Recordemos este reportaje.

CIENCIA

josé manuel nieves / madrid

Nuevos cálculos implican la existencia potencial de mucha agua y, lo más importante, de mucha vida.

 

 

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Investigadores han calculado cuál es la probabilidad de que las estrellas de nuestra galaxia tengan planetas

Hasta ahora, los astrónomos han descubierto ya miles de exoplanetas en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Mundos lejanos que giran alrededor de otras estrellas y muchos de los cuales, además, forman parte de sistemas planetarios que recuerdan a nuestro Sistema Solar. La sonda Kepler, especialmente diseñada para esta búsqueda, es el instrumento que más planetas extrasolares ha descubierto hasta ahora. Y ha sido precisamente utilizando sus datos como un grupo de investigadores de la Universidad Nacional de Australia y el Instituto Niels Bohr, en Copenhague, ha calculado cuál es la probabilidad de que las estrellas de nuestra galaxia tengan planetas en la zona habitable, esto es, a la distancia precisa de ellas para permitir que exista agua líquida en sus superficies.

Los resultados han sido sorprendentes. De hecho, los cálculos muestran que miles de millones de estrellas de nuestra galaxia pueden tener entre uno y tres planetas en sus zonas habitables, lo que implica la existencia potencial de mucha agua y, lo más importante, de mucha vida. El esperanzador estudio se publica hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Gracias a los instrumentos del Kepler los astrónomos han descubierto ya cerca de mil planetas alrededor de estrellas de nuestra galaxia y trabajan ahora para confirmar otros tres mil potenciales. Muchas estrellas cuentan con sistemas que contienen entre dos y seis planetas, aunque podría ser que hubiera más fuera del alcance de los instrumentos de la sonda Kepler, que está mejor equipada para buscar mundos grandes y que estén relativamente cerca de sus soles.

Pero los mundos que orbitan muy cerca de sus estrellas suelen ser demasiado calientes para la vida. Por eso, los investigadores han tratado de averiguar si también podría haber mundos algo más lejos de esos soles, en sus zonas habitables, donde el agua y la vida son teóricamente posibles. Para conseguirlo, los autores del estudio han llevado a cabo una serie de cálculos basados en una nueva versión de un método que tiene ya 250 años de antigüedad y que se conoce como la Ley de Titus-Bode.

Una ley planetaria

Formulada alrededor del año 1770, esta ley permitió calcular la posición exacta de Urano mucho antes de que fuera descubierto. La Ley de Titus-Bode afirma que existe una relación entre los periodos orbitales de los distintos planetas de nuestro sistema solar. Así, la relación entre el periodo orbital del primer y segundo planeta es la misma que existe entre el segundo y el tercero, que entre el tercero y el cuarto y así sucesivamente. Por eso, si sabemos cuánto tardan algunos de los planetas en completar una órbita alrededor de su estrella, es posible calcular cuánto tardarían otros planetas que aún no conocemos en hacer lo mismo, lo que nos permitiría calcular su posición.

“Decidimos usar este método para calcular las posiciones potenciales de planetas en 151 sistemas en los que Kepler ya había encontrado entre tres y seis mundos -explica Steffen Kjaer Jacobsen, del Instituto Niels Bohr-. En 124 de los sistemas planetarios, la Ley de Titus-Bode logró fijar la posición de los planetas. Usando el mismo método, intentamos predecir dónde podría haber más planetas algo más externos en esos sistemas solares. Pero sólo hicimos los cálculos para planetas cuya existencia pudiera después ser confirmada con los instrumentos del propio Kepler”.

En 27 de los 151 sistemas planetarios analizados, los planetas observados no se ajustaban, a primera vista, a la Ley de Titus-Bode. Por lo que los investigadores intentaron encajar los planetas en el “patrón” en el que los planetas deberían ubicarse. Luego añadieron los planetas aparentemente “perdidos” entre los que ya eran conocidos y añadieron, por último, un planeta adicional en cada sistema, más allá del mundo más lejano conocido. De este modo, lograron predecir un total de 228 planetas en los 151 sistemas planetarios.

“Hicimos entonces una lista prioritaria con 77 planetas de 40 sistemas planetarios -explica Jacobsen-. Los que tenían más posibilidades de ser vistos por Kepler. Y animamos a otros investigadores a buscar esos mundos. Si los encuentran, sería un indicativo de que el método se sostiene”.

Los planetas más cercanos a sus estrellas están demasiado calientes como para tener agua y vida. Y los más alejados tampoco sirven por todo lo contrario: son demasiado fríos. Pero entre estos extremos está la zona habitable, donde el agua y la vida son teóricamente posibles. Por supuesto, la zona habitable varía de estrella a estrella, y depende de lo grande y brillante que ésta sea.

Por eso, los investigadores calcularon el posible número de planetas en las zonas habitables basándose en esos mundos “extra”, que habían añadido a los 151 sistemas planetarios estudiados siguiendo la Ley de Titus-Bode. Y el resultado fue de entre uno y tres planetas en la zona habitable para cada uno de los sistemas.

Sólidos y con agua líquida

 

 

Más allá de los 151 sistemas planetarios analizados, los científicos se fijaron también en otros 31 sistemas en los que ya se ha descubierto algún planeta en las zonas habitables o en los que bastaba con añadir un solo mundo extra para llevar a cabo los cálculos.

“En estos 31 sistemas planetarios -asegura Jacobsen- nuestros cálculos mostraron que tienen una media de dos mundos dentro de la zona habitable. Según las estadísticas y las indicaciones que tenemos, un buen porcentaje de esos planetas serían sólidos, con agua líquida y con posibilidades de albergar vida”.

Si extrapolamos estos resultados al resto de nuestra galaxia, significaría que sólo aquí, en la Vía Láctea, podría haber miles de millones de estrellas con planetas en la zona privilegiada para la vida. Jacobsen asegura que lo que pretende ahora es animar a otros investigadores para que rebusquen en los datos de Kepler y comprueben si los planetas predichos por él y su equipo existen realmente y se encuentran en las posiciones calculadas.

Publica: emilio silvera

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La radiación alfa consiste en núcleos de helio-4 (4He) y es detenida fácilmente por una hoja de papel. La radiación Beta que consiste en electrones, es detenida por una placa de aluminio. La radiación gamma es finalmente absorbida cuando penetra en un material denso. El plomo es bueno en la absorción de la radiación gamma, debido a su densidad.

¿Qué no será capaz de inventar el hombre para descubrir los misterios de la naturaleza?

Ha pasado mucho tiempo desde que Rutherford identificara la primera partícula nuclear (la partícula alfa). El camino ha sido largo y muy duro, con muchos intentos fallidos antes de ir consiguiendo los triunfos (los únicos que suenan), y muchos han sido los nombres que contribuyen para conseguir llegar al conocimiento del átomo y del núcleo actual; los electrones circulando alrededor del núcleo, en sus diferentes niveles, con un núcleo compuesto de protones y neutrones que, a su vez, son constituidos por los quarks allí confinados por los gluones, las partículas mediadoras de la fuerza nuclear fuerte. Pero, ¿qué habrá más allá de los quarks?, ¿las supercuerdas vibrantes? Algún día se sabrá.

Partículas

El universo de las partículas es fascinante. Cuando las partículas primarias chocan con átomos y moléculas en el aire, aplastan sus núcleos y producen toda clase de partículas secundarias. En esta radiación secundaria (aún muy energética) la que detectamos cerca de la Tierra, por los globos enviados a la atmósfera superior, han registrado la radiación primaria.

El físico estadounidense Robert Andrews Millikan, que recogió una gran cantidad de información acerca de esta radiación (y que le dio el nombre de rayos cósmicos), decidió que debería haber una clase de radiación electromagnética. Su poder de penetración era tal que, parte del mismo, atravesaba muchos centímetros de plomo. Para Millikan, esto sugería que la radiación se parecía a la de los penetrantes rayos gamma, pero con una longitud de onda más corta.

Otros, sobre todo el físico norteamericano Holly Compton, no estaban de acuerdo en que los rayos cósmicos fuesen partículas. Había un medio para investigar este asunto; si se trataba de partículas cargadas, deberían ser rechazadas por el campo magnético de la Tierra al aproximarse a nuestro planeta desde el espacio exterior. Compton estudió las mediciones de la radiación cósmica en varias latitudes y descubrió que en realidad se curvaban con el campo magnético: era más débil cera del ecuador magnético y más fuerte cerca de los polos, donde las líneas de fuerza magnética se hundían más en la Tierra.

Las partículas cósmicas primarias, cuando entran en nuestra atmósfera, llevan consigo unas energías fantásticas, muy elevadas. En general, cuanto más pesado es el núcleo, más raro resulta entre las partículas cósmicas. Núcleos tan complejos como los que forman los átomos de hierro se detectaron con rapidez; en 1.968, otros núcleos como el del uranio. Los núcleos de uranio constituyen sólo una partícula entre 10 millones. También se incluirán aquí electrones de muy elevada energía.

Ahora bien, la siguiente partícula inédita (después del neutrón) se descubrió en los rayos cósmicos. A decir verdad, cierto físico teórico había predicho ya este descubrimiento. Paul Adrien Dirac había aducido, fundándose en un análisis matemático de las propiedades inherentes a las partículas subatómicas, que cada partícula debería tener su antipartícula (los científicos desean no sólo que la naturaleza sea simple, sino también simétrica). Así pues, debería haber un antielectrón, salvo por su carga que sería positiva y no negativa, idéntico al electrón; y un antiprotón, con carga negativa en vez de positiva.

En 1.930, cuando Dirac expuso su teoría, no llamó demasiado la atención en el mundo de la ciencia. Pero, fiel a la cita, dos años después apareció el antielectrón. Por entonces, el físico americano Carl David Anderson trabajaba con Millikan en un intento por averiguar si los rayos cósmicos eran radiación electromagnética o partículas. Por aquellas fechas, casi todo el mundo estaba dispuesto a aceptar las pruebas presentadas por Compton, según las cuales, se trataría de partículas cargadas; pero Millikan no acababa de darse por satisfecho con tal solución.

La existencia de los pòsitrones puede llegar a ser indefinida, lo que ocurre es que, al estar en un universo repleto de electrones, cuando apenas han iniciado su veloz carrera se encuentran con uno y, su carrera, dura apenas una millonésima de segundo y, el electrón y el positrón quedan asociados y giran alrededor de un centro de fuerza común

Anderson se propuso averiguar si los rayos cósmicos que penetraban en una cámara de ionización se curvaban bajo la acción de un potente campo magnético. Al objeto de frenar dichos rayos lo suficiente como para detectar la curvatura, si la había, puso en la cámara una barrera de plomo de 6’35 mm de espesor. Descubrió que, cuando cruzaba el plomo, la radiación cósmica trazaba una estela curva a través de la cámara; y descubrió algo más. A su paso por el plomo, los rayos cósmicos energéticos arrancaban partículas de los átomos de plomo. Una de esas partículas dejó una estela similar a la del electrón. ¡Allí estaba, pues, el antielectrón de Dirac! Anderson le dio el nombre de positrón. Tenemos aquí un ejemplo de radiación secundaria producida por rayos cósmicos. Pero aún había más, pues en 1.963 se descubrió que los positrones figuraban también entre las radiaciones primarias.

Abandonado a sus propios medios, el positrón es tan estable como el electrón (¿y por qué no habría de serlo si el idéntico al electrón, excepto en su carga eléctrica?). Además, su existencia puede ser indefinida. Ahora bien, en realidad no queda abandonado nunca a sus propios medios, ya que se mueve en un universo repleto de electrones. Apenas inicia su veloz carrera (cuya duración ronda la millonésima de segundo), se encuentra ya con uno.

Así, durante un momento relampagueante quedaron asociados el electrón y el positrón; ambas partículas girarán en torno a un centro de fuerza común. En 1.945, el físico americano Arthur Edwed Ruark sugirió que se diera el nombre de positronio a este sistema de dos partículas, y en 1.951, el físico americano de origen austriaco  Martin Deutsch consiguió detectarlo guiándose por los rayos gamma característicos del conjunto.

Pero no nos confundamos, aunque se forme un sistema positronio, su existencia durará, como máximo, una diezmillonésima de segundo. El encuentro del electrón-positrón provoca un aniquilamiento mutuo; sólo queda energía en forma de radiación gamma. Ocurre pues, tal como había sugerido Einstein: la materia puede convertirse en energía y viceversa. Por cierto, que Anderson consiguió detectar muy pronto el fenómeno inverso: desaparición súbita de rayos gamma para dar origen a una pareja electrón-positrón. Este fenómeno se llama producción en pareja. Anderson compartió con Hess el premio Nobel de Física de 1.936.

Poco después, los Joliot-Curie detectaron el positrón por otros medios, y al hacerlo así realizaron, de paso, un importante descubrimiento. Al bombardear los átomos de aluminio con partículas alfa, descubrieron que con tal sistema no sólo se obtenían protones, sino también positrones. Cuando suspendieron el bombardeo, el aluminio siguió emitiendo positrones, emisión que sólo con el tiempo se debilitó. Aparentemente habían creado, sin proponérselo, una nueva sustancia radiactiva. He aquí la interpretación de lo ocurrido según los Joliot-Curie: cuando un núcleo de aluminio absorbe una partícula alfa, la adición de los dos protones transforma el aluminio (número atómico 13) en fósforo (número atómico 15). Puesto que las partículas alfa contienen cuatro nucleones en total, el número masivo se eleva 4 unidades, es decir, del aluminio 27 al fósforo 31. Ahora bien, si al reaccionar se expulsa un protón de ese núcleo, la reducción en una unidad de sus números atómicos y masivos hará surgir otro elemento, o sea, el silicio 30.

Puesto que la partícula alfa es el núcleo del helio, y un protón es el núcleo del hidrógeno, podemos escribir la siguiente ecuación de esta reacción nuclear:

aluminio 27 + helio 4 = silicio 30 + hidrógeno 1

Nótese que los números másicos se equilibran:

27 + 4 = 30 + 1

Adentrarse en el universo de las partículas que componen los elementos de la tabla periódica, y en definitiva, la materia conocida, es verdaderamente fantástico.

Tan pronto como los Joliot-Curie crearon el primer isótopo radiactivo artificial, los físicos se lanzaron en tropel a producir tribus enteras de ellas. En realidad, las variedades radiactivas de cada elemento en la tabla periódica son producto de laboratorio. En la moderna tabla periódica, cada elemento es una familia con miembros estables e inestables, algunos procedentes de la naturaleza, otros sólo del laboratorio. Por ejemplo, el hidrógeno presenta tres variedades: en primer lugar, el corriente, que tienen un solo protón. En 1.932, el químico Harold Urey logró aislar el segundo. Lo consiguió sometiendo a lenta evaporación una gran cantidad de agua, de acuerdo con la teoría de que los residuos representarían una concentración de la forma más pesada del hidrógeno que se conocía, y, en efecto, cuando se examinaron al espectroscopio las últimas gotas de agua no evaporadas, se descubrió en el espectro una leve línea cuya posición matemática revelaba la presencia de hidrógeno pesado.

El núcleo de hidrógeno pesado está constituido por un protón y un neutrón. Como tiene un número másico de 2, el isótopo es hidrógeno. Urey llamó a este átomo deuterio (de la voz griega deutoros, “segundo”), y el núcleo deuterón. Una molécula de agua que contenga deuterio se denomina agua pesada, que tiene puntos de ebullición y congelación superiores al agua ordinaria, ya que la masa del deuterio es dos veces mayor que la del hidrógeno corriente. Mientras que ésta hierve a 100º C y se congela a 0º C, el agua pesada hierve a 101’42º C y se congela a 3’79º C. El punto de ebullición del deuterio es de -23’7º K, frente a los 20’4º K del hidrógeno corriente. El deuterio se presenta en la naturaleza en la proporción de una parte por cada 6.000 partes de hidrógeno corriente. En 1.934 se otorgó a Urey el premio Nobel de Química por su descubrimiento del deuterio.

El deuterio resultó ser una partícula muy valiosa para bombardear los núcleos. En 1.934, el físico australiano Marcus Lawrence Edwin Oliphant y el austriaco P. Harteck atacaron el deuterio con deuterones y produjeron una tercera forma de hidrógeno, constituido por un protón y dos neutrones. La reacción se planteó así:

hidrógeno 2 + hidrógeno 2 = hidrógeno 3 + hidrógeno 1

Este nuevo hidrógeno superpesado se denominó tritio (del griego tritos, “tercero”); su ebullición a 25º K y su fusión  a 20’5º K.

Como es mi costumbre, me desvío del tema y sin poderlo evitar, mis ideas (que parecen tener vida propia), cogen los caminos más diversos. Basta con  un fugaz recuerdo; lo sigo y me lleva a destinos distintos de los que me propuse al comenzar. Así, en este caso, me pasé a la química, que también me gusta mucho y está directamente relacionada con la física; de hecho son hermanas: la madre, las matemáticas, la única que finalmente lo podrá explicar todo.

emilio silvera

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 Aunque el artículo es antiguo, lo vuelvo a traer para recordar que existe el programa y que hay gente trabajando en él cada día. Es cierto que estamos ausentes de éstos trabajos que se llevan a cabo en silencio y que generan pocas noticias, ya que, el día que tengan que decir algo… ¡Será una conmoción mundial!

Veamos el reportaje.

                                Seth Shostack, en su despacho del SETI en Silicon Valley. / P. X -S.

 El SETI es el centro privado que heredó de la NASA el programa que escudriña el Espacio Exterior en busca de señales de radio de otra Civilización. “Pensar que estamos solos en el Universo es como creer en milagros” Dice el responsable.

           “Si hubiera una señal, sonaría como un tono, una flauta dentro del ruido”

 

El SETI es probablemente el lugar del mundo donde más en serio se toma esta cuestión. Situado en un edificio de oficinas en Mountain View, California, en el corazón de Silicon Valley, se trata de un centro privado que heredó lo que una vez fue un programa oficial de la NASA: escuchar el espacio en busca de una señal de radio de otra civilización. Su director será una de las dos o tres primeras personas en el mundo que se enterarán el día en que nos contacten los extraterrestres, algo que en este lugar no es una especulación, es una certeza.

La búsqueda de una señal desde el espacio comenzó en los años 60 del pasado siglo, cuando los extraterrestres ya habían invadido la cultura popular. “Era cultura pop, pero no tanto”, dice Shostak. “A mitad de siglo ya había científicos serios pensando en la posibilidad de vida en Marte”. Marconi o Tesla también habían teorizado sobre contactar con Marte. “La idea de la vida en el espacio es antigua. La idea de contactar con ellos es del último medio siglo”.

Antenas del telescopio Allen, en el norte de California, con las que el SETI escucha el universo en busca de una señal de vida. / SETI

Cuando Shostak se unió al SETI, en 1990, era un programa oficial de la NASA. Fue cancelado en 1992, apenas un año después de comenzar a escuchar, dentro de una negociación presupuestaria en el Congreso. Desde entonces, no se ha podido volver a presentar una propuesta para gastar dinero público en SETI sin ser víctima del efecto risitas. Fue un grupo de inversores de Silicon Valley los que retomaron el programa y lo mantienen con fondos privados. Shostak afirma que el programa federal se podría recuperar con un presupuesto de solo un millón de dólares al año. Pone como ejemplo que el Congreso encontró bien rápido los fondos para un programa que se dedica a vigilar asteroides cuando, en 1994, vieron las imágenes del cometa Shoemaker impactando contra Júpiter y provocando explosiones del tamaño de la Tierra: merecía la pena saber algo más de la trayectoria de los asteroides.

En el piso de Mountain View que hoy alberga el SETI hay pocas referencias a hombrecillos verdes. Las antenas están a 500 kilómetros hacia el norte. El ambiente de oficina está decorado con mapas celestes y fotos de lugares extremos de nuestro planeta. En una estantería se alinean lo que parecen globos terráqueos hasta que se miran de cerca. Son mapas globo de los planetas y lunas donde es más probable que haya vida, hechos con imágenes de satélite. Calisto, Europa, Ío, Ganímedes… Para el que solo conoce la capa más pop de la vida extraterrestre, el satélite Europa es el más famoso, desde que Arthur C. Clarke lo convirtió en el hogar de la próxima civilización del sistema solar en 2010: Odisea Dos. “Europa es uno de ellos, pero no necesariamente el mejor”, aclara Shostak.

En uno de mis trabajos en éste blog decía: “Pero está claro que todo el proceso estelar evolutivo inorgánico nos condujo desde el simple gas y polvo cósmico a la formación de estrellas y nebulosas … Allñi surgen nuevos sistemas planetarios y, en alguno de sus mundos, como ocurrió en la Tierra, podrán surgir formas de vida que evolucionarán con el Tiempo hasta los pensamientos.

Sigue el reportaje.

Muchas de las imágenes del planeta Marte, nos hablan de secretos que… ¿De dónde sale el metano allí detectado? ¿Lo producen metanógenos?

El pasado marzo, Shostak escribió un artículo en The New York Times que abría el debate a un cambio de estrategia: enviar mensajes al espacio en vez de escuchar pasivamente. La mera posibilidad provocó un debate fenomenal, en el que personalidades como Elon Musk (SpaceX) o el astrónomo Geoff Marcy advertían de los peligros de exponernos a una civilización cuyas intenciones desconocemos. De repente, en los primeros meses de 2015, el debate sobre extraterrestres se ha vuelto muy serio. Shostak aclara que actualmente no están emitiendo señales, pero dice que hay quien quiere hacerlo en su equipo. Cree que “es más útil escuchar”, pero si se hiciera, propone emitir toda la información de los servidores de Google. Suele comparar su exploración con la de Cristóbal Colón: “Es como decirle a Colón: ‘mejor no vayas hacia el oeste porque puedes encontrarte con una civilización hostil que venga a Europa y la destruya”.

También se llega a la conclusión de que casi todas las estrellas similares al Sol tienen planetas a su alrededor. Hay un 17% de estrellas que tiene planetas …

Si miras a 100 estrellas, 20 de ellas tienen planetas como la Tierra

Otra cuestión es si esa supuesta civilización utilizará medios de comunicación que se puedan captar con las antenas que usamos. “La radio es como la rueda”, afirma Shostak. Si han llegado al nivel de civilización que les permita enviar mensajes por el espacio, forzosamente utilizan radio. “La física es igual en todas partes, damos por hecho que conocen la radio como conocen la rueda”. la búsqueda SETI da por hecho que hay otras formas de vida no muy lejanas, que alguna de ellas ha desarrollado una civilización inteligente al menos tan avanzada como el ser humano, y que tratan de explorar el universo igual que nosotros. Es una cuestión de estadística. “Si miras a 100 estrellas, 20 de ellas tienen planetas como la Tierra”, explica Shostak. “El análisis del telescopio Kepler revela que una de cada cinco estrellas tienen planetas que pueden tener vida. Eso son decenas de miles de posibilidades, solo en la Vía Láctea. Pueden ser estériles, pero eso nos convertiría en un milagro. Y en la ciencia, cuando crees en los milagros normalmente te equivocas”.

¿Confirman que unas enigmáticas ondas de radio provienen del espacio exterior?

¿Y el día que llegue esa señal? El imaginario popular ve esa señal como una especie de borrón, un ruido confuso pero con alguna lógica interna que destaca entre el zumbido seco del universo. La película Contact (1997) obtuvo una nominación al Óscar al mejor sonido por su emocionante recreación de un supuesto contacto extraterrestre por radio. Pero el hombre que probablemente será el primero en escucharlo, Shostak describe así lo que lleva esperando toda su vida: “No buscamos sonidos, sino bandas, números. Si esos números se convierten en audio, suena ruido. Si hubiera una señal en él, sonaría como un tono, una flauta dentro del ruido”.

Una conversación con Seth Shostak una mañana de abril puede acabar en un debate sobre si la radio de ET era lo bastante potente como para llamar a su casa. Ha trabajado como asesor científico en películas (el remake de Ultimátum a la Tierra) y conoce y disfruta toda la cultura popular alrededor de los extraterrestres. Pero es absolutamente serio cuando afirma que encontraremos vida inteligente fuera de la Tierra, quizá antes de dos décadas, gracias al ritmo al que evoluciona la tecnología que escucha el universo y procesa el ruido. ¿Y qué pasará ese día? “Será noticia cinco días y luego cada uno volvería a lo suyo”.

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Hubo un tiempo, el el Universo muy temprano, en el que la temperatura estaba encima de algunos cientos de veces la masa del protón, cuando la simetría aún no se había roto, y la fuerza débil y electromagnética no sólo eran la misma matemáticamente, sino realmente la misma. Un físico que hibiera podido estar allí presente, en aquellos primeros momento, no habría podido observar ninguna diferencia real entre las fuerzas producidas por el intercambio de estas cuatro partículas: las W, la Z y el Fotón.

Muchas son las sorpresas que nos podríamso encontrar en el universo primitivo, hasta la presencia de agua ha sido detectada mediante la técnica de lentes gravitacionales en la galaxia denominada MG J0414+0534 que está situada en un tiempo en el que el Universo sólo tenía dos mil quinientos millones de años de edad. El equipo investigador pudo detectar el vapor de agua presente en los chorros de emisión de un agujero negro supermasivo. Este tipo de objeto es bastante raro en el universo actual. El agua fue observada en forma de mases, una emisión de radiación de microondas provocada por las moléculas (en este caso de agua) al ser amplificadas por una onda o un campo magnético.

Siguiendo con el trabajo, dejemos la noticia de más arriba (sólo insertada por su curiosidad y rareza), y, sigamos con lo que hemos contado repetidas veces aquí de las fuerzas y la simetría antes de que, el universo se expandiera y enfriara para que, de una sóla, surgieran las cuatro fuerzas que ahora conocemos: Gravedad que campa sola y no quiere juntarse con las otras fuerzas del Modelo Estándar, el electromagnetismo y las nucleares débil y fuerte.

Las fuerzas de la naturaleza que gobiernan la electricidad, el magnetismo, la radiactividad y las reacciones nucleares están confinadas a un “mundobrana” tridimensional, mientras que la gravedad actúa en todas las dimensiones y es consecuentemente más débil. Seguramente ese será el motivo por el cual, encontrar  al Bosón mediador de la fuerza, el Gravitón, resulta tan difícil.

De manera similar, aunque menos clara, las teorías de supersimetrías conjeturaban que las cuatro fuerzas tal vez estaban ligadas por una simitría que se manifestaba en los niveles de energía aún mayores que caracterizaban al universo ya antes del big bang. La intodución de un eje histórico en la cosmolo´gia y la física de particulas (como decía ayer en uno de los trabajos), beneficio a ambos campos. Los físicos proporcionaron a los cosmólogos una amplia gama de herramientas útiles para saber cómo se desarrolló el universo primitivo. Evidentemente, el Big Bang no fue una muralla de fuego de la que se burló Hoyle, sino un ámbito de suscesos de altas energías que muy posiblemente pueden ser comprensibles en términos de teoría de campo relativista y cuántica.

La cosmología, por su parte, dio un tinte de realidad histórica a las teorías unificadas. Aunque ningún acelerador concebible podrían alcanzar las titánicaqs energías supuestas por las grandes teorías unificadas y de la supersimetría, esas exóticas ideas aún  pueden ser puestas a prueba, investigando su las partículas constituyentes del universo actual son compatibles con el tipo de historia primitiva que implican las teorías.

Gell-Mann, el premio Nobel de física, al respeto de todo esto decía: “Las partículas elementales aparentemente proporcionan las claves de algunos de los misterios fundamentales de la Cosmología temprana… y resulta que la Cosmología brinda una especia de terreno de prueba para alguna de las ideas de la física de partículas elementales.” Hemos podido llegar a descubrir grandes secretos de la naturaleza mediante los pensamientos que, surgidos de la mente desconocida y misteriosa de algunos seres humanos, han podido ser intuidos mediante ráfagas luminosas que nunca sabremos de dónde pudieron surgir )Lorentz, Planck, Einstein, Heisenmberg, Dirac, Eddigton, Feymann, Wheeler… Y, una larga lista de privilegiados que pudieron ver, lo que otros no podían.

              Moléculas, átomos y conexiones para formar pensamientos

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza. Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene. La cosmología sugiere que esta relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero en las energías extremadamente altas del big bang original  y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas.

Si es así (que lo es), cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.   Alguna vez he puesto el ejemplo de mirar algo que no es familiar, el dorso de la mano, por ejemplo, e imaginemos que podemos observarlo con cualquier aumento deseado.

Con un aumento relativamente pequeño, podemos ver las células de la piel, cada una con un aspecto tan grande y  complejo como una ciudad, y con sus límites delineados por la pared celular.  Si elevamos el aumento, veremos dentro de la célula una maraña de ribosomas serpenteando y mitocondrias ondulantes, lisosomas esféricos y centríolos, cuyos alrededores están llenos de complejos órganos dedicados a las funciones respiratorias, sanitarias y de producción de energía que mantienen a la célula.

Ya ahí tenemos pruebas de historia. Aunque esta célula particular solo tiene unos pocos años de antigüedad, su arquitectura se remonta a más de mil millones de años, a la época en que aparecieron en la Tierra las células eucariota o eucarióticas como la que hemos examinado.

Abajo vemos el dorso de la mano algo aumentado

Para determinar dónde obtuvo la célula el esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes.  Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de  cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas, desde relojes de arena hasta espirales ascendentes como largos muelles y elipses grandes como escudos y fibras delgadas como puros.  Algunos de esos electrones son recién llegados, recientemente arrancados a átomos vecinos; otros se incorporaron junto a sus núcleos atómicos hace más de cinco mil millones de años, en la nebulosa de la cual se formó la Tierra.

Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene. Sion embargo, nos queda la duda de: ¿qué podrá haber más allá de los Quarks?

¿Qué no podremos hacer cuando conozcamos la naturaleza real del átomo y de la luz? El fotón,  ese cuánto de luz que parece tan insignificante, nos tiene que dar muchas satisfacciones y, en él, están escondidos secretos que, cuando sean revelados, cambiará el mundo. Esa imagen de arriba que está inmersa en nosotros en en todo el Universo, es la sencilles de la complejidad. A partir de ella, se forma todo: la muy pequeño y lo muy grande.

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión.   Tales núcleos y átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol.  Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que constituyen protones y neutrones. Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores.  Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía.  Sin embargo, para dispersar los nucleones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quark que constituyen cada nucleón.

Uno de los misterios de la naturaza, están dentro de los protomes y netrones que, confromados por Quarks, resulta que, si estos fueran liberados, tendrían independientemente, más energía que el protón que conformaban. ¿cómo es posible eso?

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang. Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo.  Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo. El acelerador de 200 Kev diseñado en los años veinte por Cockroft y Walton reproducía algunos de los sucesos que ocurrieron alrededor de un día después del comienzo del big bang. Los aceleradores construidos en los años cuarenta y cincuenta llegaron hasta la marca de un segundo.  El Tevatrón del Fermilab llevó el límite a menos de una milmillonésima de segundo después del comienzo del Tiempo.  El nuevo LHC proporcionara un atisbo del medio cósmico cuando el Universo tenía menos de una billonésima de segundo de edad.

Esta es una edad bastante temprana: una diez billonésima de segundo es menos que un pestañeo con los párpados en toda la historia humana registrada.  A pesar de ello, extrañamente, la investigación de la evolución del Universo recién nacido indica que ocurrieron muchas cosas aún antes,  durante la primera ínfima fracción de un segundo.

Todos los teóricos han tratado de elaborar una explicación coherente de los primeros momentos de la historia cósmica.  Por supuesto, sus ideas fueron esquemáticas e incompletas, muchas de sus conjeturas, sin duda, se juzgaran deformadas o sencillamente erróneas, pero constituyeron una crónica mucho más esclarecedora del Universo primitivo que la que teníamos antes.

A los cien millones de años desde el comienzo del tiempo, aún no se habían formado las estrellas, si acaso, algunas más precoces.  Aparte de sus escasas y humeantes almenaras, el Universo era una sopa oscura de gas hidrógeno y helio, arremolinándose aquí y allá para formar protogalaxias.

He aquí la primera imagen jamás obtenida de antimateria, específicamente un “anti-átomo” de anti-hidrógeno. Este experimento se realizó en el Aparato ALPHA de CERN, en donde los anti-átomos fueron retenidos por un récord de 170 milisegundos (se atraparon el 0.005% de los anti-átomos generados).

A la edad de mil millones de años, el Universo tiene un aspecto muy diferente.  El núcleo de la joven Vía Láctea arde brillantemente, arrojando las sobras de cumulonimbos galácticos a través del oscuro disco; en su centro brilla un quasar blanco-azulado.  El disco, aún en proceso de formación, es confuso y está lleno de polvo y gas; divide en dos partes un halo esférico que será oscuro en nuestros días, pero a la sazón corona la galaxia con un brillante conjunto de estrellas calientes de primera generación.

Para determinar dónde obtuvo la célula es esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes. Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Claro que, nuestra historia está relacionada con todo lo que antes de llegar la vida al Universo pudo pasar. ¡Aquella primera célula! Se replicó en la sopa primordial llamada Protoplasma vivo y, sigguió evolucionando hasta conformar seres de diversos tipos y, algunos, llegaron a adquirir la conciencia.

                   Macromolécula

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

  célula cerebral

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas de una rareza y de una incleible y extraña belleza que sólo la Naturaleza es capaz de conformar.

        Molécula de ADN

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión. Tales núcleos átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol. Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que se  constituyen en protones y neutrones.

                                 Átomo de Carbono

Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad. Una vez que fueron eliminados los antiquarks, se unieron en tripletes para formar protones y neutrones que, al formar un núcleo cargado positivamente, atrayeron a los electrones que dieron lugar a formar los átomos que más tarde, conformaron la materia que podemos ver en nuestro unioverso.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores. Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía. Sin embargo, para dispersar los nucleaones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quarks que constituyen cada nucleón se necesitaría cientos de veces más energía aún.

Los Quarks dentro del núcleo están sometidos a la Interacción fuerte, es decir, la más potente de las cuatro fuerzas fundamentales del Universo, la que mantiene a los Quarks confinados dentro del núcleo atómico por medio de los Gluones.

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang.

Haces de protones que chocan cuando viajan a velocidad relativista en el LHC

Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo. Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo.

El acelerador de 200 kev diseñado en los años veinte por Cockroft y Walton reproducía algunos de los sucesos que ocurrieron alrededor de un día después del comienzo del big bang.

        Aquel acelerador nada tenía que ver con el LHC de ahora, casi un siglo los separa

Los aceleradores construidos en los años cuarenta y cincuenta llegaron hasta la marca de un segundo. El Tevatrón del Fermilab llevó el límite a menos de una milmillonésima de segundo después del comienzo del Tiempo. El nuevo supercolisionador superconductor proporcionara un atisbo del medio cósmico cuando el Universo tenía menos de una billonésima de segundo de edad.

El Tevatrón del Fermilab ya estaba en el camino de la modernidad en los avances de la Física

Esta es una edad bastante temprana: una diez billonésima de segundo es menos que un pestañeo con los párpados en toda la historia humana registrada. A pesar de ello, extrañamente, la investigación de la evolución del Universo recién nacido indica que ocurrieron muchas cosas aún antes, durante la primera ínfima fracción de un segundo.

Todos los teóricos han tratado de elaborar una explicación coherente de los primeros momentos de la historia cósmica. Por supuesto, sus ideas fueron esquemáticas e incompletas, muchas de sus conjeturas, sin duda, se juzgaran deformadas o sencillamente erróneas, pero constituyeron una crónica mucho más aclaradora del Universo primitivo que la que teníamos antes.

                                               Recreación del Universo primitivo

 Bueno amigos, el trabajo era algo más extenso y entrábamos a explicar otros aspectos y parámetros implicados en todo este complejo laberinto que abarca desde lo muy grande hasta la muy pequeño, esos dos mundos que, no por ser tan dispares, resultan ser antagónicos, porque el uno sin el otro no podría exisitir. Otro día, seguiremos abundando en el tema apasionante  que aquí tratamos.

emilio silvera

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El Modelo del Big Bang, que justo es reconocerlo, coincide con las observaciones realizadas, algunos, sin embargo, no lo tienen tan claro y dudan de que, a partir de un punto de infinita densidad y energía saliera todo esto que llamamos universo.

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