martes, 25 de septiembre de 2012

El universo en expansión - 7 - Galaxias y antimateria

Hemos visto en la entrada anterior de esta serie que en el modelo lineal con dos universos la antimateria generada en el big bang solo está próxima a la materia en ese primer instante. En el modelo angular con dos universos, lo está también en el big crunch. En el angular con un solo universo, la antimateria entra en él desde lo que para la materia sería el big crunch, desplazándose por el tiempo en sentido negativo, con lo que podría entrar en contacto con la materia en algún momento.
Si la parte de este universo único constituida por antimateria fuera la imagen simétrica exacta de la constituida por materia, materia y antimateria se aniquilarían mutuamente en el momento de máximo tamaño del universo, para t = Pi/2. Pero, al ser distintas ambas partes (ver entrada 4), al menos una parte de la materia se cruzaría en ese punto con la antimateria y seguiría existiendo para t mayor que Pi/2. Y parte de la antimateria podría a su vez alcanzar nuestra parte del universo, para t menor que Pi/2. Con este modelo, por tanto, materia y antimateria podrían estar coexistiendo actualmente en nuestro universo.

Sin embargo, Hawking, después de razonar que no puede haber antimateria en nuestra galaxia en cantidades apreciables, dice en su "Historia del tiempo": “No tenemos evidencia directa de si en otras galaxias la materia está formada por protones y neutrones o por antiprotones y antineutrones, pero tiene que ser lo uno o lo otro: no puede haber una mezcla dentro de una misma galaxia, porque en ese caso observaríamos de nuevo una gran cantidad de radiación producida por las aniquilaciones. Por lo tanto, creemos que todas las galaxias están compuestas por quarks en vez de por antiquarks; parece inverosímil que algunas galaxias fueran de materia y otras de antimateria”.

¿Es realmente inverosímil? Incluso con su modelo lineal de un solo universo en el que la materia y la antimateria producidas en el big bang se expanden por el universo a lo largo del tiempo positivo ¿por qué no podría haber tantas galaxias de antimateria como de materia? ¿No hay un salto en el razonamiento de Hawkings cuando dice “Por lo tanto…”?

El modelo de esfera pentadimensional no es el único con el que puede conseguirse un solo universo con big bang y big crunch coincidentes. Por ejemplo, el esquema de Hawking (ver entrada 3), pero con cinco dimensiones,

podemos enrollarlo formando un cilindro de modo que big bang y big crunch coincidan. Lo importante de este modelo, que necesita seis dimensiones, de la esfera pentadimensional y de otros posibles modelos sería:

Que nuestro universo es una hipersuperficie tridimensional en un espacio de al menos cinco dimensiones, incluido el tiempo o una función del mismo.
Que nuestro universo se produjo como consecuencia de una gran explosión o "big bang", y que está aumentando de tamaño, pero volverá a contraerse hasta colapsarse en una gran implosión o "big crunch".
Que big bang y big crunch son una misma cosa.
Que la materia se desplaza en el tiempo en sentido positivo.
Que la antimateria lo hace en sentido negativo.
Que los semi-universos que forman no son simétricos, y por tanto,
Que no se aniquilan, al menos no por completo, en el momento de máxima expansión, y por tanto,
Que, entre las galaxias del semi-universo en que nos encontramos,  podría haber algunas de antimateria.  

2 comentarios:

  1. Me surgió la misma duda que a ti cuando Hawking dice que no tendría sentido que existieran universos con materia y con antimateria.

    Porque, en condiciones ideales, se supone que debería haber la misma cantidad de materia que de antimateria, ¿no? Si ambas proceden de la energía, deben producirse por igual.

    Ahora, no entiendo por qué afirmas tan rotundamente que se tiene que producir el big crunch, sin hacer referencia a la deceleración de la velocidad de escape de las galaxias ni nada :S

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  2. Carlos:

    Lo que estoy haciendo es construir un modelo en el que hay un big crunch, y que además coincide con el big bang. De este modelo sacaré algunas consecuencias. La primera, que puede haber galaxias de antimateria que "vienen" del futuro (en la próxima entrada explicaré por qué no vemos que "vienen" del futuro). Si el modelo fuera falso, alguna de las consecuencias debería ser absurda. Inversamente, si las consecuencias fueran admisibles, se reforzaría la credibilidad del modelo (lo que tampoco significa que fuese cierto).

    En todo caso, si te interesa el tema, relee las entradas anteriores, y trata de encontrar fallos en mi razonamiento. Puede que haya hecho algún razonamiento incorrecto o que se me haya escapado algún detalle importante.

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