Los físicos Stephen Hawking y Viatcheslav Mukhanov han sido galardonados con el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas por descubrir que las galaxias se formaron a partir de perturbaciones cuánticas en el principio del universo. El jurado ha destacado que su teoría, ahora confirmada por las observaciones de los telescopios espaciales, es un avance fundamental en la cosmología.

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Fotografía de los premiados en la séptima edición de los Premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento

La materia se agrupa en el universo formando galaxias, cúmulos de galaxias y supercúmulos de galaxias. Esas grandes estructuras de materia llevan creciendo poco más de 13.000 millones de años, es decir, desde que el universo empezó a expandirse en el Big Bang. Pero ¿cómo empezó el proceso? ¿Por qué empezó a acumularse la materia?

A principios de los años ochenta Hawking y Mukhanov, trabajando de forma independiente, llegaron a la conclusión de que en el universo recién nacido, tuvo que haber fluctuaciones cuánticas que actuaron como semillas de las galaxias. Nadie creía entonces que llegara a ser posible demostrarlo experimentalmente, pero en 2013 un satélite europeo confirmó plenamente las predicciones.

Stephen Hawking,  ganador junto a Viatcheslav Mukhanov del Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas

Encontrar los embriones de las galaxias

Como explica el acta del jurado, “Stephen Hawking y Viatcheslav Mukhanov propusieron que las fluctuaciones cuánticas microscópicas eran el origen de la estructura observable a gran escala del universo. Este planteamiento, ahora validado por las observaciones, es un resultado fundamental en la cosmología”.

El propio Mukhanov, actualmente catedrático de Cosmología en la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich, explica su hallazgo: “Llegamos a la idea de que la misma física que es responsable de la estructura de la materia a escalas muy pequeñas, de los átomos, puede ser responsable también de la estructura a gran escala. Esto parece una locura, pero nos dimos cuenta de que en el pasado el universo era extremadamente pequeño, y por eso la física cuántica podía explicar cómo se formaron los embriones de las galaxias”.

 

El físico ruso Viatcheslav Mukhanov

El británico Stephen Hawking, director de investigación en el Centro de Cosmología Teórica de la Universidad de Cambridge, es probablemente más conocido por sus aportaciones fundamentales a la física de los agujeros negros. La predicción de que los agujeros negros no solo absorben materia y energía sino que además emiten la llamada radiación de Hawking deriva de la aplicación de la teoría cuántica a los agujeros negros, pero carece aún de confirmación experimental.

El trabajo por el que recibe este premio, en cambio “puede considerarse el descubrimiento más importante de los confirmados experimentalmente en la unificación de la física teórica fundamental de partículas con la cosmología”, señala el jurado.

Stephen Hawking nació en Oxford el 8 de enero de 1942, el día que se cumplía el 300 aniversario de la muerte de Galileo Galilei. Quería estudiar Matemáticas en la universidad, pero como en Oxford no era posible hacerlo se matriculó en Ciencia Natural y más tarde se especializó en Física. A continuación se trasladó al Trinity College de Cambridge, donde se doctoró en Cosmología.

Con sólo 24 años ganó el Adam Prize, de la Facultad de Matemáticas de Cambridge, por su estudio Singularidades y geometría del espacio-tiempo y con 32 fue elegido miembro de la Royal Society. Ese mismo año había comenzado su investigación sobre los agujeros negros, y formuló su teoría de que después del Big Bang se formaron diminutos agujeros negros primitivos y que debían crear y emitir partículas térmicamente. Esta idea dio lugar a la denominación de “radiación de Hawking”.

En 1979 accedió a la Cátedra Lucasiana de Matemáticas de la Universidad de Cambridge, creada en 1663 y cuyo segundo titular fue Isaac Newton. Desempeñó este puesto hasta su jubilación en 2009. Después se convertiría en director de investigación en el Centro de Cosmología Teórica de esta misma universidad.

Hawking ha destacado también en su faceta divulgativa con obras tan conocidas como Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros, El universo en una cáscara de nuez y El gran diseño.

Viatcheslav Mukhanov (Kanash, antigua URSS, 1952), se interesó por la Física desde muy joven. En 1972 se matriculó en el Instituto de Investigación Nuclear de Moscú, orientado principalmente a la Física aplicada. “A mí me interesaban más el cielo, las estrellas y la relatividad general”, pero solo “permitían estudiar física teórica a 20 de cada 600 alumnos, que además eran divididos en dos grupos, el Instituto Landau y el Instituto Lebedev”. Su perseverancia en los estudios le permitió, finalmente, incorporarse al segundo grupo, liderado entonces por el profesor Vitali Ginzburg, premio Nobel en 2003 por sus trabajos sobre la superconductividad.

Su trabajo de tesis consistía en formular una nueva teoría de la formación de las galaxias que superase a las existentes. Descontento con el resultado de sus investigaciones, se cruzó por su camino Guennadi Chibisov, otro miembro del Instituto Lebedev diez años mayor, quien le sugirió cuantificar las desigualdades y explicar así el origen de la estructura del universo.

“Pasé cerca de un año haciendo cálculos. Las fórmulas ocupaban páginas y páginas, sin esperanza de que pudieran llegar a ser de utilidad”. Sin embargo, en mayo de 1981el JETP Letters publicó su trabajo “Quantum fluctuations and a nonsingular universe” con sus predicciones. En 1988, recibió la medalla de oro de la Academia de las Ciencias de la URSS.

A principios de los años 90, con el desmoronamiento de la URSS, conoció al cosmólogo Robert Branderberger, a quien convenció para escribir un artículo sobre perturbaciones cosmológicas que en 1992 le valió un puesto postdoctoral en el ETH Zurich. Allí permaneció cinco años hasta aceptar su cargo actual en la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich, donde ejerce como titular de la Cátedra de Cosmología.

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