Ago
5
¡El vacío! ¿Qué es eso?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física de vacío ~ Comments (4)
A lo que nosotros llamamos Vacío, Nada, Eternidad, Infinito…, en realidad, son cosas que no existen y, lo tenemos que tomar como dicho en un lenguaje coloquial y distendido, que desea explicar algo pero que no se atiene a los cánones científicos y a la pulcritud que éstos requieren.
El aire que respiramos contiene por centímetro cúbico 5×1010 átomos, esto es, 50 trillones; mientras que en el espacio intergaláctico la cifra equivalente es de 0,000001 átomos. Es decir en el Espacio Interestelar sólo hay 102—106 átomos por cm3. Así que la nada no existe, miremos donde miremos siempre hay. De la misma manera, cuando decimos “la Nada” es sólo una forma de hablar, allí, en ese lugar al que nos estemos refiriendo… ¡Hay! En lo que a la Eternidad se refiere… Es una abstracción de nuestras mentes para significar un Tiempo sin fin, lo que nunca muere. Sin embargo, en nuestro Universo, todo tienen un principio y un final, sin importar lo que cada cosa pueda durar: Una estrella 10.000 millones de años, una mosca una semana, una tortuga galápago 150 años, nosotros 80 años, una montaña…
Un día, al abrir la página de la NASA, Astronomía Picture Of The Day, me encontré con ésta imagen de arriba y, el rexto que me ofrecían era, más o menos:
“Esta diminuta bola es la prueba de que el universo se expandirá para siempre. Con algo más de la décima parte de un milímetro, la bola se mueve hacia una pequeña placa en respuesta a fluctuaciones de energía en el espacio vacío.
A día de hoy, todas las evidencias apuntan a que la mayor parte de la densidad energética del universo existe en una forma desconocida, a la que cada cual, le da el nombre que estima más adecuado. Tanto la génesis como las características de esta energía-masa, son casi totalmente desconocidas, pero se cree que tiene relación con fluctuaciones del vacío similares a las del Efecto Casimir.
La comprensión de las fluctuaciones del vacío es prioritaria en la investigación, no sólo para entender mejor nuestro universo sino también para evitar que diminutas piezas mecánicas de cualquier maquinaria se atraigan entre sí.”
Pero… ¿Qué es el vacío cuántico?
Bueno, en todo esto del vacío hay cosas sorprendentes como, por ejemplo que, todos nosotros, en un 90 por ciento, somos ¡espacios vacíos! al estar formados por átomos, es decir, materia ordinaria que llamamos bariónica. Algunos han llegado a decir que, “han confirmado que la materia no es otra cosa que fluctuaciones de vacío”.
“En la teoría cuántica de campos, el vacío cuántico (o simplemente el vacío) es el estado cuántico con la menor energía posible. Generalmente no contiene partículas físicas. El término «energía del punto cero» es usado ocasionalmente como sinónimo para el vacío cuántico de un determinado campo cuántico.
De acuerdo a lo que se entiende actualmente por vacío cuántico o «estado de vacío», este «no es desde ningún punto de vista un simple espacio vacío»,1 y otra vez: «es un error pensar en cualquier vacío físico como un absoluto espacio vacío».2 De acuerdo con la mecánica cuántica, el vacío cuántico no está realmente vacío, sino que contiene ondas electromagnéticas fluctuantes y partículas que saltan dentro y fuera de la existencia”
Claro que, el inexorable transcurrir del Tiempo lo cambia todo
Si nos ponemos en ese plan… ¡Qué podría surgir en cualquier momento! Todos sabemos que la materia no siempre ocupa el mismo nivel. Unas veces está formando una roca, forma parte de una estrella, está en forma de un árbol y, a veces, configura entes pensantes que tienen conciencia, y, si eso es así (que lo es), y si la materia surge de esas fluctuaciones de vacío, ¡veremos en qué forma se nos presenta!
Hemos llegado a tener un concepto cierto de un espacio-tiempo como un medio lleno de energía virtual que, fue surgiendo de manera gradual a lo largo del siglo XX. Ya a principios del siglo se creía que el espacio estaba permeado por un campo energético e invisible que podía producir rozamiento en los cuerpos que en él se movían y producía en ellos una ralentización en sus movimientos que, se frenaban con esa interacción.
¿Y las partículas virtuales? ¿De dónde salen? ¿Qué energías las apoyan? La causa de esto son las fluctuaciones del vacío. También en el vacío perfecto se producen constantemente pares de partículas virtuales de materia y antimateria, que piden “prestada” la energía al vacío, para su formación y que la devuelven después de un lapso muy breve, aniquilándose entre si. No se pueden observar partículas virtuales, cada observación las transformaría inmediatamente en partículas reales. Pero si, dan una evidencia indirecta de su existencia, por ejemplo, empujando átomos de Hidrógeno levemente de un lado a otro, lo que lleva a un desplazamiento mínimo medible de su nivel de energía más bajo.
Dicen que para viajar por un agujero de gusano, se necesita materia exótica o negativa para que mantenga abierta la puerta… ¿Cómo se podría obtener¿
Mediante energía negativa se podría construir una especie de burbuja en el espacio-tiempo, en cuya parte delantera se contrae el espacio-tiempo, con lo que se disminuye la distancia hacia la meta. Detrás de la burbuja, en la cual se encuentra la nave espacial, se expande el espacio-tiempo, con lo cual aumenta la distancia del lugar de partida. Los viajeros no notarían ningún movimiento, ellos estarían relativamente inmóviles con relación a su rededor. Mientras que un observador vería una determinada velocidad de la burbuja. Según Einstein sobrepasar la velocidad de un rayo de luz es imposible, sin embargo una tracción Warp sería un atajo lícito en el espacio-tiempo, al igual que un agujero de gusano.
Mucho es lo que se viene hablando de todo esto pero…con resultados a medias y sin concretar nada que nos lleve al uso práctico de tales conocimientos intuidos. Comenzamos con aquel éter luminífero que no pudieron detectar con el experimento Michelson-Morley (parecía que la velocidad de la luz permanecía constante aunque la luz se desplazara en la dirección de la rotación de la Tierra o en la dirección opuesta), se rechazó el éter del mundo de los físicos. El vacío universal vino a ocupar su puesto, y, se pensaba que podía estar totalmente vacío cuando no estaba ocupado por la materia.
La mecánica cuántica revela que el vacío no está vacío, sino que contiene ondas que se comportan como partículas, conocidas como fluctuaciones del vacío.
Claro que se ha demostrado que el vacío cuántico estar lejos de ser ¡un espacio vacío! En las “Teorías de Gran Unificación” (GUT) que fueron desarrolladas durante la segunda mitad del siglo XX, el concepto de vacío se transformó a partir de un “campo vacío” que “transporta el campo de Punto Cero o ZPF”. (El nombre viene dado y deriva del hecho de que estas energías de campo han demostrado estar presentes incluso cuando todas las formas clásicas de energía desaparecen: en el cero absoluto de temperatura), En las teorías unificadas subsiguientes, las raíces de todos los campos y las fuerzas se adscriben a un océano de energía misterioso que llaman “vacío unificado”.
Un vacío que está lleno a rebosar
Sabemos que en otros ámbitos y para cada cosa, existe un campo unificado pero, ¿existe ese vacío unificado?
Durante las pasadas décadas y ahora con el LHC, se han ido y se van identificando cada vez más interacciones entre este campo fundamental y los observables procesos que ocurren en el mundo real. En los años 60, Paul Dirac demostró que las fluctuaciones en los campos fermiónicos (campos de partículas materiales) producían una polarización del vacío, mediante la cual el vacío afectaba a la masa de las partículas, a su carga, al espín o al momento angular.
Existen otros estudios y predicciones que nos dicen y aconsejan no perder de vista todos estos nuevos caminos y que, se seguirlos con la debida seriedad, nos podrían llevar hacía nuevos conocimientos que, de alguna manera, podrían ser muchas de las respuestas que buscamos.
Emilio Silvera V.
Ago
5
¡Fluctuaciones de Vacío! ¿Que son?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (0)
“En física cuántica, la fluctuación cuántica de la energía es un cambio temporal en la cantidad de energía en un punto en el espacio,1 como resultado del principio de indeterminación enunciado por Werner Heisenberg.”
Un fuerte campo gravitatorio puede inducir un efecto desbocado en las fluctuaciones cuánticas que se producen en el espacio, aparentemente vacío, Parker (1965) demostró que en la expansión métrica la curvatura del espacio-tiempo llevaría a la creación de partículas y serían estas últimas fluctuaciones cuánticas las que producen la estructura del universo.
Posible nuevo método de medida de las fluctuaciones
En física cuántica, la fluctuación cuántica es un cambio temporal en la cantidad de energía en un punto en el espacio como resultado del Principio de Incertidumbre que imaginó Werner Heisenberg. De acuerdo a una formulación de este principio energía y tiempo se relacionan de la siguiente forma:
Esto significa que la conservación de la energía puede parecer violada, pero sólo por breves lapsos. Esto permite la creación de pares partícula-antipartícula de partículas virtuales. El efecto de esas partículas es medible, por ejemplo, en la carga efectiva del electrón, diferente de su carga “desnuda”. En una formulación actual, la energía siempre se conserva, pero los estados propios del Hamiltoniano no son los mismos que los del operador del número de partículas, esto es, si está bien definida la energía del sistema no está bien definido el número de partículas del mismo, y viceversa, ya que estos dos operadores no conmutan.
Las fluctuaciones del vacío entre una esfera y una superficie plana
En un estudio realizado por un equipo de físicos con avanzados aparatos, han hallado un resultado del que nos dicen:
“La materia se construye sobre fundamentos frágiles. Los físicos acaban de confirmar que la materia, aparentemente sustancial, es en realidad nada más que fluctuaciones en el vació cuántico. Los investigadores simularon la frenética actividad que sucede en el interior de los protones y neutrones, que como sabéis son las partículas que aportan casi la totalidad de la masa a la materia común.
Cada protón (o neutrón) se compone de tres quarks – véase ilustración – pero las masas individuales de estos quarks apenas comprenden el 1% del total de la masa del protón¿Entonces de dónde sale el resto? La teoría sostiene que esta masa es creada por la fuerza que mantiene pegados a los quarks, y que se conoce como fuerza nuclear fuerte. En términos cuánticos, la fuerza fuerte es contenida por un campo de partículas virtuales llamadas gluones, las cuales irrumpen aleatoriamente en la existencia para desaparecer de nuevo. La energía de estas fluctuaciones del vacío debe sumarse a la masa total del neutróny del protón.”
De ella se conforman galaxias y también, seres vivos
Tiene y encierra tantos misterios la materia que estamos aún y años-luz de y conocer sobre su verdadera naturaleza. Es algo que vemos en sus distintas formas materiales que configuran y conforman todo lo material desde las partículas elementales hasta las montañas y los océanos. Unas veces está en estado “inerte” y otras, se eleva hasta la vida que incluso, en ocasiones, alcanza la consciencia de SER. Sin embargo, no acabamos de dilucidar de dónde viene su verdadero origen, su esencia, lo que era antes de “ser” materia. ¿Existe acaso una especie de sustancia cósmica anterior a la materia? Y, si realmente existe esa sustancia… ¿Dónde está?
Claro que hemos llegado a saber que las llamadas fluctuaciones del vacío son oscilaciones aleatorias, impredecibles e ineliminables de un campo de fuerza (electromagnético o gravitatorio) que son debidas a un “tira y afloja” en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada, momentáneamente, energía de regiones adyacentes y luego las devuelven. Pero…
– ¿Qué regiones adyacentes?
Acaso universos paralelos, acaso deformaciones del espacio-tiempo a escalas microscópicas, micros agujeros negros que pasan a ser agujeros blancos salidos de estas regiones o campos de fuerza que no podemos ver pero sí sentir, y, en última instancia, ¿por qué se forman esas partículas virtuales que de inmediato se aniquilan y desaparecen antes de que puedan ser capturadas? ¿Qué sentido tiene todo eso?
Las consecuencias de la existencia del cuanto mínimo de acción fueron revolucionarios para la comprensión del vacío. Mientras la continuidad de la acción clásica suponía un vacío plano, estable y “realmente” vacío, la discontinuidad que supone el cuanto nos dibuja un vacío inestable, en continuo cambio y muy lejos de poder ser considerado plano en las distancias atómicas y menores. El vacío cuántico es de todo menos vacío, en él la energía nunca puede quedar estabilizada en valor cero, está fluctuando sobre ese valor, continuamente se están creando y aniquilando todo tipo de partículas, llamadas por eso virtuales, en las que el producto de su energía por el tiempo de su existencia efímera es menor que el cuanto de acción. Se llaman fluctuaciones cuánticas del vacío y son las responsables de que exista un que lo inunda todo llamado campo de punto cero.
Pero volvamos de nuevo a las fluctuaciones de vacío, que al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula.
Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio. El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo temporalmente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas” del , y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones “vecinas”. Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío, las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.
De las llamadas fluctuaciones de vacío pueden surgir, partículas virtuales y quién sabe que cosas más… Hasta un nuevo Universo.
Son muchas las preguntas que no tienen respuestas
Parece que las fluctiuaciones ocurren en cualquier lugar, pero que, son tan minúsculas que ningún observador o experimentador las ha detectado de una manera franca hasta la fecha y, se sabe que están ahí por experimentos que lo han confirmado. Estas fluctuaciones son más poderosas cuanto menos escala se considera en el espacio y, por debajo de la longitud de Planck-Wheeler las fluctuaciones de vacío son tan enormes que el espacio tal como lo conocemos “pareciera estar hirviendo” para convertirse en una especie de espuma cuántica que parece que en realidad, cubre todo el espacio “vacío cuántico” que sabemos que está ahí y es el campo del que surgen esas partículas virtuales que antes menccionaba.
¿Espuma cuántica? Si profundizamos mucho en la materia… Podríamos ver otro universo distinto al nuestro. Las cosas miles de millones de veces más pequeñas que en nuestro mundo cotidiano, no parecen las mismas cosas.
Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler, es la escala de longitud por debajo de la cual el tal como lo conocemos deja de existir y se convierte en espuma cuántica. El tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler o aproximadamente 10-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que puede existir; si dos sucesos están separados por menos que esto, no se puede decir cuál sucede antes y cuál después. El área de Planck-Wheeler (el cuadrado de la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2,61×10-66cm2) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro. ¡Qué locura!
Como tantas veces hemos comentado, los trabajos que se han realizado sobre poder construir una teoría cuántica de la gravedad nos llevan a un sorprendente de implicaciones. Por un lado, sólo se ha podido conceptuar a la gravedad cuántica, siempre y cuando, el universo tenga más de cuatro dimensiones. Además, se llega a considerar que en la era de Planck, tanto el universo como la gravedad pudieron ser una sola cosa compacta estructurada por objetos cuánticos infinitamente diminutos, como los que suponemos que conforman las supercuerdas. A esta escala, el mismísimo espaciotiempo estaría sometido a imprescindibles fluctuaciones muy semejantes a las que causan las partículas al nacer y desaparecer de la existencia en el espaciotiempo ordinario. Esta noción ha conducido a los teóricos a describir el universo de la era cuántica como una especie de extremadamente densa y agitada espuma que pudo haber contenido las vibrantes cuerdecillas que propugnan los cosmólogos cuerdistas.
Los físicos especulan que el cosmos ha crecido a desde una «nada» primigenia que al nacer comenzó el principio del tiempo y que, en ese parto, contenía toda la materia y toda la energía.
En física como en todas las demás disciplinas científicas, los conocimientos avanzan y las teorías que sostuvieron los cimientos de nuestros conocimientos se van haciendo viejas y van teniendo que ser reforzadas con las nuevas y más poderosas “vigas” de las nuevas ideas y los nuevos hallazgos científicos que hacen posible ir perfeccionando lo que ya teníamos.
Recientemente se han alzado algunas voces contra el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. He podido leer en un artículo de la prestigiosa Revista Nature, un artículo del premio Nobel de Física Gerald ´t Hoofft, en el que propone que la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica, desaparecería a la escala de Planck, en la que el comportamiento de la materia sería determinista; a longitudes mayores, energías más pequeñas.
El mundo de lo muy pequeño (el micro espacio), a nivel atómico y subatómico, es el dominio de la física cuántica, así nunca podríamos saber, de acuerdo m con el principio de incertidumbre, y, en un momento determinado, la posición y el estado de una partícula. Este estado podría ser una función de la escala espacio-temporal. A esta escala tamaños todo sucede demasiado deprisa para nosotros.
El “universo cuántico” nada es lo que parece a primera vista, allí entramos en otro mundo que en nada, se parece al nuestro
Cuando hablamos de la mecánica cuántica, tenemos mirar un poco hacia atrás en el tiempo y podremos darnos del gran impacto que tuvo en el devenir del mundo desde que, en nuestras vidas, apareció el átomo y, más tarde, sus contenidos. Los nombres de Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Bardeen, Roentgen, Dirac y muchos otros, se pudieron a la cabeza de la lista de las personas más famosas. Aquel primer premio Nobel de Física otorgado en 1900 a Roentgen por descubrir los rayos X, en el mismo año llegaría el ¡cuanto! De Planck que inspiró a Einstein para su trabajo sobre el Efecto fotoeléctrico que también, le valdría el Nobel, y, a partir de ese momento, se desencadenó una especie de alucinante por saber sobre el átomo, sus contenidos, y, de qué estaba hecha la materia.
La conocida como Paradoja EPR y los conceptos de Tiempo y , presente, pasado y futuro
La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada “Paradoja EPR”, trata de un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. Es relevante, pues pone de manifiesto un problema aparente de la mecánica cuántica, y en las décadas siguientes se dedicaron múltiples esfuerzos a desarrollarla y resolverla.
“Nadie ha resuelto la paradoja del gato de Schrödinger ni la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen. El principio de incertidumbre no se ha explicado y se asume como un dogma, lo mismo pasa con el spin. El spin no es un giro pero es un giro. Aquí hay un desafío al pensamiento humano. ¡Aquí hay una aventura del pensamiento!”
Fueron muchas las polémicas desatadas a cuenta de las aparentes incongruencias de la moderna Mecánica Cuántica. La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada “Paradoja EPR”, trata de un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. Es relevante, pues pone de manifiesto un problema aparente de la mecánica cuántica, y en las décadas siguientes se dedicaron múltiples esfuerzos a desarrollarla y resolverla.
A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Esta particular característica de la mecánica cuántica permite preparar estados de dos o más partículas en los cuales es imposible obtener útil sobre el estado total del sistema haciendo sólo mediciones sobre una de las partículas.
Por otro lado, en un entrelazado, manipulando una de las partículas, se puede modificar el estado total. Es decir, operando sobre una de las partículas se puede modificar el estado de la otra a distancia de manera instantánea. Esto habla de una correlación entre las dos partículas que no tiene paralaje en el mundo de nuestras experiencias cotidianas. Cabe enfatizar pues que cuando se mide el estado de una partícula, enseguida sabemos el estado de la otra, lo cual aparentemente es instantáneo, es decir, sin importar las distancias a las que se encuentren las partículas, una de la otra, ambas saben instantáneamente el estado de la otra.
El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede la posición de la otra partícula de forma instantánea, lo que contradice el sentido común.
Animación que muestra dos átomos de oxígeno fusionándose para formar una molécula de O2 en su estado cuántico fundamental. Las nubes de color representan los orbitales atómicos. Los orbitales 2s y 2p de cada átomo se combinan para formar los orbitales σ y π de la molécula, que la mantienen unida. Los orbitales 1s, más interiores, no se combinan y permiten distinguir a cada núcleo. Lo que ocurre a escalas tan pequeñas es fascienante.
Si nos pudiéramos convertir en electrones, por ejemplo, sabríamos dónde y cómo estamos en cada momento y podríamos ver asombrados, todo lo que estaba ocurriendo a nuestro alrededor que, entonces sí, veríamos transcurrir a un ritmo más lento del que podemos detectar en los electrones desde nuestro macro-estado espacio temporal. El electrón, bajo nuestro punto de vista se mueve alrededor del núcleo atómico a una velocidad de 7 millones de km/h.
A medida que se asciende en la escala de tamaños, hasta el tiempo se va ajustando a esta escala, los objetos, a medida que se hacen mayores se mueven más despacio y, además, tienen más duración que los pequeños objetos infinitesimales del micro mundo cuántico. La vida media de un neutron es de unos 15 minutos, por ejemplo, mientras que la vida media de una estrellas se puede contar en miles de millones de años.
En nuestra macroescala, los acontecimientos y ,los objetos se mueven a velocidades que a nosotros nos parecen normales. Si se mueven con demasiada lentitud nos parece que no se mueven. Así hablamos de escala de tiempo geológico, para referirnos al tiempo y velocidad de la mayor parte de los acontecimientos geológicos que afectan a la Tierra, el tiempo transcurre aquí en millones de años y nosotros ni lo apreciamos; nos parece que todo está inmóvil. Nosotros, los humanos, funcionamos en la escala de años (tiempo biológico).
El Tiempo Cosmológico es aún mucho más dilatado y los objetos cósmicos (mundos, estrellas y galaxias), tienen una mayor duración aunque su movimiento puede ser muy rápido debido a la inmensidad del espacio universal en el que se mueven. La Tierra, por ejemplo, orbita alrededor del Sol a una velocidad media de 30 Km/s., y, el Sol, se desplaza por la Galaxia a una velocidad de 270 km/s. Y, además, se puede incrementar el tiempo y el espacio en su andadura al estar inmersos y ligados en una misma maya elñástica.
Así, el espacio dentro de un átomo, es muy pequeño; dentro de una célula, es algo mayor; dentro de un animal, mayor aún y así sucesivamente… hasta llegar a los enormes espaciosa que separan las estrellas y las galaxias en el Universo.
Distancias astronómicas separan a las estrellas entre sí, a las galaxias dentro del cúmulo, y a los cúmulos en los supercúmulos.
Unidades de distancia en Astronomía
Las distancias que separan a los objetos del Cosmos se tienen que medir con unidades espaciales, tal es su inmensa magnitud que, nuestras mentes, aunque podamos hablar de ellas de manera cotidiana, en realidad, no han llegado a asimiladas. Y, a todo esto los físicos han intentado con denuedo elaborar una teoría completa de la gravedad que incluya la mecánica cuántica. Los cálculos de la mayoría de las teorías propuesta de la «gravedad cuántica» arrojan numerosos infinitos.
Los físicos no están seguros si el problema es técnico o conceptual. No obstante, incluso prescindiendo de una teoría completa de gravedad cuántica, se puede deducir que los efectos de la teoría cuántica, habrían cruciales durante los primeros 10-43 segundos del inicio del universo, cuando éste tenía una densidad de 1093 gramos por centímetro cúbico y mayor. (El plomo sólido tiene una densidad de aproximadamente diez gramos por centímetro cúbico.) Este período, que es el que corresponde a la era de Planck, y a su estudio se le llama cosmología cuántica. Como el universo en su totalidad habría estado sujeto a grandes incertidumbres y fluctuaciones durante la era de Planck o era cuántica, con la materia y la energía apareciendo y desapareciendo de un vacío en grandes cantidades, el concepto de un principio del universo podría no tener un significado bien definido. En todo caso, la densidad del universo durante este período es de tal magnitud que escapa a nuestra comprensión. Para propósitos prácticos, la era cuántica podría considerarse el estado inicial, o principio, del universo. En consecuencia, los procesos cuánticos ocurridos durante este período, cualquiera sea su naturaleza, determinaron las iniciales del universo.
Una cosa nos ha podido quedar clara: Los científicos para lograr conocer la estructura del universo a su escala más grande, deben retroceder en el tiempo, centrando sus teorías en el momento en que todo comenzó. Para ello, como todos sabeis, se han formulado distintas teorías unificadoras de las cuatro fuerzas de la naturaleza, con las cuales se han modelado acontecimiento y en el universo primitivo casi a todo lo largo del camino hasta el principio. Pero cómo se supone que debió haber habido un «antes», aparece una barrera que impide ir más allá de una frontera que se halla fijada a los 10-43 [s] después del Big Bang, un instante conocido como «momento de Planck», en homenaje al físico alemán Max Planck.
Esta barrera existe debido a que antes del momento de Planck, durante el período llamado la «era de Planck o cuántica», se supone que las cuatro fuerza fundamentales conocidas de la naturaleza eran indistinguibles o se hallaban unificadas , que era una sola fuerza. Aunque los físicos han diseñado teorías cuánticas que unen tres de las fuerzas, una por una, a través de eras que se remontan al momento de Planck, hasta ahora les ha prácticamente imposible armonizar las leyes de la teoría cuántica con la gravedad de la relatividad de Einstein, en un sólo modelo teórico ampliamente convincente y con posibilidades claras de ser contrastado en experimentos de laboratorio y, mucho menos, con observaciones.
Y después de todo esto, sólo una caso me queda clara: ¡Lo poco que sabemos! A pesar de la mucha imaginación que ponemos en las cosas que creemos conocer.
Emilio Silvera V.
Ago
4
Por llamar la atención… ¡Cualquier cosa vale!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en General ~ Comments (1)
¿Estrellas inmortales… Sí, y, también se ha sabido que la transmutación instantánea ha llevado a un científico de China al planeta Isatel, que orbita a una estrellas en la galaxia Simball, a 50 años luz del Sol. Naturalmente se espera con impaciencia que el científico revele el secreto de cómo se realizan dichos desplazamientos, y, lo único que ha dicho hasta el momento es que, la inspiración le llegó a travez de los desplazamientos cuántico, o el efecto túnel de las partículas.
Se comenta que la NASA le ha ofrecido un fichaje que marea, de hecho dicen que supero al de los futbolistas, ya que, les saldría barato pensando que ya no harán falta los viajes espaciales.
Además, en el video nos dicen que la estrellas está hecha de “materia oscura”, la materia de la nada sabemos, y se habla de ella como si todos los días la pudiéramos contemplar . Y, lo cierto es que, la tal materia es un invento de una tal Vera Rubin, o quizás fuese Fritz Zwicky, que la propuso a explicar el mvimiento anómalo de los cúmulos de galaxias.
Lo cierto es que más bien creo que comentaba aquel físico de Holanda, premio Nobel:
Los Cosmólogos han inventado la “materia oscura” para ocultar su ignorancia, en realidad la materia oscura es la alfombra bajo la cual barren lo que no saben contestar.
Una estrella inmortal—¡Qué cosas!
Ago
4
El Viaje Interminable… ¡Del saber!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El Universo y... ¿nosotros? ~ Comments (1)
Milky Way Panorama and Longs Peak, Rocky Mountain National Park, Colorado
Desde nuestro pequeño mundo azul, situados en el lugar adecuado, podremos contemplar la inmensa Vía Láctea que nos alberga en un Sistema planetario donde, un Sol amarillo, es decir, una estrella corriente de la clase G2V, nos envía su luz y su calor para que, los seres vivos de la llamada Tierra, podamos continuar nuestra andadura por este pequeño mundo que nos cobija, y del que, desde tiempos inmemoriales, hemos podido obtener todo aquello que nos hizo falta para sobrevivir, no siempre en un ambiente agradable y placentero.
Pocas dudas nos pueden caber de que las dimensiones del Universo, sus escalas, no son Humanas. Nosotros comparado con nuestro propio mundo somos muy poca cosa, si lo hacemos en relación a la Vía Láctea, somo menos que un grano de arena en el desierto, y, si es el Universo el objeto de comparación… ¡Nuestra minúscula figura en ese inmenso contexto, se perdería, incluso de la vista del telescopio más potente.
Sin embargo, y a pesar de nuestra “hipotética” pequeñez, el Mundo, se nos ha quedado pequeño. Ya hace mucho tiempo desde que, nuestra especie, preparaba expediciones para conocer éste o aquel rincón del planeta, no ha quedado ninguna región por explorar y, el pie humano, ha pisado todos los terrenos firmes que imaginarnos podamos. Sólo nos queda la asignatura pendiente de los Abismos oceánicos que, por falta de tecnología, nos son desconocidos y también las maravillas que allí se esconde.
Hemos llegado a saber con nuestros ingenios y conocimientos que, existen muchos mundos fuera de nuestro Sistema Solar, que la Vía láctea que tiene más de cien mil millones de estrellas, contiene múltiples sistemas planetarios donde infinidad de mundos, pueden, como la Tierra, tener las condiciones precisas para albergar la Vida.
Si tuviéramos una moderna nave espacial capacitada para recorrer la Galaxia, ¿Qué veríamos?
Pasado el Tiempo tendremos inmensos y modernos Puertos Espaciales desde los que despegarán modernas naves de tecnología inalcanzable hoy, que nos podrán llevar a efectuar recorridos de ensueño.
No dentro de mucho tiempo, habrán pasado los tiempos en los que, en peligrosos cohetes, hicimos aquellos primeros viajes hacia el espacio exterior, cuando salir del planeta Tierra era jugarse la vida, ya que, los combustibles empleados eran rústicos y peligrosos.
Visitar los planetas y lunas de nuestro entorno no será ningún problema y, con los nuevos motores y sistemas de combustión, se habrán acabado los largos viajes de meses, y, las naves, llevarán sistemas de gravedad artificial que anulará la ingravidez, el material del que estarán hechas las naves, será inteligente y se auto reparará cuando un miro-meteorito perfore el fuselaje.
Una nebulosa planetaria se forma cuando una estrella de masa baja o intermedia (por debajo de 8 o 9 masas solares) alcanza los estados evolutivos finales y expulsa al espacio las capas externas, tras haber pasado las fases de gigante roja.
Entonces sí, podremos acercarnos a una nebulosa planetaria se forma cuando una estrella de masa baja o intermedia (por debajo de 8 o 9 masas solares) alcanza los estados evolutivos finales y expulsa al espacio las capas externas, tras haber pasado las fases de gigante roja. se forman hermosas Nebulosas planetarias y, a pesar de su fuerte radiación, no sufriremos daño, la nave estará provista de escudos electromagnéticos impenetrables. Podremos ver a ojo desnudo las estrellas enanas blancas que llevan en su interior.
Nos llevaremos enormes sorpresas cuando podamos vijar a otros mundos
De la misma manera podremos acercarnos a lugares tan bellos como este y contemplar, maravillados como (dejando ahí los aparatos adecuados de toma de datos y grabación) a partir del gas y el polvo pueden surgir nuevas estrellas o nuevos mundos, y, con el tiempo, nuevas formas de vida.
Lugares como este que sobrepasa todo aquello que podamos imaginar, nos haría pensar y preguntarnos:
¿Quién sabe como podría ser aquella Nebulosa de la que surgió el Sistema Solar? ¿Sería como ésta que llaman, por su forma física, del Capullo? Algunas veces me da que pensar nuestra presencia aquí, en el planeta Tierra y, con la imaginación, viajo hacia muy atrás en el tiempo, “veo” una estrella masiva que, llegado al final de su ciclo en la secuencia principal, expulsa sus capas exteriores de materia al espacio interestelar que, en ese momento, ha sido sembrado del gas y el polvo del que, millones, o miles de millones de años más tarde, surgiría nuestro Sistema Solar.
Conexiones sin fin, un entramado de nervios y neuronas que sobrepasa todo lo que podíamos imaginar
Si contáramos una sinapsis cada segundo, tardaríamos 32 millones de años en hacer el recuento. Si consideramos el número posible de circuitos neuronales, tenemos que habérnosla con cifras hiper-astronómicas: 10 seguido de al menos un millón de ceros (En comparación con el número de partículas del universo conocido que asciende a “tan sólo” 1079 es decir, es el número conocido como NEdd (Número de ..
El decía:
El Universo se quedará pequeño comparado con lo que nosotros llevamos dentro y podemos llegar a ser a pesar de nuestra engañosa pequeñez.
Emilio Silvera V.
Ago
4
¡Qué bonito es saber! A mí me gustaría
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Divagando ~ Comments (1)
La Noche estrellada
“… y me fui a caminar solo,
en el húmedo y místico aire nocturno,
mirando de rato en rato,
en silencio perfecto a las estrellas.”
En su breve poema “Cuando escuché al docto astrónomo”, Walt Whitman relata una velada en una conferencia científica. Aquello todo eran Cifras y demostraciones que llenan la estancia y crean un ambiente opresivo, y asfixiante. Ninguna explicación sugerente y mágica que, de alguna manera, mantuviera despierta la curiosidad del oyente y, sobre todo, cuestiones sugerentes y misteriosas que despertaran su imaginación.
“hasta que me levanté y me escabullí, salí a pasear en soledad
bajo la mística niebla de la noche, y de vez en cuando,
alzaba la mirada a las estrellas en absoluto silencio.”
Pese a que fue escrito hace más de un siglo el poema de Whitman, sigue hallando eco entre un público contemporáneo sorprendentemente grande. A todos nos gusta escuchar a los científicos que saben explicar, de manera sencilla, cuestiones difíciles relativas al universo, a la materia, y a las leyes que todo lo rigen.
La NASA revela la primera imagen de la estrella más lejana
Lo que pasa en la lejanía del Universo, en el ámbito de las estrellas, siempre nos ha subyugado
Si el orador, tiene talento para desgranar los temas con esa forma de cuento de niño, que sin embargo, está lleno de una cantidad ingente de datos presentados de una manera mágica que los lleve al asombro y a la maravilla, entonces, nadie se aburre, todos están “enganchados” en el hilo de lo que allí se cuenta y, de alguna manera, se produce la simbiosis entre orador y público, de tal manera que, se puede oír el vuelo de una mosca, tal es el silencio y la alta atención que se presta cuando lo que se oye, nos gusta y nos enseña.
Nuestro Universo está repleto de maravillas que desconocemos y, a medida que nos vamos adentrando en sus secretos, sentimos crecer la adrenalina y el asombro desaparece para dar paso a la maravilla y la sorpresa de todo lo que la Naturaleza puede hacer.
Pero, ¿es realmente cierto que la ignorancia supera al conocimiento como camino más directo hacia el asombro? Bueno, lo cierto es que, nos asombra todo aquel fenómeno que no llegamos a comprender y nos sorprendemos de su existencia de la que no tenemos una explicación. A medida que aprendemos, el Asombro Decrece en la misma proporción que la ignorancia para dar paso al conocimiento que, no pocas veces resulta ser, una realidad mágica de la que la Naturaleza está repleta y, nosotros, sólo tenemos que descubrirla para poder disfrutar de tales maravillas.
El Hubble de la NASA detecta un brillo inexplicable de una expansión colosal
El 15 de noviembre de 2023, Integral, el telescopio espacial de rayos gamma de la Agencia Europea del Espacio (ESA, por sus siglas en inglés) detectó una explosión repentina de un objeto extraño. Durante tan solo una décima de segundo apareció una breve explosión de rayos gamma procedente de la galaxia M82. El estudio, en el que participa la investigadora Nanda Rea del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), se publica hoy en la revista Nature.
Un nuevo tipo de estrella ofrece pistas sobre el origen de los magnetares
Cuando puedo admirar la imagen de n magnetar, me siento transportado a regiones lejanas del espacio en las que, ese magnetar o magnetoestrella (que es una estrella de neutrones alimentada con un campo magnético extremadamente fuerte y, Simplemente se trata de una variedad de púlsar cuya característica principal es la expulsión, en un breve período -equivalente a la duración de un relámpago-, de enormes cantidades de alta energía en forma de rayos X y rayos gamma. ), ha surgido a partir de una estrella masiva y se ha conformado como un extraño objeto exótico que nos produce sorpresa y admiración al ver como, a partir de una cosa totalmente diferente, por medio de transiciones de fase de diversa índole, se llega a formar otro objeto totalmente distinto del que fue.
Es la parte del Universo violento en que se desatan energías que ni podemos imaginar
Allí, los rayos Gamma están formados por fotones pertenecientes al extremo más energético del espectro electromagnético, seguidos de los rayos X y, a continuación, de los rayos ultravioleta. Si los rayos X expulsados por el magnetar son de alta intensidad recibe entonces el nombre de “púlsar anómalo de rayos X”. Si los rayos expulsados pertenecen al espectro Gamma de más alta intensidad.
El cosmos es sobrecogedor. Vasto. Misterioso. La ciencia es la mejor herramienta que tenemos para descubrirlo muy poco a poco, aunque los científicos son plenamente conscientes de que lo que conocemos de él es tan solo una ínfima porción de lo que contiene. La fascinación que tantas personas sentimos por él se alimenta sobre todo de su capacidad de albergar objetos enigmáticos que en gran medida escapan a nuestra comprensión.
Las estrellas de neutrones son remanentes estelares que han alcanzado el fin de su viaje evolutivo a través del espacio y el tiempo. Estos objetos tan interesantes nacen de estrellas anteriormente gigantes que crecen de cuatro a ocho veces el tamaño del Sol antes de explotar en supernovas catastróficas.
A pesar de su pequeño diámetro (alrededor de 12,5 millas, o 20 kilómetros) las estrellas de neutrones pueden presumir de contener 1,5 veces la masa del Sol, por lo que son increíblemente densas. Un solo trozo de materia de estrella de neutrones con el tamaño de un terrón de azúcar pesaría cien millones de toneladas en la Tierra
Las estrellas de neutrones y las aún hipotéticas estrellas de quarks son, al igual que los agujeros negros, unos objetos apasionantes. La astrofísica se ha desarrollado lo suficiente para ser capaz de entregarnos información muy valiosa acerca de ellas, lo que nos anima a mantenernos a la expectativa con la esperanza de que los cosmólogos consigan conocerlas mejor y ayudarnos a entender con más precisión los procesos que desencadenan su formación.
¿Qué son las estrellas masivas? Las estrellas masivas son objetos celestes que nacen a partir de fragmentos de materia de gran tamaño. De hecho, se le otorga esta categoría a una estrella cuando se calcula que la misma tiene más ocho masas solares
Curiosamente, las estrellas más masivas consumen su combustible mucho más rápido que las estrellas menos masivas, por lo que, como veremos a lo largo del artículo, tienen una vida más corta, y, sobre todo, más violenta y espectacular. A medida que la contracción gravitacional va condensando la materia contenida en la nube su temperatura se va incrementando poco a poco.
Cambiemos de tema
De la misma manera, si miro el cráneo de Lucy y sus huesos diminutos, cuidadosamente dispuestos para su exhibición en la vitrina de un museo, y, a su lado, puedo contemplar una también minuciosa reconstrucción de lo que Lucy fue en vida. No puedo evitar (ni quiero) que mi imaginación “vuele” hasta las cálidas sabanas africanas en la que se gestó la Humanidad hace tres mil millones de años.
Si pienso en los grandes reptiles del Jurásico, de inmediato me veo transportado a un tiempo en el que, los bosques mesozoicos por los que discurrían aquellas bestias prodigiosas, eran también un prodigio de exuberancia en la Naturaleza.
reptiles del Jurásico
Así, tanto si miramos al espacio interestelar en las regiones lejanas del Universo, como si lo hacemos en las capas profundas del planeta, encontramos los fósiles de estrellas o de seres vivos que nos cuentan lo que allí pasó. La información queda, y, por nuestra parte, lo único que tenemos que hacer es aprender, para poder leer los “infinitos mensajes” que, por todas partes, podemos encontrar para que nos cuenten lo que pasó y nos den una pista de lo que pasa
Moléculas precursoras de la vida en la Nebulosa Orión
¡De las estrellas a la vida! Pasado 10.000 millones de años las primeras bacterias
¿Os imagináis, si pudiéramos conocer toda la historia científica de la creación? Sería una narración apasionante que, correcta y sencillamente explicada, nos ayudaría a conocer de dónde venimos y, casi, por definición, hacia dónde vamos. Todos hemos llegado a comprender que, el “milagro biológico” ha sido posible gracias a una conjunción de situaciones presentes en el conjunto del Sistema Solar que, escogió (por Azar) al planeta Tierra para que, en él, surgiera la Vida después de cuatro mil años de evolución. Somos parte de ese legado y, al tratar de comprender ese legado, hemos comenzado a dar los primeros pasos para poder llegar a saber, algún día, nuestro propio lugar en este mundo y, posiblemente, el el Universo.
Puede parecer mentira pero, todo, comenzó con aquella primera célula replicante. Las bacterias, los protozoos, los invertebrados, los peces…y, así, evolucionando a través de miles de años, pudimos llegar aquí nosotros que, por esa especie de “lotería” químico-biológica, se conformó primero en el protoplasma de la vida y, más tarde, de él, pudo surgir la primera señal, el primer exponente de eso que llamamos vida. Todo un logro de la Naturaleza que, a partir de la “materia inerte”, nos trajo aquí y, seguramente, de la misma manera, lo habrá hecho una y miles de veces en otros planetas lejanos que nos quedan por descubrir. Creo que estamos bien acompañados pero las familias están muy distantes las unas de las otras.
El entusiasmo que en mi cerebro injerta todos estos temas, me lleva a preguntarme muchas cuestiones y situaciones y, una de ellas, es esa pregunta de cómo serán “ellos” qué aspectos de la biología terrestre nos unirán con todos aquellos que, como nosotros en la Tierra, habiten un planeta desde el que, se asombren al ver las estrellas y se hagan las mismas preguntas que nos hacemos nosotros?
Pero, ¿Cómo llegaremos a comprender acontecimientos que pudieron suceder hace más de mil millones de años o más? Una cosa es saber que en las llanuras mareales de hace mil quinientos millones de años vivían bacterias fotosintéticas, y otra muy distinta es entender como se infiere que unos fósiles microscópicos pertenecen a bacterias fotosintéticas, cómo se averigua que las rocas que los rodean se formaron en antiguas llanuras mareales y cómo se estima que su edad es de mil quinientos millones de años.
En las rocas más antiguas de la Tierra se hallaron fósiles de 3.850 millones de años
Como estamos inmersos en una empresa Humana que va encaminada a conseguir los conocimientos necesarios de todo esto para poder, de una manera científica, poder explicar las cuestiones que más nos afectan y conciernen y, en tanto que empresa humana, éste es también un relato de exploración que se extiende desde el espacio interior de las moléculas a ese otro espacio que llamamos exterior, fuera de nuestro ámbito del Sistema solar, allí donde residen las galaxias lejanas, mundos nuevos, y objetos tan extraños y exóticos como lo pueden ser…
los magnétares, los púlsares, las estrellas de neutrones (todos lo mismo presentados en diferentes formas), o, los agujeros negros.
No quiero cerrar este trabajo sin dejar (aunque sea de pasada) un recuerdo a esos minúsculos “seres” que, sin duda alguna, han contribuido y siguen contribuyendo a la coevolución de la Tierra y la Vida. Tanto los organismos como el ambiente han ido cambiando drásticamente con el paso inexorable del Tiempo, a menudo de forma concertada. Los cambios de clima, la geología e incluso la composición de la atmósfera y de los océanos han influido de manera directa en la evolución. De la misma manera, las innovaciones tecnológicas de nuestra Sociedad Moderna, también influye, a su vez, en la historia del Medio Ambiente.
La materia prima para que surja la vida está ahí, en miles de millones de mundos, donde fueron depositadas por explosiones supernovas, y, más tarde, su el planeta “cayó” en la zona habitable, sili será cuestión de tiempo que la evolución haga surgir “seres” unicelulares primero y más complejos después.
Todo esto que aquí hemos contado de manera sencilla y procurando no profundizar en demasía, nos puede llevar a la convicción de que no estamos solos, de que las leyes del Universo se repiten de la misma manera en todas partes y, en consecuencia, en todas partes ocurren las mismas cosas. Por otro lado, deberíamos considerar a nuestro planeta y (¿por qué no?) a la estrella que nos acompaña, como “entes vivos” que, a su manera, procuran cuidar de nosotros y nos ofrecen lo mejor que tienen. Aunque, no siempre nosotros seamos conscientes de ello.
¡Merluzos! Al fin y al cabo… ¡La Humanidad! ¿Cambiará alguna vez?
Emilio Silvera V.