lo tanto, un universo burbujeante temprano está conectado a « la tensión de Hubble ».

« Si asumimos que estos métodos son confiables, y creemos que lo son, entonces tal vez los métodos no sean el problema. Tal vez debamos analizar el punto de partida, la base, a la que aplicamos los métodos. Tal vez esta base Está Mal. »

Una energía oscura desconocida

La base de los métodos es el llamado Modelo Estándar, que supone que había mucha radiación y materia, tanto normal como oscura, en el universo primitivo, y que estas eran las formas dominantes de energía. La radiación y la materia normal estaban comprimidas en un plasma oscuro, caliente y denso; el estado del universo en los primeros 380.000 años después del Big Bang.

Cuando basa sus cálculos en el modelo estándar, llega a diferentes resultados sobre la rapidez con la que se expande el universo y, por lo tanto, a diferentes constantes de Hubble.

¿Pero tal vez una nueva forma de energía oscura estaba en juego en el universo primitivo? Sloth y Niedermann creen que sí.

Si introduce la idea de que una nueva forma de energía oscura en el universo primitivo comenzó a burbujear repentinamente y experimentó una transición de fase, los cálculos concuerdan. En su modelo, Sloth y Niedermann llegan a la misma constante de Hubble cuando usan ambos métodos de medición. Llaman a esta idea Nueva Energía Oscura Temprana – NEDE.

Cambiar de una fase a otra, como el agua al vapor

Sloth y Niedermann creen que esta nueva energía oscura experimentó una transición de fase cuando el universo se expandió, poco antes de que cambiara del estado de plasma denso y caliente al universo que conocemos hoy.

« Podría haber durado desde un tiempo increíblemente corto, tal vez el tiempo que tardan dos partículas en colisionar, hasta 300.000 años. No lo sabemos, pero eso es algo en lo que estamos trabajando para averiguarlo », agregó Sloth.

¿Necesitamos nueva física?

Entonces, el modelo de transición de fase se basa en el hecho de que el universo no se comporta como nos dice el Modelo Estándar. Puede sonar un poco científicamente loco sugerir que algo anda mal con nuestra comprensión fundamental del universo; que simplemente puede proponer la existencia de fuerzas o partículas hasta ahora desconocidas para resolver la tensión de Hubble.

« Pero si confiamos en las observaciones y los cálculos, debemos aceptar que nuestro modelo actual del universo no puede explicar los datos, y luego debemos mejorar el modelo. No descartándolo y su éxito hasta ahora, sino elaborando sobre él y haciendo más detallado para que pueda explicar los datos nuevos y mejores », dijo Martin S. Sloth, y agregó :

« Parece que una transición de fase en la energía oscura es el elemento que falta en el Modelo Estándar actual para explicar las diferentes medidas de la tasa de expansión del universo.

¿Qué tan rápido se está expandiendo el universo?

La constante de Hubble es un valor de qué tan rápido se está expandiendo el universo.

En el modelo de Martin S. Sloth y Florian Niedermann, la constante de Hubble es 72. Aproximadamente. Después de todo, se están calculando grandes distancias, por lo que debemos permitir una incertidumbre de unos pocos decimales.

¿Qué significa 72? Significa 72 km por segundo por Megaparsec. Los megaparsecs son una medida de la distancia entre, por ejemplo, dos galaxias, y un megaparsec son 30 000 000 000 000 000 000 km. Por cada megaparsec entre nosotros y, por ejemplo, una galaxia, la galaxia se aleja de nosotros a 72 km por segundo.

Cuando mide la distancia a las galaxias por supernovas, obtiene una constante de Hubble de aprox. 73 (km/s)/megapársec. Pero al medir las primeras partículas de luz (la radiación cósmica de fondo), la constante de Hubble es 67,4 (km/s)/megaparsec.

Cuando Sloth y Niedermann cambiaron la base de estos cálculos al introducir la existencia de una nueva energía oscura temprana que experimenta una transición de fase, como se describe en el artículo, ambos tipos de cálculos llegan a una constante de Hubble de aproximadamente 72.