¿Cómo sabemos lo que sucedió en los primeros segundos después del Big Bang?

Lo más antiguo que observamos es la radiación cósmica de fondo de microondas, emitida cuando el universo tenía 380,000 años y tenía una temperatura de alrededor de 4000 Kelvin. Extrapolamos hacia atrás dentro del régimen de la física conocida, que se extiende a las energías de orden 10 TeV (el LHC funciona a energías de centro de masa de 14 TeV). El modelo estándar de física (física cuántica) y la relatividad general son altamente exitosos y predictivos, por lo que podemos extrapolar con confianza hasta dentro del primer segundo.

Antes de los primeros 50,000 años, el universo estaba dominado por la radiación y, por lo tanto, se expandía con un factor de escala proporcional a la raíz cuadrada de la era, y una temperatura inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la era.

Un evento clave fue la nucleosíntesis del Big Bang, que comenzó cuando el universo se había enfriado a alrededor de 100 mil millones de Kelvins y terminó en los primeros 20 minutos y cuando el universo se había enfriado a 1 mil millones de Kelvins. Lo que resultó de la fase de nucleosíntesis del Big Bang fue, además de la materia oscura, materia ordinaria dominada por núcleos de hidrógeno y helio, electrones y un puñado de núcleos de litio.

“La creación de elementos de luz durante BBN dependía de varios parámetros; entre ellos estaba la relación neutrón-protón (calculable a partir de la física del Modelo Estándar) y la relación barión-fotón”. – (artículo de Wikipedia sobre nucleosíntesis de Big Bang)

No lo sabemos exactamente, pero dado nuestro conocimiento sobre cosmología y física de partículas, podemos hacer una extrapolación en el tiempo de la evolución del Universo para reconstruir su estado a partir del muy poco tiempo después del hipotético Bing Bang. Las propiedades de esta materia de estado muy temprana que llena el Universo unos pocos microsegundos después del Bing Bang se estudian en aceleradores modernos como el LHC que colisiona núcleos pesados ​​a alta energía que permiten crear el llamado plasma quark-gluón de materia hadrónica. Más sobre esto en la interesante entrevista con Johann Rafelski – Entrevista con Johann Rafelski

De verdad que no. El Big Bang no es más que una teoría de cómo surgió todo. Sin embargo, podemos suponer que el universo tuvo un comienzo por la expansión y el enfriamiento del cosmos durante miles de millones de años. Para que se produzca cualquier tipo de “explosión”, debe haber habido una colisión a nivel cuántico.

“Nosotros” no sabemos nada sobre ese “marco de tiempo temprano”, ni siquiera se sabe si alguna vez hubo un “gran estallido”: es todo hipótesis y conjetura (palabras elegantes para “conjeturas educadas”).