LO CONFIRMA LA NASA (en sus últimas noticias).

La sonda Maven ayudará a conocer mejor las capas altas de la atmósfera marciana y como funciona la ionosfera del planeta y el efecto que tiene el viento solar. Se podrá certificar así si Marte, como se cree, era un planeta repleto de océanos que fue perdiendo el agua por la acción constante de los vientos solares y la carencia de un campo electromagnético

La sonda Maven alcanza la órbita de Marte | Foto: NASA

Las noticias sobre el planeta Marte no dejan de renovarse y siempre, estas iniciativas tratan de dar un paso más, que nos lleve hacia el pleno conocimiento de aquel planeta y nos cuente lo que allí pudo pasar para que, de ser un planeta amigable, con atmósfera y océanos, y… ¡Posiblemente alguna forma de vida! Se convirtiera en el planeta que hoy conocemos.

Al final lo conseguiremos, sabremos lo que allí pasó y, posiblemente, dentro de algunas décadas, tengamos allí alguna base que nos servirá para partir hacia el Espacio exterior más lejano.

emilio silvera

 Universo = Diversidad = Energía = Actividad = … Vida.

Este archivo es de dominio público porque fue creado por la NASA y,  «el material de la NASA no está protegido con copyright a menos que se indique lo contrario». Lo que veis está situado a unos doscientos kilómetros de Port Augusta en Australia del Sur, dentro de la accidentada región interior y en el límite de la llanura de Nullarbor, hay un gran lago seco.

    Mosaico de Imágenes Landsat

Lago Acraman en la cordillera de Gawler en la Eyre Peninsular, Australia del Sur, es el remanente erosionado de una estructura de impacto de anillos múltiples. El complejo consta de un amplio anillo interior 30 kilometros rodeado de una serie de anillos concéntricos exteriores se extiende por 160 km. Se formó hace 600 millones de años. Fue descubierto después de que se encontraron rocas de la Cordillera de Gawler incrustado en Flinders Ranges formaciones sedimentarias.

De forma aproximadamente circular, el lago Acraman tiene un diámetro de unos treinta kilómetros. Aunque se parece a otras muchas cuencas saladas en esa parte de Australia, el Lacraman no es un lecho lacustre ordinario. Hace unos seiscientos millones de años un meteoro gigante cayó del cielo y abrió un enorme agujero en lo que ahora es la península Eyre. El agujero original media al menos noventa kilómetros de diámetro y varios kilómetros de profundidad. El lago Acraman de hoy es todo lo que queda de aquella monstruosa cicatriz, un testigo mudo de un antiguo cataclismo de proporciones inimaginables.

La erosión del cráter no ha permitido a los científicos calcular su diámetro exacto aunque las cifras que se manejan hablan de entre 85 y 90 kilómetros. En cuanto a su antigüedad, el impacto se data hace 590 millones de años. Estamos tranquilos en nuestros quehaceres del día a día, o, en nuestras casas ocupados en los más variados menesteres: una lectura, una película, charlando mientras nos tomamos un café… Y, pocas veces pensamos que, estamos expuestos a situaciones que, como la de arriba, pudiera acabar con nuestras esperanzas de futuro.

Hubo un tiempo en que la superficie de la Tierra, en lenta y progresiva formación, fue ametrallada por una lluvia de meteoritos de todo tipo de tamaño, peso y composición. Muchos vestigios de aquella época turbulenta han desaparecido, pero podemos aún ver las huellas que dejaron en la superficie de nuestro planeta.

He aquí una muestra de algunos de los cráteres más grandes de la Tierra.

En la foto superior podemos ver un cráter que se ubica a poco mas de media hora de coche de la ciudad de Flagstaff en Arizona (Estados Unidos). Pueden verse unos pequeños puntitos sobre su borde izquierdo. Son personas. Así podemos tomar conciencia de la dimensión real de esta herida provocada hace 50.000 años. Se estima que el cuerpo que impactó sobre el terreno medía unos 100 metros de diámetro, pesaba unos 300.000 kilos de hierro y niquel.

Este enorme crater irregular, de unos 3 kilómetros de diámetro es el Glosses Bluff, en Australia. Se calcula su edad en unos 140 millones de años y su presencia ha despertado sentimientos mágicos en los pueblos originarios de la zona. Hoy está protegido dentro de la Reserva Natural de Tnorala y es un sitio sagrado para el pueblo Arrernte. Como en todos los pueblos de la antigüedad, de este lugar se cuentan “historias” de mujeres celestes bailando como estrellas en la Vía Láctea…

 

                                                                   Imágen de satélite

El mayor impacto sobre la tierra que se tenga conocimiento, sucedió hace 2.020 millones de años a poco más de 100 kilómetros de la actual ciudad de Johannesburgo (Sudáfrica). Se le llama Vredefort y es tan grande que no puede abarcarse en una sola mirada: 300 kilómetros de diámetro. La ciudad que le da nombre está en su interior, así como bosques, un río y carreteras. Desde el año 2005 es Patrimonio Natural de la Humanidad. Se calcula que al impactar el meteorito se liberó una energía de 100 millones de megatones de dinamita y que se desplazaron 70 000 km³ de roca. Se estima que el meteorito que causó el cráter tendría entre 5 a 10 km de diámetro. Desde el año 2005 el cráter de Vredefort es considerado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO.

Otros cráteres provocados por impactos de meteoritos son:

 

                          El Cráter Popigai en Siberia (Rusia) y el 4to. más grande del mundo, con un yacimiento de diamantes en su interior.

El Cráter  Kebira En el Desierto de Sahara en Libia que originalmente era 25 veces más grande que el de Arizona, pero la erosión y la arena lo han desdibujado.

                                                         El Cráter Manicouagan al norte de Canadá, con más de 210 millones de años de edad.

El Cráter Chicxulub en la Península de Yucatán. Se supone que su impacto en la Tierra hace 65 millones de años, pudo haber auspiciado la desaparición de muchas especies, entre ellas los dinosaurios y otras muchas especies que dieron la posibilidad a los pequeños mamíferos para que resurgieran con fuerza.

Son muchos más los cráteres que jalonanla superficie terrestre y, menos mal que, todos se refieren a épocas muy lejanas. Hasta el momento, hemos tenido la gran suerte de que, alguno de esos episodios no se repitiera en épocas recientes. El daño físico causado por un gran impacto cósmico supera todo lo imaginable. El cuerpo incidente, típicamente de varios kilómetros de diámetro, podría pesar unos cien mil millones de toneladas. Viajando a una velocidad (más o menos) de veinte o treinta kilómetros por segundo, provoca una explosión equivalente a al menos cien millones de megatones TNT, muy superior a todas las armas nucleares del mundo juntas.

Cuando entra en la atmósfera, el objeto desplaza una enorme columna de aire, lo que crea una potente onda de choque que viaja alrededor de la Tierra. Al golpear el suelo, el bólido, junto con gran parte del material circundante, se evapora intantáneamente. Enormes cantidades de rocas son extraídas de la zona afectada y proyectadas con extrema violencia hacia el aire, incluso al espacio exterior tal es la velcidad que alcanzan, y, detrás, dejan un cráter gigantesco.

Los grandes fragmentos rocosos expulsados caen de nuevo atraídos por la fuerza de gravedad del planeta, y van a parar a centenares o miles de kilómetros, e inflaman la vegetación con su violenta incandescencia. El temblor producido por el impacto primario supera a los terremotos más violentos y produce aún más daño. Si el bólido cae en el mar, produce Tsunamis de muchos kilómetros de altura que devastan las riberas del océano e inundan inmensas franjas de tierra.

El polvo levantado por todo el horrible acontecimiento llega a cubrir a todo el planeta; la luz del Sol queda oculta al ser bloqueada durante meses y hasta años, y, algunas especies vivas, sobre todo las vegetales,  por la falta de luz, languidecen y mueren, con lo cual, desaparece el sustento de otro montón de espcies que dependen de las plantas para vivir. La lluvia ácida es el siguiente acontecimiento que se deriva de todo esto y, ante estas perspectivas, muchas especies vivan no pueden evitar que les llegue la extinción.

Es nuestra casa, nuestro habitad, nuestro refugio y, como tal, la debemos tratar con el esmero que se le debe a quien nos ha proporcionado toda clase de elementos y materiales que nos son necesarios para vivir y, por ello, siempre estaremos con ella en deuda. Sin embargo, como hemos visto a lo largo de este pequeño reportaje, son otros muchos los factores que la amenazan a ella y, de paso, a nosotros. Son situaciones que no podemos controlar y que, en el paso, fueron frecuentes.

Nuestras mentes, máquinas (casi) perfectas que están preparadas para inducirnos en todo momento lo mejor para nosotros, nos tiene alejados de esta realidad que pende sobre nuestras cabezas, ya que, aunque estuviéramos pensando todo el tiempo en la posibilidad de que un meteoro gigante nos venía envima, poco podríamos hacer aparte de estar preocupados, o, algo más. Así que, como la Naturaleza es “sabia”, nos hace estar despreocupados de estos temas que siempre estarán latentes sobre nuestras cabezas.

Llegados a este punto, me vienen a la memoria aquellas palabras enardecidas del poeta-filósofo romano Lucrecio que, llevaban la intención de convencernos de que no estamos sólos en el universo. Lucrecio argumentaba que si el universo estaba hecho de átomos idénticos y sujetos a leyes universales de la Naturaleza, entonces los mismos procesos que dieron lugar a la vida en la Tierra deberían también dar lugar a la vida en otros mundos. El argumento, que se remonta al atomista griego Epicuro, es convincente. Pero, algunos preguntan ¿Es correcto?

Naturalmente que Sí, es tan correcto como el hecho de que, también en esos otros mundos, pueden caer meteoros enormes que acabe con sus especies como, de hecho, sucedio aquí, en la Tierra.

emilio silvera

 

Hablar de una Naturaleza simétrica sería condenar a nuestro Universo a la monotonía de la igualdad, y, todos sabemos que en él se encuentra todo lo que existe, la Materia, el Tiempo y el Espacio, todo ello acompañado por fuerzas que hacen de nuestro universo el que conocemos y, dentro de toda esa inmensidad, también se encuentran la simetría y la asimetría, como en nuestro mundo el día y la noche. La riqueza de la diversidad que conforma ese todo que el Universo es.

La exploración de la simetría y la asimetría en la Naturaleza comenzaba con el mayor de los objetos naturales: ¡El propio Universo! Y, hemos ido reduciendo gradualmente la escala de tamaños con estructuras cada vez más pequeñas. En otras ocasiones hemos tenido aquí mismo la oportunidad de hablar de la simetría que encontramos en la Naturaleza de las plantas y de los animales. Ahora, desvíamos nuestra atención hacia estructuras todavía menores, las diversas subunidades que constituyen todas las sustancias materiales, vivas o inertes.

Antes de continuar y para aquellos que lo puedan desconocer, será conveniente que tengan una conciencia clara de qué son exactamente estas unidades inferiores. Comenzando con las más pequeñas y yendo después en sentido ascendente, la escala sería:

Las partículas elementales que están descritas en el Modelo estándar actual de la física de partículas que conforman la materia y las fuerzas con las que interaccionan y que, hasta donde hemos podido saber, están divididas en familias:

Leptones: partículas puntuales con una dimensión espacial inapreciable. Los seis leptones conocidos  son el electrón, el muón y el tauón, y el neutrino asociado a cada uno de ellos, el neutrino electrónico, muónico y tauónico.

Hadrones: Son aquellas partículas que se cree que están compuestas de pequeñas partículas puntuales llamadas quarks. Se han identificado cientos de hadrones, de los cuales los más importantes son el protón y el neutrón, ya que junto con el electrón forman la materia ordinaria.

Bosones: Partículas de “cambio”, partículas “soporte”, partículas “mensajeras” o partículas “indicadoras”. Contienen o son intermediarias de las cuatro fuerzas: electromagnetismo (conducido por el fotón), la fuerza débil (conducida por los vectores bosones intermedios), la gran fuerza nuclear (por los gluones) y la gravedad (por el gravitón aún no detectado). A finales de lños años setenta, las fuerzas elecdtromagnética y débil se unificaron en lo que ahora llamamos la fuerza electrodébil. La teoría electrodébil predice un bosón masivo denominado partícula de Higgs que, según nos han dicho los del LHC, ha sido encontrado. Veremos que explicaciones nos facilitan sobre ese hallazgo que… ¡ha quedado huérfano de los datos precisos que nos convenzan de su existencia real!

            Representación de los tres bosones intermediarios en la fuerza electrodébil

Una vez descritas, muy someramente, las partículas de la materia y las fuerzas que rigen el universo conocido, tendríamos que pasar, de inmediato, al paso próximo que estaría representado por el átomo que, hasta donde conocemos, es la menor unidad estructural en la que puede dividirse la materia sin que pierda sus propiedades. En el centro de todo átomo está el núcleo, que debe contener al menos un protón, pero habitualmente está formado por una mezcla de protones y neutrones. Alrededor del núcleo, agrupados en “capas”, están los electrones. El átomo más sencillo, el de Hidrógeno, tiene un núcleo con un protón, alrededor del cual se mueve un único electrón. El átomo más complejo que se ha encontrado en la Naturaleza es el del Uranio, con 92 electrones. En el laboratorio se han encontrado algunos  elementos más complejos a los que se llaman transuránicos, es decir, que van más allá del uranio y que no se encuentran en la Naturaleza, son artificiales.

Como podéis ver, el Uranio tiene 92 Protones y 146 Neutrones. Para equilibrar el átomo, el número de eletrones es también de 92, ya que al tener el elecdtrón, carga negativa equivalente a la carga positiva del protón, se consigue el equilibrio entre ambas y se alcanza la estabilidad, es decir, que el átomo sea neutro. Si un átomo pierde un electrón de su capa más externa se convierte en un átomo con carga positiva. Si gana uno, queda con carga negativa. Los átomos con carga eléctrica reciben el nombre de iones.

La molécula es una agrupación ordenada de átomos y constituye la mínima unidad de un elemento que puede subsistir de manera independiente. Mediante la afinidad química, los átomos están capacitados se unen entre sí y forman moléculas, que tienen un tamaño de alrededor de un millonésimo de milímetro. La afinidad de los átomos depende de la cantidad de electrones que giren alrededor del núcleo. Los átomos que tienen en la órbita externa ocho electrones no se unen a ningún otro elemento, dado que se encuentran equilibrados; estos constituyen los llamados gases nobles: helio, neón, argón, criptón, xenón y radón. Los demás átomos tratan de completar el número de ocho electrones hasta configurarse como los gases nobles. Es decir, los que tienen un electrón se combinan con los que tienen siete electrones.

Un equipo de científicos del Instituto de Astrofísica de las Canarias (IAC) y la Universidad de Texas lograron identificar una de las moléculas orgánicas más complejas encontradas hasta ahora en la materia entre las estrellas, el llamado espacio interestelar. El descubrimiento del antraceno podría ayudar a resolver un misterio astrofísico de décadas de antigüedad sobre la producción de las moléculas orgánicas en el espacio.

Buscar moléculas de azucar en el espacio exterior, sería una manera de acercarnos a posibles formas de vida en las que, estas moléculas están presentes y, como sabéis (la imagen de arriba lo demuestra), han sido halladas tales moléculas por el potente radioteslecopio ALMA en el norte de Chile que permitió detectarlas moléculas en torno a una estrella joven, similar al sol, un inédito hallazgo para la ciencia, según el Observatorio Europeo Austral (ESO).

Este espectro tomado por el telescopio espacial de infrarrojos HERSCHEL ilustra la variedad molecular existente en una nube interestelar como la de Orión. Agua, monóxido de carbono, metanol, formaldehído, cianuro de hidrógeno, óxidos de azufre y otras moléculas (de las cuales hay muchas aún sin identificar) dejan sus firmas inequívocas en la emisión del infrarrojo lejano que se origina en la nebulosa. El espectro se muestra superpuesto a una imagen (también infrarroja) tomada por el telescopio espacial Spitzer.

Muchas son ya las moléculas de la vida ahí encontradas. Si una sustancia está formada por un único tipo de átomos, diremos que es un elemento. Cuando una molécula está formada por átomos de distintos tipos, la sustancia se llama compuesto. El agua es un compuesto: su molécula consta de dos átomos de hidrógeno unidos por un enlace químico (electromagnético) a un átomo de oxígeno. El número de átomos que constiruyen la molécula de un compuesto puede variar desde dos o tres hasta las decenas de miles que conforman la molécula de un complejo proteínico.

Si miramos esta imagen de visión de rayos X de un cristal de hielo que tiene simetría exagonal, es la equivalente a multiplicar el original por 100000000. Los átomos de oxíogeno se representan como bolas  rojas y los de Hidrógeno como bolas azules más pequeñas. Todos los enlaces entre estos átomos se representan como barras blancas para resaltar la red hexagonal en forma de colmena que forma el conjunto de moléculas de H₂O.

En el agua líquida también hay molécuklas de H₂O, pero en ese caso se encuentran más calientes que en el hielo. Lo que significa que se mueven mñás libremente y de hecho esa es la razón de que el agua sea un líquido sin forma propia y se adapta al recipiente que lo contiene. Pero si el agua se congela, las fuerzas de interacción entre las moléculas de H₂O ganan a las fuerzas derivadas del movimiento térmico y forman un conjunto rígido que presenta su estado más estable (de menor energía) cuando se ordenan… precisamente con simetría Hexagonal.

Por eso los cristales de nieve son siempre hexagonales. La estructura de los cristales a nivel atómico determina su forma final. Y este no es un ejemplo aislado. La composición y la estructura a nivel atómico y molecular es la clave que determina la estructura, dureza y demás propiedades en general de todos los materiales que nos rodean. Hasta aquí llegan las escalas de estructuras básicas.

Naturalmente, podemos hablar de unidades todavía mayores, como los minerales  y las rocas. Un mineral es, simplemente un elemento o un compuesto en estado sólido que se encuentra en la Naturaleza y que no es el resultado de un proceso biológico; pero si un mineral presenta una, se trata de una estructura cristalina derivada de la colocación de sus moléculas. Las rocas son, sencillamente, mezclas de uno o más minerales diferentes. Como sabemos, las rocas presentan a veces algún tipo de dibujo , como los estratos horizontales de las rocas sedimentarias, pero el trazado es de tan bajo nivel que no se piueden llegar a tomar en consideración cuestiones de simetría como las que antes hemos referido.

Si comenzamos por la parte más alta de la escala, con la estructura de los cristales y seguir bajando por dicha escala hasta la selva  subatómica de las partículas elementales. Sólo los sólidos tienen estructura cristalina. Las moléculas de un gas están tan alejadas las unas de las otras que tienen la libertad de moverse al azar, y es imposible encontrar un modelo geométrico sistemático en su disposición. Os acordáis las formas arabescar de increíble belleza que adoptan, los gases en algunas Nebulosas.

Los fullerenos podrían ser los responsables de haber llevado a la Tierra sustancias capaces de impulsar el inicio de la vida. Los científicos han podido encontrar moléculas de fullerenos en las nubes espaciales que podrían ser, las precursorasa de la vida. ¡El Carbono! ¿Cuántas sorpresas nos tiene reservada este maravilloso elemento?

Si hablamos de las moléculas de un líquido, asl contrario de lo que ocurre con las moléculas de los gases, éstas están más juntas y próximas entre ellas, pero todavía son lo suficientemente libres en sus movimientos como para que no se puedan formar modelos fijos. Los sólidos, por otra parte, tienen moléculas que se aprietan estrechamente entre sí para poder crear una estructura rígida y estable. (En realidad, los átomos de un sólido siguen oscilando, pero las fuerzas electromagnéticas las enlazan tan estrechamente que sus oscilaciones son practicamente posiciones fijas. Para nuestro propósito supondremos que los átomos no tienen movimiento alguno.) En casi todos los casos se estereotipa esta dispoosición sistemática, que constituye la estructura cristalina del sólido.

                      El agua en sus tres estados: hielo, agua líquida y vapor en las nubes

Consideremos el agua. Tanto en su estado gaseoso (vapor) como líquido, sus moléculas están en una disposición caótica, pero cuando se hiela y pasa al estado sólido, las moléculas se agrupan entre sí en forma de figuras geométricas. El bello cristal de nieve, con simetría hexagonal, como el dibujo de un caleidoscopio, toma su forma directamente d ela forma cristalina subyacente de las moléculas de hielo de su congelador a los gigantescos Icebergs del Ártico, todos tienen la misma estructura cristalina.

Casi todas las sustancias sólidas son cristalinas, aunque el vidrio es una excepción sobresaliente; se origina al enfriarse determinados líquidos de manera tan rápida que las moléculas se agrupan estrechamente antes de tener la menor opción a disponerse de forma ordenada. Sólido o no no, un cristal no es  cristalino. El vidrio tallado de un bello jarrón que es “cristal” para el dependiente de la tienda, no es cristal para el físico.

Las pitonisas que utilizan esferas pulidas procedentes de grandes cristales de cuarzo simples para predecir el futuro mirando a su través, hoy en día lo hacen a menudo a través de esferas de vidrio, puesto que son más baratas. Sería interesante saber si el futuro parece más claro mirándolo por un material en desorden o bien a través de una estructura ordenada.

Los sólidos no cristalinos se llaman amorfos; algunos químicos hablan de ellos como sólidos líquidos ya que, igual que éstos últimos, , carecen de estructura cristalina. El carbón vegetal, las breas y ciertos plásticos, son ejemplos familiares, sustancias que participan con los líquidos en la tendencia a “fluir”, aunque la capacidad de flujo puede ser extremadamente lenta. Incluso el vidrio acabaría fluyendo fuera de su forma si no se tocara durante algunos cientos de años.

La forma geométrica subyacente de cualquier sustancia cristalina se denomina la red de la misma. Unas veces es una configuración de átomos; otras de moléculas. El dióxido de Carbono, por ejemplo, se encuentra en la naturaleza en forma de gas; cuando su temperatura disminuye lo suficiente, se solidifica y se convierte en lo que se llama hielo seco. (Recibe el nombre de seco porque nunca se convierte en líquido, como el hielo ordinario; pasa directamente de sólido a gas.) En él, las moléculas de dióxido de carbono se agrupan entre sí formando la red cúbica con estructura semejante a las vigas de acero de un edificio de oficinas. Las moléculas situadas en las caras de cada cubo dan a esta red concreta el nombre de red cúbica de caras centradas, es decir, así:

           Aquí, cada unidad es una molécula de Dióxido de Carbono.

La sal es uno de los minerales que más abunda en la Tierra. Su nomenclatura química, Cloruro de Sodio, se debe a sus dos iones componentes: cloro y sodio. La estructura de este compuesto, es un cristal con forma de cubo, en la que los átomos de cloro y sodio, dispuestos alternadamente, forman una red cúbica que se va repitiendo con la misma orientación en toda la sustancia, formando una red cristalina.

La sal no sólo sirve para sazonar. Sus iones son fundamentales para la transmisión de impulsos nerviosos, para los latidos del corazón, para la contracción muscular y para desencadenar una respuesta inmune. ¡La próxima vez que aliñen una ensalada, piensen en esto!

No se debe pensar que, por estar por debajo del campo de visión de un microscopio, estas estructuras reticulares no son sino construcciones teóricas que los físicos no han sido capaces de observar. Hubo un tiempo en que esto era así, pero en la actualidad existen muchas técnicas que permiten “ver” estructuras mucho más pequeñas que las que pueden ser vistas directamente. Hoy día, los microscopios electrónicos nos permiten ver lo que nunca pudimos.

Lo que vemos aquí es el cuerpo tratando de curarse a sí mismo. Los objetos con forma de cigarro de color amarillo son las bacterias de la tuberculosis. En torno a ella aparecen los macrófagos. Un macrófago es un fagocito, son células que nos protegen de objetos extraños.

Las esferas que pueden verse aquí son las esporas creadas por el hongo Emericella nidulans. Producen la hidrofobina proteína que hace que las esporas resistentes al agua.

¿Ha tenido caries en los dientes? Caries es causada por la bacteria Streptococcus mutans que convierte el azúcar queda en la superficie de sus dientes a los ácidos. Ese ácido corroe el esmalte dental provocando la caries. Aquí en color azul los Streptococcus mutans está atacando la superficie de un diente.

Explorar el misterio del spin del protón ha sido uno de los objetivos de la investigación científica fundamental en el RHIC

Hemos podido alcanzar a “ver” objetos y figuras estacionadas en esas distancias infinitesimales, nuestros ingenios tecnológicos pueden aumentar, en millones de veces, las proporciones físicas de pequeños objetos y sistemas. Hasta tal punto es así que, si pudiéramos tener delante de nuestros ojos lo que esos experimentos han logrado, nos parecería estar, en un mundo diferente, tan extraña y figuras podríamos contemplar en ese ámbito de lo muy pequeño.

Descendiendo muchísimo en la escala y si consideramos las moléculas como unidades individuales, completamente diferenciadas en los que puedan estar sumergidasa, ¿tienen siempre una estructura simétrica? Si es así, cuando un compuesto dse halla en la Naturaleza o bien se crea en el laboratorio, sus moléculas serán siempre iguales y el compuesto tendrá siempre las mismas propiedades, pero si una molécula está formada por una estructura asimétrica de átomos, sería posible encontrar, o crear en el laboratorio, dos formas completamente distintas del mismo compuesto. Una de ellas contrendría exclusivamente  moléculas orientadas hacia la derecha; la otra, moléculas orientadas hacia la izquierda. Las dos imágenes serían la imagen especular de las de la otra.

          Una molécula con n estereocentros tiene un máximo de 2ⁿ estereoisómeros.

Me gustaría contaros aquí y en este momento, la sensacional historia del descubrimiento de los esteroisómeros pero, no teniendo mucho espacio para finalizar el trabajo, lo dejaré para otra ocasión. Digamos, sin embargo que, el descubrimiento de las moléculas con orientación iaquierda o derecha comenzó en Francia durante la primera parte del siglo XIX. Jean Baptiste Biot, un renombrado físico y químico francés, había descubierto la propiedad de los cristales de cuarzo de desviar un plano de luz polarizada. Una sustancia que tenga esa propiredad se dice que es ópticamente activa.

Bueno amigos lectores, no siempre tenemos que hablar de grandes galaxias y espacios inconmensurables, y, de vez en cuando, conviene bajar a las profundidades del “universo infinitesimal” en el que viven partículas, átomos y moléculas que, como todo en la Naturaleza están sometidas a una serie de leyes que rigen sus comportamientos y, conocerlos, saber lo que allí pueda pasar, es bastante lucrativo para poder aplicar, dichos conocimientos a este mundo macroscópico nuestro y saber, por qué ocurren ciertas cosas en nuestro “gran mundo”.

Ya sabéis: ¡Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas!

emilio silvera

 Entre los teóricos, el casamiento de la relatividad general y la teoría cuántica es el problema central de la física moderna. A los esfuerzos teóricos que se realizan con ese propósito se les llama “supergravedad”, “súpersimetría”, “supercuerdas” “teoría M” o, en último caso, “teoría de todo o gran teoría unificada”.

Ahí tenemos unas matemáticas exóticas que ponen de punta hasta los pelos de las cejas de algunos de los mejores matemáticos del mundo (¿y Perelman? ¿Por qué nos se ha implicado?). Hablan de 10, 11 y 26 dimensiones, siempre, todas ellas espaciales menos una que es la temporal. Vivimos en cuatro: tres de espacio (este-oeste, norte-sur y arriba-abajo) y una temporal. No podemos, ni sabemos o no es posible instruir, en nuestro cerebro (también tridimensional), ver más dimensiones. Pero llegaron Kaluza y Klein y compactaron, en la longitud de Planck las dimensiones que no podíamos ver. ¡Problema solucionado!

¿Quién puede ir a la longitud de Planck para verlas?

         Ni vemos la longitud de Planck ni las dimensiones extra

La puerta de las dimensiones más altas quedó abierta y, a los teóricos, se les regaló una herramienta maravillosa. En el Hiperespacio, todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mecánica cuántica, allí si es posible encontrar esa soñada teoría de la Gravedad cuántica.

Así que, los teóricos, se han embarcado a la búsqueda de un objetivo audaz: buscan una teoría que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intenso calor del universo en sus primeros tiempos, una teoría carente de parámetros, donde estén presentes todas las respuestas. Todo debe ser contestado a partir de una ecuación básica.

¿Dónde radica el problema?

                                      Nuestro universo es tridimensional y no podemos ver otro más allá… ¡si existe!

El problema está en que la única teoría candidata no tiene conexión directa con el mundo de la observación, o no lo tiene todavía si queremos expresarnos con propiedad. La energía necesaria para ello, no la tiene ni el nuevo acelerador de partículas LHC que con sus 14 TeV no llegaría ni siquiera a vislumbrar esas cuerdas vibrantes de las que tanto se habla.

La verdad es que, la teoría que ahora tenemos, el Modelo Estándar, concuerda de manera exacta con todos los datos a bajas energías y contesta cosas sin sentido a altas energías.

Con sus 20 parámetros aleatorios (parece que uno de ellos ha sido hallado -el bosón de Higgs-), el Modelo estándar de la f´çisica de partículas que incluye sólo tres de las interacicones fundamentales -las fuerzas nucleares débil y fuerte y el electromagnetismo-, ha dado un buen resultado y a permitido a los físicos trabajar ampliamente en el conocimiento del mundo, de la Naturaleza, del Universo. Sin embargo, deja muchas preguntas sin contestar y, lo cierto es que, se necesitan nuevas maneras, nuevas formas, nuevas teorías que nos lleven más allá.

¡Necesitamos algo más avanzado!

Se ha dicho que la función de la partícula de Higgs es la de dar masa a las partículas que conocemos y están incluidas en el Modelo estándar, se nos ha dicho que ha sido encontrada pero, nada se ha dicho de cómo ésta partícula transmite la masa a las demás. Faltan algunas explicaciones.

El secreto de todo radica en conseguir la simplicidad: el átomo resulto ser complejo lleno de esas infinitesimales partículas electromagnéticas que bautizamos con el nombre de electrones, resultó que tenía un núcleo que contenía, a pesar de ser tan pequeño, casi toda la masa del átomo. El núcleo, tan pequeño, estaba compuesto de otros objetos más pequeños aún, los quarks que estaban instalados en nubes de otras partículas llamadas gluones y, ahora, queremos continuar profundizando, sospechamos, que después de los quarks puede haber algo más.

¿Acaso las partículas circulan por el campo de Higgs y se ven frenadas por éste que les adosa la masa?

Bueno, la idea nueva que surgió es que el espacio entero contiene un campo, el campo de Higgs, que impregna el vacío y es el mismo en todas partes. Es decir, que si miramos a las estrellas en una noche clara estamos mirando el campo de Higgs. Las partículas influidas por este campo, toman masa. Esto no es por sí mismo destacable, pues las partículas pueden tomar energía de los campos (gauge) de los que hemos comentado, del campo gravitatorio o del electromagnético. Si llevamos un bloque de plomo a lo alto de la Torre Eiffel, el bloque adquiriría energía potencial a causa de la alteración de su posición en el campo gravitatorio de la Tierra.

Como E=mc², ese aumento de la energía potencial equivale a un aumento de la masa, en este caso la masa del Sistema Tierra-bloque de plomo. Aquí hemos de añadirle amablemente un poco de complejidad a la venerable ecuación de Einstein. La masa, m, tiene en realidad dos partes. Una es la masa en reposo, m₀, la que se mide en el laboratorio cuando la partícula está en reposo. La partícula adquiere la otra parte de la masa en virtud de su movimiento (como los protones en el acelerador de partículas, o los muones, que aumentan varias veces su masa cuando son lanzados a velocidades cercanas a c) o en virtud de su energía potencial de campo. Vemos una dinámica similar en los núcleos atómicos. Por ejemplo, si separamos el protón y el neutrón que componen un núcleo de deuterio, la suma de las masas aumenta.

Pero la energía potencial tomada del campo de Higgs difiere en varios aspectos de la acción de los campos familiares. La masa tomada de Higgs es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quizá sea la versión más apasionante de la teoría del campo de Higgs, éste genera toda la masa en reposo. Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas partículas.

Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo estándar miden con qué intensidad se acoplan éstas al campo de Higgs.

La influencia de Higgs en las masas de los quarks y de los leptones, nos recuerda el descubrimiento por Pieter Zeeman, en 1.896, de la división de los niveles de energía de un electrón cuando se aplica un campo magnético al átomo. El campo (que representa metafóricamente el papel de Higgs) rompe la simetría del espacio de la que el electrón disfrutaba.

Hasta ahora no tenemos ni idea de que reglas controlan los incrementos de masa generados por el Higgs (de ahí la expectación creada cuando se estrenó el nuevo acelerador de partículas LHC). Pero el problema es irritante: ¿por qué sólo esas masas –Las masas de los W⁺, W^–, y Z^º, y el up, el down, el encanto, el extraño, el top y el bottom, así como los leptones – que no forman ningún patrón obvio? Y, desde luego, aunque hace algún tiempo que nos dijeron que la tal partícula de Higgs había sido encontrada, no nos han explicado muchas cosas más que faltan en esa fiesta para que la podamos celebrar.

                              No dejamos de experimentar para saber ccómo es nuestro mundo, la Naturaleza, el Universo que nos acoge

Las masas van de la del electrón 0’0005 GeV, a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV. Deberíamos recordar que esta extraña idea (el Higgs) se empleó con mucho éxito para formular la teoría electrodébil (Weinberg-salam). Allí se propuso el campo de Higgs como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagnéticas y débiles. En la unidad hay cuatro partículas mensajeras sin masa –los W⁺, W^–, Z^º y fotón que llevan la fuerza electrodébil. Además está el campo de Higgs, y, rápidamente, los W y Z chupan la esencia de Higgs y se hacen pesados; el fotón permanece intacto. La fuerza electrodébil se fragmenta en la débil (débil porque los mensajeros son muy gordos) y la electromagnética, cuyas propiedades determina el fotón, carente de masa. La simetría se rompe espontáneamente, dicen los teóricos. Prefiero la descripción según la cual el Higgs oculta la simetría con su poder dador de masa. Claro que nadie ha explicado cómo lo hace.

Las masas de los W y el Z se predijeron con éxito a partir de los parámetros de la teoría electrodébil. Y las relajadas sonrisas de los físicos teóricos nos recuerdan que Gerard ^t Hooft y Veltman dejaron sentado que la teoría entera esta libre de infinitos.

En esta última dirección ha publicado numerosos libros y artículos, donde aborda la asignatura pendiente de la unificación de la mecánica cuántica y la teoría del campo gravitatorio. El camino que ha seguido Penrose es encontrar una base común a ambas.

Para ello ha introducido dos modelos: los “spin networks” y los “twistors”, el primero discreto, con una métrica intrínseca, no relativista, previo al concepto de espacio, el segundo continuo, con una métrica extrínseca, relativista e inmerso en un espacio-tiempo dado.