Entrevista a Edward W. Kolb: «Esta década sabremos algo más claro sobre la materia oscura»

Entrevista a Edward W. Kolb por Paolo Cazzoletti – Publicado en Páginas Digital el 30 de Abril de 2014

Su aspecto despreocupado y de simpatía rebosante hace difícil imaginárselo desarrollando complejos problemas de física teórica a los que se enfrenta en sus fascinantes investigaciones sobre el origen del universo. Edward W. Kolb, más conocido como Rocky Kolb, es profesor de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de Chicago. Se dedica al estudio del universo, es decir, su origen, su composición, su evolución y le interesa especialmente cómo la física de las partículas elementales y todo el micromundo cuántico determinan el mundo macroscópico, es decir, las estructuras cósmicas a gran escala.

Profesor Kolb, gran parte de sus estudios se dedican a la materia y energía oscura, ¿qué es eso?

El fenómeno de la materia oscura se observa desde los años treinta del siglo pasado, es por tanto un problema muy viejo en astronomía: parece que existe más masa en el universo que la que podemos ver. Gran parte de la masa es por tanto “oscura”. No sabemos qué es, pero existe ya una hipótesis muy prometedora con la que estamos trabajando: la idea de que sea una nueva especie de partícula elemental que aún no se ha descubierto y que constituiría gran parte de la masa del universo. Esta nueva especie de partícula tiene determinadas propiedades muy generales, la llamamos Wimp (Weakly Interacting Massive Particle, partícula elemental débilmente interactuante). La idea de que la materia oscura se deba a las Wimp existe desde finales de los años setenta. La primera vez que se dio a conocer, nadie tenía la más mínima idea de cómo poder descubrirla.

¿Sería posible verla?

Durante los 35 años siguientes hemos llegado a la conclusión de que podemos descubrir la naturaleza de las Wimp de tres modos: el primero es producirla en los aceleradores; el segundo es mediante su estudio directo: si las Wimp se encuentran entre nosotros, pueden interactuar con los iones y si utilizamos detectores muy sensibles, podríamos identificar su presencia. El último modo sería la astronomía: por ejemplo, mirando el centro de nuestra galaxia, observando si alguna de las Wimps se desvanece produciendo partículas que podamos detectar.

¿Cuál es la contribución que puede prestar un acelerador de partículas como el LHC?

El LHC tendría que tener bastante energía para ser capaz de crear las Wimp (eso considerando que las Wimp sean la explicación, algo que aún no sabemos). El verdadero desafío es detectarlas una vez creadas, puesto que son muy esquivas. Tenemos que buscar métodos indirectos para observarlas.

¿Qué otros experimentos podrían ayudar en este descubrimiento?

Hay experimentos en laboratorios subterráneos que están investigando los efectos de las Wimp. Cada vez están más cerca de lo que nosotros creemos que son las propiedades que podríamos detectar. Por tanto, a finales de esta década, digamos que en los próximos cinco o seis años, deberíamos saber si esta explicación (la de las Wimp) es correcta o no.

Pasemos a la energía oscura. Sabemos que la expansión del universo es acelerada, observamos supernovas muy lejanas, incluso empezamos a hablar de energía oscura. Para la materia oscura hemos hablado de detección directa, ¿es posible la detección directa para una entidad como la energía oscura?

Probablemente no. No sabemos qué es la energía oscura. La explicación más sencilla es que está ligada a una masa fundamental del espacio, lo que significa que también el espacio vacío tendría una densidad de masa. Si esta es la explicación, entonces el único efecto que tendría sería sobre la expansión del universo. A diferencia de la materia oscura, no puedes construir un acelerador o hacer un experimento en tu laboratorio para recrear la energía oscura. El único modo de verla es observar sus efectos en la historia de la expansión del universo. Podemos decir que se trata de una cantidad muy difícil de medir respecto a la materia oscura.

Pero hemos visto que la materia oscura también es muy esquiva…

Sí, pero a la materia oscura la podemos “oler”… ¡Casi creemos haberla encontrado!

¿Pero cómo sabemos que esta aceleración es verdaderamente una aceleración, y que no se puede explicar, por ejemplo, con una física nueva?

Nosotros deducimos que hay una aceleración usando la física que ya conocemos, es decir, la teoría de la gravedad de Einstein y el modelo más sencillo del Big Bang para la expansión del universo. Ahora bien, lo que explica este fenómeno podría ser la energía oscura, o podría ser que el modelo que usamos para la cosmología está equivocado; eso nos estaría diciendo que Einstein no tuvo la última palabra sobre la gravedad. Científicamente, uno no diría que la teoría de la gravedad de Einstein esté equivocada. Sólo diría que no se aplica a las escalas de distancia más grandes del universo. Cada teoría tiene un rango de validez en términos de escalas de amplitud o de energía; quizás esto nos está mostrando dónde falla la teoría de Einstein.

Hablando de la teoría de la gravedad de Einstein, se tiene en cuenta la energía oscura con una constante cosmológica (usted la ha llamado cosmo-ilógica, porque no se sabe a qué es debida). Einstein incluyó esta constante en las ecuaciones con una especie de trampa, para hacer cuadrar las cuentas, y luego lo llamó “el mayor error de mi vida”. ¿Por qué entonces estamos hablando aún de eso? ¿No había sido un error?

Sí, Einstein la introdujo por razones equivocadas, pero tal vez fue un error muy afortunado por su parte. Introdujo algo por una razón equivocada que luego reveló su verdad. Tuvo suerte.

¿Cuál le parece el aspecto más interesante y provocador de la cosmología moderna?

Desde el punto de vista humano, a medida que nuestro conocimiento del universo evoluciona, en los últimos mil, cien, diez años, hemos podido apreciar la inmensa dimensión del universo y la variedad de objetos que lo pueblan. Mientras vemos esto, en cierto sentido nuestra importancia en el universo se reduce. Los hombres, la naturaleza, la Tierra, son una parte muy, muy pequeña en un universo muy, muy grande. En cierto sentido, esto te hace sentir pequeño. Sin embargo, siempre me asombro al constatar que en esta parte tan pequeña del universo exista una especie, los hombres, que ha desarrollado la curiosidad y la capacidad de plantear preguntas a esta inmensidad, y de encontrar algunas respuestas. El universo es muy grande, nosotros muy pequeños, pero somos capaces de tener una comprensión sobre algo que es infinitamente más grande que nosotros. Desde el punto de vista humano, esto me hace sentirme orgulloso de mi especie.

La última pregunta se refiere a los últimos hallazgos: ¿qué importancia tienen los descubrimientos sobre los llamados modos B?

Si el descubrimiento de los modos B se confirma –y los científicos siempre son cautos (cuando más grande es el descubrimiento, más pruebas hacen falta para confirmarlo)– eso nos diría algo notable: que muy por debajo del primer segundo de la historia de nuestro universo hubo un tremendo crecimiento explosivo en la expansión cósmica. Este fenómeno se conoce como “inflación”. Los últimos hallazgos nos dirían que eso sucedió realmente y que dejó tras de sí una impronta para que nosotros pudiéramos captar la evidencia de algo que se verificó tan pronto en la historia del universo. Estamos viendo ahora los signos de un hecho sucedido hace catorce mil millones de años, cuando el universo tenía una minúscula fracción de segundo de vida. Estar en condiciones de poder hacer esto  me parece algo increíble.

Sería la prueba reveladora de la inflación…

Sí, sería un gran descubrimiento; y no vemos la hora de su confirmación. Hay gente que trabaja en el satélite Planck que promete poder refutarlo o confirmarlo todo antes de que acabe 2014. Así que todos estamos esperando la respuesta.