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Es considerado uno de los períodos más enigmáticos de la historia del cosmos: la inflación cósmica, una etapa que habría ocurrido antes del Big Bang y que marcó el origen de todo lo que existe en el universo actual. El Dr. Gonzalo Palma, académico del Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile, se encuentra investigando este fenómeno como parte de su proyecto Fondecyt Regular 2025 financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).
Su investigación titulada “Comprendiendo los orígenes del universo”, busca desarrollar herramientas matemáticas que permitan calcular las correcciones cuánticas relevantes para este período, las cuales resultan fundamentales para refinar las predicciones teóricas sobre los procesos que dieron forma al universo temprano y fenómenos que se relacionan con este período, como la posible formación de agujeros negros primordiales.
“El objetivo es entender cómo era el universo durante la inflación cósmica, cuando las fluctuaciones cuánticas dominaban y sembraron las semillas de todo lo que hoy observamos, desde las galaxias hasta nosotros mismos”, explica Palma.
A diferencia de los enfoques observacionales -agrega- este proyecto es de carácter teórico, centrado en desafíos matemáticos formales que combinan mecánica cuántica con la Teoría de la Relatividad General de Einstein. “Estas dos grandes teorías, que describen respectivamente el mundo subatómico y el universo a gran escala, se entrelazan en el estudio de la inflación cósmica”, explica Gonzalo Palma.
Para el investigador del DFI, el Big Bang no representa el comienzo absoluto del universo, sino una transición entre dos grandes etapas: la inflación cósmica y el universo observable. “El Big Bang puede entenderse como el momento en que nuestro universo nace como una burbuja y que brota de un estado embrionario previo”, señala.
A través de esta investigación el Dr. Palma busca aportar nuevas herramientas conceptuales y matemáticas para comprender los procesos cuánticos que dieron origen al universo, abriendo nuevas perspectivas para la cosmología moderna y los fundamentos de la física teórica.
Ficha técnica
- Título:
Comprendiendo los orígenes del universo
- Investigador responsable
Dr. Gonzalo Palma
Departamento de Física (DFI)
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM), Universidad de Chile
- Duración
2025 - 2029 (4 años)
- Financiamiento
Fondecyt Regular - Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), Chile
Resumen del proyecto
Este proyecto busca comprender con mayor precisión el origen del universo mediante el estudio del período de inflación cósmica, una etapa anterior a lo que comúnmente se denomina Big Bang. Durante esta fase, el universo experimentó una expansión extremadamente acelerada, dominada por fluctuaciones cuánticas, las mismas que dieron origen a las estructuras cósmicas actuales.
El trabajo se centra en desarrollar nuevas herramientas matemáticas que permitan calcular con mayor exactitud las correcciones cuánticas asocidas a la inflación cósmica, con el fin de mejorar las predicciones teóricas sobre fenómenos cosmológicos, incluídos los agujeros negros primordiales.
- Objetivos principales
-Desarrollar un marco matemático que permita calcular en forma rigurosa las correcciones cuánticas relevantes para la inflación cósmica.
-Mejorar la precisión de las predicciones teóricas sobre cantidades cosmológicas fundamentales originadas durante la inflación.
-Profundizar la comprensión del estado del universo durante la fase inflacionaria y su transición al universo posterior al big bang.
-Contribuir al entendimiento de fenómenos vinculados a la cosmología primordial, incluyendo la formación de agujeros negros primordiales.
- Metodología
La investigación es de carácter teórico, basada en la construcción y análisis de modelos matemáticos que combinan dos pilares de la física moderna:
-Relatividad de Einstein
-Mecánica cuántica
El proyecto desarrolla e implementa métodos avanzados para calcular las correcciones cuánticas que afectan a los promedios de variables cosmológicas. Esto implica abordar desafíos matemáticos formales y explorar nuevas técnicas analíticas detrás del contexto de inflación cósmica.
- ¿Qué problema busca responder?
El proyecto aborda una pregunta central de la cosmología moderna:
Cómo calcular de manera precisa las correcciones cuánticas que afectan los procesos ocurridos durante el período de inflación cósmica y que dieron origen a todas las estructuras observables del universo actual. Esta pregunta es crucial para refinar las predicciones sobre la física del universo primitivo y para interpretar fenómenos que no pueden explicarse sin un entendimiento detallado de la inflación.
- ¿Cómo lo resuelve la investigación?
El proyecto propone desarrollar herramientas matemáticas nuevas que permitan realizar cálculos que actualmente son extremadamente complejos o imposibles con los métodos tradicionales. Estas herramientas se aplicarán para:
-Determinar cómo las fluctuaciones cuánticas influyeron en el comportamiento del espacio-tiempo dtante lamifnlacion
-Mejorar la precisión en el cálculo de los promedios de cantidades cosmológicas fundamentales para reconstruir la historia del universo.
-Explorar cómo estos efectos cuánticos podrían haber sembrado condicines para procesos posteriores, como la erventual formación de agujeros negros primordiales.
En conjunto, esta aproximación permitirá describir con mayor claridad cómo era el universo durante la inflación y cómo evolucionó inmediatamente después, mucho antes de que se formaran los primeros átomos.
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