Archivo de 15 febrero 2022

De osciladores, láseres y el comienzo del universo.

 

 

¿Es necesario pensar en una deidad como origen de todo? Desde mi punto de vista, éllo no es para nada necesario. Entonces, ¿cómo empezó el universo en el que somos conscientes? Dejando al margen mi relativa ignorancia en cuestiones de astrofísica, nadie me impide el ponerme a especular. Especular es de balde, afortunadamente. Estas especulaciones mías me permiten ser feliz y ser consciente de que lo estoy siendo en ese momento. Por ello suponen todo un logro en mi día a día, pues me hacen una persona más unida con el cosmos y más satisfecha consigo misma. Ignorando todos los posibles detalles de forma premeditada, mi visión del principio de todo tiene que ver con los osciladores y los láseres de semiconductor.

Un oscilador es un circuito que suministra la energía que inyecta una fuente de alimentación de corriente continua a una señal insignificante y realimenta esa señal amplificada hacia la entrada del circuito de manera selectiva en frecuencia. De esta manera, tenemos una señal de corriente alterna donde no existía antes ninguna, pulsando a una determinada frecuencia, la que resulta ser aquélla en la que se produce la resonancia en la red de realimentación del oscilador. Entonces, ¿qué es lo que le hace arrancar a un oscilador? La causa del arranque del oscilador no es otra que una fluctuación electrónica (que normalmente lleva pareja una fluctuación cuántica), lo que normalmente se denomina en electrónica ruido térmico. A los láseres de semiconductor, que producen luz coherente (en fase) también les sucede algo similar a ésto que describo. Los láseres de semiconductor están formados por un semiconductor enriquecido al que se suministra energía mediante una corriente de bombeo. Gracias a esta corriente de bombeo, en el cuerpo de semiconductor existe una inversión de población, en el sentido de que los electrones del mismo (si hablamos de un semiconductor tipo N) se hallan en la banda de conducción. Cuando estos electrones se recombinan con núcleos atómicos inestables en los que hay defecto de carga negativa, por el hecho de pasar a una situación de menor energía y mayor estabilidad (pasan a la banda de valencia), dan lugar a una liberación de energía proporcional al salto cuántico de esos electrones hasta caer en la órbita definitiva. Este salto cuántico es el mismo para todos los electrones que se recombinan, y por lo tanto la energía de esos cuantos liberados es proporcional a la frecuencia de la onda de luz generada. Como el medio está enriquecido y tiene inversión de población, y en los extremos del láser existen (en el lado izquierdo) un espejo totalmente reflectante y (en el lado derecho) un espejo semireflectante, tenemos que la onda de luz ve aumentada su intensidad a medida que va avanzando en el material semiconductor. Y así se hace la luz en un láser (los máser o amplificadores ópticos usados en comunicaciones ópticas tienen un funcionamiento similar, con la salvedad de que se suprime la realimentación positiva, quitando para ello los espejos de los extremos).

Entonces, ¿qué analogía tiene todo ésto con el comienzo de todo? Pues probablemente, o al menos yo desde mi humildísima posición lo veo así, el universo fue arrancado con una fluctuación cuántica, del mismo modo que arranca un oscilador o un láser de semiconductor. El medio inicial estaba enriquecido de alguna manera y era fuertemente no lineal. Y la fluctuación fue el detonador del Big Bang. ¿Quién suministró la “energía de bombeo” necesaria? Probablemente nuestro universo viene de la contracción de uno previo, y fue la propia presión creciente la que suministró la energía necesaria. Entonces, según éso, no debe ser algo infrecuente la existencia de múltiples universos con distintas condiciones de existencia. Y esa asimetría introducida en el ruido o fluctuación que supuestamente dio lugar al arranque es la misma que observamos hoy en día en la forma de un universo dinámico e inestable. Es necesario un desequilibrio, una rotura de las leyes de simetría, para dar lugar al universo que conocemos.
Claro que todo ésto, dado mi carácter profano en astrofísica, no dejan de ser solamente especulaciones. Y nunca pasarán de éso.