La música del Big Bang: cuando el universo fue un líquido perfecto

“Todas las notas deben finalizar muriendo”, dice el maestro Marin Marais, gran violagambista y compositor, músico de la corte durante el reinado de Luis XIV en Francia. Nos recordaba de esa manera el efecto que debe lograr el instrumento musical cuando el sonido atraviesa el aire en una sala de conciertos.Pero la música y armonía no son el monopolio de los instrumentos musicales. A la música también se la encuentra en el canto de los pájaros y en la regularidad que tiene el aleteo de una cigarra. Hay acordes en la manera como giran los astros y hay intervalos melódicos en la radiación cósmica de fondo.Cuando el Universo tenía un microsegundo de edad era un líquido perfecto hecho de quarks y gluones a muy alta temperatura. El Universo comenzó con un plasma primordial del que se originó todo lo que vemos. Esa materia prístina estaba hecha de partículas elementales a una temperatura mayor a los cinco billones de grados Celsius y las más altas densidades. Para los físicos, un líquido perfecto es el que fluye sin resistencia y, la fase primigenia que apareció en los primeros instantes del Universo era eso: el fluido cósmico más perfecto de cuánto puede existir. Su viscosidad era tan baja como los principios naturales de la mecánica cuántica lo permiten. Las sustancias viscosas como la miel son gruesas y mantienen una fuerte fricción interna, en cambio, la pegajosidad desaparece en los líquidos perfectos. Hoy podemos estudiar ese fluido del que venimos porque el proyecto Gran Colisionador de Hadrones del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) produce el estado que debe ser muy parecido a esa sopa de quarks y gluones de los primeros instantes.Para eso hace choques entre iones de plomo a velocidades ultra-relativistas y observa con cuidado todo lo que ocurre para reconstruir las propiedades y características del plasma que solo vive femtosegundos para enfriarse y desintegrarse nuevamente. Las mediciones realizadas por los experimentos del laboratorio muestran que la viscosidad de ese caldo cósmico es apenas un poco más alta que el valor más bajo posible que impone la Mecánica Cuántica. Se trata pues de un líquido perfecto. La materia de la que provenimos fluye sin resistencia. Entre otras muchas propiedades de esa materia de quarks y gluones la velocidad del sonido en ella es de gran relevancia. El sonido es una onda que viaja por un medio, produciendo compresiones y elongaciones del material que lo compone. La velocidad con que el ruido viaja por el medio depende de la densidad que también depende de la composición y las condiciones de presión y temperatura. Por eso es por lo que, medir la velocidad del sonido, puede darnos mucha información de la naturaleza de la sustancia por la que se propaga. En la atmósfera terrestre el sonido viaja a 343 metros por segundo si la temperatura es de 20 grados Celsius, la humedad del 50% y una atmósfera de presión. A 0 grados Celsius, el sonido viaja a 331 metros por segundo y sube aproximadamente en 0.6 metros por segundo con cada grado Celsius de temperatura que aumente. En los líquidos la velocidad del sonido es mayor. Por ejemplo, en el agua es de 1481 metros por segundo y en el hierro es de 5 mil 120 metros por segundo. En materiales rígidos como el diamante el sonido llega a los 12 mil metros por segundo. Se puede caracterizar a los materiales midiendo la velocidad con que el sonido viaja por ellos.El experimento CMS (por sus siglas en inglés Compact Muon Solenoid) del Gran Colisionador de Hadrones que se encuentra en Ginebra, Suiza, midió recientemente la velocidad del sonido en el plasma primordial de quarks y gluones y obtuvo que en ese medio las ondas acústicas viajan a la mitad de la velocidad de la luz. De manera que cuando el Universo comenzaba en la forma de ese fluido prístino el sonido viajaba en perturbaciones ondulatorias por él, se propagaba generando música cósmica y estas ondas determinaron la estructura del Universo configurando a gran escala la disposición de las galaxias, nebulosas y estrellas que observamos.A medida que el Universo se expandía y se enfriaba, las ondas acústicas quedaron petrificadas en el fondo de radiación cósmica dejando un patrón que conocemos de las imágenes que se han venido construyendo desde la década de los años noventa por el satélite COBE (Cosmic Background Explorer) y luego por la sonda Planck y la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).Alguna gente ha traducido las frecuencias cósmicas que existieron en ese plasma a sonidos audibles para generar un eco de la música del Big Bang.La distribución de galaxias que vemos en las nuevas imágenes del satélite James Webb Space Telescope y antes con el telescopio Hubble es la huella de la sinfonía primigenia, de ondas que iban y venían en el plasma y que ejecutan una música cósmica que ordenó y estructuró el Universo entero. El tamaño de una de las oscilaciones en el plasma original correspondería a aproximadamente 500 millones de años luz en el firmamento actual. De manera que en esa escala podemos ver la partitura que modeló el cielo, dando forma al tejido de materia y energía visible e invisible. Esa melodía del Universo sigue susurrando el ritmo de las esferas.AQ