La colisión de ondas de presión esféricas de una transición de fase alrededor de 10 picosegundos después del Big Bang generaría ondas gravitacionales observables por LISA. Crédito:David Weir
Las transiciones de fase, como la ebullición del agua o la fusión de un metal, son fenómenos comunes pero fascinantes que generan sorpresas décadas tras décadas. A menudo ocurren cuando cambia la temperatura de una sustancia, a través de la nucleación de burbujas de la nueva fase, que luego se expande. Al final, la nueva fase se ha apoderado de todo el contenedor.
El universo primitivo estaba compuesto por un plasma caliente cuya temperatura disminuía a medida que el universo se expandía. Muchos físicos especulan que pudo haber ocurrido una transición de fase poco después del Big Bang. Esto habría llevado a la nucleación de burbujas y sus colisiones posteriores. Tales colisiones crearían poderosas ondas en el espacio-tiempo que podrían observarse en los detectores de ondas gravitacionales planeados. La antena espacial del interferómetro láser (LISA), con una fecha de lanzamiento provisional en 2037, es una de esas sondas que puede detectar estas ondas del espacio-tiempo del universo primitivo.
Sin embargo, describir las primeras transiciones de fase del universo ha sido un desafío. Los investigadores de la Universidad de Helsinki Oscar Henriksson, Mark Hindmarsh y Niko Jokela, junto con colegas de la Universidad de Oviedo y la Universidad de Sussex, atacaron este problema utilizando una técnica de la teoría de cuerdas conocida como dualidad holográfica. Mostraron cómo se puede usar la dualidad para mapear el problema a uno más manejable, y cómo se pueden extraer las cantidades importantes que describen la nucleación de burbujas y las señales de ondas gravitacionales asociadas.
En el futuro estos nuevos métodos podrán ser aplicados directamente en escenarios más realistas, donde el punto de partida sería una posible extensión del Modelo Estándar de física de partículas.
Los resultados se publicaron el 29 de marzo en la revista Physical Review Letters . El grupo también está abordando el obstáculo restante, el cálculo de la velocidad de la pared de la burbuja, necesaria para la descripción completa de los primeros principios de la transición de fase del universo temprano y la huella que deja en el espectro de ondas gravitacionales. El lado oscuro del universo:cómo los agujeros negros se volvieron supermasivos
