Radiación de fondo de microondas: del azar a evidencias del Big Bang.

 

Es realmente increíble como descubrimientos totalmente azarosos o casuales llegan a ser tan importantes y trascendentales para la historia de la humanidad. Hay dos descubrimientos específicos que siempre me han interesado por lo legendario y misterioso que lo rodea: el descubrimiento de la penicilina (que lamentablemente no será tratado en este Blog por no tener relación con Dios o la religión, pero que merece la pena comentar y discutir) y el descubrimiento de la Radiación de fondo de Microondas, tema que nos compete el día de hoy.

¿Por qué es importante conocer sobre este tema y sobre los científicos involucrados? La radiación del fondo de microondas es el remanente de energía radiactiva que quedó al ocurrir el Big bang. Y esa radiación es medible y es evidencia inequívoca de que el Big bang ocurrió hace unos 14 mil millones de años. Gracias a la Radiación de fondo, la premisa de que el mundo NO se originó por el Génesis o en el peor de los casos que el universo tiene menos de 10 mil años.

Vamos a dar un pequeño paseo por los increíbles acontecimientos que rodearon y anticiparon el descubrimiento del fondo de microondas.

La primera persona que sugirió que el universo se pudo haber iniciado con una gran explosión fue curiosamente, un sacerdote y astrónomo belga llamado Georges Lemaitre, vacilante en un principio y que fue ganando terreno con el tiempo...

Georges Lemaitre

Ya por la década de los 40 la idea de ése inicio se había esparcido por todo el ámbito científico y solo se esperaba algo que lo confirmara. Georges Gamow, un astrónomo de origen ruso, partiendo de la premisa de la Gran Explosión, afirmaba que si mirabas a suficiente profundidad en el espacio, encontrarías restos de la radiación cósmica de fondo dejada por la Gran Explosión. Gamow calculaba que la radiación, después de haber recorrido la inmensidad del cosmos, llegaría a la Tierra en forma de microondas. Se suele utilizar el ejemplo de la explosión de un petardo explosivo. Después de la explosión te quedan restos aún resonando en los oídos, como un pitido... Esa sería la idea del Fondo Cósmico de Microondas.

Si, como estimaba Gamow, la temperatura del universo había sido de mil millones de grados tres minutos después del Big Bang, entonces -como un recipiente retirado del fuego y puesto a un lado para que se enfríe- el cosmos debería mostrar todavía signos de esta primitiva fase supercaliente. En 1948, a través de una nota publicada en la revista Nature suscrita por Ralph Alpher y Robert Herman, calcularon que el espacio debería de estar actualmente bañado por un mar de energía electromagnética que, en términos del cuerpo negro, tiene una temperatura de unos cinco grados por encima del cero absoluto, o cinco grados KeIvin. Esto constituía una rareza en cosmología.... una hipótesis comprobable. La radioastronomía era una ciencia novata en 1948, pero incluso entonces era posible girar una antena hacia el cielo y tomar una lectura. Alpher y Herman -en sus periódicas reuniones de trabajo- se dice que discutieron la factibilidad de realizar el experimento, pero jamás sugirieron efectuarlo. Nadie se molestó tampoco en buscar las señales: La mayoría de los astrónomos dedicados a la observación desconocían la predicción porque jamás habían visto el artículo. «Era uno de esos asuntos que se muerden la cola», dijo un físico, comentando la posibilidad perdida. El campo de la cosmología «no era tomado en serio debido a la falta de datos cruciales, y faltaban datos cruciales porque no era tomado en serio».

Pero la radiación cósmica de fondo suma a su haber otra curiosidad histórica. En efecto, Robert Dicke, un físico de la Universidad de Princeton, había detectado realmente la radiación cósmica de fondo en 1946, dos años antes de que fuera predicha. Trabajando con un equipo especial de medición que él mismo había desarrollado, Dicke descubrió una radiación con una temperatura algo por debajo de los veinte grados Kelvin, el límite inferior de la precisión de sus instrumentos. Informó de su descubrimiento en un ensayo que apareció en la Physical Review, pero, no teniendo ninguna explicación para el fenómeno, lo apartó de su mente.

Robert Dicke

Dicke no recordó esta observación cuando empezó a trabajar en modelos cosmológicos un par de décadas más tarde, a principios de los años sesenta. Aunque prácticamente no sabía nada acerca de las teorías y predicciones iniciales del Big Bang, llegó por sí mismo a la conclusión de que tenía que existir alguna radiación fósil de la infancia del universo. Pidió a un compañero investigador de Princeton, James Peebles, que viera lo que podía conseguir en términos de números precisos, y Peebles vino con una cifra de diez grados Kelvin para la radiación del entorno cósmico. Luego Dicke pidió a otros a otros dos investigadores de Princeton, Peter Roll y David Wilkinson, que vieran si podían conseguir hallar la radiación perdida. Para ello, Roll y Wilkinson construyeron una antena en el tejado del edificio de geología de Princeton.

Paralelamente, no muy lejos de Princeton, en una localidad cercana a Holmdel, Nueva Jersey, dos jóvenes radio-astrónomos llamados Arno Penzias y Robert Wilson, que estaban intentando utilizar una gran antena de comunicaciones propiedad de Laboratorios Bell de Holmdel (Nueva Jersey), para sus trabajos experimentales. Como Dicke, tanto Penzias corno Wilson no sabían nada del trabajo de Gamow.

Sin embargo, Wilson y Penzias tenían un problema: Tenían, en la recepción de la señal, un silbido constante y agobiante, que no les permitía realizar sus mediciones. Era un sonido continuo y difuso. Durante todo un año hicieron lo que estuvo en sus manos para librarse de aquel ruido... pero no había manera de hacerlo. Desmontaron cables, comprobaron todos los circuitos, armaron y desarmaron los componentes de la antena y recubrieron con cinta aislante todos los remaches y enchufes del sistema. Nada... el ruido continuaba y finalmente, concluyeron que era causado por excrementos de paloma que anidaban en grandes cantidades dentro de la antena... Por tanto, subieron al tejado con escobillas y material de limpieza, y pasaron varios días limpiando cuidadosamente toda la antena. Incluso existe la leyenda de que ambos astrónomos dispararon a las palomas para eliminarlas. Luego en diferentes entrevistas ambos se acusan mutuamente de haber dado la orden de matar a las palomas.

Aunque ellos no lo sabían, a tan sólo 50 kilómetros de allí, en la Universidad de Princeton, había un grupo de científicos, dirigidos por Robert Dicke, dedicados exclusivamente a la búsqueda de "aquel ruido" del que Penzias y Wilson estaban deseando deshacerse...
Los radioastrónomos Robert Wilson y Arno Penzias detectaron sin saberlo la radiación de microondas del flash primordial.

Por casualidad, Penzias mencionó el problema a un compañero investigador. Bernard Burke, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Burke dijo que un amigo suyo acababa de oír a Peebles dar una conferencia sobre la conjetura cosmológica en Princeton. Quizá, sugirió Burke, los dos grupos debieran entrar en contacto. Cuando lo hicieron, Penzias y Wilson reaccionaron con el equivalente intelectual de un encogimiento de hombros: No podían comprender por qué los muchachos de Princeton se mostraban tan excitados acerca de su exceso de tres grados Kelvin. Hablaron con Dicke, explicándole sus problemas con aquel "dichoso silbido"... Dicke, se llevó las manos a la cabeza, al encontrar por fin los restos del Big Bang... Cuenta la leyenda que cuando Dicke recibió la llamada de Penzias y Wilson comunicándole que habían descubierto la radiación cósmica de fondo de microondas exclamó: ¡se nos han adelantado!!...

De todos modos, a petición de Dicke, Penzias y Wilson escribieron un informe que fue publicado en el número de julio de 1965 del Astrophysical Journal. El ensayo no atribuía ningún significado al descubrimiento, y se limitaba a enviar a los lectores a otro artículo de Princeton que aparecía en el mismo número y que ofrecía una posible explicación. Ninguno de los dos artículos mencionaba los ensayos clave de 1948 que predecían la existencia de la radiación de fondo, una falta de reconocimiento que, comprensiblemente, molestó a Gamow y a otros. Mediciones posteriores confirmaron la evidencia: que el universo visible de galaxias y estrellas se halla permeado por una radiación a 2,7 grados Kelvin, el eco perceptible de la creación. En lo que a la mayoría de científicos se refería, el Big Bang había ganado.

Cuando el crédito de la teoría del Big Bang fue finalmente reconocido por el comité del premio Nobel en 1978, muchos de sus actores principales habían desaparecido ya de la escena. Lemaître, el hombre que empezó a hacer rodar la bola, que por encima de todo había deseado descubrir un modelo cosmológico que encajara con el universo real, supo del descubrimiento de la radiación cósmica de fondo poco antes de su muerte en 1966. Gamow murió en 1968. Puesto que el premio sólo se concedía a científicos vivos, el comité seleccionó a Penzias y Wilson, los dos investigadores que habían hallado la prueba de la teoría ignorando completamente a Lemaître, Gamow y todos los demás que la habían modelado. En otras palabras, Penzias y Wilson recibieron el Nóbel porque no había nadie vivo a quien entregárselo.

Después de las observaciones de Edwin Hubble, esta detección de Penzias y Wilson marca un segundo tiempo fuerte de nuestro itinerario cosmológico. Es difícil sobreestimar su importancia. Confirma de modo soberbio la tesis de un universo dinámico, en expansión y enfriamiento desde hace varios miles de millones de años. En lo sucesivo, la gran mayoría de los físicos y astrofísicos ya la consideran inevitable.

A veces se hacen descubrimientos descomunales y que cambian el curso de la historia sin proponérselo. Penzias y Wilson no buscaban la radiación cósmica de fondo, no sabían lo que era cuando la encontraron y no habían descrito ni interpretado su naturaleza en ningún articulo. Su mayor mérito fue el no darse por vencidos ante una dificultad (cualquier persona hubiera dejado el proyecto luego de limpiar y revisar miles de veces la antena) y tener en cuenta los detalles. O quizás todo fue un asunto de casualidad. Eso es lo que pasa por estar en el momento adecuado en el lugar preciso.

Fuentes:
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-09_01.htm
http://noticiasinteresantes.blogcindario.com/2008/11/01330-como-ganar-un-nobel-buscando-caca-de-paloma.html

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Ver Sección: Ciencia y Tecnologia

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