Stephen Hawking y Viatcheslav Mukhanov, Premios BBVA en Ciencias Básicas

El físico Stephen Hawking, junto con su colega Viatcheslav Mukhanov, han resultado ganadores del Premio BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas por descubrir que las galaxias se formaron a partir de fluctuaciones cuánticas en el principio del universo.

La originalidad de ambos investigadores fue conectar la física cuántica y la cosmología para explicar por qué en el universo hay grandes acumulaciones de materia, según el jurado de los galardones.

Estos premios, creados en 2008 y dotados con 400.000 euros, pretenden reconocer a los autores de avances significativos en distintas áreas científicas, tecnológicas y artísticas, disciplinas que responden al mapa del conocimiento en la última parte del siglo XX y en el presente, así como a retos fundamentales como el cambio climático y la cooperación al desarrollo.

A principios de los años ochenta Hawking y Mukhanov, trabajando de forma independiente, dijeron que en el universo recién nacido, fracciones de segundo después de iniciarse la expansión, tuvo que haber fluctuaciones cuánticas que actuaron como semillas de las galaxias. Nadie creía entonces que llegara a ser posible demostrar experimentalmente su existencia, pero han bastado tres décadas para que ocurriera exactamente eso: en 2013 un satélite europeo confirmó plenamente las predicciones.

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.

Sin embargo, el trabajo por el que recibe este premio, "puede considerarse el descubrimiento más importante de los confirmados experimentalmente en la unificación de la física teórica fundamental de partículas con la cosmología", según señala el jurado.

LA PREDICCION DE MUKHANOV EN LOS AÑOS OCHENTA

El físico ruso Mukhanov, actualmente catedrático de Cosmología en la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich, Alemania, ha explicado tras recibir la noticia del premio que "ni en sus mejores sueños" imaginó, en los años ochenta, que sus predicciones llegarían a ser demostradas experimentalmente. Mukhanov publicó su trabajo en 1981, cuando aún era un estudiante de doctorado en el Instituto de Física y Tecnología de Moscú, donde investigaba bajo la influencia de grandes físicos teóricos, entre ellos Yakov Zeldovich -uno de los creadores de la bomba atómica-.

En 1982, empleando modelos distintos a los de Mukhanov y Chibisov, Hawking llegó esencialmente a las mismas conclusiones. Así, tal y 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".

Asimismo, Mukhanov "fue el primero en reconocer que la estructura del universo, incluyendo la formación de las galaxias, podía tener origen cuántico microscópico", indica el acta. "En 1982, Hawking estudió de manera independiente un escenario para la aceleración cósmica en presencia de fluctuaciones cuánticas, llegando a la misma conclusión".

Mukhanov ha explicado que llegaron 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", ha declarado.

Además, una derivación de la predicción de los galardonados conduce a un aspecto de la teoría del Big Bang que aún no se considera demostrado: la inflación. Así llaman los físicos a un breve periodo nada más iniciada la expansión en que el universo creció de forma mucho más rápida a como lo ha seguido haciendo después. Para Mukhanov, la inflación es la mejor manera de explicar que las fluctuaciones cuánticas crecieron hasta dar lugar a las acumulaciones de materia actuales, pero admite que otros apuestan por hipótesis alternativas.

El jurado en la categoría de Ciencias Básicas ha estado compuesto por los miembros de la comisión técnica del CSIC: El profesor de investigación del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT-CSIC), Diego Córdoba Gazolaz; la profesora de investigación del Instituto de Física Corpuscular, del CSIC y de la Universidad de Valencia, Carmen García García; el profesor de investigación del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC), Joaquín Pérez Pariente; el investigador científico y coordinador del área de Ciencias y Tecnologías Químicas de Instituto de Investigaciones Químicas (IIQ-CSIC), Francisco Javier Rojo Marcos; el profesor de investigación del Instituto de Ciencias Materiales de Sevilla, del CSIC y la Universidad de Sevilla, Hernán Ruy Míguez García; y el profesor de investigación del Instituto de Tecnología Química del CSIC y de la Universidad Politécnica de Valencia, José Manuel Serrá Alfaro.