El falso vacío

En las entradas correspondientes al minicurso: Universo inflacionario hemos empezado a discutir los diferentes modelos inflacionarios. En estas discusiones sobre estos modelos vamos a hablar muchas veces sobre el concepto de falso vacío.

En esta entrada vamos a intentar explicar este concepto, su significado y sus propiedades.  Esperamos que con esto se pueda seguir el minicurso mencionado con mayor facilidad.

Universo Inflacionario: Parte II – La idea de la inflación

Esta es la segunda entrada sobre la inflación cósmica. La presentación de este minicurso la tenéis en:

Universo Inflacionario: Parte I – Planteamiento e introducción

En esta ocasión nos vamos a centrar en presentar en qué consiste la idea de que el universo sufrió un proceso inflacionario. En esencia, lo que discutiremos es que en cierto instante en el origen de nuestro universo este sufrió un proceso de expansión muy rápida.

Estaría bien si en esta entrada consiguiéramos tres objetivos:

a)  Presentar la idea de la inflación.

b)  Aclarar ciertos puntos que pueden llevar a mal entendidos.

c)   Introducir alguna nomenclatura habitual en esta temática.

En un universo hecho de radiación…

En la entrada anterior, En un universo hecho de materia…, hemos aprendido a definir un modelo cosmológico cuando en el universo sólo hay materia.  Ahora vamos a hacer lo mismo pero en el caso en el que sólo tenemos radiación electromagnética, fotones.

En un universo hecho de materia…

Durante las anteriores entradas del minicurso: Cosmología, una introducción fácil hemos introducido las ecuaciones de interés en cosmología.  También hemos pasado un tiempo hablando de la expansión del universo y de cómo tratarlo.  Pero también hablamos de qué ingredientes hacen falta para dar un modelo cosmológico:  Ingredientes para hacer un universo.

Con esta entrada empezamos precisamente a esto último, vamos a ir presentando distintos modelos cosmológicos basados en distintos contenidos de materia/energía en el universo.  Luego veremos como extraer magnitudes observables de estos modelos que se puedan comparar con nuestros datos observacionales.

El primer caso que vamos a tratar es:  Un universo con únicamente materia no relativista.

El último paso: El desplazamiento al rojo y la expansión

Ya hemos discutido en el minicurso:  Cosmología, una introducción fácil los conceptos de expansión del universo (representado por el factor de escala) y el desplazamiento al rojo (representado por la variable ).

En la entrada El desplazamiento al rojo NO ES DEBIDO a la velocidad de las galaxias dimos los argumentos para entender que este desplazamiento está asociado a la propia expansión del universo y no al movimiento relativo entre las galaxias.  Ahora vamos a hacer explícita esta relación formalmente, es decir vamos a ver como se escribe el desplazamiento al rojo en términos del factor de escala .

Para encontrar esta relación sin usar el tratamiento de la Relatividad General hemos de emplear un argumento que implica la velocidad relativa entre galaxias.  ¿No es esto inconsistente con todo lo dicho?  Pues a primera vista sí, sin embargo hay que ser conscientes de varias cosas:

a)  Esto sólo es una herramienta para llegar al resultado correcto.

b)  Este resultado correcto se puede obtener de Relatividad General sin recurrir a velocidades relativas llegando al mismo punto.

c)  Empleamos este argumento porque es fácil de entender y porque después de todo lo discutido ha de quedar claro que sólo es un método de cálculo.

d)  Indicaremos en qué casos esto está permitido.

Así que esperamos que la entrada resulte interesante y volvemos a puntualizar que el resultado es correcto en cualquier situación pero la interpretación en términos de velocidades es simplemente un método para calcular sin significado físico real en la situación general.

Esta discusión se puede encontrar en cualquier texto de cosmología.