Descubre su singular historia en esta entrada del blog. Es uno de los pilares de la teoría de las partículas elementales
¿Quién es Alan Guth?
Alan Guth es un físico teórico y cosmólogo, más conocido por su trabajo sobre la teoría de partículas elementales y cómo la teoría de partículas es aplicable al universo primitivo, y en particular por la idea, que desarrolló alrededor de 1980, de la inflación cósmica y el universo inflacionario, la idea de que el universo primitivo pasó por una fase de expansión exponencial poco después del Big Bang, impulsado por una densidad de energía positiva en el vacío.
Alan Harvey Guth nació el 27 de febrero de 1947 en la pequeña ciudad de New Brunswick, Nueva Jersey, en Estados Unidos, hijo de un matrimonio judío de clase media, Hyman y Elaine Guth, propietarios de una pequeña tienda de comestibles y una tintorería. Sus primeros años de infancia no fueron destacables, aunque mostró una gran aptitud para las matemáticas. Tras asistir a varios colegios públicos, se saltó el último curso para matricularse en un programa de cinco años en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en parte porque temía ser reclutado para la guerra de Vietnam, que desaprobaba rotundamente. Se licenció y obtuvo un máster en 1969, y un doctorado en 1972.
En 1971 se casó con su novia del instituto, Susan Tisch, y tuvieron dos hijos: Lawrence (1977) y Jennifer (1983). Sin embargo, tras su graduación, Guth tuvo dificultades para encontrar un trabajo permanente, en parte debido a la intensa competencia por las cátedras universitarias a causa del baby boom, y pasó nueve años viajando por todo el país en trabajos postdoctorales temporales relacionados con la física, incluyendo Princeton (1971 a 1974), Columbia (1974 a 1977), Cornell (1977 a 1979) y el Centro del Acelerador Lineal de Stanford (1979 a 1980).
En Princeton, se centró inicialmente en la física de partículas, en particular en el estudio de los quarks, las partículas elementales que componen los protones y los neutrones. Sin embargo, su investigación quedó obsoleta con el desarrollo de la teoría de la cromodinámica cuántica, irónicamente desarrollada allí mismo, en Princeton, sin que Guth lo supiera, que otorgaba a los quarks una nueva propiedad especial llamada «color».
En 1974, en Columbia, Guth se centró más en la cosmología y la cosmogénesis, y en particular en el trabajo sobre los monopolos magnéticos (imanes unipolares, que habían sido predichos originalmente en teoría por las ecuaciones de James Clerk Maxwell, pero que aún no habían sido descubiertos en el universo real). Guth propuso que el proceso de ruptura espontánea de la simetría en el universo primitivo, descrito por la «teoría electrodébil» de Steven Weinberg, podría producir discontinuidades muy pequeñas con las propiedades de los monopolos magnéticos.
Empezó a desarrollar su teoría de la inflación cósmica durante su estancia en Cornell en 1978, cuando buscaba soluciones al «problema de planitud» del modelo de universo del Big Bang, y al problema que él mismo había identificado, la aparente ausencia de monopolos magnéticos. Una vez más, se basó en el trabajo anterior de Steve Weinberg, concretamente en su teoría Gran Unificada (un intento de unificar las fuerzas electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte).
La solución propuesta por Guth para estos problemas implica un periodo muy corto pero muy rápido de superenfriamiento durante una transición de fase retardada, produciendo un «falso vacío» (un estado inestable temporal de la menor densidad de energía posible). Guth descubrió que la descomposición del falso vacío al principio del universo podía producir resultados asombrosos, incluida una rápida expansión a tasas cada vez mayores, a la que denominó inflación cósmica.
La increíblemente vasta expansión del universo causada por la inflación «resolvió» tanto el problema de la planitud de Robert Dickes como el de los monopolos de Guth. Sin embargo, también resolvió el «problema del horizonte» de la teoría del Big Bang (la reciente observación de que la radiación cósmica de fondo parecía ser extremadamente uniforme en todo el universo, con una varianza casi nula, lo que resultaba paradójico porque no debería haber habido tiempo suficiente en el momento de la creación de la radiación cósmica de fondo para que un extremo del cosmos hubiera estado en comunicación con el otro extremo). Sin embargo, según la teoría de la inflación de Guth, el universo explotó tan rápidamente que no hubo tiempo de romper la homogeneidad esencial, por lo que el universo tras la inflación habría sido muy uniforme, aunque las partes aún no estuvieran en contacto entre sí.
Guth expuso por primera vez sus ideas sobre la inflación cósmica en un seminario en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford a principios de 1980, y pasó de la noche a la mañana de preocuparse por sus perspectivas laborales a asaltar con ofertas. Regresó al MIT en 1980 y se convirtió en profesor de Física en 1986.
Durante un tiempo, sin embargo, no pudo encontrar la forma de detener la inflación (para que pudieran formarse estrellas y galaxias), lo que a menudo se conoce como el problema de la «salida elegante», y consideró que su propia teoría era un fracaso por ese motivo. Pero tras leer un artículo del físico ruso Andrei Linde (que había estado trabajando en el problema de forma independiente) y otros trabajos de Paul Steinhardt (que también había estado trabajando en el problema de la salida airosa) a finales de 1981, comenzó a intercambiar artículos con estos otros teóricos, ayudándose mutuamente a desarrollar la teoría de la inflación, y ha habido muchos más refinamientos y revisiones desde el modelo original de Guth.
Más recientemente, Guth ha expresado su creencia de que nuestro universo es sólo uno de los innumerables universos que han surgido como parte de un multiverso. Según esta teoría, la inflación cósmica nunca termina, sino que continúa expandiéndose a un ritmo exponencial, con universos adicionales creándose constantemente como «burbujas» dentro del proceso inflacionario (en cierto modo, esta teoría es similar a la desacreditada teoría del estado estacionario de Fred Hoyle). Cree que todo el cosmos fue creado por fluctuaciones cuánticas a partir de la nada (lo que, según él, es perfectamente compatible con la ley de conservación de la energía, ya que el valor total de la energía sigue siendo cero) y se le cita diciendo que «el universo es el último almuerzo gratis».
Guth sigue dando conferencias en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y ha escrito más de 60 artículos técnicos sobre los efectos de la inflación cósmica y sus interacciones con la física de partículas. Ha ganado numerosos premios y medallas, entre ellos la Medalla del Centro Internacional de Física Teórica y la Medalla Eddington. Su libro de 1998, «The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins», se convirtió en un popular bestseller.
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