Jun
16
¡Qué pequeños somos ante la inmensidad del Universo!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Pensamientos ~ Comments (0)
En este tiempo que entra en el que las temperaturas suben, casi todas lkas tardes, con mi esposa, me doy un paseo hasta la cercana playa de Punta Umbría. Por lo general ella se marcha a dar un paseo por la orilla y recorre algunos kilómetrosç, y, mientras tanto, por mi parte, me quedo sentado en el Chiringuito Cazorla, y, escribo en mi libreta (siempre la llevo en el coche), aquello se me viene a la Mente. Por lo general de Física y Astronomía.
A veces, me quedo contemplando la inmensidad que el océano pone ante mis ojos, el lejano horizonte por el que trata de ocultançrse el Sol, la agradable brisa marina, el rumor de las olas al romper en la blanca playa de fina arena.
Punta Umbría tiene una luz especial, en esta playa se crean paisajes de una belleza inigualable siempre acompañada de un clima agradable y una brisa embriagadora de aromas marineros que inspiran y transmiten tranquilidad y sosiego. Este rincón del suroeste español es tranquilo y ofrece lo que buscan tantos puçintores
La playa se podría decir que fue descubioerta por los Ingleses que vinieron a explotar las minas de Riotinto. Ellos descubrieron esa Joya y se hicieron casas de madera (aún queda alguna), y, todos los veramos ç, con sus familias pasaban allí los meses estivales.
Los ingleses establecieron un núcleo de bungalóws que conformaban una especie de barrio de salud que hacia 1892 convirtió a Punta Umbría en el referente …
Con el paso del Tiempo la ciudad de Huelva fue creciendo y, sus habitantes, también escogieron punta Umbria como playa veraniega, allí se hizieron sus casas, y, la cercanía de la playa permitía llevar a la familia y seguir trabajando en la capital a la que íbamos todos los días para regresar al atardecer. La mujer y los niños disfrutaban de la playa todo el día.
Procuro huir de esto. Ni los sábados ni domingos o días festivos aparezco por el lugar. Los habitantes de ciudades cercanas como Sevilla, vienen en tropel con camionetas que arrasan las playas de Huelva, el gentío es tal que, ni andas se puede por la arena con cierta comodidad. En este lugar se puede ver a la izquierda el espigón de la Canaleta, donde confluyen la Ría y el Océano.
Es curioso como funciona ma Mente. Al principio cuando comencé a escribir simplemente quería describir cómo nos parece inmenso nuestro entorno cuando, en realidad, una una simple porción de materia que se conforma en una estrella amarilla de la clase G2V con algunos planetas que la orbitan y, en algunos de ellos, existen maravillas que formó la Naturaleza. En nuestro Mundo, la Tierra, lugares como el que más arriba describo y que nos hace sentirnos libres, cuando en realidad estamos confinados en un mundo que nos ogrece todo aquello que podamos necesitar, y nos hace sentior la falsa sensación de estar un un lugar de inmensas proporciones cuando, en realidad, en el contexto de la propia Galaxia, es menos que un grano de arena de la “inmensa playa”-
Algunas comparaciones de los tamaños del Sol con otras estrellas, nos llevan a la realidad de comprender que, no somos tan grandes como pensábamos, ni tan importantes. Nuestro Sol tiene más del 90% de la masa del Sistema solar, el resto de planetas, asteroides, y demás elementos que pululan por nuerstro entorno, simplemente suman todos ellos menos del 1% de la masa del Sistema solar.
Siendo consciente de esta verdad, tenemos que convenir que todo es relativo y, en cuanto a lo grande y lo pequeño tendríamos que ver en relación a qué.
Confinados en este hermoso planeta hemos podido desarrollar una serie de disciplinas científicas que nos han llevado a unos conocimientos inimaginables hace unos pocos siglos. Nuestra presencia en el planeta como especie dominante, es relativamente reciente en el contexto temporal del Universo. Sin embargo, en tan poco tiempo, hemos sabido desentrañar secretos de la materia, descubrir los mecanismos de los que se valen las estrellas para fusionar materiales sencillos en otros más complejos-
Sin movernos de este pequeño mundo, hemos sabido desvelar el recorrido que hacen las estrellas (según sus masas), que antes de morir como estrellas fulgurantes de cegador brillo en la secuencia principal, comienzan un ciclo de transformación que las lleva desde las enanas blancas hasta los agujeros negros dejando por el camino una enorme nebulosa de material del que volverán a surgir otras estrellas y otros mundos,.
Inmensos y sofisticados telescopios instalados en los lugares más altos del planeta
Telescopios Espaciales con distintas misiones han captado lo que está pasando en regiones lejanas del Universo. Otros han descubierto nuevos mundos, algunos situados en la zona habitable de sus estrellas y, aunque situados a años luz de nosotros, nos dan alguna esperanza para el futuro. Sabemos que el Sol no vivirá siempre.
Misiones a Saturno, Venus, Mercurio, Marte, Europa, Titán. Io, Encélado…
Tampoco la Luna se ha librado de nuestra curiosidad y, conocemos bastante bien sus peculiaridades y conformaciones.Lo importante que es el binomio Tierra.Luna, y, en un futuro no muy lejano, será la primera Base estelar para comenzar la conquista del Espacio exterior.
Así hemos podido saber de lo que pasa ahí fuera, de los objetos que pueblan el Universo, de las inmensas energías que están presentes en suscesos que ni podemos imaginar pero, poco a poco, vamos aprendiendo.
En el otro extremo de las escalas, primero comenzamos a utilizar las ideas y la intuición para imaginar que la materia estaba hecha de pequeños átomos invisibles que, a su vez, estaba formado por infinitesimales partículas de distinto pelaje o familias que hizo posible la existencia de la materia que conforma todfas las cosas.
Construimos grandes aceleradores de partículas en el que, utilizando fuerzas descomunales, pudimos saber lo que había dentro de los átomos, de qué estaban hechos y las fuerzas que allí ejercían su actividad en función de la dinámica requerida.
Con choques entre electrones y antielectrones esta semana ha arrancado en Japón la máquina que aspira a batir el récord de colisiones entre partículas por segundo. Centros de investigación españoles participan en este gran experimento que trata de resolver el misterio de por qué la materia triunfó sobre la antimateria en el universo.
La Química, la Astrofísica, las matemáticas, Biología… Y muchas más disciplinas que hemos podido desarrollar con el estudio profundo de la Naturaleza que nos llevará a tener el conocimiento necesario (quién sabe) para podaer salvar a nuestra especie cuando llegue el momento de viajar a lugares más lejanos y seguros que la Tierra dentro de algunos miles de millones de años.
Pensando en todo esto… ¿Cómo de importantes somos los seres humanos inmersos en está grandeza que no podemos dominar?
emilio silvera
Jun
16
¿Qué es un bosón? y ¿qué es un bosón gauge?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (0)
Un bosón es una partícula elemtal (o estado ligado de partículas elementales, por ejemplo, un núcleo atómico o átomo) con espín entero, es decir, una partícula que obedece a la estadísitca de Bose-Einstein (estadísictica cuántica), de la cual deriva su nombre. Los bosones son importantes para el Modelo estándar de las partículas. Son bosones vectoriales de espín uno que hacen de intermediarios de las interacciones gobernadas por teorías gauge.
En física se ha sabido crear lo que se llama el Modelo estándar y, en él, los Bosones quedan asociados a las tres fuerzas que lo conforman, el fotón es el Bosón intermediario del electromagnetismo, los W+, w– y Zº son bosones gauge que transmiten la fuerza en la teoría electrodébil, mientras que los gluones son los bosones de la fuerza fuerte, los que se encargan de tener bien confinados a los Quarks conformando protones y neutrones para que el núcleo del átomo sea estable. La Gravedad, no se ha dejado meter en el modelo y, por eso su bosón no es de gauge. El gravitón que sería la partícula mediadora de la gravitación sería el hipotético cuanto de energía que se intercambia en la interacción gravitacional.
Ejemplos de los Bosones gauge son los fotones en electrodinámica cuántica (en física, el fotón se representa normalmente con el símbolo , que es la letra griega gamma), los gluones en cromodinámica cuántica y los bosones W y Z en el modelo de Winberg-Salam en la teoría electrodébil que unifica el electromagnetismo con la fuerza débil. Si la simetría gauge de la teoría no está rota, el bosón gauge es no masivo. Ejemplos de bosones gauge no masivos son el fotón y el gluón.
Si la simetría gauge de la teoría es una simetría rota el bosón gauge tiene masa no nula, ejemplo de ello son los bosones W y Z . Tratando la Gravedad, descrita según la teoría de la relatividad general, como una teoría gauge, el bosón gauge sería el gravitón, partícula no masiva y de espín dos.
Diagrama de Feynman mostrando el intercambio de un fotón virtual (simbolizado por una línea ondulada y ) entre un positrón y un electrón.De esta manera podemos llegar a comprender la construcción que se ha hecho de las interacciones que están siempre intermediadas por un nosón mensajero de la fuerza.
En el modelo estándar, como queda explicado, hay tres tipos de bosones de gauge: fotones, bosones W y Z y gluones. Cada uno corresponde a tres de las cuatro interacciones: fotones son los bosones de gauge de la interacciones electromagnética, los bosones W y Z traen la interacción débil, los gluones transportan la interacción fuerte. El gravitón, que sería responsable por la interacción gravitacional, es una proposición teórica que a la fecha no ha sido detectada. Debido al confinamiento del color, los gluones aislados no aparecen a bajas energías.
Aquí, en el gráfico, quedan representadas todas las partículas del Modelo estándar, las familias de Quarks y Leptones que conforman la materia y los bones que intermedian en las interacciones o fuerzas fundamentales que están presentes en el Universo. La Gravedad no ha podido ser incluida y se ha negado a estar unida a las otras fuerzas. Así el bosón que la transmite, tampoco está en el modelo que es incompleto al dejar fuera la fuerza que mantiene unidos los planetas en los sistemas solares, a las galaxias en los cúmulos y nuestros pies unidos a la superficie del planeta que habitamos. Se busca una teoría que permita esta unión y, los físicos, la laman gravedad cuántica pero… ¡no aparece por ninguna parte!
Llegados a este punto tendremos que retroceder, para poder comprender las cosas, hasta aquel trabajo de sólo ocho páginas que publicó Max Planck en 1.900 y lo cambió todo. El mismo Planck se dio de que, todo lo que él había tenido por cierto durante cuarenta años, se derrumbaba con ese trabajo suyo que, venía a decirnos que el mundo de la materia y la nergía estaba hecho a partir de lo que el llamaba “cuantos”.
Supuso el nacimiento de la Mecánica Cuántica (MC), el fin del determinismo clásico y el comienzo de una nueva física, la Física Moderna, de la que la Cuántica sería uno de sus tres pilares junto con la Relatividad y la Teoría del Caos. Más tarde, ha aparecido otra teoría más moderna aún por comprobar, ¿las cuerdas…?
El universo según la teoría de las cuerdas sería entonces una completa extensa polícroma SINFONIA ETERNA de vibraciones, un multiverso infinito de esferas, una de ellas un universo independiente causalmente, en una de esas esferas nuestra vía láctea, en ella nuestro sistema solar, en él nuestro planeta, el planeta tierra en el cual por una secuencia milagrosa de hechos se dió origen a la vida autoconsciente que nos permite preguntarnos del cómo y del por qué de todas las cosas que podemos observar y, también, de las que intiuimos que están ahí sin que se dejen ver.
Claro que, cuando nos adentramos en ese minúsculo “mundo” de lo muy pequeño, las cosas difieren y se apartan de lo que nos dicta el sentido común que, por otra parte, es posible que sea el común de los sentidos. Nos dejamos guiar por lo que observamos, por ese mundo macroscópico que nos rodea y, no somos consciente de ese otro “mundo” que está ahí formando parte del universo y que, de una manera muy importante incide en el mundo de lo grande, sin lo que allí existe, no podría existir lo que existe aquí.
Interacciones en la naturaleza
Albert Einstein habría dicho que “es más importante la imaginación que el conocimiento”, el filósofo Nelson Goodman ha dicho que “las formas y las leyes de nuestros mundos no se encuentran ahí, ante nosotros, listas ser descubiertas, sino que vienen impuestas por las versiones-del-mundo que nosotros inventamos – ya sea en las ciencias, en las artes, en la percepción y en la práctica cotidiana-.”
Sin embargo yo, humilde pensador, me decanto por el hecho cierto de que, nuestra especie, siempre llegó al conocimiento a través de la imaginación y la experiencia primero, a la que más tarde, acompañó largas secciones de estudio y muchas horas de mediatación y, al final de todo eso, llego la experimentación que hizo posible llegar a lugarés ignotos que antes nunca, habían podido ser visitados. De todo ello, pudieron surgir todos esos “nuevos mundos” que, como la Mecanica Cuántica y la Relatividad, nos describían el propio mundo que nos era desconocido.
Cuando comencé éste trabajo sólo quería dar una simple explicación de los bosones y su intervención en el mundo de lo muy pequeño pero…
Demócrito de Abdera
No estaría mal echar una mirada hacia atrás en el tiempo y recordar, en este momento, a Demócrito que, con sus postulados, de alguna manera venía a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que él decía que para determinar si algo era un á-tomo habría que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks, el protón, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks que se mueven rápidamente. Pero como esos quarks están siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el protón aparece indivisible.
Acordémonos aquí de que Boscovich decía que, una partícula elemental, o un “á-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa , no la pasaba el protón. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesoría de Feynman y Bjorken, cayó en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducción de sus a un modelo de constituyentes puntuales requería una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.
Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores teóricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuición en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del protón.
En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks. Sin embargo, a mí lo que siempre me ha llamado más la atención es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positrón de Dirac, por ejemplo), han posible gracias al ingenio de los teóricos que han sabido vislumbrar cómo era en realidad la Naturaleza.
A todo esto, una buena sería: ¿cómo pudieron ver este tipo de partículas de tamaño infinitesimal, si los quarks no están libres y están confinados -en este caso- dentro del protón? Hoy, la tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energías “desmenuza” un protón hasta dejar desnudos sus más íntimos secretos.
Este es, el resultado ahora de la colisión de protones en el LHC
Lo cierto es que, en su momento, la teoría de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los teóricos que escrutaban los fueron imbuyendo a los quarks una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks libres en una virtud. La de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks están confinados permanentemente porque la energía requerida para separarlos aumenta a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte que está presente dentro del átomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.
Así, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energía se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks, o dos mesones. Es como intentar un cabo de cuerda. Se corta y… ¡ya tenemos dos!
¿Cuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va, desde los quarks de Gell-Mann hasta las cuerdas de Veneziano y John Schwarz y más tarde Witten. Esto de la Física, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.
¿Cuántas veces no habré pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabiduría para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa pósima mágica no existe y, si queremos , el único camino que tenemos a nuestro alcance es la observación, el estudio, el experimento… ¡La Ciencia!, que en definitiva, es la única que nos dirá como es, y como se producen los fenómenos que podemos contemplar en la Naturaleza y, si de camino, podemos llegar a saber el por qué de su comportamiento… ¡mucho mejor!
El camino será largo y, a veces, penoso pero… ¡llegaremos!
Nuestra insaciable curiosidad nos llevará lejos en el saber del “mundo”. llegaremos al corazón mismo de la materia para conmprobar si allí, como algunos imaginan, habitan las cuerdas vibrantes escondidas tan profundamente que no se dejan ver. Sabremos de muchos mundos habitados y podremos hacer ese primer contacto tántas veces soñado con otros seres que, lejos de nuestro región del Sistema solar, también, de manera independiente y con otros nombres, descubrieron la cuántica y la relatividad. Sabremos al fín qué es la Gravedad y por qué no se dejaba juntar con la cuántica. Podremos realizar maravillas que ahora, aunque nuestra imaginación es grande, ni podemos intuir por no tener la información necesaria que requiere la imaginación.
En fín, como decía Hilbert: ¡”Tenemos que saber, sabremos”!
emilio silvera