P.J.E. Peebles y las anomalías en la cosmología física (1)

P.J.E Peebles es uno de los gigantes de la cosmología física, Nobel de física en 2019 por sus enormes aportes teóricos en este campo (el Nobel no se concede por el desarrollo teórico en sí, pues no se premian hipótesis, si no cuando ese desarrollo teórico se comprueba experimentalmente y esa hipótesis es una teoría firme que actúa como base para ese campo de la ciencia). Así, sus propuestas desarrollaron ideas claramente establecidas como el Big Bang, el fondo cósmico de microondas o la materia y energía oscuras, todas ellas integradas en el llamado Modelo Estándar de la Cosmología.

Aquí voy a seguir un ensayo suyo publicado en 2022 (en su versión preprint) en donde señala las anomalías que él considera existen en ese Modelo Estándar. Además de ese objetivo, el texto contiene sus reflexiones sobre ese campo en concreto (que se pueden extender a otros) respecto a cómo analizar los descubrimientos y las bases teóricas de los modelos consensuados.

Obviamente, esto no es una revisión técnica del texto (sería un acto de soberbia inaceptable por mi parte) y los comentarios escritos aquí son lo que me sugiere la lectura del texto. Cualquier malinterpretación o error es totalmente mi responsabilidad.

INTRODUCCIÓN

La ciencia no avanza sólo con propuestas teóricas. Necesita la comprobación experimental para su validación. Es un principio básico que asegura una coherencia en el progreso científico.

Al mismo tiempo, la experimentación y la observación no sólo valen para confirmar o rechazar propuestas, si no que también abren nuevas vías teóricas.

Un ejemplo es la Relatividad General (básicamente, el estudio de la gravedad más allá del concepto empírico de Newton). Einstein tenía poca "experimentación" en la que basarse, que fue un puro trabajo mental para explicar lo que "estaba ahí para ser encontrado". Su potencia es que durante más de un siglo desde su formulación, la Relatividad General ha pasado con nota cualquier examen experimentalista al que se la sometió. Prácticamente nadie duda de que es un pilar de la física moderna y que es una magnífica forma de aproximarse a la naturaleza fundamental de la realidad observable y es la base de otras hipótesis y teorías masivamente aceptadas.

En el otro extremo está Maxwell y la Mecánica Cuántica, desarrollada como explicación de fenómenos previamente observados, que también pasa todos los exámenes con nota y que forma el segundo pilar en la explicación de la realidad desde la física de las partículas elementales.

En el caso de la Cosmología, el Modelo Estándar (ΛCDM) también es una buena explicación fenomenológica, aunque el consenso es que le falta algo para ser la explicación definitiva. Es lo que gramaticalmente se expresa con la palabra "modelo", que implícitamente indica "aproximación". Podría ser un remanente de clasicismo en la física actual, para no renunciar al pasado completamente y abrazar una nueva física sin ataduras?

Pequeño resumen:

• Λ: Se refiere a la constante cosmológica y representa la aceleración de la expansión del Universo, asociada a la energía oscura.
• CDM (Cold Dark Matter): Partículas lentas (frías) que ejercen gravedad y serían las responsables de la formación de las galaxias, por contraposición a la materia bariónica (que sería la materia visible).

Todo se engloba en la búsqueda de la unificación entre Relatividad y Cuántica, que podría iniciarse desde la zona relativista (más continua) o desde la zona cuántica (más desde el reconocimiento de las anomalías).

Y el ensayo de Peebles va por este segundo camino: Analizar las anomalías empíricas para descartar algo o como mejora a través de la modificación del modelo. En el segundo caso, la anomalía era aparente, más bien debida a la falta de conocimiento o capacidades experimentales/observacionales, que al error intrínseco de la idea. Pero si es una anomalía real, podría servir no sólo para descartar esa idea, si no también para abrir nuevas posibilidades o retomar otras previamente descartadas. 

Peebles considera que si esa teoría unificada existiese, que parece que no lo considera seguro, tendría enormes requisitos técnicos para ser comprobada experimentalmente de forma definitiva.

También plantea otra característica de la ciencia actual: Su especificación en lo que el consenso considera importante. Pone el ejemplo de los trabajos en Cosmología sobre la distribución entre la materia oscura y la bariónica en el centro de las galaxias, como base para establecer una teoría sobre la formación de esas galaxias.

Pero señala la importancia que se debe dar a los aspectos menos consensuados, que podrían no tener toda la atención que merecen al ser descartados como curiosidades. Y Peebles los indica en este ensayo, pues sugiere que podrían ayudar al avance de la Cosmología si se les presta más atención.