¡El Universo! Esa Historia Interminable

                 Algunas escenas de 2001 Una Odisea del Espacio, son inolvidables

Quizás lo más recordado de esta película sea su banda sonora, donde aparece esa magnífica composición titulada Así habló Zaratustra de Richard Strauss. Los acordes rotundos se van escuchando mientras un supuesto precursor del homo sapiens aprende a manejar un hueso, golpeándolo violentamente contra otros huesos esparcidos por el suelo. Entre tanto, la escena está siendo contemplada por un misterioso monolito que ha venido de no se sabe dónde y que se convierte después en el núcleo de la película.

El monolito negro y enigmático aparece en ese momento en que comienza el despertar de la raza humana. Resulta ser una especie de guía, un instructor, un objeto cuya presencia es el punto de partida del desarrollo del hombre. No se sabe quién lo colocó allí, pero evidentemente se trata de una inteligencia superior que quiere que el ser humano evolucione, y que en esas épocas de fragilidad para la especie humana viene a ayudar en el desarrollo de destrezas inteligentes que permitirán a los homínidos tomar ventaja frente al ecosistema y las demás especies competidoras.

Desde entonces, desde que esta posible escena fue el presente de la Tierra, los movimientos de los cuerpos celestes se han registrado, anotado y comentados en una variedad infinita de maneras, pero la serie continua de observaciones astronómicas ha sido consecuente a través de las distintas culturas que, siempre buscaban el por qué de las cosas y, debido a ello, un día se preguntaron quiénes eran y qué hacían aquí.

Pero, por su curiosidad, volvamos al monolito que aquellos monos miraban asombrados sin llegar a comprender su significado:

                             

Una curiosa, y quizás poco importante, característica del bloque, había provocado discusiones interminables. El monolito tenía 11 pies de alto, y 1¼ por 5 pies en su sección transversal. Cuando sus dimensiones se midieron con gran cuidado, se descubrió que estaban en la proporción exacta 1 – 4 – 9, los cuadrados de los tres primeros números enteros. Nadie podía sugerir ninguna explicación convincente para esto, pero difícilmente podía ser una coincidencia, porque las proporciones se mantenían hasta los límites de la precisión de las medidas. Era humillante pensar que toda la tecnología terrestre no era capaz de dar forma a un bloque, aunque fuera inerte, de ningún material, con tan fantástico grado de precisión. A su forma, esta pasiva pero casi arrogante muestra de perfección geométrica era tan impresionante como cualquiera de los demás atributos del monolito.

Así, pues, cada uno de los bloques es un ortoedro perfecto con unas dimensiones exactas. Si consideramos el ancho como 1 unidad, el largo serían 4 unidades y el alto 9 unidades, es decir, sus dimensiones son proporcionales a los números 1, 4 y 9.

Claro que no es el objeto de este trabajo hablar de la película de Kubrick. Los cosmólogos del Big Bang nos dicen que podemos superar los problemas que nos presentan las observaciones estudiando el Universo primitivo en aceleradores de partículas. “Aceleradores atómicos”.

Estos ingenios creados por el hombre han hecho posible reproducir momentos del pasado que, de otra manera, hubiera sido imposible hacerlos presente para poder estudiar lo que entonces pasó. Por ejemplo, en el Fermilab se ha conseguido que haces de protones circulen por un tubo de 6.500 metros de largo y choquen con antiprotones que circulan a toda velocidad en la dirección contraria. Las colisiones resultantes pueden alcanzar temperaturas de 3.000.000.000.000.000 (3 x 10¹⁵) grados Celcius, que es la temperatura del universo aproximadamente 0,0000000000004 (4 x 10^-12) segundos (cuatro millonésima de millonésima de segundo) después del Big Bang.

De esa manera, podemos crear ahora (durante breves instantes), las condiciones que no han existido en el universo desde hace catorce mil millones de años.

Los cosmólogos, hoy día son muy dados a decir que que estas colisiones de altas energías vienen a corroborar sus teorías. Así también estaban tratando de Buscar el Higgs en residuos de colisiones como estos de arriba, no resultaría nada fácil.

                      De lo que dicen en el Video… ¡La mitad de la mitad! Y, es mucho

Y, también se tienen puestas algunas esperanzas en que, en alguna de estas colisiones, aparezcan esas partículas super-simétricas de la hipotética “materia oscura”. Claro que, ni el famoso bosón ni la tal materia “oscura” es seguro que estén por ahí. Bueno, más exacto sería decir que no es seguro ni que puedan existir, ambos, bosón de Higgs y materia oscura, son hipótesis que tienen que ser verificadas.

La cosmología sigue siendo una disciplina interesante, basada en la Astronomía y la Física, Tenemos la necesidad de imaginar nuestro mundo, incluso si esa visión es inexacta e incompleta. Los antiguos hindúes, babilonios y mayas combinaron la ciencia con la religión y las estructuras sociales para completar la imagen que, configurara un todo del mundo que ellos podían contemplar y adaptarlo a sus necesidades. Sobre todo, a la de los poderosos y sacerdotes de los templos con los que había que llevarse bien.

A diferencia de los Físicos o los Químicos que aceptan gustosos los desafíos a sus paradigmas, los cosmólogos modernos son legashianos, es decir, defineden el modelo que han elegido frente a cualquier prueba que vaya contra él. Como dijo el físico ruso Lev Landau: “Los cosmólogos caen a menudo en errores, pero nunca dudan”.

El mundo de la cosmología ortodoxa del Big Bang no soporta a los disidentes. Halton Arp, un protegido de Edwin Hubble educado en Harvard y Caltech, nunca renunció al rigor intelectual de su mentor y, en consecuencia, sostenía que los corrimientos al rojo no demostraban necesariamente la existencia de un universo en expansión. Arp, que era un hábil astrónomo, descubrió en el cielo objetos que dieron lugar a titulares en toda la prensa nacional y pusieron en tela de juicio la ortodoxia del Big Bang.

                                                                           El Modelo Estándar

Claro que, ahora que tenemos Modelos para todo, debemos decir que también, para la materia y las fuerzas con las que interaccionan, hay un Modelo que llamamos Estándar y se ocupa de las partículas subatómicas y cómo se relacionan con el resto del mundo protegidas por una serie de fuerzas fundamentales que son las que, de alguna manera, les indica el camino a seguir y sus comportamientos.

Tampoco ahí, podemos estar muy satisfechos. El Modelo Estándar no es del todo satisfactorio. Los científicos piensan que, además de ser incompleto, es demasiado complicado, para poder completarlo se le han metido una veintena de parámetros “casi a la fuerza” y, algunos, como el Bosón de Higgs que le suministra la masa a las demás partículas, aún no lo hemos podido encontrar en el LHC del que aquí dejamos una serie de imágenes y reseñas.

En cuatro puntos del anillo del colisionador, se producirán colisiones de haces de protones generando numerosas partículas y radiación que será registrada por unos detectores. Dos de ellos, ATLAS y CMS, detectores “de uso general”, y otros dos, ALICE y LHCb, especializados.

                                             El detector ATLAS es el más grande jamás construido de su tipo

Es precisamente este detector el que, junto al CMS, servirá a los científicos para tratar de hallar restos del bosón de Higgs, partícula que según las teorías existentes explican la existencia de la masa de las partículas elementales.

            El detector ALICE está destinado a registrar los resultados de las colisiones de núcleos atómicos del plomo acelerados en el colisionador.

El LHCb será el encargado de estudiar la asimetría materia-antimateria mediante exploración de interacciones de partículas que contienen los llamados b quarks.

La construcción del LHC empezó en 2001 cuando dejó de funcionar otro acelerador de partículas, el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (en inglés, Large Electron–Positron Collider, LEPC).

            En otoño de 2008, el Gran Colisionador de Hadrones fue detenido a causa de una avería ocurrida pocos días después de su puesta en marcha.

Una fuga del hélio líquido provocó un vertido de varias toneladas en el túnel del colisionador deformando las tuberías del sistema de refrigeración y los propios conductos por los que circulaban las partículas.

A mediados de octubre, concluyeron las obras de refrigeración de todos los ocho sectores del colisionador hasta la temperatura de funcionamiento, es decir, un 1,9 kelvin (271 grados centígrados bajo cero).

Los especialistas del CERN prevén empezar realizando colisiones con la energía del grado anterior del colisionador, de 450 giga-electrón-voltios por haz, y sólo después aumentar la energía hasta 3,5 tera-electrón-voltios.

El LHC funcionará en este modo hasta finales de 2010 y luego se detendrá para ser preparado para un aumento de energía hasta 7 teraelectron-voltios por haz. Que ya se ha producido y, ahora, se preparan nuevos experimentos con 8 TeV. (Fuente: Ria Novosti ).

Claro que, si hablamos de partículas en el Modelo Estándar, el problema es la masa. Todas las partículas tienen masa diferentes y nadie ha sabnido expllicar de dónde salen sus valores. No existe fórmula alguna que diga, por ejemplo, que el Quark exteaño deba pesar el doble (o lo que que sea) del Quark arriba, o que el electrón deba tener 1/200 (u otra proporción) de la masa del muón. Las masas son de todo tipo y es preciso “ponerlas a mano”, como suelen decir: cada una ha de ser medida experimental e individualmente. En realidad, ¿por qué han de tener masa las partículas? ¿de dónde viene la masa?

Siempre nos hemos preguntado de dónde vino la materia. Hemos llegado a comprender que toda la materia está hecha de pequeñas partículas infinitesimales y que es energía concentrada. Con el paso del tiempo pudimos desmenuzar sus componentes y llegamos a ser conscientes de que toda la masa del Universo está conformada a partir de minúsculos objetos que llamamos partículas. Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas. Y, ahora, queremos desvelar el secrteto de la masa haciendo un viaje profundo hasta los Océanos de Higgs para buscar ese Bosón que, supuestamente, suministra la masa a las demás partícuals.

Claro que, los campos de Higgs, son misterios, invisibles y etéreos que según aseguran muchos, permea todo el espacio y está por todas partes. Es un ingrediente del Universo que tiene sun razón de ser para que todo sea como lo vemos y, con el LHC del CERN (también el Tevatrón del Fermilab), queremos y estamos tratando de que, de una vez por todas, queden contestadas esas preguntas que, hace largo tiempo ya que esperan una respuesta para saber, si el Modelo Estándar está en lo cierto o, por el contrario, debemos buscar en otra dirección.

Sí, desde que existe sobre la Tierra el SER Humano, siempre miró al cielo, se hizo preguntas sobre las cosas que no sabía comprender y causaban su asombro y sus miedos. Poco a poco, hemos podido ir desvelando algunos secretos de esa Naturaleza misteriosa y, a medida que nuestros conocimientos avanzan, disminuye nuestra capacidad para asombrarnos. Ya sabeis, amigos,. que sentimos miedo hacia lo desconocido y nos asombra todo aquello que no podemos comprender, una vez desvelado el misterio, la fascinación se desvanece y, nuestra innata curiosidad nos lleva a buscar nuevos misterios para poder asombrarnos primero y desvelarnos después.

                                   Mucho camino hemos recorrido desde Galileo

Hasta hace algunas decenas de años, se consideraba que el espacio entre las estrellas estaba completamente vacío. Las observaciones ópticas y radioastronómicas han demostrado, en cambio, que éste está lleno de materia interestelar formada predominantemente por hidrógeno mezclado con minúsculas partículas sólidas, llamadas genéricamente polvo interestelar.

Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista del 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 vez potente y segura nos dice: “! Higgs ¡” Durante más de 60 años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo 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 feynmariana podría ser: ¿Cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la materia?

Siempre nos hemos preguntado de dónde vino la materia. Hemos llegado a comprender que toda la materia está hecha y es energía concentrada. Con el paso del tiempo pudimos desmenuzar sus componentes y llegamos a ser conscientes de que toda la masa del Universo está conformada a partir de minúsculos objetos que llamamos partículas. Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

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 entre dicho que el concepto de masa sea una tributo 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.

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, y, según mi amigo Ramón Márquez, las partículas toman su masa debido al efecto frenado.

No tenemos límite y queremos abarcar, con nuestras manos los mundos y, con nuestras mentes las estrellas, las galaxias y, el Universo entero. Nuestro destino nos empuja y nada, nunca, nos podrá frenar. El “mundo macroscópico” y el “mundo cuántico” ya han sido atacados por nuestro intelecto y, no siendo suficiente, queremos hacer un viaje hasta las cuerdas vibrantes y a los fascinantes universos paralelos.

emilio silvera

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