Jun
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Una nueva etapa
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Noticias ~ Comments (0)
Animación de una colisión de protones en el LHC registrados en el detector ATLAS. / ATLAS Experiment © 2014 CERN
El gran acelerador LHC vuelve a generar datos científicos
Un fallo en uno de los grandes detectores empaña el inicio de la nueva fase de funcionamiento con el doble de la energía alcanzada hasta ahora
Alicia Rivera Madrid 2 JUN 2015 – (El País)
Desde este miércoles a primera hora, el gran acelerador de partículas LHC, junto a Ginebra, está produciendo colisiones de partículas a una energía jamás alcanzada en ningún otro experimento, para que los grandes detectores registren la información que los científicos necesitan. Son los primeros choques de protones acelerados hasta una energía de más de 7.000 veces su masa (o energía en reposo), que los enormes detectores registrarán desde hace 27 meses. El LHC, tras tres años funcionando con gran éxito en cuanto a resultados científicos (permitió descubrir el Bosón de Higgs), ha estado dos años parado para ponerlo a punto y poder casi duplicar su energía en esta segunda fase, que pasa de siete teraelectronvoltios (TeV) a 13 TeV a partir de ahora.
Pero, un contratiempo en uno de los grandes detectores de partículas del LHC, el CMS, ha empañado un poco en arranque de esta segunda fase de trabajo con la gran máquina científica.“No es un problema serio. Se trata del sistema de filtros de helio líquido de uno de los imanes”, ha explicado a EL PÁIS Tiziano Camporesi, el líder del CMS. El helio líquido se encarga de la necesaria refrigeración de los imanes superconductores del detector. “Y el filtro principal se ha saturado, impidiendo el paso del helio; lo cambiamos tres o cuatro veces al año, pero esta vez ha sido antes….”, añade Camporesi, comentando que habían visto el problema hace unos días. El filtro se ha limpiado y recolocado, pero el imán afectado “que es importante”, está hoy apagado. Esto no impide a CMS tomar datos y el líder del experimento aclara que en estos primeros días de choques de partículas, y en función del tipo de registros que se toman, se trabaja sin ese imán. De cualquier forma, para el próximo domingo por la noche o lunes por la mañana, confía Camporesi, estará solventado el problema y el CMS tomará datos regularmente.
Camporesi recalca que este inconveniente no afecta en absoluto al funcionamiento del LHC ni de los otros detectores y que, por lo demás, “CMS está funcionando bien, mejor que bien….”, recordando que, en los 27 meses de parada del acelerador, se han hecho notables mejoras y ajustes del gran detector.
Los físicos quieren adentrarse en profundidades inexploradas del universo subátomico con la información que obtendrán en las fenómenos generados por los choques de partículas en esta nueva fase de funcionamiento que hoy ha concentrado vítores y aplausos en la sala de control del acelerador en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).
En los últimos meses los expertos han cumplido la fase de arranque del LHC, instalado en un túnel subterráneo circular de unos 27 kilómetros de diámetro. Los protones, en dos haces que circulan en sentido contrario, se inyectan en los tubos de alto vacío y se van acelerando en los aceleradores previos al LHC hasta que en este alcanzan los siete TeV por haz. En el centro de los detectores, los dos haces se juntan para generar las colisiones a 13 TeV.
A las 10.40 de esta mañana, los operadores del acelerador anunciaron que los haces eran estables, la señal para que los experimentos del LHC pudieran empezar a tomar datos, informó el CERN. Los haces están formados por filas de paquetes de protones que circulan casi a la velocidad de la luz por el LHC guiados por los potentes imanes superconductores del acelerador. “Hoy el LHC se ha cargado con seis paquetes, cada uno conteniendo unos 100.000 millones de protones, pero se irá aumentando progresivamente hasta 2.808 paquetes por haz, lo que permitirá generar hasta ml millones de colisoines de partículas por segundo”, señala el laboratorio en un comunicado.
Si los cuatro grandes detectores ATLAS, CMS, LHCb y ALICE están listos para retomar ahora la labor con miles de físicos e ingenieros en sus respectivos equipos esperando los nuevos datos, igualmente están preparados los sistemas de computación del Laboratorio Europeo de Física de partículas (CERN) para afrontar el torrente de datos que se generan en las colisiones (mil millones de choques de protones por segundo). Las computadoras tienen que garantizar velocidad, capacidad y fiabilidad del registro de datos.
“Durante la primera fase de operación del LHC, estábamos almacenando un gigabyte [de datos] por segundo, con picos ocasionales de seis gigabytes por segundo”, explica Alberto Pace, jefe del servicio de datos y almacenamiento del CERN, en un comunicado de dicha institución. “Para la segunda fase, lo que entonces eran picos se considerará la media, y creemos que podremos incluso llegar a 10 gigabytes por segundo si es necesario”. Además del almacenamiento de datos, todo el sistema de computadoras del LHC tiene que garantizar el rápido y eficaz acceso a la información para miles de científicos en todo el mundo que participan en estos experimentos.
Detectores gigantes
Los cuatro detectores (ATLAS, CMS, ALICE y LHCb) del acelerador LHC son complejísimos equipos que miden hasta 40 metros de largo y 20 de ancho, de miles de toneladas de peso, alojadas en cavidades grandes como catedrales que han sido excavadas alrededor del túnel de unos 20 kilómetros de circunferencia donde está instalado el LHC. Cada detector está formado por docenas de subdetectores, compuesto a su vez de millones de sensores, explican los expertos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). los subdetectores permiten determinar las características de los diferentes tipos de partículas que se generan en las colisiones de protones acelerados. Entre los detectores hay trazadores, que muestran los recorridos de las partículas con carga eléctrica, y calorímetros, que miden la energía de algunas partículas. “Todos los datos que se toman se agrupan y analizan con la perspectiva de comprender qué sucedió en el momento de la colisión de los protones”, explican los especialistas del CERN.
La mayoría de las colisiones de protones no generan resultados interesantes y, para evitar una sobrecarga de los ordenadores con datos inútiles, hay sistemas específicos en los propios detectores encargados de determinar el interés o no de las colisiones y descartar las inservibles.
Más de 3.500 físicos e ingenieros forman los equipos de los dos detectores principales (multipropósito), que son ATLAS y CMS.
Jun
4
¿Cómo llegó la Vida a la Tierra?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El Universo y la Vida ~ Comments (0)
“Los Cometas lo dieron y los cometas se lo llevaron”
Carl Sagan
Cuando se acerca un cometa a nuestro planeta, los astrónomos y aficionados están pendientes de su paso y los mejores telescopios tratan de capturar su imagen y estudiar sus peculiaridades, su linea de viaje, calculan cuando volverá o si se perderá para siempre. Los astrálogos sacan del suceso los más variopintos resultados y hacen al “pobre” cometa culpable de desgracias y catástrofes. Otros, los que menos ideas puedan tener de lo que un cometa es realmente, lo miran con aprensiòn y piensan que algún cataclismo nos acecha.
A diferencia de los asteroides que viajan alrededor del Sol en órbitas circulares confinadas al cinturón de asteroides y al plano de la eclíptica, mientras que los cometas lo hacen en órbitas elípticas inclinadas al azar con respecto al plano de la eclíptica. Cuando un cometa se acerca al Sol, el calor solar vaporiza el hielo. Los gases liberados comienzan a brillar, formando una luminosa bola llamada coma. Empujados por el viento solar, estos gases luminosos forman una larga y brillante cola, en uno de los espectáculos más impresionantes que pueden contemplarse en el cielo nocturno.
Más de uno apuesta por el hecho de que, la Vida en el planeta Tierra, fue traída por algún Cometa que impactó con ella en el pasado. Si nos paramos a pensar un poco, caeremos en la cuenta de que, el hecho de que la Biblia sea tan buena lectura reside en que está llena de drama y espectáculo: fuego y azufre, señales en los cielos, diluvios, aguas que se separan, plagas y pestilencias. Si el mundo fue creado hace seis mil años, como muchos cristianos creían en un tiempo (y algunos aparentemente todavía lo creen). Dios habría estado verdaderamente ocupado en dar la forma actual a nuestro mundo, construyendo montañas y océanos, excavando valles, moviendo glaciares…
Cuando los geólogos del siglo XVIII trataron de explicar las montañas y los valles fluviales, los océanos salados y la glaciación, los estratos rocosos y los fósiles en términos de procesos físicos antes que de acción divina, se dieron cuenta de que serían necesarios muchos más de aquellos seis mil años para formar estos accidentes. Está claro que todos los accidentes de la Tierra han sido moldeados poco a poco por cambios sucesivos que se extendieron a lo largo de enormes períodos de tiempo. Son necesariosmuchos millones de años para asentar los sedimentos rocosos y levantar y erosionar las montañas.
Así que, el Diluvio de Noé, la vorágine volcánica y los rayos celestiales deben ser atribuídos a otros ámbitos más naturales que fueron bien explicados por Charles Lyell, en su libro publicado en 1830 con el título de Principios de Geología (el que se llevó Darwin como compañero de viaje en su viaje alrededor del mundo en el Beagle).
Falla Azores-Gibraltar
La Falla de Azores-Gibraltar o Falla transformante de Azores-Gibraltar, llamada también Zona de falla de Azores-Gibraltar, es una gran falla geológica que se extiende hacia el este desde el final del “rift” de Terceira en las Azores, prolongándose hacia el estrecho de Gibraltar hacia el Mar Mediterráneo. Esta forma parte del límite de placas entre la Placa Euroasiática y la Placa Africana. El tramo situado al este del Estrecho de Gibraltar está pobremente estudiado y es habitual considerarlo un límite “difuso”. En algunos puntos cerca de la Península Itálica algunos geólogos creen que la falla conecta con una zona de subducción donde la placa Africana está subduciendo lentamente por debajo de la placa Euroasiática.
Si miramos en retrospectiva, podemos ver que el uniformismo de James Hutton tenía un impulso ideológico: era una reacción contra contra las interpretaciones religiosas de la naturaleza. Al final, ha resultado ser una doctrina notablemente tozuda. La evidencia de catástrófes geológicas y biológicas repentinas fue obvia durante mucho tiempo, y pese a todo fue generalmente ignorada. Quienes llamaban la atención sobre esto tendían a ser llamados charlatanes. Cuando el respetado astrónomo Edmon Halley conjeturó en 1694 que un cometa podría chocar ocasionalmente con un planeta, su sugerencia no mereció ninguna atención. El astrónomo H.A. Proctor fue lo bastante temerario como para proponer que los cráteres de la lunares podrían ser el resultado de impactos de meteoritos.
Seria raro que encontráramos un objeto espacial sin señales en su superficie
Si contemplamos la fotografía de planetas y lunas, todos, sin ecepción, nos muestran una imagen muy similar a la de la Luna con intensa formación de cráteres debidos a los impactos recibidos de cuerpos provenientes del espacio exterior: Mercurio y Marte proporcionan ejemplos excelentes. Estos cuerpos han conservado el registro de colisiones porque carecen de una atmósfera espesa y tienen poca actividad geológica. Por el contrario, la mayoría de los impactos en la Tierra…
En este los Dinosaurios lo pagaron muy caro, a nosotros, se nos abrió una puerta
Manicouagan, Canada El depósito de Manicouagan (lago Manicouagan) también conocido como el “ojo de Quebec”, es un lago anular en Quebec central, Canadá, que está situado dentro de los restos de un antiguo y erosionado cráter del impacto. Hace unos 212 millones de años, un asteroide de 5 kilómetros golpeó allí tierra y causó un agujero gigantecon un ancho de 100km. Ha sido erosionado desde entonces por el paso de glaciares y de otros procesos atmosféricos.
Como podeis observar si mirais las imágenes de aquellos cráteres que se formaron en la Tierra en el pasado lejano, han sido borrados por la erosión. Pero no todos. Al menos veinticinco lugares de impactos han sido positivamente identificados tan sólo en Australia. Estados Unidos tiene una de los cráteres más famosos, próximo a la ciudad de Winslow, en Arizona. Conocido como el Cráter del Meteoro o Cráter Berringer, tiene 1,2 Kilómetros de diámetro, cien metros de profundidad y treinta mil años de antigüedad. Se conocen cráteres mucho más grandes y más viejos. Se sabe que, fue hace entre 4.000 y 3.800 milllones de años, cuando se paso una fase de intensa violencia que creó los cráteres lunares.
Cráter Berringer
El periodo medio de la órbita del cometa Halley es de 76 años, pero no se pueden calcular las fechas con exactitud ya que la garvedad de los planetas mayores altera el periodo del cometa en cada vuelta. La órbita del Halley es retrógrada e inclinada 18 grados respecto de la eclíptica. Y, como la de todos los cometas, altamente excéntrica.El núcleo del cometa Halley mide aproximadamente 16 x 8 x 8 kilómetros. El núcleo del Halley es muy oscuro: su albedo es de sólo 0.03, por lo que es más negro que el carbón y uno de los objetos más oscuros del sistema solar. La densidad del núcleo del Halley es muy baja: unos 0.1 gramos/cm3, indicando que probablemente es poroso, quizá debido a la gran cantidad de polvo que queda después de que los hielos se sublimen.
El Halley es casi único entre los cometas, ya que es a la vez grande y activo, y tiene una órbita regular y bien definida. Ésto lo convierte en un objetivo relativamente fácil para los astrónomos, aunque no es el más representativo de los cometas.
El cometa Halley volverá a acercarse al Sol en el año 2061. Arriba poemos contemplar el núcleo que, en realidad, es un iceberg en órbita
Se especula con la idea de que el Sistema Solar entero pasó por una intensa fase de bombardeo de grandes meteoritos y que fue debido a la destrucción de una luna o de algún cometa monstruoso. Desde el punto de vista de la vida, después de esta intensa andanada, la Tierra pudo quedar “sembrada” de sustancias orgánicas. Cuando la nave espacial Giotto pasó cerca del Cometa Halley en 1986, mostró un núcleo negro-alquitrán que contenía Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno y Azufre. Los análisis de los granos de polvo que manaban de su parte frontal probaron que hasta una tercerqa parte era material orgánico
El origen de la vida en la Tierra aún esconde secretos para la ciencia. Uno de los puntos de debate es si los bloques de la química de la vida se formaron in situ o si llegaron a bordo de meteoritos. De ser cierta esta segunda hipótesis, sería más fácil explicar cómo surgieron las enormes y complejas moléculas bioquímicas, ya que nuestro planeta se habría encontrado con parte del trabajo hecho, incluyendo componentes posiblemente escasos en la Tierra primitiva. Pero, además, esta siembra de semillas químicas pudo disparar la evolución de la vida no sólo aquí, sino en lugares como Marte, cuya primera infancia fue muy similar a la de la Tierra.
El descubrimiento de que la Tierra sufrió agotadoras andanadas cósmicas hace 3.800 millones de años nos pone delante de un auténtico rompecabezas. Si hay que creer en el registro fósil, la vida estaba floreciendo ciertamente hace 3.500 millones de años, y posiblemente ya hace 3.850 millones de años. Dadas las funestas consecuencias de un impacto importante, ¿podría la vida haber sobrevivido durante el último bombardeo intenso?
No, no será fácil saber como empezó todo realmente y de dónde procede ese comienzo que tantos han tratado de encontrar
Por desgracia, el rastro de evidencia se acaba precisamente cuando este problema se hace más interesante. Aunque los geólogos han encontrado cristales de zirconio aislados de 4.200 millones de años de antigüedad, y han inferido que algún tipo de corteza sólida debía haber existido en dicha época, las más antiguas rocas intactas encontradas datan de hace 4.030 millones de años. Los procesos geológicos han eliminado casi toda la evidencia de lo que pudio haber sido nuestro planeta antes de hace aproximadamente unos 3.800 millones de años. La Tierra se muestra reacia a ofrecernos secretos de su juventud. Sin embargo, las evidencias indirectas de las condiciones que había antes de hace 3.800 millones de años puiede estar justo debajo (¡incluso dentro!) de nuestras narices.
El ADN humano contiene a 6 mil millones de pares de bases de nucleótidos. Esto hace por lo menos dos metros de cadenas de ADN. Aquellas cadenas tienen que ser almacenadas dentro de ± 6 µ el núcleo clasificado de m de cada célula.: Claramente demasiado grande para caber en el núcleo. Hace falta pues un mecanismo que permita almacenar todo. Este mecanismo debería permitir a ciertas proteínas para tener acceso a las partes específicas del ADN y el puesto en otras partes. Los eucariotas utilizan los nucleosomas. Un nucleosoma está constituido de:± 200 pb de DNA.
2 moléculas de histona H2a
2 moléculas de histona H2b
2 moléculas de histona H3
2 moléculas de histona H4
1 molécula de histona H1
Lo cierto es que la Luz de las estrellas y la mano de la Naturaleza nos trajeron aquí
El ADN de nuestros cuerpos contienen un registro del pasado, porque nuestros genes han sido moldeados por circunstancias ambientales. Aunque el registro genético, como el registro geológico, ha quedado envuelto y oscurecido por los estragos del tiempo, no está completamente borrado. Sonsacando información de los genes, los microbiólogos pueden decir mucho sobre el ancestro universal que pudo haber vivido hace unos 4.000 millones de años, y con esta infromación podemos conjeturar algo sobre las condiciones que imperaban en aquella época. El mensaje que se extrae es una auténtica sorpresa.
Las primeras formas de vida en la Tierra, flotando en la proverbial espuma de los mares primordiales que finalmente dio lugar a los árboles, abejas y humanos, no es sólo un popular concepto darwiniano, sino también una premisa biológica esencial de la que dependen muchos investigadores como parte de las bases de su trabajo.
En el siglo XIX, Charles Darwin yendo más allá que otros, que proponían que podría haber un ancestro común para mamíferos u otros animales, y sugirió que había un ancestro común probablemente para toda la vida del planeta – plantas, animales y bacterias. Un nuevo análisis estadístico lleva esta suposición al banco de pruebas y ha encontrado que no sólo se mantiene a flote, sino que es extremadamente sólida.
¿No era algo obvio, desde el descubrimiento y descifrado del ADN, que todas las formas de vida son descendientes de un único organismo común — o al menos una especie basal? No, dice Douglas Theobald, profesor ayudante de bioquímica en la Universidad de Brandeis y autor del nuevo estudio, detallado en el ejemplar del 13 de mayo de la revista Nature. De hecho, dice: “Cuando me propuse esto, realmente no sabía cuál sería la respuesta”.
Imaginémos que pasaba durante la época de intenso bombaredeo cósmico. Todo gran impacto provocaba una gran convulsión global. La magnitud del desbarajuste era mucho peor incluso que el golpe que destruyó a los dinosaurios. En una época tan tadía como 3.800 millones de años, la Luna fue golpeada por un objeto de noventa kilómetros de diámetro, lo que produjo ujna colosal cuenca del tamaño de las Islas Británicas. Varios cataclismos similares han dejado señales en forma de cercos de montañas. Al ser mucho más grande, la Tierra debe haber sufrido docenas de colisiones de esta magnitud, ademásd de algunas otras que eran incluso mayores.
¿Cómo poríamos nosotros parar a uno de estos? ¿Como Quijote a los molinos?
Si alguno como el de arriba se nos viene encima, siempre me viene a la memoria la imagen (con los medios que tenemos para poder solucionar el problema hoy) de que parecerémos como Don Quijote queriendo derribar aquellos Molinos con su pobre lanza. ¿Qué podríamos hacer? NADA, sólo pagar las consecuencias.
Podríamos continuar analizando más a fondo las consecuencias de lo que, un impacto de esta índole podría producir en la Tierra. Un cuerpo impactante de 500 kilómetros de diámetro escavaría un agujero de 1.500 kilómetros de diámetro y de unos 50 kilómetros de profundidad. Un enorme volumen de rocas quedaría vaporizado en una gigantesca bola de fuego que se extendería rápidamente por todo el planeta, desalojando la atmósfera y creando un horno global. La temperatura superficial ascendería a más de mil grados Celsius, lo que provocaría la ebullición de todos los océanos del mundo y fundiría las rocas hasta una profundidad de casi un kilómetro.
A medida que la atmósfera, aplastantemente densa y vapor supercalentado se enfriaban lentamente durante un período de algunos meses o años, empezaría a llover gotas de roca fundida. Pasaría todo un milenio antes de que pudiera haber lluvia normal, preludio de un gran aguacero de dos mil años (Un Diluvio) que finalmente rellenaria los océanos y haría volver el planeta a algún tipo de normalidad.
El “Tiempo” no me permite continuar con lo que todo esto supondría para la vida tal como la conocemos y, si después de un desastre así, volveríamos a estar presentes en éste mundo que hoy es nuestra casa. Ya sabeis, amigos míos, que la Naturaleza cuando actúa, no tiene en cuenta que nsootros estamos aquí.
emilio silvera
Jun
4
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Ciencia
¿La primera prueba de los Universos paralelos?
Las primeras evidencias de un «flujo oscuro» alientan la teoría de que otros universos podrían estar «tirando» del nuestro. Las anomalías que mostraban los datos obtenidos por el telescopio Planck permiten que los científicos proclamen la existencia de «multiversos»
¿Es nuestro universo simplemente uno entre millones? La primera prueba de que existe un número indeterminado de “multiversos” acaba de ser anunciada gracias a un mapa cósmico que recoge los datos de la radiación de fondo conseguidos por el telescopio Planck. Se trata de la primera evidencia contundente de la existencia de otros universos, y ha sido proclamada por un equipo de cosmólogos que estudiaban los datos conseguidos por el Planck el pasado mes de junio. La conclusión más sorprendente del estudio es que algunas de las anomalías detectadas sólo podían estar ocasionadas por la fuerza gravitacional de otros universos.
“Este tipo de ideas pueden sonar algo absurdas en este instante, justamente como sucedió con la teoría del Big Bang hace tres generaciones –explica George Efstathiou, profesor de Astrofísica en la Universidad de Cambridge-. Pero ahora tenemos una serie de evidencias que han cambiado el modo en que teorizamos sobre el universo”.
Los científicos habían predicho que los datos conseguidos podían ser un fiel reflejo de la distribución de la radiación, pero el mapa muestra una fuerte concentración en la mitad sur del cielo y un ‘punto frío’ (‘cold spot’) que no puede ser explicado con las leyes actuales de la física. Los científicos Laura Mersini-Houghton, física teórica en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, y Richard Holman, profesor en la Carnegie Mellon University, predijeron la existencia de esas anomalías en la radiación en el año 2005 y las achacaron al “tirón” gravitatorio de otros universos.
La Doctora Mersini-Houghton considera que su hipótesis ha sido probada por los datos del Planck, que a su vez han sido utilizados para crear un mapa de la luz del universo desde hace 380.000 años. “Estas anomalías fueron causadas por la fuerza de otros universos y se crearon durante el Big Bang –explica-. Se trata de las primeras evidencias contundentes de la existencia de otros universos que hemos podido ver”.
Como matiza en su blog ‘Not Even Wrong‘ el matemático de la Universidad de Columbia Peter Woit, durante años se había especulado con la posibilidad de que existieran “multiversos”., “pero todos esperábamos que los datos del Planck despejaran cualquier duda al respecto. Pero cuando se dieron a conocer los datos –continúa- sólo un artículo en New Scientist se preguntaba sobre el flujo oscuro (dark flow) y afirmaba que si no existía este flujo, no era preciso buscar explicaciones más exóticas, tales como la existencia de más universos”.
El flujo oscuro
El ‘flujo oscuro’ es un elemento de controversia científica porque la distribución de la materia en el universo observado no lo incluye. Su existencia sugiere que hay alguna estructura más allá del universo visible, o lejos de nuestro horizonte, que está tirando de la materia de nuestro vecindario. Así, los científicos están encontrando movimientos muy extraños en los límites del universo conocido, con una amplia franja de agrupaciones galácticas que parecen ir rumbo a un ‘punto caliente’ cósmico, aunque nadie sabe la razón por la que esto está sucediendo así.
Los cosmólogos miran a las microondas de fondo –el primer flash de luz emitido por el universo, 380.000 años después de su formación – como el último punto de referencia cósmico, la frontera más allá de la cual no podemos ver nada más. Pero en esas microondas primordiales no debería de existir una dirección de preferencia. A pesar de esta “imposibilidad” teórica, un estudio de 2010 logró rastrear el misterioso ‘flujo oscuro’ cósmico, y lo situó en el doble de la distancia que originalmente se había previsto. “No es algo que esperáramos encontrar a corto plazo, pero tampoco podíamos olvidarnos de ello -confirma el científico de la NASA Alexander Kashlinsky, que estuvo al cargo de esta investigación-. Y comprobamos que persiste en distancia mucho mayores, tanto como 2.500 millones de años luz más lejos”.
El ‘flujo oscuro’ describe un posible componente no aleatorio de la peculiar velocidad de las agrupaciones de galaxias. La velocidad medida actualmente es la suma de la velocidad predicha por la Ley de Hubble más un pequeño e inexplicable (u oscuro) flujo de velocidad en una dirección común. De acuerdo con los modelos cosmológicos estandarizados, el movimiento de las agrupaciones de galaxias con respecto a las microondas cósmicas de fondo debería de estar aleatoriamente distribuido en todas las direcciones. Pero no es así.
Un movimiento coherente y extraño
Analizando los datos de tres años de mediciones, los autores del estudio encontraron evidencias de un movimiento “sorprendentemente coherente” de entre 600 y 1.000 kilómetros por segundo de un flujo de agrupaciones a lo largo de una franja de 20 grados del cielo hacia las constelaciones de Centaurus y Vela. Las agrupaciones parecían estarse moviendo a lo largo de una línea que se extendía desde nuestro sistema solar hacia Centaururs/Hydra, pero la dirección de este movimiento es menos cierta. La evidencia indica que las agrupaciones se dirigían más bien hacia el exterior a lo largo de esta franja, alejándose de la Tierra, aunque el equipo no pudo descartar el flujo opuesto.
“Detectamos el movimiento a lo largo de ese eje, pero ahora nuestros datos no pueden afirmar con tanta contundencia como nos gustaría si las agrupaciones iban o venían”, explica Kashlinsky. El movimiento sin explicación afecta a cientos de millones de estrellas desplazándose en dirección a una cierta región del cielo y a una velocidad superior a los ochocientos kilómetros por segundo. No es una velocidad alta en términos cósmicos, pero la existencia de una dirección de preferencia si pone algo en evidencia: la mayoría de los modelos cosmológicos cuentan con objetos moviéndose en todas las direcciones posibles en los límites más extremos del universo. Sin embargo, que exista algo capaz de hacer que los objetos apunten hacia un mismo punto de forma tan masiva era una posibilidad que nunca antes se había imaginado. Siguiendo la estrategia de los astrofísicos, los científicos se están manteniendo en la posición de llamar a cualquier cosa que no entienden “oscuro”, de ahí el raro nombre de ‘flujo oscuro’.
Un agujero negro no puede explicar este movimiento, porque los objetos se aceleran dentro de él, pero los científicos de la NASA han detectado este movimiento constante a lo largo de una vasta extensión de miles de millones de años luz.
Los datos obtenidos abren un amplio abanico de posibilidades científicas. Lo más probable es que nuestro universo experimentara una fase de hiperinflacción en su momento más temprano y que lo que siempre hemos considerado que era el universo infinito, apenas sea una pequeña porción de él.
Jun
4
Publicado en El País
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Noticias ~ Comments (0)
¿Existen otros universos?
La formación de cosmos diferentes surge como predicción de teorías físicas. Expertos internacionales discuten en Madrid cómo serían o si colisionarían
Los físicos que abordan el multiverso coinciden en que sería imposible visitar los universos vecinos, pero pueden estar ahí. / The Washington Post (Washington Post)
Nuestro universo, con lo inmenso que es, con centenares de miles de millones de galaxias visibles y tantos millones de estrellas en cada una de ellas, puede que no sea el único que exista. Tal vez hay otros universos, distintos del que conocemos, y alguno parecido… ¿Sería posible visitarlos? ¿Echarles un vistazo? ¿Comprobar siquiera si efectivamente están por ahí como burbujas aisladas… a no ser que entren algunas en colisión? Medio centenar de expertos estadounidenses, europeos y españoles se han reunido esta semana en un encuentro científico de alto nivel celebrado en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) para discutir precisamente los multiversos y las teorías en las que emerge su existencia.
“Un pez en el océano, puede pensar que todo lo que existe es agua”, empieza por explicar Raphael Bouso, físico teórico de la Universidad de Berkeley (EE UU), abordando el multiverso con una metáfora. “Pero unos peces inteligentes empiezan a investigar y a hacer experimentos con los átomos que tienen alrededor y se dan cuenta de que esos átomos se pueden unir de otra manera y formar otras cosas, como aire, tierra… es decir, que en el universo puede haber regiones completamente diferentes de la que uno vive”. Así, esos experimentos y esas conducen a teorías científicas que pueden hacer predicciones. “Investigamos si puede haber otros universos sin tener necesariamente que visitarlos o verlos”, continúa Bouso, pero advierte: “La teoría no es suficiente, es importante pero no suficiente… hay que probarla”. Con toda la cautela, este científico es optimista y considera que en algún momento la ciencia logrará confirmar o descartar si hay más universos o si nuestro cosmos es único.
“Sí, creo que pueden existir, ¿por qué no? Pero no sé si se van a encontrar pruebas”, señala Lisa Randall, física de la Universidad de Harvard, algo más cautelosa.
Entre el medio centenar de especialistas participantes en el encuentro, organizado por el Instituto de Física Teórica IFT (UAM-CSIC), los hay que ponen más pegas y otros más favorables a la idea o, tratándose de ciencia, a las teorías que cuentan con el multiverso y los fiables que son.
“Soy físico, no puedo asegurar la existencia de un multiverso con total certeza” advierte Luis Ibáñez, catedrático de Física Teórica de la UAM y uno de los organizadores del encuentro. El núcleo de la cuestión por la que estos especialistas se afanan para dilucidar si puede haber o no cosmos vecinos son las denominadas teorías de supercuerdas, un marco físico-matemático en el cual las partículas elementales que forman todo lo que existe no son sino efectos de las diferentes vibraciones de una especie de filamentos subatómicos. Su belleza matemática atrae a miles de físicos, frente al escepticismo de otros muchos científicos dada la dificultad de demostrar si dicha teoría es correcta o no. El atractivo de las supercuerdas es que permiten integrar de forma natural la mecánica cuántica que tan exitosamente describe el microcosmos, con la no menos notable Relatividad General de Einstein que rige el cosmos a gran escala y que las teorías estándar verificadas no logran unificar. “La teoría de supercuerdas parece poseer un inimaginable número de soluciones que corresponderían a universos posibles pero con distintas propiedades”, señalan los expertos como punto de partida.
Pero, además, el multiverso es una consecuencia de otra teoría, la de la Inflación Cósmica, que cuenta con un crecimiento descomunal y rapidísimo del universo en el primer instante del Big Bang. “Si la inflación es cierta, aparece de forma natural el multiverso”, apunta Ibáñez.
Así que se pudieron formar muchos universos a la vez, como burbujas independientes, una de las cuales sería nuestro universo que, recalcan los científicos, crece a partir de ese momento, según describe con éxito la teoría clásica del Big Bang. Esas burbujas “se formarían en el pasado, pero se siguen formando constantemente, pueden estar surgiendo ahora”, explica Ibáñez.
“Si, hay muchos modelos que permiten que haya otros universos, puede que existan, pero no es obligatorio”, alerta Tom Banks, físico de la Universidad de California en Santa Cruz, quizás un poco más escéptico que otros colegas, o menos entusiasta de la idea. “Y no tendremos nunca la oportunidad de explorarlos, de visitarlos”, advierte.
“Hay teorías físicas especulativas que predicen la existencia del multiverso y en ese sentido son imaginables”, apunta Enrique Álvarez, catedrático de Física Teórica de la UAM. “Sin embargo, no existe ninguna evidencia que apoye esta hipótesis”, advierte, situándose con su postura más cerca de Banks que de colegas más convencidos.
El fenómeno que ofrece casi la única posibilidad de comprobar observacionalmente si existen o no cosmos vecinos sería que el nuestro chocara con otro, y las probabilidades son escasas. “Si se hubiese producido un choque así se debería de poder observar en el cielo, en la radiación de fondo de microondas, un patrón característico”, explica Bouso. “Es poco probable, no hay que preocuparse”, apunta Banks. “En la medida en que se pudiera tener información observacional sobre ellos, yo preferiría pensar que esos otros universos son parte del nuestro propio”, añade Álvarez.
Pero, al menos, los modelos teóricos darán pistas de cómo serían esos otros universos. “Serían, la mayoría, muy aburridos, poco interesantes, prácticamente vacíos, con escasa materia o muy diluida… muy distintos del nuestro, que puede ser muy poco corriente, pero es muy complejo, con muchos átomos, mucha material. En los universos vacíos pasan pocas cosas”, responde Bouso. En esto esta de acuerdo Banks: “Tendrían valores diferentes de parámetros fundamentes, como la Constante de Hubble, no habría organismos vivos, tal vez contendrían algunos agujeros negros… pero serían universos poco interesantes”. Y los habría de tamaños muy diferentes, apunta Ibáñez.
“Otros universos no tienen por qué ser como el nuestro, podrían ser completamente extraños, con otro tipo de elementos químicos, sin la materia habitual nuestra, sin vida, o con una vida diferente”, dice Ibáñez.
En la opción de visitas de un cosmos a otro las respuestas coinciden. “No, absolutamente no”, dice Banks. “No, no podríamos ir, ni verlos tampoco”, señala Randall. “No imposible”, añade Ibáñez.
Tal veces los peces oceánicos que Bouso sacó a relucir al principio nunca puedan ver la tierra firme, ni las montañas, ni las nubes del cielo, pero el saber que existen, el comprender como con las cosas, ya es muy importante. “La teoría que predice los multiversos es interesante porque explica cosas que otras no hacen, como por qué el vacío tiene tan poca energía…”, dice Bouso. “Lo que queremos es una teoría que explique nuestro universo, no necesitamos otros, pero la verdad es que muchos de estos modelos con los que trabajamos permiten el multiverso, aunque yo diría que la mayoría de los físicos teóricos no están trabajando en estas cosas”, matiza Banks.
Alan Guth, uno de los padres de la teoría de la inflación cósmica, que ha participado en el encuentro de Madrid, concluyó su charla inaugural con una irónica y original muestra de posturas de grandes físicos acerca de los cosmos múltiples: “Martn Rees, Astrónomo Real Británico, dice que tiene suficiente confianza en la existencia del multiverso como para apostar la vida de su perro; Andrei Linde, profesor de la Universidad de Stanford, apuesta su vida a favor y Steven Weinberg, Premio Nobel de Física en 1979, afirma que tiene suficiente confianza en los multiversos como para apostar las dos vidas: la de Linde y la del perro de Rees”.
Jun
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Sobre nuevas Teorías de la Física
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Nunca dejaremos de hacer preguntas ~ Comments (0)
El universo es un lugar tan maravilloso, rico y complejo que el descubrimiento de una teoría final, en el sentido en el que esta planteada la teoría de supercuerdas, no supondría de modo alguno el fin de la ciencia ni podríamos decir que ya lo sabemos todo y para todo tendremos respuestas. Más bien será, cuando llegue, todo lo contrario: el hallazgo de esa teoría de Todo (la explicación completa del universo en su nivel más microscópico, una teoría que no estaría basada en ninguna explicación más profunda) nos aportaría un fundamento mucho más firme sobre el que podríamos construir nuestra comprensión del mundo y, a través de estos nuevos conocimientos, estaríamos preparados para comenzar nuevas empresas de metas que, en este momento, nuestra ignorancia no nos dejan ni vislumbrar. La nueva teoría de Todo nos proporcionaría un pilar inmutable y coherente que nos daría la llave para seguir explorando un universo más comprensible y por lo tanto, más seguro, ya que el peligro siempre llega de lo imprevisto, de lo desconocido que surge sin aviso previo; cuando conocemos bien lo que puede ocurrir nos preparamos para evitar daños.
Algunos dicen que para cuando tengamos una Teoría de Todo, el mundo habrá cambiado, habrá pasado tanto tiempo que, para entonces, la teoría habrá quedado vieja y se necesitará otra nueva Teoría más avanzada. Eso significa, si es así, que nunca tendremos una explicación de todo y siempre quedarán cuestiones enigmáticas que tendremos que tesolver. ¡Menos mal!
La búsqueda de esa teoría final que nos diga cómo es el universo, el tiempo y el espacio, la materia y los elementos que la conforman, las fuerzas fundamentales que interaccionan, las constantes universales y en definitiva, una formulación matemática o conjunto de ecuaciones de las que podamos obtener todas las respuestas, es una empresa nada fácil y sumamente complicada; la teoría de cuerdas es una estructura teórica tan profunda y complicada que incluso con los considerables progresos que ha realizado durante los últimos décadas, aún nos queda un largo camino antes de que podamos afirmar que hemos logrado dominarla completamente. Se podría dar el caso de que el matemático que encuentre las matemáticas necesarias para llegar al final del camino, aún no sepa ni multiplicar y esté en primaria en cualquier escuela del mundo civilizado. Por otra parte, siempre andamos inventando ecuaciones para todo, que expliquen este o aquel enigma que deseamos conocer.
Lo cierto es que, no conocemos el futuro que le espera a la Humanidad pero, tal desconocimiento no incide en el hecho cierto de que, siempre estemos tratando de saber el por qué de las cosas y, seguramente, si Einstein hubiera conocido la existencia de las cuatro fuerzas fundamentales, habría podido avanzar algo más, en su intento de lograr esa ecuación maravillosa que “todo” lo pudiera explicar.
Muchos de los grandes científicos del mundo (Einstein entre ellos), aportaron su trabajo y conocimientos en la búsqueda de esta teoría, no consiguieron su objetivo pero sí dejaron sus ideas para que otros continuaran la carrera hasta la meta final. Por lo tanto, hay que considerar que la teoría de cuerdas es un trabajo iniciado a partir de las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein, de la mecánica cuántica de Planck, de las teorías gauge de campos, de la teoría de Kaluza-Klein, de las teorías de… hasta llegar al punto en el que ahora estamos.
La armoniosa combinación de la relatividad general y la mecánica cuántica es un éxito muy importante. Además, a diferencia de lo que sucedía con teorías anteriores, la teoría de cuerdas tiene la capacidad de responder a cuestiones primordiales que tienen relación con las fuerzas y los componentes fundamentales de la naturaleza. Allí, en sus ecuaciones, aparece el esquivo gravitón impicándo con ello que la teoría contiene implicitamente una teoría cuántica de la Gravedad.
¿Nos podría hablar esa nueva teoría de los universos paralelos?
Igualmente importante, aunque algo más difícil de expresar, es la notable elegancia tanto de las respuestas que propone la teoría de cuerdas, como del marco en que se generan dichas respuestas. Por ejemplo, en la teoría de cuerdas muchos aspectos de la naturaleza que podrían parecer detalles técnicos arbitrarios (como el número de partículas fundamentales distintas y sus propiedades respectivas) surgen a partir de aspectos esenciales y tangibles de la geometría del universo. Si la teoría de cuerdas es correcta, la estructura microscópica de nuestro universo es un laberinto multidimensional ricamente entrelazado, dentro del cual las cuerdas del universo se retuercen y vibran en un movimiento infinito, marcando el ritmo de las leyes del cosmos.
Lejos de ser unos detalles accidentales, las propiedades de los bloques básicos que construyen la naturaleza están profundamente entrelazadas con la estructura del espacio-tiempo.
Claro que, siendo todos los indicios muy buenos, para ser serios, no podemos decir aún que las predicciones sean definitivas y comprobables para estar seguros de que la teoría de cuerdas ha levantado realmente el velo de misterio que nos impedía ver las verdades más profundas del universo, sino que con propiedad se podría afirmar que se ha levantado uno de los picos de ese velo y nos permite vislumbrar algo de lo que nos podríamos encontrar.
Mientras que la soñada teoría llega, nosotros estaremos tratando de construir ingenios que como el GEO600, el más sensible detector de ondas gravitacionales que existe ( capaz de detectar ínfimas ondulaciones en la estructura del espacio-tiempo ), nos pueda hablar de otra clase de universo. Hasta el momento el universo conocido es el que nos muestran las ondas electromagnéticas de la luz pero, no sabemos que podríamos contemplar si pudiéramos ver ese otro universo que nos hablan de la colisión de agujeros negros…por ejemplo.
La teoría de cuerdas, aunque en proceso de elaboración, ya ha contribuido con algunos logros importantes y ha resuelto algún que otro problema primordial como por ejemplo, uno relativo a los agujeros negros, asociado con la llamada entropía de Bekenstein-Hawking, que se había resistido pertinazmente durante más de veinticinco años a ser solucionada con medios más convencionales. Este éxito ha convencido a muchos de que la teoría de cuerdas está en el camino correcto para proporcionarnos la comprensión más profunda posible sobre la forma de funcionamiento del universo, que nos abriría las puertas para penetrar en espacios de increíble belleza y de logros y avances tecnológicos que ahora ni podemos imaginar.
Como he podido comentar en otras oportunidades, Edward Witten, uno de los pioneros y más destacados experto en la teoría de cuerdas, autor de la versión más avanzada y certera, conocida como teoría M, resume la situación diciendo que: “la teoría de cuerdas es una parte de la física que surgió casualmente en el siglo XX, pero que en realidad era la física del siglo XXI“.
Witten, un físico-matemático de mucho talento, máximo exponente y punta de lanza de la teoría de cuerdas, reconoce que el camino que está por recorrer es difícil y complicado. Habrá que desvelar conceptos que aún no sabemos que existen.
Ellos nos legaron parte de las teorías que hoy manejamos en el mundo para tratar de conocer el Universo pero, sigue siendo insuficiente… ¡Necesitamos Nuevas Teorías! que nos lleven aq conocimientos más profundos de la realidad en que se mueve la Naturaleza, sólo de ersa manera, podremos seguir avanzando.
El hecho de que nuestro actual nivel de conocimiento nos haya permitido obtener nuevas perspectivas impactantes en relación con el funcionamiento del universo es ya en sí mismo muy revelador y nos indica que podemos estar en el buen camino revelador de la rica naturaleza de la teoría de cuerdas y de su largo alcance. Lo que la teoría nos promete obtener es un premio demasiado grande como para no insistir en la búsqueda de su conformación final.
El universo, la cosmología moderna que hoy tenemos, es debida a la teoría de Einstein de la relatividad general y las consecuencias obtenidas posteriormente por Alexandre Friedmann. El Big Bang, la expansión del universo, el universo plano y abierto o curvo y cerrado, la densidad crítica y el posible Big Crunch.
Un comienzo y un final que abarcará miles y miles de millones de años de sucesos universales a escalas cosmológicas que, claro está, nos afectará a nosotros, insignificantes mortales habitantes de un insignificante planeta, en un insignificante sistema solar creado por una insignificante y común estrella.
Pero… ¿somos en verdad tan insignificantes?
Los logros alcanzados hasta el momento parecen desmentir tal afirmación, el camino recorrido por la humanidad no ha sido nada fácil, los inconvenientes y dificultades vencidas, las luchas, la supervivencia, el aprendizaje por la experiencia primero y por el estudio después, el proceso de humanización (aún no finalizado), todo eso y más nos dice que a lo mejor, es posible, pudiera ser que finalmente, esta especie nuestra pudiera tener un papel importante en el conjunto del universo. De momento y por lo pronto ya es un gran triunfo el que estemos buscando respuestas escondidas en lo más profundo de las entrañas del cosmos.
Tengo la sensación muy particular, una vez dentro de mi cabeza, un mensaje que no sé de dónde pero que llega a mi mente que me dice de manera persistente y clara que no conseguiremos descubrir plenamente esa ansiada teoría del todo, hasta tanto no consigamos dominar la energía de Planck que hoy por hoy, es inalcanzable y sólo un sueño.
Sus buenas aportaciones a la Física fueron bien recompensadas de muchas maneras.
En mecánica cuántica es corriente trabajar con la constante de Planck racionalizada racionalizada, (ħ = h/2p = 1’054589×10-34 Julios/segundo), con la longitud de Planck, o, con la masa de Planck, esas unidades adimensionales que no han sido creadas por el hombre y salieron de la Naturaleza misma.
Todo lo anterior son herramientas de la mecánica cuántica que en su conjunto son conocidas como unidades de Planck, que como su mismo nombre indica son un conjunto de unidades, usado principalmente en teorías cuánticas de la gravedad, en que longitud, masa y tiempo son expresadas en múltiplos de la longitud, masa y tiempo de Planck, respectivamente. Esto es equivalente a fijar la constante gravitacional (G), como la velocidad de la luz (c), y la constante de Planck racionalizada (ħ) iguales todas a la unidad. Todas las cantidades que tienen dimensiones de longitud, masa y tiempo se vuelven adimensionales en unidades de Planck. Debido a que en el contexto donde las unidades de Planck son usadas es normal emplear unidades gaussianas o unidades de Heaviside-Lorentz para las cantidades electromagnéticas, éstas también se vuelven adimensionales, lo que por otra parte ocurre con todas las unidades naturales. Un ejemplo de esta curiosidad de adimiensionalidad, está presente en la constante de estructura fina (2πe2/hc) de valor 137 (número adimensional) y cuyo símbolo es la letra griega a (alfa).
Estas unidades de Planck nos llevan a la cosmología del nacimiento del universo y nos proporciona un marco elegante, coherente y manejable mediante cálculos para conocer el universo remontándonos a los primeros momentos más breves posteriores a la explosión o Big Bang. El tiempo de Planck por ejemplo, expresado por , tiene un valor del orden de 10-43 segundos, o lo que es lo mismo, el tiempo que pasó desde la explosión hasta el tiempo de Planck fue de: 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001 de 1 segundo. En la fórmula, G es la constante universal de Newton, ħ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz.
Es una unidad de tiempo infinitesimal, como lo es el límite de Planck que se refiere al espacio recorrido por un fotón (que viaja a la velocidad de la luz) durante una fracción de tiempo de ínfima duración y que es de 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.001 de cm.
Buscamos incansables…¡las respuestas!
Hasta tal punto llegan los físicos en sus cálculos para tratar de adecuar los conocimientos a la realidad por medio del experimento.
Sin embargo, cuando hablamos de estas unidades tan pequeñas, no debemos engañarnos. Precisamente, para tratar de llegar hasta esos límites tan profundos se necesitan máquinas que desarrollan inmensas energías: los aceleradores de partículas, que como el Fermilab o el CERN, han facilitado a los físicos experimentadores entrar en las entrañas de la materia y descubrir muchos de los secretos antes tan bien guardados.
Desgraciadamente, aún no se han fabricado aceleradores tan potentes como para poder detectar la partícula de Higgs, esa partícula responsable de proporcionar masa a todas las demás partículas. Y, por supuesto, más lejos queda la posibilidad de que podamos construir un acelerador que pudiera alcanzar la energía de Planck, del orden de 1019 eV (1 eV = 10-19 julios) = 1’60210×10-19. Hoy por hoy, ni nuestra tecnología ni todos los recursos que tenemos disponibles si empleáramos todo el presupuesto bruto de todos los países del globo unidos, ni así digo, podríamos alcanzar esta energía necesaria para comprobar experimentalmente la existencia de “cuerdas” vibrantes que confirmen la teoría de Todo.
Claro que, pudiera ser que, todo se pudiera alcanzar de manera mucho más simple y que, teniéndolo a la vista, no hemos sabido ver. Habrá que agudizar el ingenio para resolver estas y otras cuestiones que, como la de la Velocidad de la Luz, nos tienem atados y bien atados a este granito de arena inmerso en un vasto universo y que, nosotros, llamamos mundo.
¡Ah! Una cosa es cierta: ¡Nunca podremos saberlo todo! Gracias a eso, seguiremos prosperando y avanzando en el conocimiento de las cosas, del mundo, de la Naturaleza, del Universo en fin.
emilio silvera