UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALESOPERACIONES UNITARIAS

PREMIO NOBEL DE FISICA 2006

El Premio Nobel de Fsica 2006 ha sido concedido a John C. Mather y George F. Smoot por sus descubrimientos de la forma bsica de las microondas de la radiacin csmica de fondo as como de las pequeas variaciones que experimenta en diferentes direcciones. Las detalladas observaciones que los laureados han efectuado desde el satlite COBE han tenido un papel muy importante en el desarrollo de la moderna cosmologaLa teora del Big Bang predeca la existencia de una radiacin de fondo o eco de aquella gran explosin. El descubrimiento de esa radiacin de fondo por Penzias y Wilson, en 1964, dio una gran credibilidad a la teora.De acuerdo con el Big-Bang nuestro universo evolucion desde un estado inicial altamente energtico. La forma en la que la energa se distribuy entre las diferentes longitudes de onda debera corresponderse con el espectro del llamado cuerpo negro, ya que inicialmente se emitiran todas las frecuencias. La forma de este espectro es bien conocida (Max Planck recibi el Premio Nobel de Fsica en 1918 por sus estudios sobre la radiacin emitida por el cuerpo negro) desplazndose la longitud de onda a la cual el poder emisivo es mximo hacia longitudes de onda ms altas a medida que la temperatura disminuye.De acuerdo con la teora de Big Bang la radiacin de fondo se fue enfriando a medida que el universo se expanda. Cuando la radiacin fue emitida la materia original del Universo tena una temperatura cercana a los 3.000 K. La radiacin de fondo que hoy medimos debera de estar mucho ms fra. A slo 2, 7 K . Esto significa que la longitud de onda de la radiacin se ha incrementado. Esta es la razn por la cual la radiacin de fondo se encuentra actualmente en la regin de microondas (la radiacin visible tiene una longitud de onda mucho ms corta).La obtencin del espectro de esta radiacin de fondo permitira comprobar (a al menos aadir una prueba ms a la teora del Big Bang) lo acertado de las hiptesis, pero la medicin desde la Tierra no es sencilla, ya que gran parte de la radiacin es absorbida por la atmsfera.En 1964 la NASA inici elproyecto COBE(Cosmic Background Explorer) con el fin de estudiar la radiacin de fondo.J. Mathercoordin a un equipo de cerca de 1.000 personas que integraban el proyecto y estaba tambin a cargo de uno de los instrumentos de a bordo, utilizado para investigar el espectro de la radiacin de fondo.George Smoot estaba a cargo de otro instrumento cuya misin era buscar las pequeas variaciones que la radiacin de fondo pudiera presentar en diversas direcciones.Los resultados obtenidos por el satlite COBE fueron espectaculares. No solamente el espectro obtenido concordaba perfectamente con el correspondiente a un cuerpo negro, sino que se corresponda con una radiacin cuya temperatura fuera de 2,726 K.Pero esto fue slo una parte de los resultados del COBE.G. Smoothaba sido designado responsable de un experimento con el que se pretenda detectar las pequeas variaciones del fondo de microondas en diferentes direcciones. Minsculas variaciones en la temperatura de las microondas en diferentes partes del universo podan suministrar nuevas pistas para saber cmo se formaron las estrellas y las galaxias; por qu la materia se concentr en determinadas regiones del universo en vez de expandirse de una manera uniforme. Las pequeas variaciones de temperatura podran mostrar donde la materia comenz su agregacin. Una vez que este proceso se haya iniciado la fuerza de gravedad hara el resto. Se ira agregando ms materia conduciendo a la formacin de galaxias. Si el proceso no se inicia, ni la Va Lctea ni el Sol ni la Tierra existiran.La teora que trata de explica cmo se inicia la agregacin de la materia est relacionada con fluctuaciones cunticas en el Universo durante los primeros momentos de la expansin. Idnticas fluctuaciones cunticas tienen lugar en la constante creacin y aniquilacin de partculas de materia y antimateria que suceden constantemente en el espacio. Sin embargo este es uno de esos aspectos de la fsica que no pueden ser entendidos sin recurrir a las matemticas. Quedmonos, simplemente, con la idea de que las variaciones de temperatura medidas en el Universo actual pueden ser el resultado de tales fluctuaciones cunticas y, de acuerdo con la teora del Big Bang, gracias a ellas las estrellas, planetas y finalmente la vida, pudo desarrollarse. Sin ellas la materia seguramente se presentara de una forma completamente diferente, esparcida uniformemente por todo el Universo.Cuando los experimentos del COBE fueron ideados se supona que las variaciones de temperatura de la radiacin de fondo necesarias para explicar la aparicin de las galaxias debera de ser de unas milsimas de grado. Esto era muy poco, pero an no haba llegado lo peor. Mientras el COBE estaba en construccin, otros investigadores sealaron que la influencia de la llamadamateria oscura(una gran proporcin de la materia del universo no puede ser vista) haca pensar quelas variaciones de temperatura que podan esperarse seran del orden de cienmilsimas de grado. Detectar variaciones de temperatura tan extremadamente pequeas era todo un desafo.Cuando los resultados fueron finalmente publicados en 1992 se vi que podan ser correlacionados con los obtenidos desde la Tierra, aunque estos eran bastante ms inciertos que los obtenidos por el COBE. Las direcciones del espacio en las cuales el COBE haba registrado variaciones de temperatura resultaron ser exactamente las mismas que las que se haba encontrado desde la Tierra usando globos aerostticos.Comparando la variacin de temperatura medida desde diferentes ngulos, fue posible calcular la relacin entre la densidad de de la materia visible, materia oscura y (combinando otras medidas) la energa oscura del Universo.En este sentido las medidas de COBE han sentado las bases para los clculos relativos a la forma del Universo. La conclusin es que nuestro Universo es euclidiano, esto es, la geometra cotidiana que afirma que dos lneas paralelas nunca se juntan parece que sigue vigente a escala cosmolgica.Stephen Hawking afirm en una entrevista concedida a The Times que los resultados del COBE eran el mayor descubrimiento del siglo, sino de todos los tiemposPor esto el proyecto COBE puede ser considerado como el punto de partida de la cosmologa como una ciencia precisa. Los primeros clculos cosmolgicos (como los relativos a la relacin entre materia oscura y la materia ordinaria o materia visible) podrn ser comparados con datos procedentes de medidas reales. Esto har de la cosmologa una verdadera ciencia (y no una especie de especulacin filosfica como era en sus inicios).