Estudiar el universo con papel y lápiz
Especialistas en Cosmología consideran que el Universo tendría alrededor de 14.000 millones de años y que en sus primeros instantes se experimentó una expansión acelerada, llamada época inflacionaria, sin embargo aún queda mucho por entender de ese proceso. Juan Ignacio Musmarra, becario postdoctoral del Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata (IFIMAR, CONICET-UNMDP) junto a otros colegas del grupo de investigación Gravitación y Cosmología, aplican cuestiones teóricas en distintos modelos inflacionarios y, a partir de eso, calculan parámetros observacionales relevantes y comparan con las informaciones experimentales.
Particularmente, Musmarra se enfoca en teorías gravitatorias, que describen la interacción gravitacional. El científico explica que un ejemplo de teoría gravitatoria es la Relatividad General, que plantea que la propia geometría del espacio-tiempos podría ser afectada por la presencia de materia y predice que el espacio-tiempos en presencia de materia no será plano y la curvatura del espacio-tiempos que la materia genera será percibida como un campo gravitatorio. Esta teoría superó con éxito todas las pruebas experimentales a las que pudo ser sometida hasta la actualidad. Sin embargo, se considera una descripción incompleta de la interacción gravitacional. “No está claro cómo introducir en esta teoría efectos cuánticos, que resultan relevantes para tratar de entender, por ejemplo, qué pasó en los primeros instantes del Universo o qué ocurre en el interior de un agujero negro”, plantea el becario.
Antes de sumergirse en el campo de sus investigaciones Musmarra explica que una curva geodésica es la trayectoria que recorre una partícula libre de fuerzas. Sin ninguna fuerza externa una partícula se trasladará de un punto a otro con el recorrido más corto, describiendo una curva geodésica. Desde el grupo de investigación al que pertenece Juan Ignacio trabajan con una teoría generalizadora que parte de modificar la definición de curvas geodésicas, incorporando efectos que ayudarían a entender problemas irresueltos por parte de la Teoría de la Relatividad General. ¿Cómo trabajan en una temática tan fascinante y lejana? Utilizando lápiz, papel y algunos programas de computadora para resolver ecuaciones, realizar cálculos y gráficos, consultando bibliografía y escribiendo artículos científicos comunicando los avances y descubrimientos que realizan.
Recientemente el grupo de investigación publicó un trabajo científico en la revista científica Physica Scripta sobre el modelo inflacionario del Universo con una escala de tiempo variable, es decir que se va modificando la forma en la que se mide el tiempo a medida que el Universo se va expandiendo, porque el tiempo no habría sido uniforme durante esta etapa inflacionaria. ”Para un caso concreto de este modelo, calculamos parámetros observacionales y encontramos concordancia respecto a los resultados del telescopio espacial Planck publicados en 2018”, agrega Juan Ignacio.
Musmarra y sus colegas también han realizado publicaciones sobre el estudio del interior de un agujero negro. En este caso investigaron un mecanismo de emisión de radiación que se produce debido a la existencia del horizonte de sucesos de un agujero negro que se puede vincular con la radiación de Hawking, que lleva este nombre por haber sido calculada en 1974 por el célebre científico Stephen Hawking. El especialista en Cosmología explica que “el horizonte de sucesos es la distancia a partir de la cual la velocidad de escape es mayor a la velocidad de la luz, y como la velocidad de la luz se propone como la máxima velocidad posible entonces originalmente se pensaba que nada de lo que entraba podía salir”.
El cálculo original de la temperatura de Hawking fue realizada utilizando herramientas de teoría cuántica de campos en espacio-tiempos curvos. Pero con el paso del tiempo surgieron nuevas variantes que hicieron revisar la forma en la que se realizó ese cálculo. El equipo de Musmarra encontró una distribución para los niveles de energía en el interior de un agujero negro a partir de la cual se puede proponer un valor máximo para la temperatura en su interior que es el doble de lo que había calculado previamente el mismo Hawking. “Este nos parece un resultado novedoso porque no lo hemos encontrado reproducido en la bibliografía, en el contexto de la variante que trabajamos y nos brinda alguna pista que ayude en el camino de la búsqueda de una teoría cuántica de la gravedad”, explica Musmarra.
Hoy la investigación lleva al físico a alternar entre la reflexión individual y el debate con colegas, pero ¿Cuándo nacieron las ganas de investigar el cosmos? Juan Ignacio cuenta que de chico hacía cuentas y cobraba en el negocio familiar. Quizás esos inicios lo estimularon a tener facilidad con la Matemática en el colegio, que luego lo llevó a escoger una orientación con un poco más de carga horaria en Ciencias Exactas y Naturales, y al terminar el colegio optar por la Física. Si bien el contacto con la materia había sido sólo a través de un libro escolar de Física y un documental que lo entusiasmó una madrugada por Canal Encuentro la Física formaría parte de su vida, cuando decidió estudiar Licenciatura en Física en la Universidad Nacional de Mar del Plata. “Me inicié en mi tema de investigación en cuarto año de la Licenciatura en Física, cuando un profesor de una materia que estábamos cursando nos invitó a hacer un curso que iba a dictar el próximo cuatrimestre sobre aplicaciones astrofísicas de Relatividad General. El curso me fue grato y le pedí a mi profesor si me podía dirigir el trabajo final de Licenciatura, que luego se transformó en mi director con el tema de investigación actual a las convocatorias de becas doctorales y postdoctorales de CONICET”, resume el joven becario.
Juan Ignacio encuentra en la investigación un privilegio y una responsabilidad, es fruto del trabajo personal pero también del apoyo de familiares, amistades y colegas que lo acompañaron y motivaron a trabajar en lo que hace hoy. “Es una oportunidad de aprendizaje, donde se van presentando desafíos de distinto ímpetu que a veces generan transformaciones en las formas que uno percibe lo que le rodea o encara determinadas situaciones”, concluye.
Fuente: Conicet Mar del Plata
