En realidad, es seguro crear un universo en tu sótano.
Alan Harvey Guth es un físico teórico y cosmólogo estadounidense. Guth ha investigado la teoría de partículas elementales y cómo la teoría de partículas es aplicable al universo primitivo. Es Profesor Victor Weisskopf de Física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Junto con Alexei Starobinsky y Andrei Linde, ganó el Premio Kavli 2014 "por ser pionero en la teoría de la inflación cósmica".
Se graduó del MIT en 1968 en física y se quedó para obtener una maestría y un doctorado, también en física.
Como físico de partículas junior, Guth desarrolló la idea de la inflación cósmica en 1979 en Cornell y dio su primer seminario sobre el tema en enero de 1980. Trasladándose a la Universidad de Stanford, Guth propuso formalmente la idea de la inflación cósmica en 1981, la idea de que el universo naciente pasó por una fase de expansión exponencial impulsada por una densidad de energía de vacío positiva presión de vacío negativa. Los resultados de la misión WMAP en 2006 hicieron que el caso de la inflación cósmica fuera muy convincente.
Primeros años y educación
Guth nació en una familia judía en New Brunswick, Nueva Jersey en 1947 y creció al otro lado del río Raritan en Highland Park, donde asistió a las escuelas públicas locales. Después de su tercer año en Highland Park High School, dejó la escuela e ingresó en un programa de cinco años en el Instituto Tecnológico de Massachusetts donde podía obtener su licenciatura y maestría después de dos años más. Guth obtuvo una licenciatura y una maestría en 1969 y un doctorado en 1972. En 1971, se casó con Susan Tisch, su novia de la escuela secundaria. Tienen dos hijos: Lawrence nacido en 1977 y Jennifer nacida en 1983.
Guth estuvo en Princeton de 1971 a 1974, Columbia de 1974 a 1977, Cornell de 1977 a 1979 y el Stanford Linear Accelerator Center SLAC de 1979 a 1980. Como muchos otros jóvenes físicos de la era del baby boom, tuvo dificultades para encontrar un trabajo permanente, porque había muchas menos cátedras de profesor asistente que jóvenes científicos que buscaban tales trabajos, un fenómeno que ha sido denominado la "generación de académicos perdidos".
Al inicio de su carrera, Guth estudió física de partículas, no cosmología física. El trabajo más temprano de Guth en Princeton fue en el estudio de quarks, las partículas elementales que componen protones y neutrones. En Columbia, Guth estudió la gran unificación GUTs, enfocándose en las transiciones de fase generadas por ruptura de simetría espontánea. La mayoría de los GUTs predicen la generación de monopolos magnéticos durante la ruptura de simetría espontánea, pero nunca se había detectado ninguno—el problema del monopolo.
Carrera
Teoría inflacionaria
El primer paso de Guth para desarrollar su teoría de la inflación ocurrió en Cornell en 1978, cuando asistió a una conferencia de Robert Dicke sobre el problema de la planitud del universo. Dicke explicó cómo el problema de la planitud mostraba que algo significativo faltaba en la teoría del Big Bang en ese momento. El destino del universo dependía de su densidad. Si la densidad del universo era lo suficientemente grande, colapsaría en una singularidad, y si la densidad real de la materia en el cosmos era menor que la densidad crítica, el universo se haría cada vez mucho más grande.
La siguiente parte en el camino de Guth vino cuando escuchó una conferencia de Steven Weinberg a principios de 1979. Weinberg habló en dos conferencias sobre la Teoría de la Gran Unificación GUT que se había desarrollado desde 1974, y cómo podría explicar la enorme cantidad de materia en el universo en comparación con la cantidad de antimateria. El GUT explicó todas las fuerzas fundamentales conocidas en la ciencia excepto la gravedad. Estableció que en condiciones muy calientes, como las posteriores al Big Bang, el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil se unieron para formar una sola fuerza. Weinberg también fue quien enfatizó la idea de que el universo pasa por transiciones de fase, similares a las fases de la materia, al pasar de alta energía a baja energía. La discusión de Weinberg sobre por qué la materia es tan dominante sobre la antimateria mostró a Guth cómo se podrían obtener cálculos precisos sobre partículas estudiando los primeros segundos del universo.
Guth decidió resolver este problema sugiriendo un enfriamiento excesivo durante una transición de fase retrasada. Esto parecía muy prometedor para resolver el problema del monopolo magnético. Para cuando Guth y su colaborador Henry Tye llegaron a eso, Guth se había ido al Stanford Linear Accelerator Center SLAC durante un año. Tye sugirió que verificaran que la expansión del universo no sería afectada por el enfriamiento excesivo. El estado sobreenfiado es un vacío falso: Es un vacío en el sentido de que es el estado de la densidad de energía más baja posible; es "falso" ya que no es un estado permanente. Los vacíos falsos decaen, y Guth descubriría que asombrosamente, el decaimiento del vacío falso al comienzo del universo produciría una expansión exponencial del espacio. Esto resolvió el problema del monopolo, ya que la expansión reduce proporcionalmente la densidad del monopolo.
Guth se dio cuenta a partir de su teoría que la razón por la que el universo parece ser plano era que se había ampliado a un tamaño abrumadoramente grande en comparación con su tamaño original. La perspectiva es análoga a la aparente planitud de la Tierra, en escala humana, cuando se ve desde su superficie. El universo observable era en realidad solo una parte muy pequeña del universo actual. La teoría del Big Bang tradicional encontró valores de omega cercanos a 1 como desconcertantes, porque cualquier desviación de 1 se haría rápidamente mucho, mucho más grande. En la teoría de la inflación, sin importar dónde comience omega, se aproximaría a 1 debido a la escala de la expansión del universo. De hecho, una predicción importante de la teoría inflacionaria es que omega se encontrará que es precisamente 1.
A pesar de su nombre, la teoría del big bang no es realmente una teoría de una explosión en absoluto. Es realmente solo una teoría de las consecuencias de una explosión.
Dos semanas después, Guth escuchó a colegas discutiendo algo llamado el problema del horizonte. La radiación de microondas de fondo descubierta por Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson parecía extremadamente uniforme, con casi ninguna variación. Esto parecía muy paradójico porque cuando la radiación fue liberada aproximadamente 300.000 años después del Big Bang, el universo observable tenía un diámetro de 90 millones de años luz. No había tiempo para que un extremo del cosmos se comunicara con el otro extremo, porque la energía no puede moverse más rápido que la velocidad de la luz. La paradoja fue resuelta, como Guth pronto se dio cuenta, por la teoría de la inflación. Como la inflación comenzó con una cantidad de materia mucho menor que la que el Big Bang había presupuesto, una cantidad tan pequeña que todas las partes habrían estado en contacto entre sí. El universo luego se infló, a una tasa correspondiente a mil millones de veces la velocidad de la luz, y la homogeneidad se mantuvo sin interrupciones. El universo después de la inflación habría sido muy uniforme, aunque sus partes ya no podían influenciarse mutuamente.
Guth hizo pública por primera vez sus ideas sobre inflación en un seminario en SLAC en enero de 1980. Ignoró los monopolos magnéticos porque se basaban en suposiciones de GUT, que estaban fuera del alcance del discurso. En agosto de 1980, presentó su artículo, titulado "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems" a la revista Physical Review. En este artículo, Guth postuló que la inflación del universo podría explicarse si el universo estuviera sobreenfiado 28 órdenes de magnitud por debajo de las temperaturas críticas requeridas para un cambio de fase.
El espacio es ciertamente algo más complicado de lo que la persona promedio probablemente se daría cuenta. El espacio no es solo un fondo vacío en el que suceden las cosas.
En diciembre de 1981, Guth leyó un artículo del físico de Moscú Andrei Linde diciendo que todo el universo está dentro de una sola burbuja, por lo que nada se destruye por colisiones de paredes. Esta conclusión se hizo usando un campo de Higgs con una gráfica de energía que fue originalmente propuesta por Sidney Coleman y Erick Weinberg. Guth discutió esto con Linde, quien había estado trabajando independientemente en inflación de burbujas, pero sin considerar el problema de la planitud. Linde y Guth eventualmente intercambiaron artículos sobre el tema.
Para 1983, Guth había publicado un artículo describiendo cómo su escenario de universo sobreenfiado no era ideal, ya que el "mecanismo desencadenante" para salir de tal estado requeriría "ajuste extremo de parámetros" y sintió que se requería una solución más natural. Sin embargo, esto no lo detuvo de la creencia de que el universo se expandió exponencialmente en un vacío en su vida temprana.
Intereses actuales
En el pasado, Guth ha estudiado teoría de calibre en red, monopolos magnéticos e instantones, máquinas de tiempo Gott y muchos otros temas en física teórica. Gran parte del trabajo actual de Guth incluye extrapolar fluctuaciones de densidad que surgen de varias versiones de inflación, para probar contra observaciones, e investigar inflación en modelos de "mundo de membrana".
Guth es el Profesor Victor F. Weisskopf de Física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts MIT. Ha escrito más de 60 artículos técnicos relacionados con los efectos de la inflación y sus interacciones con la física de partículas.
Honores y premios
Ha ganado muchos premios y medallas, incluyendo la Medalla del Centro Internacional de Física Teórica, Trieste, Italia, con Andrei Linde y Paul Steinhardt y la Medalla Eddington en 1996, y la Medalla Isaac Newton 2009, otorgada por el Instituto Británico de Física.
En julio de 2012, fue un galardonado inaugural del Premio Fundamental de Física, la creación del físico y empresario de internet Yuri Milner.
En 2014, fue coeceptor del Premio Kavli otorgado por la Academia Noruega de Ciencias y Letras, junto con Andrei Linde de la Universidad de Stanford y Alexei Starobinsky del Instituto Landau de Física Teórica, "por ser pionero en la teoría de la inflación cósmica". Ese mismo año, Guth recibió el Golden Plate Award de la Academia Americana de Logros.
En 2005, Guth ganó el premio a la oficina más desordenada en Boston, organizado por el Boston Globe. Fue presentado por colegas que esperaban que lo avergonzara para que la limpiara, pero Guth está bastante orgulloso del premio.
Publicaciones
- Guth, Alan 1997. The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins. Perseus Books.
- Guth, Alan Fall 2002. "Inflation and the New Era of High-Precision Cosmology" PDF. physics@mit. MIT Department of Physics.
