Els descobridors de les anisotropies de la radiació de fons guanyen el Nobel de Física

Ahir, es va concedir el premi Nobel de Física a George F. Smoot i a John C. Mather, per la seua contribució a l’estudi de la radiació còsmica de fons de l’Univers i pel descobriment que aquesta radiació no és exactament igual en totes direccions.

És acceptat que l’Univers va sorgir d’una immensa explosió inicial fa uns 13,7 milers de milions d’anys. Al principi tot és una bola de plasma que va expandint-se i mentre es refreda es van creant les partícules elementals que coneixem ara: electrons, protons, neutrons. Tanmateix tot és tan dens que els fotons de llum no poden moure’s molt. Ràpidament són capturats per múltiples xocs. La matèria i la radiació comparteixen la mateixa temperatura. Tot està en una fase d’equilibri tèrmic. És la fase de la radiació dominant, en que l’univers és opac ja que la radiació emesa és reabsorbida ràpidament i mai podrà ser observada. L’univers continua expandint-se i per tant la temperatura del plasma va minvant. Quan la temperatura davalla als 3 000 graus comencen a formar-se els primers àtoms d’hidrogen: els protons es combinen amb els electrons per formar àtoms estables. És l’època de la recombinació (realment aquest és un nom impropi ja que mai abans havien estat combinats). És aleshores quan els fotons és desacoblen de la matèria i s’escapen lliurement sense interaccionar. Aquesta radiació si que és possible observar-la i a més ens hauria de donar informació de l’Univers a aquestes edats, dels últims moments quan estaven lligats, al voltant d’uns 380 000 anys després de la Gran Explosió.

Aquesta radiació, anomenada primordial, ha d’omplir tot el cel i provenir de totes les direccions. Donada l’expansió de l’univers i el temps transcorregut des del desacoblament radiació-matèria cal esperar que la radiació observada actualment siga extremadament feble i equivalent a una temperatura d’un cos (tècnicament anomenat cos negre) a uns 3 K (-270 C). Aquesta radiació va ser descoberta per Arno Penzias and Robert Woodrow Wilson el 1965, quan descobriren una radiació paràsita en la seua antena i li donaren l’explicació. Per això van obtenir el premi Nobel de Física l’any 1978. De manera precisa és una radiació de microones a una temperatura de 2,725 K.

Quedaven encara molts interrogants. Si aquella radiació es va separar de la matèria, va portar amb ella les petjades de la distribució de matèria tal com estava uns 380 000 anys després de la Gran Explosió? Per això calia escombrar tot el cel i veure com era la radiació còsmica en cada “punt” del cel. És a dir, veure, amb angles molt petits la variació de la temperatura de la radiació de fons. Podeu pensar la immensitat de la feina a fer i de la sensibilitat necessària dels aparells. Com a primera dificultat la nostra Galàxia emet molt més que el fons de radiació.

Aquesta fluctuació de la radiació de fons és molt dèbil: una part en 100 000 al voltant de la temperatura mitjana de 2,725 K. Aquestes fluctuacions són les petjades del contrast de densitat de l’Univers primitiu. Aquestes variacions de densitat es creu que causaren més endavant la formació de les galàxies i dels cúmuls de galàxies que coneixem ara.

George F. Smoot i a John C. Mather i tots els seus col·laboradors en van embarcar en la construcció i posterior llançament de la sonda COBE per tractar de detectar les anisotropies d’aquesta radiació. L’any 1992 van mostrar el primer mapa de l’Univers primitiu on s’observen les petites variacions de temperatura causades per les petites variacions de densitat. L’impacte sobre la comunitat científica internacional va ser brutal. Una nova prova, i ben ferma, de la solidesa de la teoria de la formació de l’Univers.

Més endavant el satèl·lit Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), llençat el 2001, va augmentar la resolució i la sensibilitat dels aparells.

L’any que ve es llençarà la missió Planck de la ESA, on hi ha implicats personal de la Universitat, per millorar encara més les dades obtingudes del fons còsmic de microones.

Un company del departament ha treballat amb G.F. Smoot i hi va fer una estada a San Francisco. Ahir la festa pel Nobel va començar per felicitar-lo. Les anisotropies de l’Univers són el seu tema de treball i ell mateix es troba implicat en la missió Planck.

A més ahir va fer un any de l’espectacular eclipsi anular de Sol que gaudirem al País Valencià. Quin any més ple d’esdeveniments astronòmics!

Imatge: Mapa de l’Univers obtingut per la sonda COBE mostrant les anisotropies de la radiació de fons.

4 pensaments a “Els descobridors de les anisotropies de la radiació de fons guanyen el Nobel de Física

  1. Benvolgut Marco:

    Per un lapsus t´ha quedat 13,7 milions en lloc de 13,7 milers de milions d’anys l’edat del Big Bang. Ara RES MES queda descobrir que hi va passar a l’Era de Planck (0 – 10-43 segons)

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *