La inflación cósmica es un conjunto propuestas en el marco de la física teórica para explicar la expansión ultrarrápida del universo en los instantes iniciales y resolver el llamado problema del horizonte. La inflación fue por primera vez propuesta por el físico y cosmólogo estadounidense Alan Guth en 1981 e independientemente Andrei Linde y Andreas Albrecht junto con Paul Steinhardt le dieron su forma moderna.
El universo entero puede ser, para usar la frase de Guth, "un almuerzo gratis". La 'materia' primordial de la inflación, sostienen él y otros cosmólogos, es muy probablemente una creación espontánea, un regalo incondicional que surgió de absolutamente ningún lugar, mediante un proceso absolutamente aleatorio, pero no obstante científicamente posible. Ahora la teoría de la inflación se está acercando al dogma, está llevando a la ciencia a la vera de contestar una de las mayores preguntas: ¿Por que hay algo en lugar de nada?
En un universo abierto los rayos divergirán. El valor de omega describe la relación entre la densidad promedio de la materia en el espacio y lo que esa densidad necesitaría ser para que el universo fuera perfectamente plano. Si omega equivale a 1, el universo es plano. "Deacuerdo con la teoría clásica de la Gran Explosión, al evolucionar el universo, el valor de omega siempre se aleja de 1", dice. Por tanto, si el universo comienza con un valor de omega menor que 1, omega rápidamente disminuye al envejecer el universo. Si comienza con un valor de omega mayor que 1, omega se hace rápidamente mayor. El hecho de que omega en la actualidad sea muy cercano a 1 (las medidas de la radiación de microondas en un segundo piano indican que esta dentro del 10 por ciento de 1), significa que de acuerdo con la teoría clásica de la Gran Explosión, omega debía haber estado entre 0,999999999999999 y 1.000000000000001. ¿Pero por que? "Yo estaba intrigado", dice Guth. "¿Cómo pudo comenzar ese número tan exactamente definido?"
Un universo inicial expandiéndose exponencialmente, al cual vendría a llamar el universo inflacionario, llevaría omega hacia 1, no alejándose de 1, haciendo inevitable el universo plano. Volvamos al vacío primordial, un caldo hirviente del cual se escapan pares de partículas subatómicas positivas y negativas, existiendo durante el más breve de los instantes. La teoría inflacionaria sugiere que lo que surgió fue un "falso vacío", una forma peculiar de la materia, cuya existencia fue predicha por muchos teóricos de las partículas, aunque nunca ha se ha observado en la realidad.
El falso vacío se caracteriza por un campo gravitatorio repelente, tan fuerte que puede explotar y convertirse en un universo. Otra peculiaridad de este falso vacío es que no se diluye al expandirse como, digamos, lo hace un gas. La densidad de la energía que contiene permanece constante, aun cuando crece. Por eso la expansión del falso vacío, acelerándose exponencialmente por la acción de su fuerza repelente, creo realmente grandes cantidades de energía siempre duplicándose, la cual se descompuso formando un plasma hirviente de partículas, tales como electrones, positrones y neutrinos. A medida que el universo inicial continuó duplicándose cada microsegundo, la materia que contenía también se duplicó, a partir de la nada. Los electrones, positrones y neutrinos se convirtieron en una especie de sopa caliente, la cual 300.000 años más tarde se neutralizó formando átomos simples. Estos átomos simples, hidrogeno, helio y litio, fueron destruidos y exprimidos entre si para formar átomos más complejos y más pesados, dentro de las estrellas.
Al explotar hacia el espacio por las supernovas, se convirtieron en la materia que vemos y somos actualmente. El pedacito inicial de falso vacío que requieren los cálculos de Guth resultó ser increíblemente pequeño: una mil millonésima parte de un protón. El periodo requerido de crecimiento exponencial fue muy corto. En, quizás, solo 10E-34 segundos, sugiere él, el universo se expandió en 25 órdenes de magnitud, hasta aproximadamente el tamaño de una canica, un aumento equivalente a un frijol creciendo hasta el tamaño de la Vía Láctea.
El proceso inflacionario, descubrió Guth, impulsaría a omega hacia 1 con increíble suavidad. La razón se expresa mejor por analogía. El universo aparenta ser virtualmente plano por la misma razón que la superficie de la Tierra aparenta ser virtualmente plana para una persona parada sobre esa superficie. El material del espacio se "estira" relativamente, de manera que al duplicarse tan poco como 100 veces la curvatura se cancela.
¿Y qué acerca de la conservación de la energía? De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, la energía de un campo gravitatorio es negativa. La energía de la materia, sin embargo, es positiva. Por eso el conjunto universo-creación pudo desdoblarse sin romper las leyes de conservación de la energía. La energía positiva de toda la materia del universo se pudo balancear con exactitud por la energía negativa de toda la gravedad del universo. Esto es algo más que teoría. Las observaciones son consistentes con la idea y los cálculos que determinan el total de la materia y la energía en el universo observable, indican que los dos valores parecen estar balanceados. Toda la materia mas la gravedad es igual a cero. Por eso el universo pudo surgir de la nada, porque es básicamente, nada.
Fuentes:
http://www.astro.rug.nl/~weygaert/tim1publication/cosmo2007/literature/inflationary.universe.guth.physrevd-1981.pdf
http://javierdelucas.es/guth.htm
http://busateo.es/busateo/Biblioteca/L/L/Lenley,%20Brad%20-%20La%20Gran%20Adivinanza%20de%20Guth.pdf
