Espaguetis de l'univers
Les cordes còsmiques són errors topològics. Quan l'univers era molt jove, es van produir transicions de fase cosmològiques que podrien donar lloc a errors i que són les cordes còsmiques.
Intentem entendre-ho amb una analogia: suposem que una de les fases de transició de l'univers és una cosa equivalent a la conversió de l'aigua líquida en gel. Per tant, a altes temperatures tindríem aigua líquida i en baixar la temperatura l'aigua es convertiria en gel. Però és possible (segons la teoria que utilitzem) que dins del gel apareguin rierols d'aigua líquida. Si això ocorregués, els que vivim en una fase freda (gel), podrem observar com era la fase càlida observant aquests rierols. Aquests rierols són anàlegs als defectes, els fragments d'alta temperatura (rierols) que han romàs en la fase de baixa temperatura (gel).
Energies molt altes
Els errors que prediuen els models cosmològics d'alta energia tenen, en la majoria dels casos, forma de corda, és a dir, són objectes unidimensionals. A més, tenen unes propietats increïbles: encara que tenen una amplària molt de menor que la d'un àtom (potser l'amplària d'un protó), la longitud és mesura en anys llum (s'estenen al llarg de tot l'univers). La massa també és enorme: una corda d'un quilòmetre tindria la mateixa massa que la Terra! Pot ser d'ajuda tenir una imatge mental normal: les cordes còsmiques són similars a les d'espaguetis molt llarg, molt fi i de gran massa.
En cosmologia és molt difícil detectar errors i, d'alguna manera, només són coneguts en l'àmbit teòric. Però en altres àmbits de la física es produeixen errors. En la física de la matèria condensada, per exemple, apareixen defectes en cristalls líquids, materials ferromagnètics, superconductors, etc. Aquests errors poden ser analitzats en laboratori, la qual cosa permet una interessant relació entre matèria condensada i cosmologia. En qualsevol cas, encara que no s'hagin vist en cosmologia, és bastant lògic pensar que els errors poden estar en l'univers, ja que existeixen en altres àmbits de la física.
Les cordes còsmiques són possibles en moltes teories d'alta energia, inclosa la teoria de les supercuerdas (per tant, encara que amb conceptes totalment diferents, les supercuerdas i les cordes còsmiques tenen alguns enllaços). I, si apareguessin, apareixerien en una energia molt alta, molt superior a la que es pot obtenir en els acceleradors de partícules. Trobar cordes suposaria un gran avanç per a la física bàsica. Per a molts, les cordes còsmiques són una de les poques possibilitats de provar directament la teoria de les supercuerdas.
Però, com hem dit, és molt difícil observar directament les cordes còsmiques. Imaginem que les cordes còsmiques es van formar en l'univers nounat. En aquella època l'univers semblava espaguetar un plat. Però a mesura que l'univers es refreda i creix, la densitat de corda va anar disminuint. Ara només uns pocs espaguetis estan en el nostre plat (el nostre univers observable). Estar prop de nosaltres és un fet molt poc probable. Per tant, en lloc de mesurar directament les cordes, haurem de mesurar els seus efectes indirectes, per exemple mitjançant l'efecte de les cordes sobre la radiació microones de fons (CMB) o mitjançant l'efecte de la lent gravitatòria.
Indicis indirectes
La lent gravitatòria és un fenomen conegut en l'astrofísica: si hi ha un objecte de gran massa entre una galàxia allunyada de nosaltres i nosaltres (per exemple, un conjunt de galàxies), la llum de la galàxia llunyana es deteriora com a conseqüència d'aquest objecte intermedi i la imatge es distorsiona. L'anàlisi de la distorsió permet deduir les propietats de l'objecte central amb massa. Així mateix, si existís una corda còsmica entre la galàxia remota i nosaltres, la imatge es distorsionaria, però la distorsió que produeixen les cordes i la provocada per qualsevol altra massa són diferents. En el cas de l'efecte normal de la lent gravitatòria (produït per objectes astrofísics d'alta massa, com a conjunts de galàxies), apareixeran nombroses imatges d'un sol objecte remot, generalment en forma d'anell o arc. En el cas de l'efecte de la lent gravitatòria que produiran les cordes, també es produiran múltiples imatges de l'objecte remot, però, al contrari que en l'altre cas, totes les imatges tindran el mateix aspecte, com si estiguessin repetides.
Això és el que van veure en observar l'objecte denominat CSL-1 (Capodimonte-Stenberg-Lens, 1r candidata): dues galàxies molt similars entre si. Per a explicar un objecte d'aquest tipus, només existeixen dues possibilitats: l'efecte de la lent gravitatòria produïda per una corda còsmica (per tant, dues imatges iguals d'una sola galàxia), o que dues galàxies amb propietats molt similars (tant en fotometria com en espectroscòpia) estiguin juntes (des del nostre punt de vista). Totes dues opcions són molt poc probables i per a conèixer la resposta real es van realitzar observacions més precises. Quan el Telescopi Hubble va observar el CSL-1, va observar que totes dues imatges no eren exactament iguals. No es tractava d'una corda, sinó de dues galàxies similars. L'equip que va trobar el CSL-1 continua buscant més objectes d'aquest tipus, esperant trobar una corda.
L'altra possibilitat que hem esmentat és la CMB, la radiació microones de fons. El CMB és molt homogeni, però té algunes anisotropies, alguns grànuls. Aquests grans, encara que petits, han estat mesurats en experiments cosmològics. Es coneix el paradigma que explica molt bé les anisotropies: la inflació. Segons la inflació, l'univers va créixer exponencialment a curt termini. Però també pot ser la formació de cordes còsmiques al final de la inflació. En moure les cordes per l'univers provocaran pertorbacions i atrauran la matèria. Aquestes pertorbacions formaran també anisotropies, a més d'anisotropies generades per la inflació. Si hi hagués cordes còsmiques, podríem mesurar aquestes pertorbacions "extra" generades en el CMB i detectar les cordes indirectament.
Les anisotropies de cmb que generarien les cordes còsmiques es poden simular mitjançant supercomputadors i comparar-les amb les anisotropies de temperatura de CMB mesures per experiments cosmològics. Prenguem les millors dades cosmològiques disponibles, com els aportats per WMAP. Utilitzant models d'inflació, intentem ajustar les dades tan bé com sigui possible. Ara, tenint en compte també les pertorbacions extres generades per les cordes, també ajustarem les dades. Mitjançant aquesta anàlisi, els experiments numèrics ens diuen que si tenim en compte les cordes còsmiques podem explicar millor les dades. No podem dir amb certesa que hem trobat cordes. A més, amb altres dades cosmològiques (a més del CMB) no és tan evident l'existència de cordes. Necessitem dades noves i més precisos. Potser ens ajuda el satèl·lit Planck que va enlairar al maig. Planck mesurarà el CMB amb gran precisió, tant l'anisotropia de temperatura com l'anisotropia de polarització. Altres experiments també realitzaran nous mesuraments.
Però en qualsevol cas, amb les dades actuals, podem afirmar que les dades no diuen que no hi hagi cordes. I la simple detecció de cordes és molt important. Si les noves dades deixen clar que les cordes no es van formar, haurem de descartar alguns models cosmològics i, potser, crear nous models. D'altra banda, si podem observar les cordes, veurem les relíquies de l'univers nounat, una oportunitat única per a veure com era l'univers nounat.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
