Oct
17
Nuestra Galaxia está cuajada de Sistemas Planetarios
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Noticias ~ Comments (0)
Hallado un sistema planetario similar al nuestro a tan solo 10 años luz
Noticias NASA: La vida podría estar más cerca de lo que podríamos pensar. Otros sistemas planetarios pueden reunir las condiciones para ello. En un radio de unos 20 años luz del Sol, pueden encontrarse grandes sorpresas.
El observatorio SOFIA de la NASA, emplazado en un avión ‘jumbo’ adaptado, ha confirmado la presencia de un sistema planetario con una arquitectura parecida a la del nuestro a 10,5 años luz. El estudio ha sido publicado en ‘The Astronomical Journal’.
Ubicado en la constelación de Eridanus del hemisferio sur, la estrella Epsilon Eridani, eps Eri para abreviar, es el sistema planetario más cercano alrededor de una estrella similar al sol temprano. Es una ubicación privilegiada para investigar cómo los planetas se forman alrededor de estrellas como nuestro sol, y también es la ubicación de la estación espacial Babylon 5 en la serie de televisión de ciencia ficción del mismo nombre.
Estudios previos indican que Eps tiene un disco de desechos, que es el nombre que los astrónomos dan a los restos de material que sigue orbitando una estrella después de que la construcción planetaria haya terminado. Los escombros pueden tomar la forma de gas y polvo, así como pequeños cuerpos rocosos y helados. Los discos de desecho pueden ser discos anchos y continuos o concentrados en cinturones de escombros, similares al cinturón de asteroides de nuestro sistema solar y el Cinturón de Kuiper –la región más allá de Neptuno, donde residen cientos de miles de objetos rocosos.
Además, las mediciones cuidadas del movimiento de Eps Eri indica que un planeta con casi la misma masa que Júpiter circunda la estrella a una distancia comparable a la distancia de Júpiter del Sol.
Oct
16
De estrella masiva a Agujero Negro
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Astronomía y Astrofísica ~ Comments (10)
La Singularidad escondida tras el horizonte de sucesos que gira creando energías increíbles
Cuando hablamos de un agujero negro estamos hablando de algo con un campo gravitacional tan intenso que su velocidad de escape supera la velocidad de la luz. Los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas colapsan al final de sus vidas. Un objeto que se colapsa se convierte en un agujero negro cuando su radio se hace menor que un tamaño crítico, conocido como radio de Schwarzschild, y la luz no puede escapar de él.
La superficie que tiene este radio crítico se denomina horizonte de sucesos, y marca la frontera dentro de la cual esta atrapada toda la información. De esta forma, los acontecimientos dentro del agujero negro no pueden ser observados desde fuera. La teoría muestra que tanto el espacio como el tiempo se distorsionan dentro del horizonte de sucesos y que los objetos colapsan a un único punto del agujero, que se llama singularidad, situada en el propio centro del agujero negro. Los agujeros negros pueden tener cualquier masa.
Pueden existir agujeros negros súpermasivos con cientos de miles de masas solares, verdaderos montruos, en los centros de las galaxias activas. En el otro extremo, mini-agujeros negros con un radio de 10-10 m y masas similares a las de un asteroide pudieron haberse formado en las condiciones extremas que se dieron poco después del BIg Bang.
El proceso comienza al final de la vida de las estrellas que, dependiendo de sus masas, serán enanas blancas, estrella de neutrones, o, en último lugar, Agujeros Negros, los más masivos y densos. Se habla ahora de la existencia de las estrellas de Quarks que, de existir, estarían en el punto intermedio entre las de neutrones y los agujeros negros.
Nunca se ha observado directamente un agujero negro, Kart Schwarzschild (1.837 – 1.916), dedujo la existencia de agujeros negros a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general de 1.915 que, al ser estudiadas en 1.916, un año después de la publicación, encontró en estas ecuaciones que existían tales objetos supermasivos.
Antes, en la explicación sobre las estrellas, queriendo dejarlo para este momento, deje de explicar lo que hace el equilibrio en la vida de una estrella. La estrella está formada por una inmensa nube de gas y polvo que a veces tiene varios años luz de diámetro. Cuando dicho gas (sus moléculas) se va juntando se produce un rozamiento que ioniza los átomos de la nube de hidrógeno que se juntan y se juntan cada vez más, formando un remolino central que gira atrayendo al gas circundante, que poco a poco va formando una inmensa bola. En el núcleo, la fricción es muy grande y las moléculas apretadas al máximo por la fuerza de gravedad, por fin produce una temperatura de varios millones de grados K que es la causante de la fusión de los protones que forman esos átomos de hidrógeno. La reacción que se produce es una reacción en cadena; comienza la fusión que durará todo el tiempo de vida de la estrella. Así nacen las estrellas cuyas vidas están supeditadas al tiempo que tarde en ser consumido su combustible nuclear, el hidrógeno que mediante la fusión es convertido en helio.
Es estas regiones comienza la historia de lo que muchos millones de años más tarde, será un agujero negro. Estrellas nuevas supermasivas, azuladas y de intensa radiación ultravioleta (como esa que vemos abajo a la derecha), un día lejano en el tiempo llegará a su final y se convertirá en supernova, eyectará las capas exteriores de su masa al espacio interestelar y, el resto de la estrella, quedando libre de la fuerza de radiación que producía la fusión nuclear, quedará a merced de la fuerza de Gravedad que, haciendo su trabajo, la comprimirá hasta extremos insispechados convirtiéndola en un Agujero Negro. Si la masa es más pequeña (2 – 3 masas solares) será una estrella de neutrones, ya que, al ser comprimido losprotones y electrones allí presentes, se fusionaran para convertirse en neutrones que, al sentirse estrechamente enpaquetados, se degenerarán e impedirán que la masa de la estrella siga comprimiéndose.
Las estrellas muy grandes, conocidas como supermasivas, son devoradoras de hidrógeno y sus vidas son mucho más cortas que el de las estrellas normales. Una vez que se produce la fusión termonuclear, se ha creado el equilibrio de la estrella; veamos como. La inmensa masa que se juntado para formar la estrella genera una gran cantidad de fuerza de gravedad que tiende a comprimir la estrella bajo su propio peso. La fusión termonuclear generada en el núcleo de la estrella, hace que la estrella tienda a expandirse. En esta situación, la fusión que expande y la gravedad que contrae, como son fuerzas similares, se contrarresta la una a la otra y así la estrella continua brillando en equilibrio perfecto.
Pero, ¿qué ocurre cuando se consume todo el hidrógeno?
Pues que la fuerza de fusión deja de empujar hacia fuera y la gravedad continúa (ya sin nada que lo impida) hasta conseguir que la masa de la estrella implosiones, es decir, caiga sobre sí misma contrayendose más y más hasta llegar a tener una demnsidad enorme y un radio mucho más pequeño que el original. El resultado final dependerá de la masa inicial y conforme a ella se produce la transición de fase hacia una u otra clase de estrella.
Según sean estrellas medianas como nuestro Sol, grandes o muy grandes, lo que antes era una estrella, cuando finaliza el derrumbe o implosión, cuando la estrella es aplastada sobre sí misma por su propio peso, tendremos una estrella enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.
Las estrellas como el Sol, al final de sus vidas, se convierten en Gigantes Rojas primero y en enanas blancas después, quedando en el centro de hermosas Nebulosas planetarias.
Como si fuera una mariposa, esta estrella enana blanca comienza su vida envolviéndose en un capullo. Sin embargo, en esta analogía, la estrella sería más bien la oruga y el capullo de gas expulsado la etapa verdaderamente llamativa y hermosa. La nebulosa planetaria NGC 2440 contiene una de las enanas blancas conocidas más calientes. La enana blanca se ve como un punto brillante cerca del centro de la fotografía. Eventualmente, nuestro Sol se convertirá en una “mariposa enana blanca”, pero no en los próximos 5 mil millones de años. Las estrellas conocidas como “enanas blancas” pueden tener diámetros de sólo una centésima del Sol. Son muy densas a pesar de su pequeño tamaño.
Hermosas Nebulosas planetarias con una enana blanca en su centro
Sí, en el Universo son muchas las cosas que existen para nuestro asombro y, no pocas veces, nuestras mentes tienen que hacer un alto en el camino, para pensar profundamente, hasta llegar a comprender lo que allí existe y como llegó a poder formarse.
Alrededor del agujero negro puede formarse un disco de acreción cuando cae materia sobre él desde una estrella cercana que, para su mal, se atreve a traspasar el horizonte de sucesos. Es tan enorme la fuerza de gravedad que genera el agujero negro que, en tal circunstancias, literalmente hablando se come a esa estrella compañera próxima. En ese proceso, el agujero negro produce energía predominantemente en longitudes de onda de rayos X a medida que la materia está siendo engullida hacia la singularidad. De hecho, estos rayos X pueden ser detectados por satélites en órbita. Se ha localizado una enorme fuente derayos X en el centro mismo de nuestra galaxia. En realidad han sido varias las fuentes localizadas allí, a unos 30.000 años luz de nosotros. Son serios candidatos a agujeros negros, siendo el más famoso Cygnus X-1.
Esta es una de las representaciones artísticas que nos hacen de Signus X-1. Es un ejemplo clásico de una Binaria de Rayos X, un sistema binario formado por un objeto compacto, que puede ser un agujero negro o una estrella de neutrones, y la estrella supergigante azul azul HDE 226868 de magnitud aparente 8,9. Como en toda binaria de rayos X, no es el agujero negro el que emite los rayos X, sino la materia que está a punto de caer en él. Esta materia (gas de plasma) forma un disco de acreción que orbita alrededor del agujero negro y alcanza temperaturas de millones de Kelvin que, quizás un día lejano aún en el futuro, podamos aprovechar como fuente de energía inagotable.
La técnica de la interferometría de muy larga base a longitudes de onda milimétricas (mm-VLBI) ha permitido obtener imágenes de los motores centrales de las galaxias activas con una resolución angular de decenas de microsegundos de arco. Para aquellos objetos más cercanos (M87, SgrA) se obtienen resoluciones lineales del orden de las decenas de Radios de Schwarzschild, lo que permite estudiar con detalle único la vecindad de los agujeros negros supermasivos.
Al sintonizar hacia el centro de la Vía Láctea, los radioastrónomos exploran un lugar complejo y misterioso donde está SgrA que…¡Esconde un Agujero Nefro descomunal! Las observaciones astronómicas utilizando la técnica de Interferometría de muy larga base, a longitudes de onda milimétricas proporcionan una resolución angular única en Astronomía. De este modo, observando a 86 GHz se consigue una resolución angular del orden de 40 microsegundos de arco, lo que supone una resolución lineal de 1 año-luz para una fuente con un corrimiento al rojo z = 1, de 10 días-luz para una fuente con un corrimiento al rojo de z = 0,01 y de 10 minutos-luz (1 Unidad Astronómica) para una fuente situada a una distancia de 8 Kpc (1 parcec = 3,26 años-luz), la distancia de nuestro centro galáctico. Debemos resaltar que con la técnica de mm-VLBI disfrutamos de una doble ventaja: por un lado alcanzamos una resolución de decenas de microsegundos de arco, proporcionando imágenes muy detalladas de las regiones emisoras y, por otro, podemos estudiar aquellas regiones que son parcialmente opacas a longitudes de onda más larga.
(EUROPA PRESS)
Astrónomos que utilizan una red mundial de radiotelescopios han encontrado pruebas sólidas de que un potente chorro de materia o jet impulsado a la velocidad de la luz por el agujero negro central de la galaxia está soplando grandes cantidades de gas fuera de la galaxia. Este proceso está limitando el crecimiento del agujero negro y la tasa de formación de estrellas en la galaxia, por lo que es una clave para entender cómo se desarrollan las galaxias, según estos científicos.
En los núcleos de las galaxias se han detectado las radiaciones que son propias de la existencia allí de grandes agujeros negros que se tragan toda la materia circundante de gas y polvo e incluso de estrellas vecinas. El espacio a su alrededor se curva y el tiempo se distorsiona.
Agujeros negros en rotación. Cuando ambas rotaciones tienen lugar en el mismo sentido (imagen inferior), la “última órbita estable” coincide con el “radio … En la imagen de abajo se muestra cómo una característica de desplazamiento, llamada corona, puede crear una llamarada de rayos X alrededor de un agujero negro. La corona (característica representada en colores purpúreos) se reúne hacia adentro (izquierda), haciéndose más brillante, antes de disparar lejos del agujero negro (medio y derecho). Los astrónomos no saben por qué cambian las coronas, pero han aprendido que este proceso conduce a un brillo de la luz de rayos X que puede ser observada por los telescopios.
Existen varias formas teóricamente posibles de agujeros negros.
- Un agujeros negro sin rotación ni carga eléctrica (Schwarzschild).
- Un agujero negro sin rotación con carga eléctrica (Reissner-Nordström).
En la práctica es más fácil que los agujeros negros estén rotando y que no tengan carga eléctrica, forma conocida como agujero negro de Kerr. Los agujeros negros no son totalmente negros; la teoría sugiere que pueden emitir energía en forma de radiación Hawking.
La estrella supermasiva, cuando se convierte en un agujero negro se contrae tanto que realmente desaparece de la vista, de ahí su nombre de “agujero negro”. “ Su enorme densidad genera una fuerza gravitatoria tan descomunal que la velocidad de escape (es la velocidad que debe tener un objeto para escapar de la atracción gravitatoria de un planeta, la Tierra exige 11 Km/s) supera a la de la luz, por tal motivo, ni la luz puede escapar de él. En la singularidad, dejan de existir el tiempo y el espacio; podríamos decir que el agujero negro está fuera, apartado de nuestro universo, pero en realidad deja sentir sus efectos ya que, como antes dije, se pueden detectar las radiaciones de rayos X que emite cuando engulle materia de cualquier objeto estelar que se le aproxime más allá del punto límite que se conoce como horizonte de sucesos.
Con la explicación anterior he querido significar que, de acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, cabe la posibilidad de que una masa redujera sin límite su tamaño y se autoconfinara en un espacio infinitamente pequeño y que, alrededor de esta, se forme una frontera gravitacional a la que se ha dado el nombre de horizonte de sucesos.
Puesto que el tamaño de un agujero negro depende de la energía absorbida por el mismo, cuanto mayor es la masa del agujero negro, tanto mayor es el radio de Schwarzschild, que viene dada por:
donde:
Una explicación algo más precisa sería: Siguiendo la fórmula de arriba de la imagen: M es la masa del agujero negro, G es la constante gravitacional de Newton, y c2 es la velocidad de la luz elevada al cuadrado. Así, el radio de Schwarzschil para el Sol que tiene un diámetro de 1.392.530 Km, sería de sólo tres kilómetros, mientras que el de la Tierra es de 1 cm: si un cuerpo con la masa de la Tierra se comprimiera hasta el extremo de convertirse en una singularidad, la esfera formada por su horizonte de sucesos tendría el modesto tamaño de una bolita o canica de niños. Por otro lado, para una estrella de unas 10 masas solares el radio de Schwarzschild es de unos 30 kilómetros. Que para nuestro Sol, como he dicho antes, se quedaría en sólo tres kilómetros, tal es su grado de encogimiento sobre sí mismo.
Por otra parte, los acontecimientos que ocurren fuera del horizonte de sucesos en un agujero negro, tienen un comportamiento como cualquier otro objeto cósmico de acuerdo a la masa que presente. Por ejemplo, si nuestro Sol se transformara en un agujero negro, la Tierra seguiría con los mismos patrones orbitales que antes de dicha conversión del Sol en agujero negro.
Ahora bien, y en función de la fórmula anteriormente descrita, el horizonte de sucesos se incrementa en la medida que crece la masa del agujero a medida que atrae masa hacia él y se la traga introduciéndola en la singularidad. Las evidencias observacionales nos invitan a pensar que en muchos centros de galaxias se han formado ya inmensos agujeros negros supermasivos que han acumulado tanta masa (absorciones de materia interestelar y estrellas) que su tamaño másico estaría bordeando el millón de masas solares, pero su radio de Schwarzschil no supera ni las 20 UA (unidad astronómica = 150 millones de Km), mucho menor que nuestro sistema solar.
La singularidad es el pico de abajo que llega a desaparecer de la vista, la densidad adquirida por la materia es tan inmensamente grande que, parece como si hubiera entrado en otro mundo. Sin embargo, su infinita fuerza de gravedad se deja sentir y atrae a todos aquellos objetos que, en las cercanias de sus dominios, osen traspasar el horizonte de sucesos, es decir, la línea de irás y no volverás.
Comprender lo que es una singularidad puede resultar muy difícil para una persona alejada de la ciencia en sí.
Es un asunto bastante complejo el de la singularidad en sí misma, y para los lectores más alejados de los quehaceres de la física, será casi imposible aceptarla. En el pasado, no fue fácil su aceptación, a pesar de las conclusiones radicales que expuso Kart Schwarzschild en su trabajo inspirado en la teoría y ecuaciones de Einstein. De hecho, hasta el mismo Einstein dudó de la existencia de tales monstruos cosmológicos (tal como dudó Dirac de la existencia de los positrones que auguraban sus ecuaciones). Incluso durante largo tiempo, la comunidad científica lo consideró como una curiosidad teórica. Tuvieron que transcurrir 50 años de conocimientos experimentales y observaciones astronómicas para empezar a creer, sin ningún atisbo de duda, que los agujeros negros existían realmente.
Sí, es posible que una vez que hayamos representado la singularidad mediante las matemáticas de la relatividad general, la única otra manera de hacerlo sea en el interior de nuestras mentes, imaginando lo que puede ser. Claro que, también la imagen pueda estar refiriéndose a que, nuestras mentes también son singularidades de la materia que han llegado a ser conscientes.
El concepto mismo de “singularidad” desagradaba a la mayoría de los físicos, pues la idea de una densidad infinita se alejaba de toda comprensión. La naturaleza humana está mejor condicionada a percibir situaciones que se caracterizan por su finitud, cosas que podemos medir y pesar, y que están alojadas dentro de unos límites concretos; serán más grande o más pequeñas pero, todo tiene un comienzo y un final pero… infinito, es difícil de digerir. Además, en la singularidad, según resulta de las ecuaciones, ni existe el tiempo ni existe el espacio. Parece que se tratara de otro universo dentro de nuestro universo toda la región afectada por la singularidad que, eso sí, afecta de manera real al entorno donde está situada y además, no es pacífica, ya que se nutre de cuerpos estelares circundantes que atrae y engulle.
La noción de singularidad empezó a adquirir un mayor crédito cuando Robert Oppenheimer, junto a Hartlan S. Snyder, en el año 1.939 escribieron un artículo anexo de otro anterior de Oppenheimer sobre las estrellas de neutrones. En este último artículo, describió de manera magistral la conclusión de que una estrella con masa suficiente podía colapsarse bajo la acción de su propia gravedad hasta alcanzar un punto adimensional; con la demostración de las ecuaciones descritas en dicho artículo, la demostración quedó servida de forma irrefutable que una estrella lo suficientemente grande, llegado su final al consumir todo su combustible de fusión nuclear, continuaría comprimiéndose bajo su propia gravedad, más allá de los estados de enana blanca o de estrella de neutrones, para convertirse en una singularidad.
Un largo recorrido de estrella masiva a Agujero Negro
Estrellas de Neutrones que, con sus campos magnéticos influyen en todo el espacio circundante y, sus pulsos luminosos cuando se dejan ver como púlsares, son como los faros del cielo que avisan a seres de mundos lejanos, que maravillas como esa están ahí.
Los cálculos realizados por Oppenheimer y Snyder para la cantidad de masa que debía tener una estrella para terminar sus días como una singularidad estaban en los límites másicos de M =~ masa solar, estimación que fue corregida posteriormente por otros físicos teóricos que llegaron a la conclusión de que sólo sería posible que una estrella se transformara en singularidad, la que al abandonar su fase de gigante roja retiene una masa residual como menos de 2 – 3 masas solares.
Oppenheimer y Snyder desarrollaron el primer ejemplo explícito de una solución a las ecuaciones de Einstein que describía de manera cierta a un agujero negro, al desarrollar el planteamiento de una nube de polvo colapsante. En su interior, existe una singularidad, pero no es visible desde el exterior, puesto que está rodeada de un horizonte de suceso que no deja que nadie se asome, la vea, y vuelva para contarlo. Lo que traspasa los límites del horizonte de sucesos, ha tomado el camino sin retorno. Su destino irreversible, la singularidad de la que pasará a formar parte.
Alrededor de un agujero negro, y, en objetos cercanos a él, se pueden ver efectos extraordinarios que finalizan con su desaparición dentro del Agujero Negro que, los engulle y cada vez se hace más y más poderoso. Algunos son verdaderos monstruos del Universo y llegan a poseer miles de millones de masas solares. ¿Os imaginais dar un paseo por sus cercanias?
Desde entonces, muchos han sido los físicos que se han especializado profundizando en las matemáticas relativas a los agujeros negros. John Mahler (que los bautizó como agujeros negros), Roger Penrose, Stephen Hawking, Kip S. Thorne, Kerr y muchos otros nombres que ahora no recuerdo, han contribuido de manera muy notable al conocimiento de los agujeros negros, las cuestiones que de ellas se derivan y otras consecuencias de densidad, energía, gravedad, ondas gravitacionales, etc, que son deducidas a partir de estos fenómenos del cosmos.
Se afirma que las singularidades se encuentran rodeadas por un horizonte de sucesos, pero para un observador, en esencia, no puede ver nunca la singularidad desde el exterior. Específicamente implica que hay alguna región incapaz de enviar señales al infinito exterior. La limitación de esta región es el horizonte de sucesos, tras ella se encuentra atrapado el pasado y el infinito nulo futuro. Lo anterior nos hace distinguir que en esta frontera se deberían reunir las características siguientes:
- debe ser una superficie nula donde es pareja, generada por geodésicas nulas;
- contiene una geodésica nula de futuro sin fin, que se origina a partir de cada punto en el que no es pareja, y que
- el área de secciones transversales espaciales jamás pueden disminuir a lo largo del tiempo.
Todo esto ha sido demostrado matemáticamente por Israel, 1.967; Carter, 1.971; Robinson, 1.975; y Hawking, 1.978 con límite futuro asintótico de tal espaciotiempo como el espaciotiempo de Kerr, lo que resulta notable, pues la métrica de Kerr es una hermosa y exacta formulación para las ecuaciones de vacío de Einstein y, como un tema que se relaciona con la entropía en los agujeros negros.
Las grandes masas determinan la geometría del Espacio-Tiempo
El espacio se distorsiona en presencia de grandes masas. ¿Qué transformaciones no sufrirá en presencia de un Agujero Negro?
No resulta arriesgado afirmar que existen variables en las formas de las singularidades que, según las formuladas por Oppenheimer y su colaborador Snyder, después las de kerr y más tarde otros, todas podrían existir como un mismo objeto que se presenta en distintas formas o maneras.
Ahora bien, para que un ente, un objeto o un observador pueda introducirse dentro de una singularidad como un agujero negro, en cualquiera que fuese su forma, tendría que traspasar el radio de Schwarzschild (las fronteras matemáticas del horizonte de sucesos), cuya velocidad de escape es igual a la de la luz, aunque esta tampoco puede salir de allí una vez atrapada dentro de los límites fronterizos determinados por el radio. Este radio de Schwarzschild puede ser calculado usándose la ecuación para la velocidad de escape.
Para el caso de fotones u objeto sin masa (o una masa ínfina), tales como neutrinos, se sustituye la velocidad de escape por la de la luz c2. Para otros objetos mayores como naves espaciales, hay que cumplir los requisitos exigidos por la Ley de la Gravedad que habrá que vencer para escapar del objeto o planeta del que queramos salir.
Dependiendo de sus masas, la velocidad de escape de un cuerpo será más o menos alta, a más masa más alta tiene que ser para poder escapar. Así, en los agujeros negros, ni la velocidad de la luz (299.792.458 m por segundo lo consigue).
La velocidad de escape está referida a la velocidad mínima requerida para escapar de un campo gravitacional. El objeto que escapa puede ser cualquier cosa, desde una molécula de gas a una nave espacial. Como antes he reflejado está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo del que pretende escapar (del núcleo). Un objeto que se mueva a velocidad menor a la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita parabólica, y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica.
Así hemos comprendido que, a mayor masa del cuerpo del que se pretende escapar, mayor será la velocidad que necesitamos para escapar de él. Veamos algunas:
Objeto | Velocidad de escape |
La Tierra | ………….11,18 Km/s |
El Sol | ………….617,3 Km/s |
Júpiter | ……………59,6 Km/s |
Saturno……………35,6 Km/sVenus………….10,36 Km/sAgujero negro….+ de 299.000 Km/s
Ponernos a comentar sobre objetos y fenómenos que en el Universo están presentes, puede llegar a sar fascinante. A medida que nos sumergimos en las complejidades de las cosas, los procesos mediante los cuáles cambian para convertirse en otras diferentes de las que en un principio eran, los ritmos y energías, las fuerzas fundamentales que actúan sobre ellos…Es una maravilla.
emilio silvera
Oct
16
¿Dimensiones más altas? ¿La masa de las partículas?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física ~ Comments (0)
“Los Luritja, una comunidad indígena de los remotos desiertos de Australia central, solían contar la historia de una bola de fuego demoníaca que había caído en la Tierra, proveniente del Sol, y que había matado todo lo que estaba a su alrededor. Ellos, en su inocencia, adjudicaban estos hechos a seres celestiales”.
¿Qué secretos esconden los cuadros más famosos del mundo? / Museo del Prado / Dominio público
“El año pasado, en este famoso tríptico del holandés Hieronymus Bosch fue descubierta una partitura, escrita sobre uno de los personajes en el panel derecho llamado ‘El infierno musical’. Las notas del siglo XVI, estampadas en las posaderas del torturado, fueron adaptadas a una notación moderna y grabadas en audio, el cual se puede escuchar en YouTube”
“Pocos saben que la famosa ‘Gioconda’ está disponible en dos versiones. La versión desnuda, denominada ‘Monna Vanna’, fue realizada por Andrea Salaí, discípulo y ayudante del gran Leonardo da Vinci. Muchos críticos creen que precisamente fue él el modelo para las pinturas de Leonardo ‘Juan el Bautista’ y ‘Baco’. Algunos incluso sugieren que Salaí, vestido de mujer, sirvió de modelo para la propia Mona Lisa.”
No, no me he equivocado. Los anillos de los árboles tienen una gran memoria y son capaces de proteger evidencias de eventos pasados durante muchísimos años, y una de dichas evidencias son las pasadas tormentas solares sufridas por cada uno de ellos, unos hechos que podrían usarse para trazar con precisión una línea del tiempo de acontecimientos similar a las usadas por la cultura maya o los antiguos egipcios.
Bueno, son tantas las preguntas que podríamos plantearnos aquí que, no tendríamos espacio suficiente para relacionarlas, son muchas más que las respuestas que podemos dar pero, ahí seguimos en brecha tratando de arrancar a la Naturaleza los secretos profundamente escondidos.
La puerta de las dimensiones más altas quedó abierta y a los teóricos se les regaló una herramienta maravillosa: el hiperespacio; todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mecánica cuántica, allí sí es posible encontrar esa soñada teoría de la gravedad cuántica.
Así que las teorías se han embarcado a la búsqueda de un objeto audaz: buscan una teoría que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intenso calor del universo en sus primeros tiempos; una teoría carente de parámetros, donde estén presentes todas las respuestas. Todo debe ser contestado a partir de una ecuación básica.
¿Un Universo de 10 dimensiones? ¿Dónde radica el problema?
El problema está en que la única teoría candidata no tiene conexión directa con el mundo de la observación, o no lo tiene todavía si queremos expresarnos con propiedad. La energía necesaria para ello, no la tiene ni el nuevo acelerador de partículas LHC.
La verdad es que la teoría que ahora tenemos, el modelo estándar, concuerda de manera exacta con todos los datos a bajas energías y contesta cosas sin sentido a altas energías. ¡Necesitamos algo más avanzado!
Se ha dicho que la función de la partícula de Higgs es la de dar masa a las partículas que carecen de ella, disfrazando así la verdadera simetría del mundo. Cuando su autor lanzó la idea al mundo, resultó además de nueva, muy extraña. El secreto de todo radica en conseguir la simplicidad: el átomo resultó ser complejo, lleno de esas infinitesimales partículas electromagnéticas que bautizamos con el nombre de electrones. Resultó que tenía un núcleo que contenía, a pesar de ser tan pequeño, casi toda la masa del átomo. El núcleo, tan pequeño, estaba compuesto de otros objetos más pequeños aún; los quarks que estaban instalados en nubes de otras partículas llamadas gluones, y ahora queremos continuar profundizando, sospechando que después de los quarks puede haber algo más.
Bueno, la idea nueva que surgió es que el espacio entero contiene un campo, el campo de Higgs, que impregna el vacío y es el mismo en todas partes, es decir, que si miramos a las estrellas en una noche clara, estamos mirando el campo de Higgs. Las partículas influidas por este campo toman masa. Esto no es por sí mismo destacable, pues las partículas pueden tomar energía de los campos (gauge) de los que hemos comentado: del campo gravitatorio o del electromagnético. Si llevamos un bloque de plomo a lo alto de la Torre Eiffel, el bloque adquirirá energía potencial a causa de la alteración de su posición en el campo gravitatorio de la Tierra. Como E = mc2, ese aumento de la energía potencial equivale a un aumento de la masa, en este caso la masa del sistema Tierra-bloque de plomo. Aquí hemos de añadirle amablemente un poco de complejidad a la venerable ecuación de Einstein: la masa, m, tiene en realidad dos partes; una es la masa en reposo, m0, la que se mide en el laboratorio cuando la partícula está en reposo. La partícula adquiere la otra parte de la masa en virtud de su movimiento (como los protones en el acelerador de partículas, o los muones, que aumentan varias veces su masa cuando son lanzados a velocidades cercanas a c), o en virtud de su energía potencial de campo. Vemos una dinámica similar en los núcleos atómicos. Por ejemplo, si separamos el protón y el neutrón que componen un núcleo de deuterio, la suma de las masas aumenta.
Dicen “Las partículas deambulan por el campo de Higgs y toman de allí su masa”
Pero la energía potencial tomada del campo de Higgs difiere en varios aspectos de la acción de los campos familiares. La masa tomada de Higgs es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quizá sea la versión más apasionante de la teoría del campo de Higgs, éste genera toda la masa en reposo. Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas partículas. Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo estándar miden con qué intensidad se acoplan éstas al campo de Higgs.
La influencia de Higgs en las masas de los quarks y de los leptones nos recuerda el descubrimiento por P. Zeeman, en 1.896, de la división de los niveles de energía de un electrón cuando se aplica un campo magnético al átomo. El campo (que representa metafóricamente el papel de Higgs) rompe la simetría del espacio de la que el electrón disfrutaba.
Hace unos años se decúía: “Hasta ahora no tenemos ni idea de qué reglas controlan los incrementos de masa generados por Higgs (de ahí la expectación creada por el nuevo acelerador de partículas LHC), pero el problema es irritante: ¿por qué sólo esas masas – las masas de los W+, W–, Z0, y el up, down, encanto, estraño, top y bottom, así como los leptones – que no forman ningún patrón obvio?”
Las masas van desde la del electrón (0’0005 GeV) a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV. Deberíamos recordar que esta extraña idea (el Higgs) se empleó con mucho éxito para formular la teoría electrodébil (Weinberg-Salam). Allí se propuso el campo de Higgs como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagnética y débil. En la unidad hay cuatro partículas mensajeras sin masa – los W+, W–, Z0 y el fotón – que llevan la fuerza electrodébil. Además está el campo de Higgs, y rápidamente, los W y Z absorben la esencia de Higgs y se hacen pesados; el fotón permanece intacto. La fuerza electrodébil se fragmenta en la débil (débil porque los mensajeros son muy gordos), y la electromagnética, cuyas propiedades determina el fotón, carente de masa. La simetría se rompe espontáneamente, dicen las teorías. Prefiero la descripción según la cual el Higgs oculta la simetría con su poder dador de masa.
Las masas de los W y Z se predijeron con éxito a partir de los parámetros de la teoría electrodébil, y las relajadas sonrisas de los físicos teóricos nos recuerdan que Hooft y Veltman dejaron sentado que la teoría entera está libre de infinitos.
Los Quarks confinados en el núcleo de los átomos no pueden escapar, la fuerza nuclear fuerte lo impide
Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista de cuál era el origen de la masa fallaron. Feynman escribió su famosa pregunta: “¿por qué pesa el muón?”. Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa. Una voz potente y segura nos dice “¡Higgs!”. Durante más de sesenta años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo de Higgs presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata sólo del muón. Proporciona, por lo menos, una fuente común para todas las masas. La nueva pregunta feynmaniana podría ser: ¿cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la materia?
La variación de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuración del sistema y el que algunas partículas (el fotón seguramente, y los neutrinos posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen en entredicho que el concepto de masa sea un atributo fundamental de la materia. Habrá que recordar aquel cálculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los físicos sólo se deshicieron de él “renormalizándolo”, ese truco matemático que emplean cuando no saben hacerlo bien.
Son muchos los rumores de que estamos en un Universo extraño y misterioso
Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks, los leptones y los vehículos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas. Hace que la historia de Higgs se tenga en pie: la masa no es una propiedad intrínseca de las partículas, sino una propiedad adquirida por la interacción de las partículas y su entorno.
La idea de que la masa no es intrínseca como la carga o el espín resulta aún más plausible por la idílica idea de que todos los quarks y fotones tendrían masa cero. En ese caso, obedecerían a una simetría satisfactoria, la quiral, en la que los espines estarían asociados para siempre con su dirección de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fenómeno de Higgs.
Una cosa más; hemos hablado de los bosones gauge y de su espín de una unidad. Hemos comentado también las partículas fermiónicas de la materia (espín de media unidad). ¿Cuál es el pelaje de Higgs? Es un bosón de espín cero. El espín supone una direccionalidad en el espacio, pero el campo de Higgs da masa a los objetos donde quiera que estén y sin direccionalidad. Al Higgs se le llama a veces “bosón escalar” (sin dirección) por esa razón.
La interacción débil, recordaréis, fue inventada por E. Fermi para describir la desintegración radiactiva de los núcleos, que era básicamente un fenómeno de poca energía, y a medida que la teoría de Fermi se desarrolló, llegó a ser muy precisa a la hora de predecir un enorme número de procesos en el dominio de energía de los 100 MeV. Así que ahora, con las nuevas tecnologías y energías del LHC, las esperanzas son enormes para, por fin, encontrar el bosón de Higgs origen de la masa… y algunas cosas más.
Hay que responder montones de preguntas: ¿cuáles son las propiedades de las partículas de Higgs? y, lo que es más importante, ¿cuál es su masa? ¿Cómo reconoceremos una si nos la encontramos en una colisión del LHC? ¿Cuántos tipos hay? ¿Genera el Higgs todas las masas o sólo las hace incrementarse? ¿Cómo podemos saber más al respecto? Cómo es su partícula, nos cabe esperar que la veremos ahora después de gastar más de 50.000 millones de euros en los elementos necesarios para ello.
También a los cosmólogos les fascina la idea de Higgs, pues casi se dieron de bruces con la necesidad de tener campos escalares que participasen en el complejo proceso de la expansión del universo, añadiendo pues, un peso más a la carga que ha de soportar el Higgs.
Se habla, se dice, se comenta, se conjetura, se imagina pero… ¡A ciencia cierta, no sabemos como es, exactamente (si es que realmente existe) el Campo de Higss!
El campo de Higgs, tal como se lo concibe ahora, se puede destruir con una energía grande, o temperaturas altas. Éstas generan fluctuaciones cuánticas que neutralizan el campo de Higgs. Por lo tanto, el cuadro que las partículas y la cosmología pintan juntas de un universo primitivo puro y de resplandeciente simetría es demasiado caliente para Higgs. Pero cuando la temperatura cae bajo los 10–grados Kelvin o 100 GeV, el Higgs empieza a actuar y hace su generación de masas. Así, por ejemplo, antes del Higgs teníamos unos W, Z y fotones sin masa y la fuerza electrodébil unificada.
El universo se expande y se enfría, y entonces viene el Higgs (que “engorda” los W y Z, y por alguna razón ignora el fotón) y de ello resulta que la simetría electrodébil se rompe.
Tenemos entonces una interacción débil, transportada por los vehículos de la fuerza W+, W–, Z0, y por otra parte una interacción electromagnética, llevada por los fotones. Es como si para algunas partículas del campo de Higgs fuera una especie de aceite pesado a través del que se moviera con dificultad y que les hiciera parecer que tienen mucha masa. Para otras partículas, el Higgs es como el agua, y para otras, los fotones y quizá los neutrinos, es invisible.
De todas formas, es tanta la ignorancia que tenemos sobre el origen de la masa que nos agarramos como a un clavo ardiendo, en este caso, a la partícula de Higgs, que algunos han llegado a llamar “la partícula divina”, y, dicen haberla encontrado pero, sobre el tema, no han dado las explicaciones suficientes.
¡Ya veremos en qué termina todo esto!
Le han dado muchos premios y, esperémos que si aparecen nuevos descubrimientos, no se los tengan que retirar. A pesar de todas las fanfarrías y anuncios a bombo y platillo de los distintos organismos y la difusión en los medios… El hecho de que las partículas tomen la masa del Campo de Higgs… Al menos para mí, no está lo bastante bien explicado y… ¿demostrado?
Peter Higgs, de la Universidad de Edimburgo, introdujo la idea en la física de partículas. La utilizaron los teóricos Steven Weinberg y Abdus Salam, que trabajaban por separado, para comprender cómo se convertía la unificada y simétrica fuerza electrodébil, transmitida por una feliz familia de cuatro partículas mensajeras de masa nula, en dos fuerzas muy diferentes: la QED con un fotón carente de masa y la interacción débil con sus W+, W– y Z0 de masa grande. Weinberg y Salam se apoyaron en los trabajos previos de Sheldon Glashow, quien, tras los pasos de Julian Schwinger, sabía sólo que había una teoría electrodébil unificada, coherente, pero no unió todos los detalles. Y estaban Jeffrey Goldstone y Martinus Veltman y Gerard’t Hooft. También hay otros a los que habría que mencionar, pero lo que siempre pasa, quedan en el olvido de manera injusta. Además, ¿cuántos teóricos hacen falta para encender una bombilla? La verdad es que, casi siempre, han hecho falta muchos. Recordemos el largo recorrido de los múltiples detalles sueltos y físicos que prepararon el terreno para que llegara Einstein y pudiera, uniéndolo todo, exponer su teoría relativista.
Gerard ‘t Hooft y Martinus Veltman (con su barba inconfundible) en la entrega del premio Nobel
Sobre la idea de Peter Higgs, Veltman, uno de sus arquitectos, dice que es una alfombra bajo la que barremos nuestra ignorancia. Glashow es menos amable y lo llamó retrete donde echamos las incoherencias de nuestras teorías actuales. La objeción principal: que no tenemos la menor prueba experimental. Ahora, por fin, la tendremos con el LHC. El modelo estándar es lo bastante fuerte para decirnos que la partícula de Higgs de menor masa (podría haber muchas) debe “pesar” menor de 1 TeV, ¿por qué?; si tiene más de 1 TeV el modelo estándar se vuelve incoherente y tenemos la crisis de la unitariedad.
¡Cómo somos! No sabemos, a ciencia cierta, si existe la “materia oscura” y ya queremos buscar las partículas que la conforman. Así somos, la curiosidad y la imaginación es algo que tenemos que destacar en nuestra manera de ser, y, precisamente por ello, hemos llegado al lugar en el que nos encontramos.
Después del “hallazgo” del Bosón de Higgs, el LHC quiere, utilizando mayores energías (100 TeV), encontrar las partículas componentes de la “materia oscura”.
¡La confianza en nosotros mismos no tiene límites! ¡Ni la imaginación tampoco!
emilio silvera
Oct
15
Entrevista en relación a un Físico Español
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Misterios del Universo ~ Comments (2)
Enrique Fernández: “El problema de la energía oscura (y también de la materia oscura) es fascinante”.
Publicado por Juan José Gómez Cadenas y Antonio Dobado
Fotografía: Lourdes Peguero
Sería sencillo y políticamente correcto presentar a Enrique Fernández (Sietes, Villaviciosa, 1948) como uno de los líderes de la física de partículas en España, citando su papel destacado en la fundación y dirección del IFAE (uno de los mejores y más competitivos centros de excelencia del campo), o la miríada de importantes cargos relacionados con la política científica europea que ha ocupado. Sencillo… pero, en cierto modo, tan insatisfactorio como presentar al Che Guevara con el título de presidente del Banco Nacional Cubano. En ambos casos nos quedaríamos cortos. En ambos casos, la primera palabra que salta a la pluma es «insurgente». Una insurgencia que este asturiano de modales calmosos y talante sereno ha mostrado a lo largo de toda una carrera en la que no ha dudado en llevar la contraria al sistema para perseguir sus ideales.
Se dice que cambiaste tu intención inicial de estudiar Matemáticas por la Física debido a la lectura de un libro que se llamaba La búsqueda del cero absoluto. ¿Has encontrado ese cero absoluto?
La verdad es que todavía no [risas]. Por otra parte, creo que lo sustancial de la anécdota es que, en efecto, la física te conecta con lo real, el cero absoluto no es solo una abstracción matemática, es la descripción de un estado de la naturaleza. Creo que mi motivación para estudiar Física es el hecho de que ofrece una descripción objetiva de la realidad.
Te marchas de tu pueblo a los once años, cuando muere tu padre que fue maestro y tuvo que sufrir represalias durante la posguerra. ¿Cómo viviste aquella experiencia?
Mi padre se hizo maestro antes de la guerra y pasó gran parte de la misma en la cárcel de Oviedo (que fue una ciudad sublevada). Tras la contienda, salió pronto de la cárcel gracias a la mediación de una persona influyente en aquellos momentos. Como a muchos de su gremio le hicieron la vida difícil, por ejemplo al no permitirle acceder a una escuela en propiedad, lo cual hizo que acabara por abandonar la enseñanza. Es curioso, pero yo mismo desconocía muchos detalles relacionados con esto, hasta que hablé con la persona que contactó a la persona influyente antes mencionada. Esta conversación ocurrió al final de los años noventa, es decir, sesenta años después de los hechos. No obstante, en mi niñez se dieron otras muchas circunstancias, que la convirtieron, creo, en bastante singular. Mi madre venía de una familia acomodada y vivíamos en una casa muy grande, que todavía conservamos. Allí mi padre tenía muchos libros que estuvo leyendo constantemente hasta el final de su vida. Creo que su biblioteca jugó un papel muy importante en mi visión del mundo. De alguna manera ya daba por sentado, desde muy pequeño, que me dedicaría a algo intelectual. Por otra parte, la pérdida del padre a esa edad deja una huella que no se borra con el tiempo, al contrario de lo que dice la frase popular.
El padre y su biblioteca, un pueblo que se nos queda pequeño. ¿Ingredientes de la personalidad de un científico?
Supongo que algo de eso hay. Nuestra profesión requiere un cierto espíritu nómada, independiente de nuestros vínculos con patrias chicas (el pueblo o incluso el país del que uno viene). Pero, al mismo tiempo, para mí al menos, la conexión con esas raíces, los libros de mi padre, la casa de mi niñez, los amigos de la adolescencia, son muy importantes. Es el famoso conflicto, que no tiene por qué ser tal, entre lo local y lo universal.
Estudias en la Complutense. ¿Tienes profesores que te marcan?
Antes estudié en Oviedo (un año), en Zaragoza (dos) y después en la Complutense. La influencia más notable entre los profesores universitarios fue la de Alberto Galindo. Sus clases de Mecánica Cuántica eran un modelo de claridad. Y también Juan Manuel Rojo, un magnífico profesor, que enseñaba Estado Sólido en la Complutense y luego jugaría un papel esencial en la revolución científica de los ochenta. Pero también me influenciaron de manera decisiva algunos profesores del Instituto Jovellanos de Gijón, donde estudié y viví entre los once años antes mencionados y el comienzo de la universidad. De hecho, tuve mejores profesores en el último año de instituto que en el primer año de universidad. Recuerdo en especial al profesor Caso (padre de la escritora M.ª Ángeles Caso), quien enseñaba Literatura Española y cuya fuerte personalidad era notable. Y también a los profesores de Matemáticas y Física, también me influenciaron mucho.
Al terminar la carrera das clase en la Autónoma de Madrid durante un año.
Durante el último año de carrera, entré en contacto con el entonces incipiente grupo de física de partículas del CIEMAT, que entonces se llamaba la Junta de Energía Nuclear, la JEN. Me ofrecieron una tesina, acepté. Y parte de la manera de pagarnos en aquellos tiempos fue como profesores-ayudantes en la UAM. Yo daba clase de problemas de Física General a un grupo, cuyo profesor era nada menos que Javier Solana.
¿Acabas la tesis doctoral en el CIEMAT?
El CIEMAT, la ciudad universitaria
No, me fui con la tesis casi terminada a Estados Unidos, donde empecé de nuevo como estudiante de posgrado en Purdue University, Indiana. Hice experimentos de neutrinos en los laboratorios nacionales de Argonne y Fermilab. Mi tesis fue en el primer experimento de antineutrinos contra protones, un tema completamente diferente del que había casi acabado en España. Creo que soy la tesis número 98 de las miles de tesis doctorales que se han hecho desde entonces en experimentos de Fermilab.
¿Con una tesis casi acabada en España das un portazo y empiezas de nuevo?
Vista aérea del Fermilab. El anillo en primer plano es el Inyector Principal, y el anillo posterior es el Tevatrón.
No fue un portazo, sino una reorientación de la carrera. Tenía motivaciones científicas, le había dado muchas vueltas a la posibilidad de continuar mis estudios en Estados Unidos, tal como habían hecho algunos compañeros de curso en Madrid, pero también se dieron circunstancias personales. Mi compañera de entonces, que era norteamericana, también buscaba un lugar para hacer un doctorado (en literatura hispana) y el encontrar un lugar donde nos pagasen a los dos fue un motivo importante.
¿Te lanzaste a la aventura, sin más?
No fue una aventura sin más. Pero es verdad que en aquella época había muy poca gente española que estuviese en Estados Unidos por libre. Había bastante gente que estaba allí con becas españolas o Fulbright, mientras yo estaba por mi cuenta en el sistema de allí. Pero esto también era una ventaja. Recuerdo que me extrañaba cuando al conocer a gente nueva, a nivel profesional, rara vez me preguntaban de dónde era, a pesar del acento al hablar inglés. Cuando terminé la tesis me ofrecieron un trabajo en Argonne National Lab, para empezar la preparación de un experimento en SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, en Stanford, California) y allí me fui. Estuve un total de seis años en SLAC, durante los cuales también trabajé, desde allí, para la Universidad de Colorado, aunque nunca residí en Boulder. Por otra parte, cuando estaba a mitad de mi tesis americana, volví un verano a Madrid y me las compuse para terminar mi tesis española. Así que me doctoré dos veces. Pero, desde luego, la tesis que cuenta para mí a nivel científico es la americana, mi trabajo en el experimento de antineutrinos en Fermilab se publicó en Physical Review Letters, en diciembre de 1979. Es uno de los trabajos de los que más orgulloso estoy, entonces era novedoso.
Después de doctorarte, ¿cómo ves tu futuro y cómo ves España?
SLAC National Accelerator Laboratory
Cuando estaba en SLAC pensaba que no volvería. Paco Ynduráin (catedrático de Física Teórica en la Universidad Autónoma y personaje muy influyente en la revolución científica de los ochenta en España) me animaba a hacerlo, en concreto a solicitar la llamada «idoneidad», pero no lo vi claro y no la solicité. De hecho, por esa época también surgió la posibilidad de irme a trabajar a Bell Labs, como hizo la mitad del grupo de Argonne. Me ofrecieron un trabajo que doblaba mi salario, pero finalmente decidí continuar como investigador. Y un par de años más tarde surgió la posibilidad de regresar a España y crear un grupo de física de partículas que contribuyera a los experimentos del CERN (España acababa de entrar en el CERN). Me contactaron desde Barcelona. El propio rector de la UAB me mandó una carta, sin duda a instancias de Ramón Pascual (Ramón Pascual y su hermano Pedro, los dos físicos teóricos, fueron los impulsores de que en Barcelona se crease un grupo experimental y también han tenido un papel muy relevante como promotores de la ciencia en Cataluña y España). Hay siempre un elemento de azar en estas cosas, unas llevan a otras y muy a menudo no sabes qué decisiones son importantes y cuáles no.
Háblanos de tu regreso.
El Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN) ha aprobado hace unas semanas la solicitud de integración de España en su seno.
Cuando España entró en el CERN, Juan Antonio [se refiere a Juan Antonio Rubio, que fuera director del CIEMAT y director de división en el CERN] con Carlo Rubbia, Manolo [Manuel Aguilar Benítez, que sería director de la división de física de partículas del CIEMAT y representante español en el CERN] y Paco [Francisco Ynduráin] jugaron un papel esencial en planificar todo el proceso. En particular, Juan Antonio convenció al Secretario de Estado, Juan Rojo, de crear tres cátedras: una en Valencia, otra en Madrid y otra en Barcelona. Esas cátedras las ocupamos tres físicos que nos hallábamos en ese momento en el extranjero. Antonio Ferrer, que estaba en Francia, fue a Valencia, Fernando Barreiro, que estaba en Alemania, fue a Madrid y yo fui a Barcelona (de esto iba la carta del rector de la UAB).
¿Por qué decides volver? ¿Es personal, es profesional, son las dos cosas, es una apuesta?
Ambas cosas, pero en este caso creo que pesó más lo profesional. Se trataba de una apuesta interesante: crear un grupo en España, pero integrándonos en el programa científico del CERN. De hecho, cuando regresé me encontré con que Juan Antonio tenía ya preseleccionado mi equipo y mi proyecto. Juan Antonio fue un gran líder y un visionario, pero a la que te descuidabas te explicaba lo que tenías que hacer [risas]. Así que tuvimos una pequeña confrontación durante una reunión en Santillana del Mar. De hecho, ni Barreiro ni yo aceptamos los planes que nos proponían y tuvimos que sacar un poco de músculo, pero al final Juan Antonio y los demás nos dejaron hacer.
En mi caso me empeñé en integrarme en el experimento ALEPH del CERN, después de escuchar un seminario en SLAC de Jack Steinberger [director de ALEPH y quien posteriormente, en el 89, recibió el premio Nobel de Física por el descubrimiento del neutrino muónico]. Finalmente todo cuadró, pero no fue un camino de rosas. Para darte una idea: nunca es fácil hablar con Jack, así que imagínate hablar por teléfono a las 2 de la mañana (por la diferencia horaria), sin haberlo hecho nunca antes y sin conocerse directamente. Y como esto muchas otras anécdotas de cómo integrarse en Europa, desde España pero viniendo de EE. UU.
España, en ese momento, está muy por detrás del resto de sus socios del CERN. ¿Cómo te las compones para causar un impacto en ALEPH?
En efecto, España estaba bastante por detrás en física experimental de partículas con respecto a los socios fuertes del CERN. Además, o esa era mi impresión, nos miraban un poco por encima del hombro. Así que nuestra estrategia fue, para ponerlo en palabras llanas, «entrar a saco». En ALEPH encontramos dos nichos, uno relacionado con la instrumentación del detector (un proyecto pequeño, como correspondía a la capacidad de nuestro grupo por la época) y otro de tratamiento de datos, mucho más importante, el proyecto Falcon. Con Falcon introdujimos en el CERN (a través de ALEPH) algunas ideas novedosas de SLAC. Previamente yo había convencido de que viniera a Barcelona a Manuel Delfino (originalmente de Venezuela, pero licenciado y doctor por la Universidad de Wisconsin), a quien conocía de SLAC y quien después lideró Falcon. Manuel pronto entendió que, para nuestro tipo de computación, era mucho más eficiente repartirla en muchos procesadores relativamente pequeños que llevarla a cabo en un gran ordenador main-frame (como se hacía entonces). Nuestros procesadores más pequeños eran de hecho doce «estaciones de trabajo» sin las consolas correspondientes. Hoy gran parte de la computación está distribuida en miles de procesadores, pero entonces no era evidente que el futuro iría en dicha dirección, por lo que Falcon llamó la atención de las personas que se ocupan de esos aspectos. Estamos hablando de mitad de los ochenta.
El físico Francisco Indurain
«La revolución de los ochenta», que se extiende a lo largo de la década de los noventa, transforma la manera de hacer ciencia en España y en particular el campo de la física de partículas da un salto gigantesco hacia delante con la entrada en el CERN. Asociados con esta revolución hay una serie de nombres propios, algunos de los cuales ya han sido mencionados en esta entrevista. Pedro Pascual, Juan Rojo, Juan Antonio Rubio, Paco Ynduráin. ¿Cómo valoras a estos científicos? ¿Cómo los sitúas en ese momento? ¿Eran una consecuencia inevitable del cambio o son ellos los que hacen el cambio inevitable?
Jugaron un papel importantísimo, son insustituibles. Su éxito se debe, creo, a la enorme coherencia que demostraron, a pesar de que sus personalidades e intereses científicos eran muy diversos. Por otra parte, date cuenta de que la diferencia de edad entre ellos no es muy grande, son todos casi de la misma promoción. Creo que puede hablarse de un efecto generacional. Se trata de un grupo de personas profesionalmente competentes y políticamente motivadas, que se encontraron con la capacidad de cambiar las cosas y no dudaron en hacerlo. En ese sentido, quizás la persona que mejor representa a todos ellos fue Juan Rojo, por la época secretario de Estado, cuyo rol fue esencial en la modernización de la ciencia en España.
Fundas el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en Barcelona y lo conviertes en uno de los centros de referencia en ese campo tanto a nivel nacional como internacional. ¿Cómo se monta el IFAE, un centro de excelencia? Y, una vez más, ¿hay un plan o es todo una gran improvisación que va saliendo bien?
Es difícil delimitar la frontera entre planificación e improvisación. Lo más importante es quizás el mantener el equilibrio entre las dos cosas, si lo planteas de esa manera. En España en particular, el planear demasiado es peligroso, sería una fuente de frustración constante [risas]. Inicialmente el grupo en Barcelona se creó como grupo universitario, con capacidad de trabajo y mucha ilusión, pero recursos muy limitados, sobre todo teniendo en cuenta que yo quería involucrarme en todos los aspectos de los experimentos en física de partículas, incluida la construcción de detectores. Esto requiere recursos materiales (talleres, por ejemplo, que sí teníamos) pero también humanos (personal técnico de alto nivel, casi imposible de reclutar en el marco universitario). El golpe de suerte vino cuando a Juan Antonio Rubio y a Ramón Pascual se les ocurrió invitar aJordi Pujol al CERN. Pujol es un político nato y se dio cuenta inmediatamente de la escala del CERN, comprendió que se trataba de investigación muy avanzada, nada que ver con lo que se esperaba. Poco tiempo después de esa visita, Ramón (Pascual), Josep Laporte (por la época Consejero de Educación) y yo nos entrevistamos con Pujol. Queríamos proponerle la creación de un Instituto de Física de Partículas, pero no teníamos del todo claro cómo articularlo. Así que Pujol, que ya debía de haber pensado en ello, se volvió hacia Laporte y le dijo: «¿Cuánto nos va a costar?» [risas], y Laporte dijo: «Unos cien millones de pesetas al año». Mi intuición me dice que a Pujol le pareció poco, en todo caso le dijo que adelante. Ese fue el momento en que se creó el IFAE. Esto era febrero de 1991, y en agosto salió el decreto que nos declaraba un instituto con personalidad jurídica propia.
¿Cuál es la diferencia fundamental con lo que había antes?
Teníamos libertad de contratar tanto a científicos como a técnicos. Los puestos científicos titulares son contratos laborales indefinidos (hay varias categorías, similares a las que hay en la universidad). La otra gran diferencia es la flexibilidad del procedimiento. Para contratar a una persona para un nuevo puesto en el IFAE recurrimos a una comisión de expertos internacional y sin conflicto de intereses, que le propone al director el candidato que le parece más apropiado. El director toma la decisión y hace una propuesta al consejo de gobierno, quien formalmente la aprueba. Todo esto es bastante ortogonal al sistema que imperaba y aún impera en la Universidad. Fuimos creciendo muy poco a poco, escogiendo al personal científico y técnico de manera muy cuidadosa y procurando diversificar en todos los aspectos, incluyendo la edad. Para que te hagas una idea, desde 1991 hasta ahora hemos ofrecido unos doce puestos (me refiero a científicos) permanentes, menos de uno al año (a esto tendríamos que añadir a los investigadores del programa ICREA).
Sin duda el IFAE de hoy en día es muy diferente al de hace veinticinco años. En retrospectiva, ¿qué te gusta y qué no? ¿Qué habrías hecho mejor? ¿Qué suscribes?
No creo que haya cambiado tanto en veinticinco años, sí en cantidad y calidad, pero no en los conceptos básicos. Algunos temas: el IFAE sobre el papel es una institución muy top down. El director lo nombra el Consejo de Gobierno sin que en principio tenga que preguntar a nadie, podría incluso ser una persona que viniese de fuera. A nadie se le ocurre aquí que haya elecciones a director. Tampoco tenemos claustros o comisiones de esto y lo otro. El director forma su propio equipo de dirección (es su responsabilidad) y tiene también una comisión de asesoramiento, también nombrada por él mismo. Esto, que es sustancial, no ha cambiado desde el principio. También creo que es muy importante que el ambiente científico y social sea bueno, he visto a grupos enteros fracasar por rencillas internas. En el IFAE no ha habido problemas graves nunca (o, digamos, que se han apagado los fuegos antes de que empezase algún incendio). Además hemos procurado, y aquí el trabajo del director es crucial, consensuar en qué actividades participamos y creo que todo el mundo se siente comprometido con todo el programa del instituto. Sin duda que muchas cosas se podrían haber hecho mejor, y algunas decisiones erróneas también las hemos tomado. Pero globalmente el concepto ha funcionado muy bien.
Háblame del programa ICREA.
ICREA es una idea fantástica, que posiblemente va a contribuir a transformar (para mejor) la ciencia en Cataluña más de lo que nos imaginamos hoy en día. La clave del éxito del programa está en su capacidad de inyectar investigadores excelentes en el sistema, saltándose las reglas del propio sistema. Como bien sabes, atraer a un científico puntero para que trabaje en España es muy difícil si se pretende hacer a través de los conductos normales de la Universidad o el CSIC. Simplemente esas instituciones no son competitivas, ni en salario, ni en incentivos, ni en flexibilidad. Pues bien, el programa ICREA soluciona todos esos peros: ofrece contratos con salarios negociados directamente con los investigadores, libertad para integrarse en los grupos que más les atraigan, flexibilidad, etcétera. En resumen, es un programa subversivo. Y gracias a él se ha atraído mucho talento a Cataluña (una prueba, la cantidad de ERCs obtenidas por miembros de ICREA). En el IFAE tenemos a siete investigadores ICREA, a nosotros nos ha beneficiado mucho.
En el País Vasco, el programa IKERBASKE sigue los pasos del ICREA en Cataluña. Además, hay más inversión de los Gobiernos autonómicos en ciencia que en el resto del país e incluso algo de inversión privada. ¿Han dado Cataluña y el País Vasco con una fórmula para hacer ciencia superior a la del resto del país?
Buena pregunta, a la que no podría responder con precisión pues desconozco las cifras objetivas. Pero la impresión que tengo es que lo que dices es cierto, tanto Cataluña como el País Vasco parecen disponer de fórmulas más competitivas que otras autonomías para hacer ciencia. Pero ten en cuenta que tanto ICREA como IKERBASQUE son programas que se han desarrollado gracias a iniciativas casi, casi personales. El riesgo entonces es que, si las personas que los impulsan desaparecen, los programas se esfumen o se diluyan. Pero parece que, poco a poco, estos programas se están consolidando como parte del sistema, así que hay razones para ser moderadamente optimista.
Hablando de ICREA, podías haber optado por uno de esos puestos, pero has preferido una cátedra universitaria. ¿Por alguna razón en especial?
No, no es correcto lo que dices. El IFAE se creó mucho antes que ICREA y desde el principio el programa ICREA ha estado diseñado para atraer a gente que está fuera del sistema catalán de I+D. Este aspecto, el que los que ya estamos dentro del sistema no podamos optar, ha creado alguna fricción. En parte por esto ICREA creó un programa llamado ICREA Academia, que consiste en liberar parcialmente de las clases a los profesores que tengan dicha distinción (que son muy pocos, globalmente hablando) durante cuatro años, el programa paga ese dinero a la universidad más otra cantidad, nada despreciable, en concepto de premio. Yo sí que he tenido uno de estos cuatrienios de ICREA-Academia. Por otra parte, aunque la mayoría del IFAE no pertenezca a la Universidad, es importante que haya personas como yo que tengan una conexión muy fuerte con ella. Aunque en cierta manera somos subversivos, no podemos darle del todo la espalda al sistema. La Universidad es un recurso importante, por ejemplo en lo que se refiere a reclutar y formar estudiantes de doctorado. Y al edificio que ocupamos en el campus, por ejemplo. Y, naturalmente, el contacto con otros departamentos es enriquecedor.
¿Tú crees que la Universidad española funciona bien? ¿Hay que cambiarla? Si la cambiaras, ¿cómo la cambiarías?
No, no creo que funcione bien. Cambiaría muchas cosas, pero quizás la más importante, y desde hace muchos años, es la selección del personal académico. Creo que la Universidad necesita un programa similar al ICREA para atraer talento que a su vez permita mejorar el rendimiento. En este punto tan importante, la planificación brilla por su ausencia, las dotaciones de personal se dan ad hoc, para resolver problemas individuales en muchos casos. Sin un cambio radical con respecto al sistema actual creo que no vamos a progresar. Y no es solo por falta de dinero, que también es un programa real grave.
¿Qué se necesita para desarrollar la ciencia en España? ¿O para que, al menos, no retroceda?
Cuando se puso en marcha lo que hoy llamamos Programa Nacional de Investigación supuso un cambio radical con respecto a lo que existía anteriormente, tanto a nivel cuantitativo (aumentó mucho la inversión en ciencia) como a nivel logístico. Por primera vez se conceden subvenciones a los investigadores directamente basándose en proyectos concretos (anteriormente, el poco dinero que había se daba a los departamentos y se solía repartir con la política de café para todos) y se les hace responsables de desarrollar dichos proyectos. Creo que ese paradigma básico, similar al de otros países, ha funcionado bastante bien y debería conservarse. ¿Es posible mejorarlo? Sin duda, por ejemplo haciendo un seguimiento serio de los logros de los proyectos, lo cual ahora mismo no se hace. Por cierto, lo que sí está ocurriendo es que nos piden cuentas de cómo hemos gastado el dinero de los proyectos, pero no del contenido, sino de la forma, que si falta una firma por aquí o por allá, que si tenemos justificantes de pernoctar en los hoteles cuando viajamos, etc. Hemos llegado a extremos grotescos, o más bien vergonzosos. En ese sentido hemos ido hacia atrás muchísimo, y parece ser cada vez peor.
¿Cómo afectaría a la ciencia un catalanexit?
Yo creo que mal, que le vendría muy mal. Y no solo a la ciencia. Aparte del trauma de la ruptura, a largo plazo Cataluña sería un país pequeño con una economía pequeña y España sería también un país más pequeño que ahora con una economía más pequeña. Todo el mundo saldría perdiendo.
Tú has ocupado muchos cargos de influencia en el CERN y en muchas comisiones internacionales y por tanto conoces muy bien tanto la ciencia en Europa en general como en nuestro laboratorio europeo. ¿Cómo valoras el CERN?
El CERN es sin duda una gran empresa. Todos los países de Europa se unen para poder hacer en común unos aceleradores que son grandes aparatos y que cuestan mucho y necesitan muchos recursos, o sea, que la idea funcional está muy bien. Y ciertamente el LHC ha sido un éxito rotundo. Por otra parte, si tuviese que hacer una crítica al CERN, apuntaría a que se trata de un organismo internacional, situado en uno de los sitios más caros de Europa, y cuenta con una élite muy privilegiada de científicos y técnicos que ganan salarios muy altos. En estas circunstancias es imprescindible ser riguroso a la hora de medir la eficiencia, y creo que en el CERN eso no se hace, o al menos no se hace rigurosamente.
¿Consideras que el CERN es un motor de progreso también para ciencia aplicada?
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El primer gran éxito científico del CERN se produjo en 1984 cuando Carlo Rubbia ySimon van der Meer obtuvieron el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de los bosones W y Z.
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En 1992 le tocó el turno a Georges Charpak “por la invención y el desarrollo de detectores de partículas, en particular la cámara proporcional multicables”.
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Y por último el éxito del CERN no es sólo su capacidad para producir resultados científicos de gran interés, sino también el desarrollo de nuevas tecnologías tanto informáticas como industriales. Entre los primeros destaca en 1990 la invención del WWW.
Hombre, el caso de la invención de la WWW es bien conocido. Por otra parte el CERN sufre un poco del síndrome not invented here (si no se ha inventado aquí no nos interesa). Esto ocurre bastante con el software. En física de partículas, y por lo tanto en el CERN, ya no estamos en la frontera de los avances tecnológicos en los que sí están Google o similares. Cuando empecé a trabajar en el experimento ALEPH, allá por 1986, me chocó el hecho de que la división IT (la división informática del CERN) había decidido no utilizar LaTeX y querían seguir con su propio sistema (yo me callé pero… seguí usando LaTeX). Es un ejemplo concreto pero significativo de algo más general. Por otra parte, y esta es una defensa del campo de la física de partículas, del CERN y de otros laboratorios, considero que la gente se forma a muy alto nivel, tanto porque la ciencia misma lo exige como por la tecnología empleada para hacer avanzar esta ciencia básica. Esa formación a alto nivel crea un capital humano de gran valor que en muchos casos se transfiere a la industria. De hecho, las empresas de alta tecnología en EE. UU. lo tienen muy claro y un doctorado en física de partículas es una excelente carta de presentación para ellas. Un problema que tenemos en España no es tanto la formación sino la falta de empresas que realmente la necesiten a muy alto nivel, simplemente esas empresas no existen.
Uno de los problemas de la física de partículas (que empieza a ser común en otras áreas de la ciencia, como la cosmología) es la de asignar crédito a los científicos. La colaboración ATLAS cuenta con unos tres mil físicos, cada uno de los cuales firma todos los artículos que la colaboración produce. Es evidente que es imposible asignar el mismo crédito a uno de esos autores que cuando se trata de un artículo firmado por un equipo pequeño. ¿Hemos encontrado soluciones a este problema?
Es un problema muy complicado y no hay fórmulas mágicas, pero creo que el campo (de la física de partículas) no está intentando solucionarlo seriamente. De hecho hubo un intento, por parte de ECFA, pero no prosperó. Se podrían aplicar diversas fórmulas para tratar de asignar el crédito de una manera más clara. Por ejemplo, en cosmología los primeros autores suelen ser los dos o tres que han liderado el análisis (y a menudo han escrito el artículo), detrás siguen los nombres del grupo de trabajo (a menudo unos diez o veinte científicos) y detrás el resto, por orden alfabético. Por supuesto, algunos artículos fundamentales (como el descubrimiento del Higgs) irían por orden alfabético ya que se trata realmente de un esfuerzo colectivo cuyo crédito específico no se le puede asignar a nadie. Una fórmula como esta no es una solución ideal, pero creo que es mejor que la que se utiliza en partículas. En todo caso tenemos la obligación de hacer algo, so pena de que otros campos no nos tomen en serio.
En los últimos años has liderado varias iniciativas para estudiar energía oscura. ¿Por qué?
El problema de la energía oscura (y también el de la materia oscura) es fascinante. Piénsalo. El 80% de la materia del universo es invisible. ¿Qué es esa materia oscura? ¿Y qué es esa energía oscura que está acelerando la expansión? En cierto sentido creo que es válido decir que no sabemos gran cosa del 95% del universo. Y para saber más hay que hacer experimentos.
Sin embargo, tú estabas confortablemente instalado en la ciencia del LHC. Cambiar a experimentos tan diferentes como los de energía oscura denota un cierto inconformismo…
¡Cierto! Recuerdo que un excolega de ECFA (la Comisión Europea para Futuros Aceleradores de la que fui presidente durante varios años) me dijo: «¿Para qué te metes en líos con lo bien que podrías vivir de rentas?». Ahora me doy cuenta, un poco a posteriori, de que dentro de la cosmología no voy a poder competir con la gente joven, pero me he lanzado por interés científico, que de hecho siempre he tenido, desde que era estudiante, y en ese sentido no me arrepiento en absoluto. Creo además que es una excelente inversión científica para el IFAE el estar en este campo.
¿La financiación de la ciencia en España te parece suficiente?
Muy insuficiente. En los últimos años ha habido una bajada del 40% en la inversión en ciencia (esto es, en subvenciones directas a la investigación). ¿Te imaginas una empresa que de repente ve sus ingresos reducidos a la mitad? Es casi seguro que quebraría. Pues bien, esa es la situación con la empresa ciencia en España. Los efectos, no te quepa duda, van a ser muy negativos. Además, llegan en un momento en que la ciencia en España estaba a punto de florecer, no solamente no avanzamos, sino que dilapidamos parte de lo conseguido.
Sin embargo, se diría que en los Estados Unidos de la época Trump también se van a dar recortes en ciencia.
Así parece, ciertamente tienen un problema grave con el nuevo presidente. La diferencia es que en Estados Unidos existe un potente sector privado, capaz de mover la economía incluso si atraviesan una racha de bajas inversiones públicas. El dinero que dedican empresas como Apple, Google o Facebook, por nombrar solo unas pocas, a I+D, superar a todo el programa español de ciencia. En España no tenemos nada que se le parezca y si se corta la inversión en ciencia no lo tendremos jamás.
¿Es eso solo culpa de los políticos? Da la impresión de que a la sociedad española no le importa la ciencia y en consecuencia la voz de los científicos pasa desapercibida.
El ejemplo lo tienes en la Marcha por la Ciencia que se organizó recientemente. Movilizó a una parte muy importante de los científicos españoles y ¿cuál fue la cobertura que le dedicó el Telediario? Quizás treinta segundos. Compara con los debates interminables sobre otros asuntos nimios.
Tu amistad con el Premio Nobel Jack Steinberger es bien conocida. Steinberger es uno de los grandes de la vieja escuela, todavía lúcido y activo a los noventa y cuatro años. Háblanos de él.
Es una persona única a la que admiro intensamente. Ha vivido tiempos muy especiales. Nació en Alemania y es hijo de un cantor de una sinagoga. Su familia escapó de Alemania gracias a una asociación de judíos americanos que los sacaron del país justo a tiempo. Se establecieron en Chicago, donde montaron una tienda de ultramarinos. Jack no tenía antecedentes científicos ni demasiados recursos, pero debió de ser un estudiante excepcional, dado lo bien que le fue. Cursó Ingeniería Química en la Universidad de Chicago, donde conectó con el grupo de Fermi (el gran científico italoamericano, autor de la primera teoría sobre el neutrino y padre de la bomba atómica). Jack hizo la tesis con Fermi y el resto, como se suele decir, es historia.
Jack Steinberger
Es cierto que yo he establecido con él una relación personal que va más allá del aspecto profesional, conozco muchas anécdotas. Hay una característica muy conocida de Steinberger y es su capacidad para desarmarte. Una reacción típica suya cuando te lo presentan es interrogarte sobre algún tema que le interesa, te lanza preguntas muy agudas que no sabes cómo contestar y te deja descolocado. Esto me pasó a mí, pero luego averigüé que le pasa con todo el mundo. Lo curioso es que en el fondo no pretende examinarte o ponerte en un compromiso, Jack está obsesionado por aprender y te lanza esas preguntas a ver si te sabes la respuestas. Es su manera de aprender, pero sus preguntas siempre van muy por delante. Cuando se retiró del CERN le dio por aprender cosmología. Yo di por supuesto que se había leído los textos de referencia (todos los que hemos querido aprender cosmología hemos tenido que estudiarlos, más o menos), pero en su caso no se limitó a leer, dedujo todas y cada una de las fórmulas de los textos, incluyendo las más difíciles. Y para ello no dudó en pedirle ayuda a Veneciano (un físico muy teórico del CERN de gran reputación). Lo que quiero decir es que Jack es un científico puro y para hacerte amigo suyo tienes que asimilar esa forma de ser, en la que no hay compromisos que valgan. Yo lo he visto con ochenta años cumplidos participando en un grupo de trabajo en física de oscilaciones de quarks y compitiendo con posdocs cincuenta años más jóvenes que él.
Para apreciar a Steinberger tienes que apreciar también esa mezcla de curiosidad intelectual y espíritu pendenciero (es capaz de enzarzarse en una refriega científica con cualquiera, sea otro premio Nobel o un estudiante de doctorado, y en todos los casos lo que le importa son los argumentos, la ciencia, el estatus le trae sin cuidado). Recuerdo que Alain Blonde (un prestigioso físico de partículas, catedrático en Ginebra) lloriqueaba porque Jack lo machacaba siempre que podía. Y yo le dije: «En realidad tendrías que sentirte orgulloso, contigo le gusta jugar y competir». Alain tiene muy buenas ideas y Jack las huele de lejos.
¿Cuáles son tus planes para los próximos años? ¿Qué problemas científicos te llaman más la atención? Y, sobre todo, ¿te ves capaz de una nueva insurgencia de las tuyas?
Eso va a ser difícil, porque dentro de un año me retiro de la Universidad, al menos técnicamente, aunque pienso seguir activo y contribuyendo, pero me parece que las siguientes insurgencias hay que dejárselas a los jóvenes.
Estás casado con Martine Bosman, una de las líderes de la Física del LHC en España. ¿Es una buena idea casarse con alguien del gremio? En el caso de los científicos, ¿es la única buena idea?
En parte hay muchas posibilidades de acabar con otro científico de pareja, ya que a menudo la gente se conoce en el ámbito laboral. Por otra parte, la complicidad, el entender el trabajo del otro y la dedicación que este trabajo exige creo que ayudan mucho a que la pareja funcione. Pero no creo que sea la única fórmula posible. Tú sabes tanto como yo de esto.
Eres miembro de la Real Academia de Ciencias. ¿Crees que este tipo de instituciones siguen jugando un papel?
Soy académico correspondiente, no soy miembro numerario. Creo que una institución así podría jugar un papel mayor del que juega. El problema no está en la propia Academia, sino en el uso (o la falta de uso) que hace de esta el resto de la sociedad. ¿Por qué el Gobierno, por ejemplo, no la usa para asesorarse en materias de política científica, por qué no se le saca partido a la gente tan valiosa que hay en ella? No se hace porque en nuestro país hay una cultura científica muy escasa y la verdad es que es una pena.
¿No te parece un poco vetusta?
Bueno, pero eso es natural. Es verdad que los miembros de la Academia son bastante mayorcitos, cuando fui a las primeras reuniones me sentí joven [risas].
Sé que tocas muy bien la guitarra, pero siempre te quejabas de que no tenías tiempo. ¿La tocas todavía? ¿Tienes tiempo libre?
La mejor música que toca D. Enrique es la Física
He empezado a tocar el piano hace más de diez años y he progresado bastante. Con la guitarra siempre me pasó lo mismo, tocaba siete u ocho meses y luego pasaba otro tanto sin acercarme a ella. Creo que nunca llegué a ninguna parte, la guitarra clásica es demasiado difícil. Con el piano soy más constante, ahora estoy en una buena época y toco una hora cada día. No haber estudiado música seriamente es una de mis grandes frustraciones. Es curioso, en la casa donde yo me crie había un piano, era de mi abuela materna, y yo lo tocaba de vez en cuando, pero no estudié música porque creía que para ser pianista tenías que ser poco más que un genio. Estoy seguro de que es cierto si quieres ser un profesional bien retribuido, pero desde luego cualquiera con un mínimo de talento y ganas puede tocar bien y yo ya me contentaría con eso. Pero yo no lo sabía y nunca me planteé estudiar. Cuando me fui a EE. UU. me llamó la atención que había estudiantes en la universidad que estudiaban música como una profesión, pero ya era muy tarde para mí.
Hubo una época, durante mi estancia en Stanford, en la que mi pareja me regaló unas lecciones particulares de guitarra. Resultó que el profesor era un alemán que había aprendido a tocar la guitarra en un campo de concentración en Inglaterra, durante la Segunda Guerra Mundial. Tenía una tienda que se llamaba Quality Guitars, al lado del Camino Real en Palo Alto. Mi guitarra era buena, la había comprado en Contreras, que estaba en la calle Mayor de Madrid, y a él le llamó la atención que yo tuviera esa guitarra cuya marca conocía, y me preguntó: «¿Y esta guitarra cómo la has conseguido?», y le dije: «La compré en Madrid», y él: «Pues la próxima vez que vayas a España, dímelo, porque te encargo una».
El caso es que el alemán se retiró y traspasó el inventario de la tienda a otra en el Camino, cerca de Kepler’s Books en Menlo Park, llamada Guitars Unlimited. Y también me traspasó a mí, el dealer de guitarras españolas, presentándome a Bill Courtial, que así se llamaba el nuevo dueño. Así que cada vez que venía a España compraba una guitarra para ellos, llegué a comprar una de concierto que me costó entonces casi doscientas mil pesetas, una auténtica fortuna. Bill era un guitarrista de jazz y había entrado en el negocio de la tienda años antes, sustituyendo a un profesor de guitarra amigo suyo que se había hecho famoso. Se trataba nada menos que de Jerry García, el líder de Grateful Dead. La tienda parecía un tugurio, pero tenía una trastienda inmensa con guitarras e instrumentos de todo tipo. Allí compraba guitarras Joan Baez, que vivía bastante cerca, el propio Jerry García, y alguno de los músicos de Janis Joplin, entre otros. Con esto disfruté un montón. Una vez el propio Bill me pidió una guitarra de flamenco y al probarla me dijo: «Esta es para mí, no para la tienda». En fin, quizás debía haber explotado más mi faceta de traficante, pero la cosa se quedó ahí [risas].
Artículos de Prensa
Oct
14
Lo que se cree sobre el Universo
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El origen ~ Comments (2)
Según la teoría del Big Bang, el Universo se originó en una singularidad espaciotemporal de densidad infinita matemáticamente paradójica. El universo se ha expandido desde entonces, por lo que los objetos astrofísicos se han alejado unos respecto de los otros. Es decir, lo que se ha expandido ha sido el espacio, con lo cual, no se viola el principio de la relatividad de la velocidad de la luz, toda vez que, los objetos, nunca pudieron sobrepasar dicha velocidad.
El Universo
El universo es la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso, las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término también se utiliza en sentidos contextuales ligeramente diferentes y alude a conceptos como cosmos, mundo o naturaleza.
Observaciones astronómicas indican que el universo tiene una edad de 13,73 ± 0,12 millardos de años (entre 13 730 y 13 810 millones de años) y por lo menos 93 000 millones de años luz de extensión.2 El evento que dio inicio al universo se denomina Big Bang. Se denomina Big-Bang a la singularidad que creó el universo. Después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y continúa haciéndolo.
No es algo sencillo de entender, pero vamos a explicarlo poco a poco para que quede claro. Imaginemos una tela elástica sobre la que dibujamos dos puntos …
Debido a que, según la teoría de la relatividad especial, la materia no puede moverse a una velocidad superior a la velocidad de la luz, puede parecer paradójico que dos objetos del universo puedan haberse separado 93 mil millones de años luz en un tiempo de únicamente 13 mil millones de años; sin embargo, esta separación no entra en conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que ésta sólo afecta al movimiento en el espacio, pero no al espacio mismo, que puede extenderse a un ritmo superior, no limitado por la velocidad de la luz. Por lo tanto, dos galaxias pueden separarse una de la otra más rápidamente que la velocidad de la luz si es el espacio entre ellas el que se dilata.
La radiación de fondo de microondas
Mediciones sobre la distribución espacial y el desplazamiento hacia el rojo (redshift) de galaxias distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas, y los porcentajes relativos de los elementos químicos más ligeros, apoyan la teoría de la expansión del espacio, y más en general, la teoría del Big Bang, que propone que el universo en sí se creó en un momento específico en el pasado.
Observaciones recientes han demostrado que esta expansión se está acelerando, y que la mayor parte de la materia y la energía en el universo son las denominadas materia oscura y energía oscura, la materia ordinaria (bariónica), solo representaría algo más del 5 % del total (véanse materia oscura y energía oscura).
Los experimentos sugieren que el universo se ha regido por las mismas leyes físicas, constantes a lo largo de su extensión e historia. Es homogéneo e isotrópico. La fuerza dominante en distancias cósmicas es la gravedad, y la relatividad general es actualmente la teoría más exacta para describirla. Las otras tres fuerzas fundamentales, y las partículas en las que actúan, son descritas por el Modelo Estándar. El universo tiene por lo menos tres dimensiones de espacio y una de tiempo, aunque experimentalmente no se pueden descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio-tiempo parece estar conectado de forma sencilla, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña o incluso nula, de manera que la geometría euclidiana es, como norma general, exacta en todo el universo.
La gravedad generada por los grandes cuerpos determina la geometría del Espacio
La ciencia modeliza el universo como un sistema cerrado que contiene energía y materia adscritas al espacio-tiempo y que se rige fundamentalmente por principios causales.
Basándose en observaciones del universo observable, los físicos intentan describir el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la cosmología, disciplina basada en la astronomía y la física, en la cual se describen todos los aspectos de este universo con sus fenómenos.
La teoría actualmente más aceptada sobre la formación del universo, fue teorizada por el canónigo belga Lemaître, a partir de las ecuaciones de Albert Einstein. Lemaitre concluyó (en oposición a lo que pensaba Einstein), que el universo no era estacionario, que el universo tenía un origen. Es el modelo del Big Bang, que describe la expansión del espacio-tiempo a partir de una singularidad espaciotemporal. El universo experimentó un rápido periodo de inflación cósmica que arrasó todas las irregularidades iniciales. A partir de entonces el universo se expandió y se convirtió en estable, más frío y menos denso. Las variaciones menores en la distribución de la masa dieron como resultado la segregación fractal en porciones, que se encuentran en el universo actual como cúmulos de galaxias.
A diferencia del Big Crunch, en el que todo se condensa en un solo punto, en el Big Rip el Universo se convertiría en partículas subatómicas flotantes que permanecerían para siempre separadas, sin cohesión gravitatoria ni energía alguna.
En cuanto a su destino final, las pruebas actuales parecen apoyar las teorías de la expansión permanente del universo (Big Freeze ó Big Rip, Gran Desgarro), que nos indica que la expansión misma del espacio, provocará que llegará un punto en que los átomos mismos se separarán en partículas subatómicas. Otros futuros posibles que se barajaron, especulaban que la materia oscura podría ejercer la fuerza de gravedad suficiente para detener la expansión y hacer que toda la materia se comprima nuevamente; algo a lo que los científicos denominan el Big Crunch o la Gran Implosión, pero las últimas observaciones van en la dirección del gran desgarro.”
Ahora, Roger Penrose, de la Universidad de Oxford y uno de los físicos más brillantes de la actualidad, cree haber detectado “atisbos” de la existencia de otro universo. Uno que existía antes que el Big Bang. Lo cual pone, literalmente, patas arriba las teorías cosmológicas actuales. En un artículo recién publicado en ArXiv.org, Penrose explica que ha llegado a esa extraordinaria conclusión tras analizar, en los datos del satélite WMAP, ciertos patrones circulares que aparecen en el fondo de microondas cósmico y que sugieren, ni más ni menos, que el espacio y el tiempo no empezaron a existir en el Big Bang, sino que nuestro universo existe en un ciclo continuo de “rebotes” que él llama “eones”.
Según Penrose, lo que actualmente percibimos como nuestro universo, no es más que uno de esos eones. Hubo otros antes del Big Bang y habrá otros después. Unas ideas que se oponen frontalmente al modelo cosmológico más extendido en la actualidad: el de universo inflacionario. Según dicho modelo, el universo empezó en un punto de densidad infinita (el Big Bang) hace aproximadamente 13.700 millones de años, se expandió de forma extremadamente rápida durante una fracción de segundo, y ha continuado expandiéndose mucho más lentamente desde entonces, un tiempo durante el cual han ido surgiendo galaxias, estrellas, planetas y, finalmente, los seres humanos.
El tiempo antes del Big Bang que describe Penrose, está convencido de que el modelo inflacionario no cuadra con el bajísimo estado de entropía que hizo posible el nacimiento del universo tal y como lo conocemos. Y tampoco cree que el espacio y el tiempo empezaran a existir en el momento del Big Bang, sino que el Big Bang fue, de hecho, sólo uno entre una serie de muchos acontecimientos similares, con cada uno marcando el inicio de un nuevo “eón” en la historia del universo. Las teorías de Penrose implican que, en un futuro lejano, el universo volverá, de alguna manera, a tener las condiciones que hicieron posible el Big Bang. Según el físico, en esos momentos la geometría del universo será suave y lineal, muy diferente a como es ahora, con abundantes picos y discontinuidades.
«La materia oscura puede ser ‘otra dimensión’, tal vez incluso un importante sistema de transporte galáctico. […]
En Interstellar, la película de ciencia ficción de Christopher Nolan, los protagonistas cruzan un agujero de gusano hallado fortuitamente en las cercanías de Saturno que permite viajar a varios mundos potencialmente habitables fuera del Sistema Solar. A veces pienso que, hablar de esto es casi lo mismo que hablar de cómo se creó en el Universo, en ambos casos, existen espacios oscuros que nos alejan de la posible verdad de lo que pudo ocurrir o de lo que podrá ser posible.
Esta futura continuidad de forma, afirma, permitirá una transición desde el final del actual eón, con un universo muy expandido e infinitamente grande, al inicio del siguiente, cuando de nuevo se hará infinitamente pequeño para estallar formando el siguiente Big Bang. Pruebas en el fondo cósmico El físico asegura que ha encontrado pruebas que sostienen lo que dice. Y que esas pruebas están en el fondo cósmico de microondas, los ecos lejanos del propio Big Bang, una especie de rescoldo de aquella gran explosión que es detectable, hoy, en cualquier punto del universo. Analizando, junto a su colega armenio Vahe Gurzadyan, siete años de datos del satélite WMAP, que está diseñado precisamente para medir el fondo de microondas, Penrose ha detectado con claridad una serie de “círculos concéntricos”, regiones en el cielo de microondas en los que el rango de temperatura de la radiación es notablemente menor que en otros sitios. Son precisamente esos círculos los que nos permiten “ver” a través del Big Bang, vislumbrando el eón que que existió anteriormente. Los círculos, dicen Penrose y Gurzadyan, son marcas dejadas en nuestro eón por las ondulaciones esféricas de las ondas gravitatorias que se generaron cuando los agujeros negros colisionaron en el eón anterior.
Y estos círculos, sostienen, suponen un serio problema para la teoría inflacionaria, según la cual la distribución de las variaciones de temperatura en el cielo deberían ser Gaussianas, o aleatorias, en lugar de tener estructuras discernibles en su interior. Si Penrose tiene razón, cambiará por completo la forma que tenemos de percibir el universo en que vivimos, su nacimiento y su destino final.
Amigos míos, lo cierto es que, seguros lo que se dice seguros… ¡No lo podemos estar! Ya que, los modelos actuales del Universo, aunque algunos, como el Big Bang, parece que se puede acercar a esa realidad que buscamos, lo cierto es que, nos deja muchas zonas oscuras y, afirmar nada podemos.
emilio silvera