La teoría de cuerdas y la inflación

Hoy en día, los principios en el corazón de la teoría de la inflación tienen un profundo impacto en la forma en que la teoría de cuerdas es visto por muchos físicos. Al tratar de comprender el universo, dos problemas principales se mantuvieron: el problema de planitud y el problema del horizonte. Para resolver estos dos problemas, la teoría del Big Bang es modificado por el teoría de la inflación, que establece que el universo se expandió rápidamente poco después de su creación.

Estos dos problemas pueden expresarse simplemente como:

• Horizonte problema: El CMBR es esencialmente la misma temperatura en todas las direcciones.

• Problema Llanura: El universo parece tener una geometría plana.

El problema del horizonte (también a veces llamado el problema de la homogeneidad) Es que no importa en qué dirección se mire en el universo, se ve básicamente la misma cosa, como se muestra en la figura.

Las temperaturas CMBR en todo el universo son, en muy alto nivel de medición, casi exactamente la misma temperatura en todas las direcciones. Esto realmente no debería ser el caso, si se piensa en ello con más cuidado.

Si nos fijamos en una dirección en el espacio, en realidad estás mirando hacia atrás en el tiempo. La luz que incide en el ojo (o telescopio) viaja a la velocidad de la luz, por lo que se emitió hace años. Esto significa que hay un límite de 14 millones de dólares (o menos) de años luz en todas las direcciones. (El límite es en realidad más lejos porque el espacio mismo se está expandiendo, pero se puede ignorar que para los fines de este ejemplo.)

Si hay algo más lejos que eso, no hay manera para que alguna vez ha comunicado con nosotros. Así que usted mira hacia fuera con su potente telescopio y puede ver la CMBR de 14 mil millones de años luz de distancia (llamar a este punto A).

Si ahora fijamos 14 mil millones de años luz en la dirección opuesta (llamar a este punto B), que se ve exactamente el mismo tipo de CMBR en esa dirección. Normalmente, se tomaría esto como que toda la CMBR en el universo se ha difundido de alguna manera en todo el universo, como calentar un horno. De alguna manera, la información térmica se comunica entre los puntos A y B.

Pero los puntos A y B son 28 mil millones de años-luz de distancia, lo que significa, porque ninguna señal puede ir más rápido que la velocidad de la luz, no hay manera de que podría haber comunicado entre sí en toda la edad del universo. ¿Cómo se hacen la misma temperatura si no hay forma de calor para transferir entre ellos? Este es el problema del horizonte.

El problema planitud tiene que ver con la geometría de nuestro universo, que aparece (en especial con la evidencia reciente WMAP) de ser una geometría plana, como se muestra en esta figura. La tasa de densidad de la materia y la expansión del universo parece ser casi perfectamente equilibrado, incluso 14 mil millones años más tarde, cuando las variaciones de menor importancia deberían haber crecido drásticamente.

Porque esto no ha sucedido, los físicos necesitan una explicación de por qué las pequeñas variaciones no han aumentado de forma espectacular. No existían las variaciones? ¿Acaso no se convierten en variaciones a gran escala? ¿Pasó algo para suavizar a cabo? El problema planitud busca una razón por qué el universo tiene una geometría aparentemente tan perfectamente plana.