Como mencioné otras veces, la evolución de nuestro Sol, con el paso del tiempo, lo llevará de manera irremediable primero a expandirse como Gigante Roja hasta alcanzar los límites  de la Tierra y, segundo a contraerse más y más para ganar la densidad de una estrella enana blanca y, sólo podrá evitar su propio colapso por la presión de degeneración de los electrones. La densidad que alcanzará la enana blancaserás de 5×10⁸ Kg/m³.

Desde la secuencia que el gráfico nos enseña, finalmente, el Sol puede quedar como la imagen de arriba, es decir, una Nebulosa planetaria qwue podría ser como esta o diferente -las versiones son muy variadas-, en la que, en el centro, reluce una caliente enana blanca que emite una fuerte radiación ultravioleta que ioniza todo el gas circundante.

En su fase anterior, la de gigante roja, crece varias veces su tamaño original, y en el caso de nuestro Sol su órbita sobrepasará al planeta Mercurio, al planeta Venus y probablemente al planeta Tierra, que para entonces, por lo elevado de las temperaturas reinantes, habrá visto evaporarse el agua de los ríos y océanos hasta dejarlo seco y yermo, sin posibilidad de vida.

Para cuando todo eso ocurra, ¿quién estará aquí?; faltan varios miles de años y, si la Humanidad no se ha destruido a sí misma, espero que para entonces tenga preparado todos los medios necesarios para instalarse en otros mundos, preferiblemente fuera de nuestro Sistema Solar, ya que los planetas vecinos, una vez desaparecido el Sol, no creo que reúnan las condiciones idóneas para acoger la vida, y las lunas de esos planetas tampoco parecer suficientemente acogedoras: Io, el tercer satélite más grande de Júpiter, sólo tiene un diámetro de 3.630 Km y es una caldera volcánica donde la radiante lava fluye de sus muchos volcanes. Toda la superficie de Io tiene un color amarillento debido a los depósitos de azufre u óxido de azufre. Existen extensas llanuras y regiones montañosas en Io, aunque no cráteres de impacto, indicando que su superficie es muy joven geológicamente.

La densidad de Io, 3’57 g/cm³, sugiere que tiene un núcleo de hierro-azufre de unos 1.500 Km de radio y un manto de silicatos. Las actividades volcánicas de Io son el resultado del calor liberado por las fuerzas de marea, que distorsionan el satélite a medida que se acerca o se aleja de Júpiter en su órbita.

Europa, el cuarto satélite más grande de Júpiter y el segundo de los cuatro satélites galileanos en distancia al planeta, conocido también como Júpiter II, tiene un diámetro de 3.138 Km, ligeramente menor que nuestra Luna. La densidad de Europa es de 2’97 g/cm³ indicando que está compuesta fundamentalmente por rocas de silicio, mezcladas con, al menos, un 5% de agua.

La superficie es brillante y helada con un albedo de 0’64, dominada por redes de fracturas oscuras y lineales, algunas de más de 1.000 Km de longitud. Se han identificado en Europa al menos una docena de cráteres de impacto.

Ganímedes, el satélite más grande de Júpiter y el mayor del Sistema Solar, con un diámetro de 5.262 Km, conocido como Júpiter III y es el más brillante de los satélites galileanos. La densidad de este satélite es de 1’94 g/cm³ y posee una superficie helada llena de contrastes con regiones de alto y bajo albedo, cubiertos por complejos sistemas de surcos, indicando la existencia de varias fases de actividad en la corteza en el pasado. Algunos de los cráteres de impacto más grandes sobre la superficie se han convertido en palimpsestos debido al lento flujo del hielo, como en un glaciar.

Titán, el satélite más grande de Saturno y el segundo más grande del Sistema Solar, con un diámetro de 5.150 Km; también conocido como Saturno VI. Fue descubierto en 1.655 por C. Huygens. La composición más probable de Titán es rocas e  hielo en partes iguales aproximadamente. Es el único satélite del Sistema Solar que tiene una atmósfera sustancial. La atmósfera está compuesta principalmente por nitrógeno, con un 2/10% de metano, un 0’2% de hidrógeno (porcentajes moleculares) y trazas de etano, propano, etino, cianuro de hidrógeno y monóxido de carbono. Su temperatura es de -180 ºC y pueden existir lloviznas de metano en la superficie y posiblemente nieve de metano. A unos 200 Km de altura abundan espesas nubes anaranjadas de hidrocarburos y existen además capas de neblina atmosférica hasta los 500 Km.

Las sondas Voyager revelaron un casquete polar norte en las nubes de Titán, con un collar ligeramente más oscuro a su alrededor. Además, el hemisferio norte era marcadamente más oscuro que el sur. Ambos son probablemente efectos estacionales.

Otras muchas lunas acompañan a nuestros planetas vecinos: Phobos y Deimos en Marte; Callisto, Amalthea, Leda, etc. en Júpiter; Pan, Atlas, Prometheus, Pandora, etc. en Saturno; Cordelia, Ophelia, Bianca, Ariel, etc. en Urano; Galatea, Larissa, Tritón, Nereid, etc. en Neptuno; Charon en Plutón… hasta formar un conjunto aproximado de más de 60 lunas.

                                                                                                                 Mercurio y Venus

De los planetas vecinos, Mercurio y Venus están descartados para la vida, y Marte con su delgada atmósfera compuesta (en volumen) por alrededor  del 95% de dióxido de carbono, 2’7% de nitrógeno, 1’6% de argón, 0’1% de monóxido de carbono y pequeñas trazas variables de vapor de agua, con unas temperaturas superficiales de entre 0 y -125 ºC, siendo la media de -50 ºC.

Es relativamente frecuente la presencia de vapor de agua en nubes blancas o de dióxido de carbono en dichas nubes cerca de latitudes polares. Existen dos casquetes de hielo de agua permanentes en los polos, que nunca se funden y que en invierno aumentan de tamaño al convertirse en casquetes de dióxido de carbono congelado, hasta alcanzar los 60º de longitud.

Ocurren esporádicamente tormentas de polvo, pudiendo extenderse hasta cubrir la totalidad del planeta con una neblina amarilla, oscureciendo los accidentes superficiales más familiares. La superficie de Marte es de basalto volcánico con un alto contenido en hierro, que le da al planeta el color característico por el que se le denomina “el planeta rojo”. Existen muchas áreas de dunas de arena rodeando los casquetes polares que constituyen los mayores campos de dunas del Sistema Solar.

                             Olimpus Mont en Marte

El volcán que da lugar al Monte Olimpo, en Marte, es la mayor cumbre conocida en el Sistema Solar: tiene unos 27 km de altura, tres veces la altura del Everest (8,85 km) Sus dimensiones son tales que una persona que estuviese en la superficie marciana no sería capaz de ver la silueta del volcán, ni siquiera desde una distancia a la cual la curvatura del planeta empezara a ocultarla. El efecto por tanto sería el de estar contemplando una “pared”, o bien confundir la misma con la línea del horizonte. La única forma de ver la montaña adecuadamente es desde el espacio. Igualmente, si alguien se encontrara en la cima del volcán y mirase hacia abajo no podría ver el final, ya que la pendiente llegaría hasta el horizonte…

La actividad volcánica fue intensa en el pasado. Tharsis Montes es la mayor región volcánica, estando Olympus Monts situado en el noroeste, y la vasta estructura colapsada Alba Patera, en el norte. Juntas, estas áreas volcánicas constituyen casi el 10% de la superficie del planeta. No hay volcanes activos en Marte, aunque en el pasado produjeron llanuras de lava que se extendieron cientos de kilómetros.

Muchos de los cráteres de impacto más recientes, como cráteres de terraplén, tienen grandes pendientes en los bordes de sus mantas de proyecciones, sugiriendo que la superficie estaba húmeda o llena de barro cuando se produjo el impacto.

Aunque -según parece- no existe en la actualidad agua líquida en la superficie de Marte, hay indicios muy firmes de que en el suelo si como lo han podido compribar varias de las sonsas allí enviadas como, por ejemplo, La Mars Phoenix. Las huellas halladas en el terreno de Marte, nos habla de que allí antiguamente el planeta  tuvo ríos y lagos cuando existía una atmósfera más densa, caliente y húmeda. Uno de los canales secos es Ma’adim Vallis, de unos 200 Km de longitud y varios kilómetros de ancho.

Muchos son los lugares del planeta Marte en los que están presentes las huellas del agua corriente y cantarina que en otros tiempos, alegró el sonido del planeta. Internamente, Marte probablemente tiene una litosfera de cientos de kilómetros de espesor, una astenosfera rocosa y un núcleo metálico de aproximadamente la mitad del diámetro del planeta.

Marte no posee un campo magnético importante; su diámetro ecuatorial es de 6.794 Km, su velocidad de escape de 5,02 Km/s y su densidad media de 3’94 g/cm³. Dista del Sol 1’524 UA.

Tanto las lunas antes mencionadas como el planeta Marte son objetos de interesantes estudios que nos facilitarán importantes conocimientos de los objetos que pueblan el espacio exterior y de cómo serán muchos de los planetas y lunas que nos encontraremos más allá de nuestro Sistema Solar.

 Pero todo se queda ahí, en una interesante experiencia que tenemos que confirmar

Sin embargo, como lugares para vivir e instalarse no parecen, por sus condiciones físicas-ambientales, los más idóneos. Si acaso, en algunos de estos objetos celestes se podrán instalar bases intermedias para el despegue hacia otros mundos más lejanos, para aprovechar sus recursos de materiales minerales, hidrocarburos, etc. que poseen en abundancia pero, desgraciadamente, no son lugares aptos para instalar a la Humanidad que necesitaría crear, artificialmente, costosas instalaciones que simularan las condiciones terrestres, y tal empresa ni económica, ni tecnológicamente es tarea fácil.

Así las cosas, el único camino posible para el futuro de la Humanidad será avanzar en la exploración del espacio exterior, construir naves espaciales mejor dotadas en todos los sentidos, sobre todo: aislante de radiaciones nocivas y peligrosas para la salud de los tripulantes, dispositivo antiflotabilidad que imite la gravedad terrestre, espacios hidropónicos que produzcan cosechas continuas de verduras y tubérculos, plantas de reciclaje que depuren de manera continuada el agua de toda la nave, motones lumínicos de fotones, antimateria, etc. que de alguna manera imite la velocidad relativista, laboratorios con instalaciones tecnológicas de última generación con potentes y sofisticados ordenadores que avancen y mejoren continuamente sobre el conocimiento científico de la física, la química y la biología, y, en fin y sobre todo, una conciencia colectiva de todos los gobiernos del mundo para comprender que su principal cometido es mirar y tratar de conseguir el mayor bienestar y la seguridad de todos los ciudadanos y, de entre otras cuestiones, una importante es la de destinar una parte importante de los recursos para investigar, explorar y preparar el futuro de las generaciones futuras.

No podemos descansar.

emilio silvera

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En 1.930, el físico Wolfgang Pauli propuso la hipótesis de una nueva e invisible partícula denominada neutrino para dar cuenta de la energía pérdida en ciertos experimentos sobre radiactividad que parecían violar la conservación de la materia y la energía. Pauli comprendió, no obstante, que los neutrinos serían casi imposibles de observar experimentalmente, porque interaccionarían muy débilmente y, por consiguiente, muy raramente con la materia.

Por ejemplo, si pudiéramos construir un bloque sólido de plomo de varios años-luz de extensión desde nuestro Sistema Solar hasta Alpha Centaury y lo pusiéramos en el camino de un haz de neutrinos, aun saldrían algunos por el extremo opuesto.  Pueden atravesar la Tierra como si ni siquiera existiese y, de hecho, billones de neutrinos emitidos por el Sol están atravesando continuamente nuestros cuerpos, tanto de día como de noche.  Pauli admitió: “He cometido el pecado más grave, he predicho la existencia de una partícula que nunca puede ser observada.”

Buscando neutrinos en laboratorios subterráneo

Los neutrinos han sido objeto de grandes proyectos para su localización, y, escondidos en las profundidades de la Tierra, en minas abandonadas, han sido instalados grandes depósitos de agua pesada que, detectaban a los neutrinos que allí interaccionaban y que eran detectados por ordenador. Hay empresas que parecen descabelladas y, sin embargo, son las que nos traen los mayores éxitos.

Si repasamos la historia de la Ciencia, seguramente encontraremos muchos motivos para el optimismo.  Witten con su Teoría M,  está convencido de que la ciencia será algún día capaz de sondear hasta las energías de Planck.

Como ya he contado en otras ocasiones, él dijo:

“No siempre es tan fácil decir cuáles son las preguntas fáciles y cuáles las difíciles.  En el siglo XIX, la pregunta de por qué el agua hierve a 100 grados era desesperadamente inaccesible.  Si usted hubiera dicho a un físico del siglo XIX que hacia el siglo XX sería capaz de calcularlo, le habría parecido un cuento de hadas…  La teoría cuántica de campos es tan difícil que nadie la creyó completamente durante veinticinco años.”

En su opinión Las buenas ideas siempre se verifican.

Es más fácil mostrar la relación con la ecuación de Schrödinger, generalizando esta función de onda a una forma exponencial compleja, mediante la fórmula de …

Los ejemplos son innumerables: La Gravedad de Newton, el campo eléctrico de Faraday y el electromagnetismo de Maxwell, la teoría de la relatividad de Einstein en sus dos versiones y su demostración del efecto fotoeléctrico, la teoría del electrón de Paul Dirac, el principio incertidumbre de Heisemberg, la función de ondas de Schrödinger, y tantos y tantos otros.

Casi todos ellos se quejaban de que se insistiera tanto en el experimento, sin embargo, había que reconocer que, sin éste, ninguna teoría podría ser validada.

El premio Nóbel Paul Dirac incluso llegó a decir de forma más categórica:”Es más importante tener belleza en las ecuaciones que tener experimentos que se ajusten a ellas.”

O, en palabras del físico John Ellis del CERN: “como decía en una envoltura de caramelos que abrí hace algunos años:  ” Es sólo el optimista el que consigue algo en este mundo”

Dispersión de neutrones. La dispersión inelástica de neutrones en un cristal es el resultado de la interacción de un neutrón lanzado contra los átomos en vibración de la red cristalina. En teoría cuántica de campos, el proceso se modeliza de manera más sencilla al introducir los cuantos de las ondas sonoras del cristal, los fonones, entendiéndolo como la absorción o emisión de un fonón por el neutrón.

Partículas y campos, clásicos y cuánticos. Las nociones clásicas de partícula y campo comparadas con su contrapartida cuántica. Una partícula cuántica está deslocalizada: su posición se reparte en una distribución de probabilidad. Un campo cuántico es equivalente a un colectivo de partículas cuánticas.

Yo, como todos ustedes, un hombre normal y corriente de la calle, escucho a unos y a otros, después pienso en lo que dicen y en los argumentos y motivaciones que les han llevado a sus respectivos convencimientos, y, finalmente, también como todos ustedes, decido según mi propio criterio, que no obligatoriamente, coincidirá con alguna de esas opiniones, y, en algún caso, hasta me permito emitir, la mía propia.

Suponiendo que algún físico brillante nos resuelva la teoría de campos de cuerdas y derive las propiedades conocidas de nuestro universo, con un poco de suerte, podría ocurrir en este mismo siglo, lo que no estaría nada mal considerando las dificultades de la empresa.

El problema fundamental es que estamos obligando a la teoría de supercuerdas a responder preguntas sobre energías cotidianas, cuando su “ámbito natural” está en la energía de Planck.  Esta fabulosa energía fue liberada sólo en el propio instante de la creación. Lo que quiere decir, que la teoría de supercuerdas es naturalmente una teoría de la Creación.

           Arno Penzias y Robert Wilson

Fuimos capaces de predecir que el big bang produjo un “eco” cósmico reverberando en el Universo y que podría ser medido por los instrumentos adecuados.   De hecho, Arno Penzias y Robert Wilson de los Bell telephone Laboratories ganaron el premio Nóbel en 1978 por detectar este eco del big bang, una radiación de microondas que impregna el Universo conocido. El que el eco del big bang debería estar circulando por el Universo miles de millones de años después del suceso fue predicho por primera vez por George Gamow y sus discípulos Ralpher y Robert Herman, pero nadie les tomó en serio.

La propia idea de medir el Eco de la Creación parecía extravagante cuando la propusieron por primera vez poco después de la segunda guerra mundial.

Su lógica, sin embargo, era aplastante.  Cualquier objeto, cuando se calienta, emite radiación de forma gradual.  Esta es la razón de que el hierro se ponga al rojo vivo cuando se calienta en un horno y, cuanto más se calienta, mayor es la frecuencia de radiación que emite.  Una fórmula matemática exacta, la ley de Stefan-Boltzmann, relaciona la frecuencia de la luz (o el color en este caso) con la temperatura.  (De hecho, así es como los científicos determinan la temperatura de la superficie de una estrella lejana, examinando su color).  Esta radiación se denomina RADIACIÓN DE CUERPO NEGRO.

Esta radiación (como no), ha sido aprovechada por los ejércitos que mediante visores nocturnos pueden operar en la oscuridad.  De noche, los objetos relativamente calientes, tales como soldados enemigos o los carros de combate, pueden estar ocultos en la oscuridad, pero continúan emitiendo radiación de cuerpo negro invisible en forma de radiación infrarroja, que puede ser captada por gafas especiales de infrarrojos.  Esta es también la razón de que nuestros automóviles cerrados se calienten en verano, ya que, la luz del Sol atraviesa los cristales del automóvil y calienta el interior. A medida que se calienta, empieza a emitir radiación de cuerpo negro en forma de radiación infrarroja.  Sin embargo, esta clase de radiación, no atraviesa muy bien el vidrio, y por lo tanto queda atrapada en el interior del automóvil, incrementando espectacularmente la temperatura.

Análogamente, la radiación de cuerpo negro produce el efecto invernadero. Al igual que el vidrio, los altos niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, causados por la combustión sin control de combustibles fósiles, pueden atrapar la radiación de cuerpo negro infrarroja en la Tierra y, de este modo, calentar gradualmente el planeta.

Gamow razonó que el big bang era inicialmente muy caliente, y que por lo tanto sería un cuerpo negro ideal emisor de radiación.  Aunque la tecnología de los años cuarenta era demasiado primitiva para captar esta débil señal de la Creación, Gamow pudo calcular la temperatura de dicha radiación y predecir con fiabilidad que un día nuestros instrumentos serían lo suficientemente sensibles para detectar esta radiación “fósil”.

La lógica que había detrás de su razonamiento era la siguiente: alrededor de 300.000 años después del big bang, el Universo se enfrió hasta el punto en el que los átomos pudieron empezar a componerse; los electrones pudieron empezar a rodear a los protones y neutrones formando átomos estables, que ya no serían destruidos por la intensa radiación que esta impregnando todo el Universo.  Antes de este momento, el Universo estaba tan caliente que los átomos eran inmediatamente descompuestos por esa radiación tan potente en el mismo acto de su formación.  Esto significa que el Universo era opaco, como una niebla espesa absorbente e impenetrable.

Pasados 300.000 años, la radiación no era tan potente, se había enfriado, y por lo tanto la luz podía atravesar grandes distancias sin ser dispersada.  En otras palabras, el Universo se hizo repentinamente mayor y transparente.

Terminaré esta parte comentando que un auténtico cuerpo negro es un concepto imaginario, un pequeño agujero en la pared de un recinto a temperatura uniforme es la mejor aproximación que se puede tener de él en la práctica.

La radiación de cuerpo negro es la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro.  Se extiende sobre todo el rango de longitud de onda y la distribución de energías sobre este rango tiene una forma característica con un máximo en una cierta longitud de onda, desplazándose a longitudes de onda más cortas al aumentar las temperaturas.

Hablar, sin más especificaciones, radiación, es estar refiriéndonos a una energía que viaja en forma de ondas electromagnéticas o fotones por el Universo.  También nos podríamos estar refiriendo a un chorro de partículas, especialmente partículas alfa o beta de una fuente radiactiva o neutrones de un reactor nuclear.

               El término es usado especialmente para la radiación ultravioleta …

La radiación actínida es la electromagnética que es capaz de iniciar una reacción química.  El término es usado específicamente para la radiación ultravioleta y también para denotar radiación que podría afectar a las emulsiones fotográficas.

Radiación blanda, radiación cósmica, radiación de calor, radiación de fondo, de fondo de microondas, radiación dura, electromagnética, radiación gamma, infrarroja, ionizante, monocromática, poli cromática, de sincrotrón, ultravioleta, de la teoría cuántica, de radiactividad…    y, como se puede ver, la radiación en sus diversas formas, es, un Universo en sí misma.

Siempre me llamó la atención y se ganó mi admiración el físico alemán Max Planck (1858-1947), responsable, entre otros muchos logros, de la ley de radiación de Planck que, da la distribución de energía radiada por un cuerpo negro.  Introdujo en Física el concepto novedoso de que la energía es una entidad que es radiada por un cuerpo en pequeños paquetes discretos, en vez de una emisión continua.

Estos pequeños paquetes se conocieron como cuantos y la ley formulada es la base de la teoría cuántica.

Einstein se inspiró en este trabajo para a su vez, presentar el suyo propio sobre el efecto fotoeléctrico donde la energía máxima cinética del fotoelectrón, Em’ esta dada por la ecuación que lleva su nombre:

Planck publicó en 1.900, un artículo sobre la radiación de cuerpo negro que, sentó las bases para la teoría de la mecánica cuántica que más tarde desarrollaron otros, como el mismo Einstein, Heisemberg, Schrördinger, Dirac, Feymann, etc.

Todos los físicos son conocedores de la enorme contribución que Max Planck hizo en física: la constante de Planck, radiación de Planck, longitud de Planck, unidades de Planck, etc.  Es posible que sea el físico de la historia que más veces ha dado su nombre a conceptos de la física.

Pongamos un par de ejemplos de su ingenio:

1)     Longitud de Planck que  vale 10^-35 metros

Esta escala de longitud (veinte ordenes de magnitud menor que el tamaño del protón 10^{-15 m.) es a la que la descripción clásica de la gravedad cesa de ser válida y deber ser tenida en cuenta la mecánica cuántica.}

En la formula que la describe, G es la constante gravitacional, ħ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz.

 Masa de Planck

2)   vale 10^-8 kg.

Es la masa de una partícula cuya longitud de onda Compton es igual a la longitud de Planck.  Está dada por la ecuación 2), donde ħ es la constante de Planck racionalizada, c es la velocidad de la luz y G es la constante gravitacional (los mismos términos de la ecuación 1), pero intercambiándolos de manera que tienen otro significado).

La descripción de una partícula elemental de esta masa, o partículas que interaccionan con energías por partículas equivalentes a ella (a través de), requiere una teoría cuántica de la gravedad.  Como la masa de Planck es del orden de 10^-8 Kgs (equivalente a una energía de 10^-19 GeV) y, por ejemplo, la masa del protón es del orden de 10^-27 Kg y las mayores energías alcanzables en los aceleradores de partículas actuales es del orden de 7 TeV, los efectos de gravitación cuántica no aparecen en los laboratorios de física de partículas.

Únicamente, en un laboratorio aparecieron partículas que tenían energías del orden de la masa de Planck: en el Universo primitivo, de acuerdo con la teoría del Big Bang, motivo este por el que es necesaria una teoría cuántica de la gravedad para estudiar aquellas condiciones.

Esta energía de la que estamos hablando, del orden de 10¹⁹ GeV (inalcanzable para nosotros), es la que necesitamos para verificar la teoría de supercuerdas.

Siempre, desde que puedo recordar, me llamó la atención los misterios y secretos encerrados en la Naturaleza y, la innegable batalla mantenida, a lo largo de la historia, por los científicos para descubrirlos.

emilio silvera

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Hace tiempo que se sabe de las “lunas” que orbitan alrededor de Júpiter, y, algunas, pudieran tener las condiciones necesarias para que, la Vida, estuviera presente en ella. La nave espacial Galileo investigó Júpiter y sus lunas durante algunos años y tuvo la oportunidad de volar a travéz de una enorme pluma de vapor de agua que salió de la superficie de Europa en forma de géiser que alcanzó la altura de cientos de kilómetros.

El estudio realizado, parece que confirma la idea que surgió a partir de unas investigaciones del Hubble, de imágenes tomadas allá por el año 2012.Y, más tarde, un satélite de la Agtencia Espacial que investigó Júpiter a fondo, detectó y sobrevoló aquel penacho del Géiser expulsado de Europa, y, su composicoón nos loleva a pensar que tiene presente los ingredientes de la Vida.

Claro que, los datos no son suficientes y se necesita de nuevas tecnologías que nos puedan refrendar lo que “dicen”, de tal manera que, podamos cxomprobarlo in situ, tomando muestras del océano salado que bajo la superficie de aquel pequeño mundo bulle lleno de formas de vida… ¡Se espera!

En 1997, cuando la sonda Galileo estaba volando a unos 200 Km por encima de la superficie de Europa, el equipo encargado de su seguimiento, no sospechó que había sobrevolado y traspasado una pluma de vapor de agua salida de la luna helada.

Las aguas ocultas en Europa son un objetivco primordial en la búsqueda de vida extraterrestre, y enviar una nave espacial para tomar unas muestras de ese tipo de géiser podría ser la forma más práctica de verificar si, realmente allí pudiera estar presente alguna forma de vida. Al parecer, los ingredientes para la vida están presentes en el oculto océano de Europa.

Artículo publicado en MysteryPlanet.com.ar: La luna Titán tiene un nivel del mar como la Tierra http://mysteryplanet.com.ar/site/la-luna-titan-tiene-un-nivel-del-mar-como-la-tierra/

                               El satélite Titán

Pero por primera vez desde que comenzó la misión Cassini ya disponemos de un mapa radar de toda la región, en la que destacan tres grandes mares: Ligeia Mare, Punga Mare y Kraken Mare. Kraken Mare, o el mar Kraken, es el más grande todos ellos con diferencia. No obstante, hoy en día sabemos que en realidad Kraken está formado por dos cuencas independientes -denominadas Kraken-1 y Kraken-2-, separadas por un estrecho canal de 17 kilómetros de ancho y 40 kilómetros de largo situado a 64º de latitud norte y 42º de longitud este. La presencia de este accidente geográfico debe causar curiosos efectos sobre este mar titánico.

Si analizamos los datos de radar de la Cassini y tenemos en cuenta las profundidades estimadas de los mares (350 metros para el Kraken y 300 metros para el Ligeia), se cree que el volumen combinado de los mares de Titán debe rondar los 33.000 kilómetros cúbicos de metano y etano (otras estimaciones dan valores de entre 15.000 kilómetros cúbicos y 70.000 kilómetros cúbicos). Estas profundidades de centenares de metros en los lagos del hemisferio norte contrastan con los apenas diez metros de profundidad que parece tener el único lago destacable en las regiones australes, el Ontario Lacus. Si estos cálculos son correctos, el Ontario solamente tendría unos 200 kilómetros cúbicos, o sea, menos del 1% de todos los cuerpos líquidos superficiales de Titán.

Y aquí viene lo interesante. La presencia de la garganta podría causar corrientes de marea entre las dos cuencas con velocidades de hasta 1,8 km/h si asumimos que la diferencia entre la marea baja y la alta es de unos cuatro metros de altura. No parece mucho, pero no olvidemos que hasta hace no mucho se pensaba que la superficie de los lagos de Titán estaban prácticamente libres de corrientes y olas. Este estrecho tiene unas dimensiones comparables a las del estrecho de Gibraltar en la Tierra, aunque morfológicamente se parece más al estrecho de Åland que separa el golfo de Botnia del Mar Báltico. Y, al igual que este estrecho terrestre, además de la garganta, existe una serie de islas estrechamente agrupadas que comunica las dos zonas del Kraken. La influencia hidrológica -o metanológica- de este pequeño archipiélago no es significativa al tratarse de ‘aguas’ muy poco profundas.

La corriente de marea podría además generar olas en el estrecho independientemente de la velocidad del viento, que en Titán es especialmente baja. Por este motivo, quizás sea el único lugar en los mares de Titán con oleaje sea precisamente la garganta del Kraken. En el resto de la superficie de los mares las olas no superarían los 20 centímetros de alto suponiendo vientos del orden de 1 m/s. El pasado marzo la sonda Cassini detectó el reflejo especular de lo que parecen ser pequeñas olitas de dos centímetros de altura creadas por vientos de 0,75 m/s. Está claro que para los futuros exploradores surfear las olas de Titán no será una actividad de mucho riesgo.

[?]

Se encuentra a 340 años luz de la Tierra, en la constelación Centauro y tienetres soles en su firmamento: el primer planeta descubierto con esa interesante configuración dinámica.

HD 131399Ab tiene unos 16 millones de años de antigüedad y por eso es uno de los exoplanetas más jóvenes descubiertos hasta la fecha. Su masa es cuatro veces la de Júpiter.

Lo descubrió un equipo de astrónomos de la NASA que trabajan en el proyecto NExSS, una red interdisciplinaria dedicada a la búsqueda de vida en planetas por fuera de nuestro sistema solar.

140 años de días sin noches

El planeta tiene una órbita equivalente a 550 años.

Durante la mitad de ese tiempo, tres estrellas son visibles en el cielo; una muy brillante y otras dos más tenues que giran una en torno a la otra y cambian de posición relativa a la más grande.

“Durante buena parte del año (órbita) de ese planeta las estrellas aparecen cerca la una de la otra, marcando los familiares lado nocturno y lado diurno con triples atardeceres y triples amaneceres únicos“, dijo en un comunicado de la NASA Kevin Wagner, un estudiante de doctorado en NExSS que descubrió a HD 131399Ab.

A medida que sigue el curso de su órbita, las estrellas se distancian cada día más, hasta que llegan a un punto en que el ocaso de una coincide con el alba de otra.

“En ese punto el planeta se encuentra casi perpetuamente de día durante una cuarta parte de su órbita, o sea aproximadamente 140 años terrestres”, explicó Wagner.

• El hallazgo del sistema solar más grande del universo (hasta ahora)

El descubrimiento del exoplaneta es el primero hecho con el instrumento espectro-polarimétrico de alto contraste (SPHERE, por sus siglas en inglés).

Está instalado en el VLT (Telescopio Muy Grande) de Cerro Paranal, en el desierto de Atacama, Chile, y que es operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO).

SPHERE se dedica a buscar planetas alrededor de otras estrellas con un sistema sensible a la luz infrarroja que le permite detectar la presencia de jóvenes planetas por el calor que emiten, al tiempo que bloquea lo que sería la enceguecedora luz de sus estrellas vecinas.

Posible órbita

Aunque todavía se requieren extensos análisis para determinar la trayectoria precisa del planeta alrededor de sus estrellas, los expertos han utilizado sus observaciones para simular un probable escenario.

En el centro del sistema se encuentra una estrella con casi el doble de la masa del Sol que han llamado HD 131399A.

Las otras dos estrellas, B y C, giran alrededor de la principal a una distancia de unas 300 unidades astronómicas (la distancia promedio entre el Sol y la Tierra).

Al mismo tiempo B y C revolotean en torno a ellas mismas como una mancuerna giratoria, separadas por una distancia aproximadamente igual a la que hay entre nuestro Sol y Saturno.

Según este escenario, el planeta HD 131399Ab viaja alrededor de la estrella central A, en una órbita muy amplia, unas dos veces la de Plutón en nuestro Sistema Solar, que lo coloca como a un tercio de la distancia que separa a las estrellas.

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Los astrónomos señalan que hay varios otros posibles escenarios y todavía deben profundizar sobre exactamente qué es lo que mantiene la órbita del planeta estable.

“Si el planeta estuviera más alejado de la estrella mayor en el sistema, saldría despedido del sistema”, explicó Daniel Apai, profesor de Astronomía y Ciencias Planetarias de la Universidad de Arizona, y el principal investigador de NExSS.

Continuos estudios del descubrimiento ayudarán a entender cómo formaciones planetarias funcionan en estos casos extremos de múltiples estrellas.

Aunque esos mundos parecen exóticos y han sido imaginados en películas de ciencia ficción como el planeta Tatooine de Luke Skywalker, con su doble ocaso en “Guerra de las Galaxias”, los astrónomos aseguran que son tan comunes como los sistemas de un solo sol.

“No está claro cómo este planeta terminó en su amplia órbita en este sistema extremo”, comentó Kevin Wagner.

“Lo que sí sabemos es que los planetas en sistemas de múltiples estrellas se exploran mucho menos aunque potencialmente son tan numerosos como planetas en sistemas de una sola estrella”.

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Es curioso como a veces, la realidad de los hechos observados, vienen a derribar esas barreras que muchos ponen en sus mentes  negar lo evidente. Por ejemplo: Los extraordinarios resultados de la sonda Kepler, que en su primer año de misión ha encontrado ya 1.235 candidatos a planetas, 54 de ellos en la zona habitable de sus estrellas, ha permitido a los investigadores extrapolar el número total de mundos que podría haber sólo en la Vía Láctea, nuestra galaxia. Y ese número ronda los 50.000 millones. De los cuales, además, unos 500 millones estarían a la distancia adecuada de sus soles para permitir la existencia de agua en estado líquido, una condición necesaria para la vida.

         Los planetas como la Tierra proliferan por todo el Universo

Planetas parecidos a la Tierra, como arriba nos dicen, hay miles de millones y sólo cabe esperar que estén situados en los lugares adecuados  que la vida tenga la oportunidad de surgir acogida por el ecosistema ideal del agua líquida, una atmósfera acogedora y húmeda, temperatura ideal media y otros parámetros que la vida reqiere para su existencia.

   Recreación del sistema solar en formación, con la protoestrella y el disco de polvo y gas que la rodea

Un equipo de astrónomos internacionales pertenecientes al Observatorio Europeo Austral (ESO), el más importante del mundo, investiga la formación de un posible  sistema planetario a partir de discos de material que rodea a una estrella joven. Según un comunicado difundido hoy por el centro astronómico que se levanta en la región norteña de Antofagasta, a través del “Very Large Telescope”(VLT), los científicos han estudiado la materia que rodea a una estrella joven.

Según los astrónomos, los planetas se forman a partir de discos de material que rodean a las estrellas, pero la transición  discos de polvo hasta sistemas planetarios es rápida y muy pocos son identificados en esta fase. Uno de los objetos estudiados por los astrónomos de ESO, es la estrella T Chamaleontis (T-Cha), ubicada en la pequeña constelación de Chamaleón, la cual es comparable al sol pero en sus etapas iniciales.

Dicha estrella se encuentra a  330 años luz de la Tierra y tiene 7 millones de años de edad, lo que se considera joven para una estrella. “Estudios anteriores han demostrado que T Cha es un excelente objetivo para estudiar cómo se forman los sistemas planetarios”, señala el astrónomo Johan Olofsson, del Max Planck Institute of Astronomy de Alemania.

Algunas veces hablando de los extensos y complejos temas que subyacen en la Astronomía, lo mismo hablamos de “materia de sombre” que de “supercuerdas” y, se ha llegado a decir que existe otro universo de materia de sonbra que existe en paralelo al nuestro. Los dos universos se separaron  la Gravedad se congeló sepapándose de las otras fuerzas. Las partículas de sombra interaccionan con nosotros sólo a través de la fuerza de la gravedad, lo cual las convierte en candidatas ideales para la tan traida y llevada “materia oscura”.

Llegamos a los Axiones.

El  actual de la cuestión es que los cosmólogos creen saber que hay una gran cantidad de materia oscura en el Universo y, han conseguido eliminar la candidatura de cualquier tipo de partícula ordinaria que conocemos. En tales circunstancias no se  llegar a otra conclusión que la materia oscura debe de existir en alguna forma que todavía no hemos visto y cuyas propiedades ignoramos totalmente. Sin embargo, se atreven a decir que, la Gravedad, es el efecto que se produce cuando la “materia oscura” pierde consistencia… , o algo así.  ¡Cómo son!

A los teóricos nada les gusta más que aquella situación en la cual puedan dejar volar libremente la imaginación sin miedo a que nada tan brusco  un experimento u observación acabe con su juego. En cualquier caso, han producido sugerencias extraordinarias acerca de lo que podría ser la “materia oscura” del universo.

                Lo que hay en el Universo…no siempre lo podemos comprender.

Otro de los WIMPs favoritos se llama axión.  el fotino y sus compañeros, el axión fue sugerido por consideraciones de simetría. Sin embargo, a diferencia de las partículas, sale de las Grandes Teorías Unificadas, que describen el Universo en el segundo 10ˉ³⁵, más que de las teorías totalmente unificadas que operan en el tiempo de Planck.

 mucho tiempo han sabido los físicos que toda reacción entre partículas elementales obedece a una simetría que llamamos CPT. Esto significa que si miramos la partícula de una reacción, y luego vemos la misma reacción cuando (1) la miramos en un espejo, (2) sustituimos todas las partículas por antipartículas y (3) hacemos pasar la película hacia atrás, los resultados serán idénticos. En este esquema la P significa paridad (el espejo), la C significa conjugación de carga (poner las antipartículas) y T la reversa del tiempo (pasar la película al revés).

Se pensaba que el mundo era simétrico respecto a CPT porque, al menos al nivel de las partículas elementales, era simétrico respecto a C, P y T independientemente. Ha resultado que no es éste el caso. El mundo visto en un espejo se desvía un tanto al mundo visto directamente, y lo mismo sucede al mundo visto cuando la película pasa al revés. Lo que sucede es que las desviaciones entre el mundo real y el inverso en cada uno de estos casos se cancelan una a la otra cuando miramos las tres combinadas.

Aunque esto es verdad,  es verdad que el mundo es casi simétrico respecto a CP actuando solos y a T actuando solo; es decir, que el mundo es casi el mismo si lo miran en un espejo y sustituyen las partículas por antipartículas que si lo miran directamente. Este “casi” es lo que preocupa a los físicos. ¿Por qué son las cosas casi perfectas, pero les falta algo?

La respuesta a esta cuestión parece que  estar en la posible existencia de esa otra partícula apellidada axión. Se supone que el Axión es muy ligero (menos de una millonésima parte de la masa del electrón) e interacciona sólo débilmente con otra materia. Es la pequeña masa y la interacción débil lo que explica el “casi” que preocupa a los teóricos.

Las branas son entidades físicas conjeturadas por la teoría M y su vástago, cosmología de branas.  En la teoría M, se postula la existencia de p-branas y d-branas (ambos nombres provienen parasintéticamente de “membrana”). Las p-branas son objetos de dimensionalidad espacial p (por ejemplo, una cuerda es una 1-brana). En cosmología de branas,  el término “brana” se utiliza para referirse a los objetos similares al universo cuadridimensional que se mueven en un sustrato de mayor dimensión. Las d-branas son una clase particular de p-branas.

Un escenario posible imagina que el Universo empieza con todas sus dimensiones espaciales comportándose de una manera democrática, pero luego, algunas de las dimensiones quedan atrapadas y permanecen compactadas de manera tal que son infinitesimales, están el el límite de Planck y permanecen, como digo, estáticas y muy pequeñas desde entonces en ese lugar invisible al que no podemos llegar

Explicar todo el Universo con una sóla teoría es… Algo ambicioso pero… ¡habrá que esperar!

   En el mundo cuántico, todo puede ser posible

 nos asomamos a la Teoría de cuerdas, entramos en un “mundo” lleno de sombras en los que podemos ver brillar, a lo lejos, un resplandor cegador. Todos los físicos coinciden en el hecho de que es una teoría muy prometedora y de la que parece se podrán obtener buenos rendimientos en el futuro pero, de momento, es imposible verificarla.

El misterio de las funciones modulares podría ser explicado por quien ya no existe, Srinivasa Ramanujan, el hombre más extraño del mundo de los matemáticos. Igual que Riemann, murió antes de cumplir cuarenta años, y como Riemann antes que él, trabajó en total  en su universo particular de números y fue capaz de reinventar por sí mismo lo más valioso de cien años de matemáticas occidentales que, al estar aislado del mundo en las corrientes principales de los matemáticos, le eran totalmente desconocidos, así que los buscó sin conocerlos. Perdió muchos años de su vida en redescubrir matemáticas conocidas.

Dispersas  oscuras ecuaciones en sus cuadernos están estas funciones modulares, que figuran entre las más extrañas jamás encontradas en matemáticas. Ellas reaparecen en las ramas más distantes e inconexas de las matemáticas. Una función que aparece una y otra vez en la teoría de las funciones modulares se denomina ( ya he dicho otras veces) hoy día “función de Ramanujan” en su honor. Esta extraña función contiene un término elevado a la potencia veinticuatro.

          ¿Podeis imaginar la existencia de un Universo en permanente sombra?

La idea de un universo en sombra nos proporciona una manera sencilla de pensar en la materia oscura. El universo dividido en materia y materia se sombra en el Tiempo de Planck, y  una evolucionó de acuerdo con sus propias leyes. Es de suponer que algún Hubble de sombra descubrió que ese universo de sombra se estaba expandiendo y es de suponer que algunos astrónomos de sombras piensan en nosotros  candidatos para su materia oscura.

¡ que incluso haya unos ustedes de sombras leyendo la versión de sombra de este trabajo!

         Partículas y partículas supersimétricas

Partículas son las que todos conocemos y que forman la materia, la supersimétricas, fotinos, squarks y otros, las estamos buscando sin poder hallarlas.

Estas partículas son predichas por las teorías que unifican todas las fuerzas de la naturaleza. Forman un conjunto de contrapartidas de las partículas a las que estamos habituados,  son mucho más pesadas. Se nombran en analogía con sus compañeras: el squark es el compañero supersimétrico del quark, el fotino del fotón, etc. Las más ligeras de estas partículas podrían ser la materia oscura. Si es así,  partícula probablemente pesaría al menos cuarenta veces más que el protón.

Materia de sombra, si existe, no hemos sabido dar con ella y, sin embargo, existen indicios de que está ahí

En algunas versiones de las llamadas teorías de supercuerdas hay todo un universo de materia de sombra que existe paralelo con el nuestro. Los dos universos se separaron  la gravedad se congeló separándose de las otras fuerzas. Las partículas de sombra interaccionan con nosotros sólo a través de la fuerza de la gravedad, lo que las convierte en candidatas ideales para la materia oscura.

Axiones

El Axión es una partícula muy ligera (pero presumiblemente muy común) que, si existiera, resolvería un problema antiguo en la teoría de las partículas elementales. Se estima que  una masa menor que una millonésima parte de la del electrón y se supone que impregna el universo de una manera semejante al fondo de microondas. La materia oscura consistiría en agregaciones de axiones por encima del nivel general de fondo.

Construímos inmensos aparatos de ingeniosas propiedades tecnológicas  tratar de que nos busquen las WIMPs.

¿WIMPs en el Sol?

A lo largo de todo el  se ha dado a entender que todas estas partículas candidatas a materia oscura de la que hemos estado hablando, son puramente hipotéticas. No hay pruebas de que ninguna de ellas se vaya a encontrar de hecho en la naturaleza. Sin embargo sería negligente si no mencionase un argumento –un diminuto rayo de esperanza- que tiende a apoyar la existencia de WIMPs de un  u otro. Este argumento tiene que ver con algunos problemas que han surgido en nuestra comprensión del funcionamiento y la estructura del Sol.

Creemos que la energía del Sol viene de reacciones nucleares profundas dentro del núcleo. Si éste es el caso en realidad, la teoría nos dice que esas reacciones deberían estar produciendo neutrinos que en principio son detectables sobre la Tierra. Si conocemos la temperatura y composición del núcleo (creemos), entonces podemos predecir exactamente cuántos neutrinos detectaremos. Durante más de veinte años se llevó a cabo un experimento en una mina de oro de Dakota del Sur para detectar esos neutrinos y, desgraciadamente, los resultados fueron desconcertantes. El número detectado fue de sólo un tercio de lo que se esperaba. Esto se conoce como el problema del neutrino solar.

“El problema de los neutrinos solares se debió a una gran discrepancia  el número de neutrinos que llegaban a la Tierra y los modelos teóricos del interior del Sol. Este problema que duró  mediados de la década de 1960 hasta el 2002, ha sido recientemente resuelto mediante un  entendimiento de la física de neutrinos, necesitando una modificación en el modelo estándar de la física de partículas,”

La segunda característica del Sol que concierne a la existencia de WIMPs se refiere al hecho de las oscilaciones solares.  los astrónomos contemplan cuidadosamente la superficie solar, la ven vibrar y sacudirse; todo el Sol puede pulsar en períodos de varias horas. Estas oscilaciones son análogas a las ondas de los terremotos, y los astrónomos llaman a sus estudios “sismología solar”. Como creemos conocer la composición del Sol, tenemos que ser capaces de predecir las propiedades de estas ondas de terremotos solares. Sin embargo hay algunas duraderas discrepancias entre la teoría y la observación en este campo.

No  mucho que los astrónomos han señalado que si la Galaxia está en realidad llena de materia oscura en la  de WIMPs, entonces, durante su vida, el Sol habría absorbido un gran número de ellos. Los WIMPs, por tanto, formarían parte de la composición del Sol, una parte que no se había tenido en cuenta hasta ahora. Cuando los WIMPs son incluidos en los cálculos, resultan dos consecuencias: primero, la temperatura en el núcleo del Sol resulta ser menor de lo que se creía, de forma que son emitidos menos neutrinos, y segundo, las propiedades del cuerpo del Sol cambian de tal modo que las predicciones de las oscilaciones solares son exactas.

         nos atrevemos a exponer una imagen que nos muestra la distribución de los WIMPs

Este resultado es insignificante en lo que se refiere a la existencia de WIMPs, pero  no debemos despreciar las coincidencias halladas, lo más prudente será esperar a nuevos y más avanzados experimentos (SOHO y otros). Tanto el problema del neutrino como las oscilaciones se pueden explicar igualmente  por otros efectos que no tienen nada que ver con los WIMPs. Por ejemplo, el tipo de oscilaciones de neutrinos podría resolverse si el neutrino solar tuviera alguna masa, aunque fuese muy pequeña, y diversos cambios en los detalles de la estructura interna  del Sol podrían explicar las oscilaciones. No obstante estos fenómenos solares constituyen la única indicación que tenemos de que uno de los candidatos a la materia oscura pueda existir realmente.

Toda  charla sobre supersimetría y teoría últimas da a la discusión de la naturaleza de la materia oscura un tono solemne que no tiene ningún parecido con la forma en que se lleva en realidad el debate entre los cosmólogos. Una de las cosas que más me gusta de este campo es que todo el mundo parece ser capaz de conservar el sentido del humor y una distancia respecto a su propio trabajo, ya que, los buenos científicos saben que, todos los cálculos, conjeturas, hipótesis y finalmente teorías, no serán visadas en la aduana de la Ciencia, hasta que sean muy, pero que muy bien comprobadas mediante el experimento y la observación y, no una sino diez mil veces  de que puedan ser aceptadas en el ámbito puramente científico.

                                                             El el Sol podemos hallar algunas respuestas

Posiblemente, el LHC nos pueda decir algo al respecto si, como no pocos esperan, de sus colisiones surgen algunas partículas supersimétricas que nos hablen de ese otro mundo oscuro que, estando en este, no hemos sabido encontrar  este momento. Otra posibilidad sería que la tan manoseada materia oscura no existiera y, en su lugar, se descubriera otro fenómeno o mecanismo natural desconocido hasta ahora que, incidiendo en el comportamiento de expansión del Universo, nos hiciera pensar en la existencia de la “materia oscura”  cubrir el hueco de nuestra ignorancia.

     Vuelve al trabajo buscando partículas SUSY

Hace algún tiempo, en esas reuniones periódicas que se llevan a cabo entre científicos de materias relacionadas: física, astronomía, astrofísica, comología…, alguien del grupo sacó a relucir la idea de la extinción de los dinosaurios y, el hombre se refirió a la teoría (de los muchas que circulan) de que el Sol, en su rotación alrededor de la Vía Láctea, se salía periódicamente fuera del plano de la Galaxia. Cuando hacía esto, el polvo existente en ese plano podía cesar de proteger la Tierra, que entonces quedaría bañada en rayos cósmicos letales que los autores de la teoría pensaban que podían permeabilizar el cosmos. Alguien,  el fondo de la sala lanzó: ¿Quiere decir que los dinosaurios fueron exterminados por la radiación de fotinos?

La cosa se tomó a broma y risas marcaron el final de la reunión en la que no siempre se tratan los temas con esa seriedad que todos creen, toda vez que, los conocimientos que tenemos de las cosas son muy limitados y tomarse en serio lo que podría no ser… ¡No sería nada bueno!

Por ejemplo, si vemos la imagen de arriba y un letrero que diga: “Dopar un aislante topológico con impurezas magnéticas rompe la simetría de inversión temporal y abre una nueva vía a la espintrónica.”  Para la mayoría de los presentes, el galimatías no le dirá nada y, sin embargo, para otros al tanto de las cuestiones de física, le parecerá que: “Los aislantes topológicos son materiales que conducen electrones en su superficie exterior, pero actúan como aislantes en su volumen interior.  propiedad tiene su origen en la forma en que los electrones se mueven a través del material. Los electrones poseen un espín mecánico-cuántico que apunta hacia “arriba” o hacia “abajo”. El espín es normalmente independiente del movimiento de los electrones, pero dentro de los aislantes topológicos, el espín de los electrones está estrechamente relacionado con su movimiento.”

¡Qué cosas! Lo que digo siempre… ¡Nunca llegaremos a saberlo todo!

emilio silvera

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