Materia-radiación

La correcta aplicación de la termodinámica al conjunto del universo se convierte, una vez comprendida, en un poderoso instrumento conceptual y de cálculo. Aplicando este enfoque termodinámico al universo tal como aparece hoy, los físicos no hacen sino considerar todo cuanto hay en el universo, como un gas que lo llenase todo. Dicho gas está compuesto por dos elementos importantes.El primer elemento es la materia: las galaxias, las estrellas y toda la materia oscura invisible (básicamente un "gas" de objetos de gran masa que no se mueve mucho). Este gas de materia es "frío" (tiene temperatura cero) porque la temperatura nos indica la energía media del movimiento aleatorio.El segundo componente del universo es la radiación: el gas de fotones micro-ondulares de fondo que descubrieron Penzías y Wilson.¿Cuál de estos dos componentes, materia y radiación, domina la densidad de masa universal? La respuesta es importante, porque, según la teoría de la gravedad de Einstein, la densidad de masa del universo determina su índice de expansión: cuanto mayor es la densidad de masa, más lenta es la expansión. Sí calculamos la aportación de la materia a la densidad de la masa universal de hoy y la comparamos con la densidad de masa-energía del gas de fotones, vemos que la densidad de la materia es, por lo menos, mil veces mayor: en el universo domina la materia, no la radiación. De ello se deduce que la dinámica gravitatoria universal de hoy (la expansión) la controla el contenido de materia, no el de radiación.Aunque la materia domine hoy claramente la densidad energética del universo, el elemento dominante que controlaba la dinámica de la expansión en el pasado lejano, durante el período de la gran explosión, era la radiación. ¿Cómo sabemos eso? Porque sí retrocedemos en el tiempo, el universo se contrae, calienta el gas de partículas que hay en él y eleva la temperatura. La densidad energética de la materia aumenta, pero la densidad de la energía de radiación aumenta más y acaba superando en densidad energética a la materia.