Grupo de investigación de Crítica Arquitectónica ARKRIT / dpa / etsam / upm

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Sobre ARKRIT

El Grupo de Investigación ARKRIT se dedica al desarrollo de la crítica arquitectónica entendida como fundamento metodológico del proyecto. El ejercicio crítico constituye el principal gestor de la acción proyectual hasta el punto de que puede llegar a identificarse crítica con proyecto.
Si se considera que el objeto de la crítica no es el juicio de valor sino el estudio de las condiciones propias de cada obra, en relación a otras obras de arquitectura, en relación a otros campos del conocimiento y en relación a otras posibles teorías alternativas, podemos obtener de ella una imagen final flexible y abierta que permita tanto su comprensión veraz como la apertura a nuevos caminos en el curso de la arquitectura.
El Grupo de Investigación ARKRIT se constituyó en 2008 bajo la dirección del catedrático de Proyectos Arquitectónicos D. Antonio Miranda Regojo-Borges y, además de proyectos de investigación, entre las actividades del grupo se encuentra la dirección de tesis doctorales, así como una participación activa en el máster de Proyectos Arquitectónicos Avanzados (MPAA) desde el Laboratorio y el Taller de Crítica y coordinando numerosos Trabajos Fin de Máster.

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ARKRIT - GRUPO DE INVESTIGACIÓN DE CRÍTICA ARQUITECTÓNICA

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PORTADA3

21 diciembre, 2017

Los primeros tiempos del universo.

Eduardo Pajares García

La idea que he tenido de los primeros tiempos del universo desde que oí hablar del Big Bang hasta que empecé el curso “Universo extraño” era la siguiente:

En el instante inicial toda la masa y la energía estaban concentradas en un espacio muy reducido (algo así como un meteorito o menor) de densidad descomunal. Inmediatamente después de ese t =0 se produjo la gran explosión que lanzó toda la masa-energía-radiación en una enorme cantidad de porciones minúsculas a gran velocidad, diseminándola por el espacio, de forma que su posterior evolución dio origen a estrellas, galaxias, etc.

Parte de la energía diseminada en ese instante, sería la radiación de fondo (CMB), algo así como la luz del fogonazo inaugural, que seguiría expandiéndose indefinidamente por el espacio a velocidad “c”.

Este modelo pronto me planteó el problema de cómo era posible que la radiación fósil o de fondo nos estuviera llegando en el presente, pues debería ser un tren de ondas con origen en la “bola inicial” expandiéndose radialmente a partir de ella a velocidad c, y por tanto se estaría alejando de nosotros por habernos dejado atrás desde el principio.

Otro aspecto inexplicable sería cómo la radiación nos llega continuamente, no como la luz de un destello, que solo ilumina durante un tiempo muy limitado, si no como la de un foco que permanece indefinidamente encendido.

La explicación dada en el curso al primero de los dos enigmas anteriores me dejó perplejo: la radiación CMB nos llega porque su origen estaba a una distancia del lugar que ocupamos ahora de, al menos, la que recorre la luz en la edad estimada del universo, es decir de unos 13.700 millones de años luz. Como además nos llega desde todas las direcciones, el diámetro del universo tiene que haber medido en el momento de producirse la radiación un mínimo del doble de esa cifra, es decir: más de 27.400 millones de años luz.  Algo radicalmente diferente de la limitada bola inicial que yo siempre había imaginado.

El segundo problema, el que la CMB se reciba de forma continuada y que (que yo sepa) no se espere que vaya dejar de hacerlo en un futuro más o menos cercano, me lleva a no poder descartar unas dimensiones iniciales mucho mayores, incluso infinitas, de forma que en cada momento estaremos recibiendo la radiación procedente de capas progresivamente más profundas del universo inicial…, a menos que esa radiación no se produjera durante un tiempo limitado, y se haya estado originando continuadamente durante un periodo igual al que dure su recepción.

PERO ¿QUÉ ES EL BIG BANG?

Wikipedia dice: En el inicio del universo ni hubo explosión ni fue grande, pues en rigor surgió de una «singularidad» infinitamente pequeña, seguida de la expansión del propio espacio.

Mis apuntes de clase dicen al respecto: Toda la materia y la energía estaba concentrada en un volumen mucho menor, en equilibrio termodinámico y a alta temperatura.

También se insistió en que no hubo ninguna explosión, aunque pasado un tiempo ridículamente pequeño (10-35 segundos) a partir del t = 0 se inició una expansión enorme que duró una fracción de tiempo del orden de una milésima de segundo.

A partir de aquí explicaré la idea que yo me acabo de hacer del llamado Big Bang.

Lo primero a aclarar es que, al parecer, no se refiere a un instante, si no a un proceso que duró unos pocos cientos de miles de años, en los que, a partir de una concentración de materia y energía que ocupaban un volumen inimaginablemente menor que un núcleo atómico y a altísima temperatura, se sucedieron una serie de fases, la mayoría de cortísima duración, que describiré someramente a continuación.

La era de Planck: El universo estaba vacío en el sentido cuántico del término. No contenía materia real, pero gracias al principio de incertidumbre de la mecánica cuántica, partículas y antipartículas virtuales surgían incesantemente de la nada para regresar allí en seguida. Esta fase ocurre entre el instante 0 y 10-45 segundos.

timelineoftheuniverse

Inflación cósmica: Estamos en 10-35 segundos: La métrica del espacio cambió de forma exponencial acelerada, aumentando en 50 órdenes de magnitud, mientras que la temperatura disminuía con parecida rapidez. Es importante subrayar que en esta fase lo que se expande es el propio espacio, es decir que no son los componentes de la materia-energía los que se mueven en el espacio ni cambian de tamaño, sino que es el espacio mismo en el que están inmersos lo que crece (o se crea) desmesuradamente.

Una consecuencia notabilísima de este hecho es que la velocidad de expansión fue superior a la de la luz, pues c es el límite insuperable de la velocidad de movimiento en el espacio, pero no afecta al propio espacio.

Este crecimiento a velocidad superlumínica del espacio explica por qué la CMB es esencialmente isótropa, ya que de no haberse dado hubiera sido imposible que un universo que al menos tenía un radio de 13.700 millones de años luz, no hubiera podido homogeneizar su temperatura en tan solo 380.000 años.

También se atribuye a esta fase el hecho de que el universo sea plano (o casi plano) y se comporte como un espacio euclídeo (en el que los ángulos de los triángulos suman 180º).

Gr'afico

Bariogénesis: Por causas que son objeto de investigación y sobre las que no hay ninguna certeza, existía una asimetría entre las cantidades de materia y antimateria virtuales a favor de la materia en una proporción de 1 por mil millones. Esto permitió que ese exceso de materia virtual se convirtiera en real, en forma de quarks a unos 1015 ºK de temperatura. La expansión se frenó hasta descender a un ritmo no muy distinto del actual. La expansión del espacio continúa, pero a un ritmo mucho menor.

Eras hadrónica y leptónic: Suceden entre 10-12 segundos y algo menos de dos minutos. Desciende la temperatura unas mil veces de forma que los quarks pueden asociarse entre ellos; aparecen los protones, neutrones y sus antipartículas; la conversión de masa en energía (fotones) y viceversa es continua. Pero la temperatura sigue en descenso debido a la expansión, y los cambios materia-energía se empiezan a dar en la forma fotón-electrón y antielectrón, ya que esté tienen una masa mucho menor que el protón y el neutrón y por tanto su energía equivalente también lo es. La asimetría, a la que me he referido antes, causa la permanencia de protones, neutrones y electrones y la desaparición de la antimateria.

La nucleosíntesis: A partir de los protones y neutrones, y bajo el efecto de la fuerza nuclear fuerte, se forman los núcleos de los elementos más ligeros: hidrógeno, deuterio, helio y, en mucha menor medida, litio, en las proporciones que aún, básicamente, se conservan en el universo.

La recombinación y la radiación CMB: Han pasado 380.000 años y la temperatura se acerca a 3.000 ºk. Hasta este momento las eventuales asociaciones entre núcleos y electrones formando átomos, eran inmediatamente destruidas por los impactos de los fotones, que también quedaban absorbidos por el impacto, por lo que se dice que el universo era opaco. Pero cuando se llegan a los 3000º K la radiación pierde la capacidad de disociar las conexiones entre núcleos y electrones, lo que estabiliza los átomos ya formados (H y He). Es la llamada recombinación.

A partir de este momento la luz, los fotones, pueden propagarse sin trabas. El universo se vuelve transparente y se dice que la radiación se desacopla de la materia.

Esta radiación es la detectada en 1964, conocida como fondo cósmico de microondas (CMB, en inglés) o radiación fósil. La temperatura a la que se observa hoy es de algo menos de 3ºK, mil veces menos que cuando fue emitida, lo que es coherente con que el tamaño del universo sea ahora mil veces mayor que entonces, dado que tamaño y temperatura varían de forma inversamente proporcional.

Si las estrellas se formaron a partir de los 400.000 años, esta fase duró no más de120.000

Y ¿CUÁL ES EL TAMAÑO ACTUAL DEL UNIVERSO?

Ya he citado anteriormente que la radiación fósil se recibe desde unos 13.700 millones de año luz. Sin embargo, se considera (no sé por qué razón) que el radio del universo observable es más de tres veces mayor, de 46.500 millones de años luz. Imagino que esa diferencia se debe a que la primera cantidad está calculada por el corrimiento al rojo de la luz de origen más lejano que nos llega, que, lógicamente, no se ve afectada por la expansión que se va produciendo en el espacio que va dejando detrás durante todos esos años.

NOTA FINAL.

Aunque soy consciente de las limitaciones y de los, probablemente, abundantes errores que este trabajo puede contener, estoy, sin embargo, satisfecho porque su elaboración me ha permitido tener una idea mucho más clara de cómo (la comunidad científica da por seguro) fue el origen de nuestro universo.

Que no es poco.

Me quedan, sin embargo, por aclarar un sin fin de dudas, de las que solo citaré las dos que más me llaman la atención:

            ¿Cómo es que del vacío -por muy cuántico que sea- en el que por definición no hay ni energía, ni materia, ni espacio, ni tiempo, surge –gracias a una misteriosa indeterminación- toda la enorme cantidad de energía que evolucionando de mil formas se convierte en el universo actual?

            Dando por sentado que la emisión de la radiación CMB se produjo solamente durante un tiempo limitado ¿Cuánto tiempo más seguiremos recibiéndola? ¿No es mucha casualidad que se esté recibiendo precisamente ahora?

Bibliografía:

National Geographic, El origen del Universo
Enrique F. Borja, Universidad de Sevilla, Antes del Big Bang.
Steven Weinberg, Los tres primeros minutos del universo.
Paul Davies, Dios y la nueva física.
Paul Davies, Los últimos tres minutos.
Antonio Heras, El Big Bang, http://antonioheras.com
J.A. Ruiz Cembranos, Universo Extraño.
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