Este libro está dedicado a las más palpitantes cuestiones situadas a
caballo entre la astrofísica y la física de las partículas
elementales y de los campos.
La estrecha unión de estas dos ramas de investigación, a primera vista
tan distintas, se ha manifestado especialmente en los dos últimos decenios.
A lo largo de varios siglos la astronomía utilizó los resultados de
los experimentos físicos realizados en los laboratorios terrestres. Esta
tradición comenzó con el establecimiento de las leyes de la mecánica.
La ley de gravitación, así como el valor de la velocidad de la luz, fue
descubierta por astrónomos. No obstante, sólo el experimento terrestre de
Cavendish permitió determinar el valor absoluto de la constante
gravitatoria y, a partir del mismo, la masa de los cuerpos celestes. El
análisis espectral creado en los laboratorios, permitió determinar la
composición de las estrellas lejanas. Al mismo tiempo, se desarrollaba
también el proceso inverso de enriquecimiento de la física y de la
química; precisamente en el espectro del Sol fueron descubiertas las
líneas espectrales del helio (Helios es el dios griego del Sol), el cual,
más tarde, fue descubierto en la Tierra y desempeñу un importante papel
en el descubrimiento de la naturaleza de la radioactividad.
En nuestro siglo, ramas de la física "terrestre" y "de laboratorio"
como el electromagnetismo y la física del plasma influyeron
decisivamente en la radioastronomía y en la física del gas
interestelar. Ejemplos de esta clase se podrían citar hasta el infinito;
nosotros, no obstante, nos limitaremos sólo a uno más, el último en
esta serie, pero no el último por su importancia. Se trata de la teoría
del universo caliente y, ante todo, de la nucleosíntesis en "los
primeros tres minutos". Aquí, con fines astronómicos, se utilizan
datos de laboratorio fidedignos referentes a las reacciones nucleares entre
núcleos ligeros con una energía de colisión comprendida entre las
decenas de miles y los millones de electronvoltios. A gran escala, éste ha
sido el servicio más reciente que la física ha prestado a la
cosmología.
Situémosnos ahora en los años 60 y 70 de nuestro siglo. Los
físicos experimentales aumentan la energía de los aceleradores,
aproximándose paulatinamente al TeV (es decir,
1012eV=1000 mpc2, donde mp es la masa del protón). Para
finales de siglo se ha planificado la construcción de un acelerador
de 3 TeV.
Las ideas de los físicos teóricos no sólo están limitadas por
razones de tipo financiero. Aparecen teorías en las cuales figuran
partículas con una masa de 1015-1017 GeV (es decir,
1015-1017 veces más pesadas que el protón).
Ya en el año 1899, al introducir en la física la constante que
llevaría su nombre, Max Planck observó que de este modo aparecía
una unidad natural de masa y una unidad natural de energía. La
denominada unidad de masa de Planck es 1019 (!) veces mayor que la masa
del protón. Los físicos teóricos operan, precisamente, con valores
de masas y energías de dicho orden, o sea, con valores de las mismas
tales que abrigar cualquier tipo de esperanza respecto a la investigación
experimental directa de las mismas es completamente inútil. Precisamente
aquí, a caballo entre la física y la astrofísica, a fines del
siglo XX surge una nueva corriente en la ciencia. La idea consiste en la
utilización de los datos astrofísicos para obtener informaciones sobre
la física "exótica".
El objetivo del prólogo no consiste en relatar el contenido del presente
libro. La intención del mismo es describir el contexto
histórico-científico en el que apareció la rama de investigación
objeto de esta obra. En este libro, dedicado a los problemas que se hallan en
el centro de atención de la física moderna, es natural que se exponga
una gran abundancia de hipótesis y de posibles variantes.
La extracción de información acerca de las partículas
elementales a partir de datos astronómicos es un problema muy
difícil: frecuentemente los resultados son ambiguos. Se podría
decir que la relación entre esta actividad y la física es semejante a
la que existe entre la paleontología y la biología. Tenemos que
contentarnos con un conjunto escaso de datos que no siempre son seguros.
Pueden destacarse tres logros indiscutibles del estudio de la física
con ayuda de la astronomía. Precisamente la astronomía, y sólo la
astronomía, proporciona hoy día la demostración irrebatible de la
no conservación de los bariones. La astronomía demuestra que la
densidad de energía del vacío es exactamente igual a cero o en todo
caso muy pequeña: en la teoría cuántica esta afirmación se halla
muy lejos de ser trivial. Por último, la astronomía indica la
existencia de un campo escalar con presión negativa. No sustituiré al
autor del libro en el desarrollo de estas tesis.
Para concluir, deseo señalar la gran contribución personal del autor
al problema al que está dedicado el libro. Esto no hace que la obra sea
más equilibrada o más fácil para la lectura, pero sí le da un aroma
inconfundible de creación, entusiasmo e interés. Parafraseando a un
importante poeta-físico teórico, voy a terminar este largo prólogo
con el siguiente cuarteto:
ЎSigue creando Maksim!
Con toda su atención te escucha
el creador de los innumerables mundos.
Sólo él y no tú, es quien comprende
la importancia de todos tus trabajos.
Ia. B. ZIELDÓVICH
Académico
| Índice |
| Prólogo |
| Introducción |
Capitulo I. Las particulas ? el universo |
| 1. El universo contemporáneo |
| 2. Las etapas de la evolution del universo |
Capitulo II. El universo muy temprano: arena de la nueva física |
| 3. La bariosíntesis |
| 4. El problema de los monopolos magnéticos |
| 5. Los agujeros negros primarios |
| 6. Los agujeros negros primarios ? las heterogeneidades de particulas supermasivas |
| 7. La inflation |
| 8. Los relictos de la nueva física |
Capitulo III. Los detectores del universo |
| 9. La nucleosíntesis |
| 10. Los pares nucleón-antinucleón. Evaporation de los agujeros negros primarios |
| 11. Nucleosmtesis irreversible |
| 12. La cosmoarqueología nuclear |
| 13. El fondo electromagnético térmico |
| 14. Dumand la nueva física |
| 15. Las heterogeneidades del universo |
Capítulo IV. La masa latente del universo |
| 16. Los neutrinos en la balanza del universo |
| 17. El universo neutrínico |
| 18. La inestabilidad de los neutrinos |
| 19. La estructura del universo como detector de las partículas de la masa latente |
| 20. La masa latente actual |
Capítulo V. Conclusiones |