Desde la materia inerte… ¡Hasta los pensamientos!

Podríamos hablar del viaje de la luz, desde que surgió a partir del Big Bang (si fue ese el comienzo de todo), y suponiendo que ya tengamos los aparatos tecnológicos precisos para poder leer, los mensajes que la misma luz lleva escritos de lo que allí, en aquellos comienzos, pudo pasar. La Luz que es emitida por los cuerpos celestes y que nos trae su memoria que están recogidas en el interior de las partículas elementales que son las que dan forma a todos los objetos grandes constituídos en moléculas. Es realmente un canto a la Luz, a su compleja estructura que no hemos llegado a comprender. La luz nos trae mensajes y recuerdos de los orígenes en remanentes de estrellas supermasivas que dieron lugar a la creación de otras estrellas y sistemas planetarios y, ¿Quién sabe? si también formas de vida.

Lo cierto es que, el Universo, como un todo, nos presenta y manifiesta correlación bien afinadas que desafían cualquier explicación del sentido común y, desde luego, no es que nuestro sentido común no sea el más común de los sentidos, se trata simplemente de que, no llega a captar la esencia verdadera de lo que el Universo nos quiere transmitir.

Decir Universo es decirlo todo,

Inmensas galaxias cuajadas de soles,

Donde orbitan los mundos,

Donde, de la vida, surgen los crisoles.

Todo es fuerza y energía,

Inmersas en un espacio-tiempo,

Transiciones de fases que guían,

Grandes acontecimientos.

La Memoria del Universo,

La Huella que deja el Tiempo,

Quedan gravados los sucesos,

Que descubren los conocimientos.

Sí, el Universo es mucho más que simples estrellas o las galaxias que las acogen, el Universo es también el Tiempo y el Espacio, son Universo las interacciones fundamentales que hace que nuestros mundos sean tal como los conocemos y, gracias a la variedad, la diversidad, las fuerzas y las constantes que en él están presentes, podemos decir que, los muchos mundos que son, algún día lejano en el futuro, nos darán la oportunidad de conocernos, nosotros los humanos de la Tierra y otros seres de más allá de nuestras fronteras que ahora, por imposibilidades físicas y tecnológicas, no podemos hacer una realidad.

¿Fue en los océanos donde grandes fumarolas emiten elementos primordiales, o, llegó del Espacio en esporas escondidas en un cometa?. Sí, es mucho lo que nuestra especie ha descubierto en relación a los secretos que celosamente guardaba la Naturaleza. Son muchos los misterios del Universo que están por desvelar, y, en relación con la presencia de la vida y de seres pensantes… ¡Aún no sabemos nada! Todo son especulaciones.

No teníamos aquí ningún cronista que diera aquella noticia de cómo llegó la vida al planeta

El primer signo de vida en nuestro planeta data de 3,850 millones de años. Son simples formas fósiles encontradas en Groenlandia Sí, también eso de arriba es Universo. Cuando se creó la vida, surgieron unos seres que, evolucionados, llegaron a ser conscientes de su ser y pudieron desarrollar ideas y pensamientos y…también sentimientos que nos llevan de manera directa, mediante fuerzas irresistibles de la Naturaleza, a crear Entropía Negativa para compensar la que acompaña al Tiempo y que tanto daño hace en las cosas vivas o inertes.

Hemos realizado muchos estudios y llegado a muchas conclusiones que, finalmente, resultaron prematuras. Las mediciones actuales, por ejemplo, del fondo cósmico nos indican que, aun cuando toda la materia del Universo se hubiera originado en el (supuesto) big bang, sin embargo, el espacio-tiempo es plano: el universo se equilibraría con precisión entre la expansión y la contracción. Y, sin embargo, ¡las galaxias se están expandiéndo! Quizá después de todo, existe una constante cosmológica o fuerza similar no descubierta que es el que mantiene el cosmos en estado de expansión.

Los cosmólogos dudan del vacío cuántico y no creen que sea el origen de las energías extrañas representadas representadas por estas constantes. El espacio está lleno de partículas virtuales, en constante variación. La energía de las partículas virtuales concuerdan con los efectos que le atribuyen, incluso cuando tienen una existencia tan breve que no se puede medir. Se cree que esta energía, la “constante cosmológica positiva” es la responsable de la expansión acelerada de las galaxias. Esta suposición que no es nueva, es una más de las muchas que circulan por el mundo científico de la cosmología en el que, los “expertos” cosmólogos, andan locos por averiguar de qué se trata todo esto que no llegan a comprender.

El problema del horizonte. La coherencia que presentan las relaciones numéricas se ve reforzada por la evidencia de la observación. Ésta última da lugar al llamado “problema del horizonte” : el problema de la uniformidad en la gran escala del Cosmos en todos los puntos del horizonte visto desde la Tierra. Este problema empezó a destacarse tanto en relación a la radiación del fondo del Universo, como en relación a la evolución de sus galaxias.

“Nuestro universo parece ser completamente uniforme. Si miramos a través del espacio desde un extremo del universo visible hacia el otro, se verá que la radiación de fondo de microondas que llena el cosmos presenta la misma temperatura en todas partes.”

 

El Universo no tiene bordes. El Universo es, por definición, todo lo que existe, y por lo tanto no tiene un borde ni puede haber algo fuera de él ya que si existe es parte del Universo, y si no pues no existe.

Esto podría no parecer muy sorprendente, hasta que se considera que los dos bordes están separados por casi 28 mil millones de años luz y que nuestro universo tiene apenas algo menos de 14 mil millones de años de edad.

“Nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, de modo que no hay forma en que la radiación pueda haber viajado entre los dos horizontes para igualar los puntos calientes y los fríos creados en el Big Bang y dejar así el equilibrio termal que hoy vemos.”

Está claro que el problema del Horizonte se les ha ido de las manos a los Cosmólogos que no lo saben explicar y, para ello, tratan de hilvanar extrañas historias y exóticas teorías que, de ninguna manera nos satisfacen. El problema del horizonte es una dificultad de los modelos cosmológicos de tipo Big Bang (Gran explosión) para explicar la gran homogeneidad que el universo muestra a gran escala en la distribución de materia y radiación.

Como suele pasar siempre que mentes pequeñas quieren explicar cosas muy grandes, que no llegan a comprender, se limitan a inventar teorías y hacen conjeturas que, más o menos puedan estar acordes con la realidad que debería ser. El desarrollo de la cosmología física está lleno de enigmas que no podemos explicar y de anomalías que las teorías actuales tratan de desarrollar de la manera más coherente posible y, algunas se acercan y otras, quedan lejos de ser, ni siquiera admisibles por fantásticas e increíbles. Claro que, por otra parte… ¿Qué haríamos sin imaginación?

Lo dicho tantas veces…¡Nuestra ignorancia! Es infinita y, nuestros conocimientos muy limitados pero… ¡Tenemos que saber!

Emilio Silvera Vázquez

 «La imaginación siempre va por delante de la realidad

Buscando Historias del Pasado

     ¡Qué bonito sería si las piedras pudieran hablar!  ¿Qué nos contarían éstas?

Bueno, nos contarían como se paseaba Cristóbal Colón por el Monasterio de La Rábida en Palos de la Frontera, un pueblo de Huelva, de cuyo puerto se produjo la partida de Colón con los hermanos Pinzones en las tres Carabelas, Pinta, Niña y Santa María, hacia el Nuevo Mundo.

 

Grabado del inmueble publicado en el Semanario Pintoresco Español en 1849.

Todos los asiduos a este lugar, sabéis de mi curiosidad insaciable por las cosas, por lo que pasó, por las Civilizaciones antiguas, por los misterios que la materia encierra, y, en fin, por el Universo y las historias de las criaturas que lo pueblan y que, en la antigüedad,  estuvieron aquí. Cuando se tiene ante los ojos lugares que, como el que arriba podemos contemplar, nos transportan al pasado, primero lo miramos muy atentamente fijándonos en los detalles y, cerrando los ojos, podemos imaginar cómo las personas que hace muchos años estuvieron ahí, deambulaban y hacían su vida cotidiana dentro del entorno que les tocó vivir.

Existen lugares en los que, se han conservado más vivos y realistas los recuerdos del pasado y, en la India, donde al contrario que en China, no cruzan el cielo los Dragones, serpientes o Aves monstruosas, nos dicen que fueron máquinas, las que, para el asombro de todos, cruzaban el cielo. ¿Cuántas leyendas, o, ¿historias? nos llegan del pasado… Será difícil discernir dónde está la realidad y comienza la imaginación.

James Churchward, el desconcertante estudioso inglés cuyas investigaciones no son nada desdeñables, siempre y cuando no se aproximan a las especulaciones teo-sofistas, nos habla de un manuscrito que contiene la descripción de una nave aérea de hace 20.000 años.

“La energía” –detalla en una obra redactada varios lustros antes de que se hablara de astronaves y satélites artificiales- se obtiene de la atmósfera de manera simple y poco costosa. En la obra daba una amplia explicación del motor y sus compartimentos y cámaras y de las increíbles propiedades que la nave tenía que, incluso, podía quedar estática en el aire, o, salir disparada como un rayo hacia lo más alto del cielo hasta desaparecer de la vista.

¿Fantasías? Escuchemos un relato de la Academia Internacional de Investigaciones sánscritas de Mysore: “Los manuscritos cuya traducción del sánscrito presentamos, describen varios tipos de “vimana” (naves que se mueven por sí mismas), capaces de viajar por su propio impulso por tierra, agua y aire, y, asimismo, de planeta a planeta. Parece que los vehículos aéreos podían detenerse en el cielo hasta quedar inmóviles, y que estaban dotados de instrumentos capaces de señalar, incluso a distancia, la presencia de aparatos enemigos.

(El relato fue publicado en la India por el especialista Maharshi Bharadaja con el título Aeronáutica del pasado prehistórico.)

Numerosísimos testimonios nos vienen a confirman ampliamente lo anterior. Por ejemplo tenemos una amplia muestra en  el Samaranganasutradhara que narra la historia de vuelos fantásticos realizados por el mundo, y hacia el Sol y las estrellas. Un documento de época precristiana nos suministra una detallada descripción del carro celeste de Rama. La narración nos dice: “…el carro se movía por sí solo y era grande y estaba bien pintado; tenía dos pisos, muchas habitaciones y ventanas…”, cuyas hazañas, canta Valmiki el Herodoto indio: “El carro celeste, que posee una fuerza admirable, alada de velocidad, dorado en su forma y en su esplendor… El carro celeste ascendió por encima de la colina y del valle boscoso…alado como el rayo, dardo de Indra, fatal como el relámpago del cielo, envuelto en humo y destellos flameantes, rápida proa circular” (del Ramayana, que narra la epopeya de Rama).

Centenares y centenares de historias semejantes nos podemos encontrar a lo largo de las tradiciones hundúes: “ahí va la divina Maya volando en un carro de oro circular, que mide 12.000 codos de circunferencia, capaz de alcanzar las estrellas”, y, hete aquí el “caballo metálico del cielo” del rey Satrugit y el “carruaje del aire” del rey Pururavas. También el siglo IV de nuestra era encontramos a un héroe aeronauta, el monje budista Gunarvarman, quien se va desde Ceylán a Java en un aparato similar a los antiguos, sacado quién sabe de dónde.

Según se deduce de estos antiquísimos manuscritos en sánscrito, aquellos hindúes prehistóricos (o lo que realmente pudieran ser), no utilizaban aquellos ingenios voladores para excursiones de placer, sino que, según nos cuentan los relatos, las acciones bélicas eran también cotidianas que describen terribles batallas.

Un bajorrelieve en Angkor Wat (Camboya) representa a Rávana  Rávana peleando en la batalla de Lanka, el clímax del Ramaiana.

Rávana, el rey de los demonios de Ceylán, enemigo mortal de Rama, “voló sobre los adversarios (según nos narra un manuscrito del año 500 a, de C.) haciendo caer ingenios que causaron grandes destrucciones. Finalmente, fue capturado y muerto, y su máquina celeste cayó en manos del capitán hindú Ram Chandra, quién, sirviéndose de ella, voló a la capital, Adjhudia…”

Y esto no son más que bagatelas. “El Bhisma Parva –recuerda Drake- menciona armas como la “verga de Brahma” y el “Rayo de Indra”, cuyos efectos se parecen a los producidos por la energía nuclear. El Drona Parva nos habla del “señor Mahadeva” y de sus terribles lanzas volantes (¿misiles?) capaces de destruir ciudades enteras fortificadas…, y describe las fantásticas armas de Agni, que aniquilaron ejércitos completos y devastaron la Tierra como bombas de Hidrógeno.”

¿Es posible que no se hayan conservado trazas de estos alucinantes conflictos? Los restos existen, y numerosísimos –responden los investigadores-. Basta que nos tomemos la molestia de ir en su busca. No es una empresa fácil, desde luego, puesto que, desde hace milenios la jungla se ha espesado sobre las ruinas, pero si consiguiéramos localizar todas las “ciudades muertas” de la gran península, constelaríamos el mapa de la India de tantos puntos como los que, en un Atlas, nos indican los centros de población actuales.

De vez en cuando aparecen descripciones a este respecto que nos dejan perplejos. El explorador De Camp, por ejemplo, refirió haber visto, en la zona que se extiende entre el Ganges y los montes Rajmahal, ruinas carbonizadas por algo que no podía ser un simple incendio, por violento que éste fuera. Algunas piedras gigantescas aparecían fundidas y desenterradas en varios puntos, “como bloques de estaño afectados por la salpicadura de una colada de acero”.

Más al Sur, el oficial británico J. Campbell se topó, en los años veinte, con ruinas similares, y quedó sorprendido por un extrañísimo detalle: en el pavimento semivitrificado de lo que debió de ser un patio interior, parecían haber sido impresas, por una fuerza desconocida, formas de cuerpos humanos.

Inmensos edificios de piedra comidos por la vegetación y el paso del tiempo

Otros viajeros refieren haber descubierto en el corazón de los bosques indios ruinas de edificios nunca vistos, con paredes “semejantes a gruesas losas de cristal” asimismo perforadas, resquebrajadas y corroídas por agentes desconocidos. Y habiendo penetrado en una de estas construcciones, parecida a una cúpula baja, el explorador y cazador H. J. Hamilton se encontró con la mayor sorpresa de su vida.

“En una parte –recuerda-, el suelo cedió bajo mis pies con un extraño crujido. Me puse a seguro y, luego, ensanché con la culata del fusil el boquete que se había abierto, y me introduje en él. Me encontré en una estancia larga y estrecha que recibía luz por una grieta de la bóveda. Al fondo, vi una especie de mesa y un asiento del mismo “cristal” de que estaban hechas las paredes.

En el asiento, se enroscaba una forma extraña, de contornos vagamente humanos. Observándola de cerca, me pareció, al principio, que se trataba de una estatua deteriorada por la acción del tiempo, pero, luego, descubrí algo que me llenó de horror: bajo el “vidrio” que revestía aquella estatua, ¡se podían distinguir claramente los detalles del esqueleto!”.

Muros, muebles y seres humanos vitrificados… ¿Qué tremendos secretos se esconden entre las líneas del Mahabrata y del Drona Parva?

“En los textos religiosos hindúes se describen con gran detalle aparatos voladores con terribles armas. Sobre todo en los Vedas, que se tienen por las fuentes más antiguas. La palabra veda significa «conocimiento sagrado». Uno de estos textos, el Rigveda, es una colección de 1.028 himnos a los dioses. Afirma sin ambigüedades que estas máquinas voladoras venían del cosmos a la Tierra y que los dioses descendieron personalmente a impartir conocimientos a los seres humanos. Del mismo modo que en las leyendas judías, en los textos hindúes se describen batallas entre los dioses; pero no en un cielo indefinido de gloria espiritual, sino «en el firmamento sobre la Tierra». En el «Vanaparvan», que pertenece al Mahabharata hindú, se describen las residencias de los dioses como lugares situados en el espacio, que giraban en órbita muy por encima de la Tierra. Lo mismo puede encontrarse en el Sabhaparva. Estas enormes estaciones espaciales tenían nombres tales como Vaihayasu, Gaganacara y Khecara. Eran tan grandes que las naves-lanzadera, llamadas vimanas,  podían entrar en su interior por enormes puertas.”

Cuando uno lee todas estas “historias”, no sería nada extraño que al quedar profundamente dormidos, nuestra mente regrese a los recuerdos de lo que allí le contaron y pueda imaginarse que vienen visitantes no invitados. Nunca podremos poner freno a nuestros pensamientos, es la única libertad real de la que podemos disponer, se generan sin que podamos remediarlo y, para nosotros, en exclusiva, escenifican los más variados, extraños, o, cotidianos escenarios. Esos pensamientos imaginativos reflejan nuestras inquietudes pero, también, no pocas veces, nos hablan de cosas que no podemos explicar.

Historias y leyendas extrañas para nosotros los occidentales, culturas distintas a la nuestra que, sin embargo, buscan las mismas cosas, sienten la misma curiosidad, y, sus pensadores nos hablan de cosas profundas. No olvidemos que en la India se habló por vez primera del átomo, del vacío, y, también allí se utilizó por vez primera el número Cero.

Emilio Silvera Vázquez

En el centro del átomo se encuentra un pequeño grano compacto aproximadamente 100.000 veces más pequeño que el propio átomo: el núcleo atómico. Su masa, e incluso más aún su carga eléctrica, determinan las propiedades del átomo del cual forma parte. Debido a la solidez del núcleo parece que los átomos, que dan forma a nuestro mundo cotidiano, son intercambiables entre sí, e incluso cuando interaccionan entre ellos para formar sustancias químicas (los elementos). Pero el núcleo, a pesar de ser tan sólido, puede partirse. Si dos átomos chocan uno contra el otro con gran velocidad podría suceder que los núcleos llegaran a chocar entre sí y entonces, o bien se rompen en trozos, o se funden liberando en el proceso partículas subnucleares. La nueva física de la primera mitad del siglo XX estuvo dominada por los nuevos acertijos que estas partículas planteaban.

Pero tenemos la mecánica cuántica; ¿es que no es aplicable siempre?, ¿Cuál es la dificultad? Desde luego, la mecánica cuántica es válida para las partículas subatómicas, pero hay más que eso. Las fuerzas con que estas partículas interaccionan y que mantienen el núcleo atómico unido son tan fuertes que las velocidades a las que tienen que moverse dentro y fuera del núcleo están cerca de la velocidad de la luz, c, que es de 299.792’458 Km/s. Cuando tratamos con velocidades tan altas se necesita una segunda modificación a las leyes de la física del siglo XIX; tenemos que contar con la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Esta teoría también fue el resultado de una publicación de Einstein de 1905. en esta teoría quedaron sentadas las bases de que el movimiento y el reposo son conceptos relativos, no son absolutos, como tampoco habrá un sistema de referencia absoluto con respecto al cual uno pueda medir la velocidad de la luz.

Pero había más cosas que tenían que ser relativas. En este teoría, la masa y la energía también dependen de la velocidad, como lo hacen la intensidad del campo eléctrico y del magnético. Einstein descubrió que la masa de una partícula es siempre proporcional a la energía que contienen, supuesto que se haya tenido en cuenta una gran cantidad de energía en reposo de una partícula cualquiera, como se denota a continuación:

E = mc²

Como la velocidad de la luz es muy grande, esta ecuación sugiere que cada partícula debe almacenar una cantidad enorme de energía, y en parte esta predicción fue la que hizo que la teoría de la relatividadtuviese tanta importancia para la física (¡y para todo el mundo!). Para que la teoría de la relatividadtambién sea autoconsistente tiene que ser holista, esto es, que todas las cosas y todo el mundo obedezcan a las leyes de la relatividad. No son sólo los relojes los que se atrasan a grandes velocidades, sino que todos los procesos animados se comportan de la forma tan inusual que describe esta teoría cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. El corazón humano es simplemente un reloj biológico y latirá a una velocidad menor cuando viaje en un vehículo espacial a velocidades cercanas a la de la luz. Este extraño fenómeno conduce a lo que se conoce como la “paradoja de los gemelos”, sugerida por Einstein, en la que dos gemelos idénticos tienen diferente edad cuando se reencuentran después de que uno haya permanecido en la Tierra mientras que el otro ha viajado a velocidades relativistas.

Einstein comprendió rápidamente que las leyes de la gravedad también tendrían que ser modificadas para que cumplieran el principio relativista.

La formulación de newton es bien conocida, en la segunda imagen que se representan en este esquema dos partículas que se acercan entre sí siguiendo un movimiento acelerado. La interpretación newtoniana supone que el espacio-tiempo es llano y que lo que provoca la curvatura de las líneas de universo es la fuerza de interacción gravitatoria entre ambas partículas. Por el contrario, la interpretación einsteiniana supone que las líneas de universo de estas partículas son geodésicas (“rectas”), y que es la propia curvatura del espacio tiempo lo que provoca su aproximación progresiva.

Para poder aplicar el principio de la relatividad a la fuerza gravitatoria, el principio tuvo que ser extendido de la siguiente manera: no sólo debe ser imposible determinar la velocidad absoluta del laboratorio, sino que también es imposible distinguir los cambios de velocidad de los efectos de una fuerza gravitatoria.

Einstein comprendió que la consecuencia de esto era que la gravedad hace al espacio-tiempo lo que la humedad a una hoja de papel: deformar la superficie con desigualdades que no se pueden eliminar. Hoy en día se conocen muy bien las matemáticas de los espacios curvos, pero en el época de Einstein el uso de estas nociones matemáticas tan abstractas para formular leyes físicas era algo completamente nuevo, y le llevó varios años encontrar la herramienta matemática adecuada para formular su teoría general de la relatividad que describe cómo se curva el espacio en presencia de grandes masas como planetas y estrellas.

Einstein tenía la idea en su mente desde 1907 (la relatividad especial la formuló en 1905), y se pasó 8 años buscando las matemáticas adecuadas para su formulación.

Leyendo el material enviado por un amigo al que pidió ayuda, Einstein quedó paralizado. Ante él, en la primera página de una conferencia dada ante el Sindicato de Carpinteros, 60 años antes por un tal Riemann, tenía la solución a sus desvelos: el tensor métrico de Riemann, que le permitiría utilizar una geometría espacial de los espacios curvos que explicaba su relatividad general.

“En la geometría de Riemann, el tensor métrico es un tensor de rango 2 que se utiliza para definir conceptos métricos como distancia, ángulo y volumen en un espacio localmente euclídeo. Paraboloide de Flamm (solución exterior de Schwarzschild).”

Pero comentemos otros temas de interés.

Desde que se puso en órbita el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, el 11 de junio de 2008, ha detectado poblaciones enteras de objetos nunca antes vistos. El último hallazgo de Fermi afecta al púlsar J1823-3021A, avistado en 1994 con el radiotelescopio Lovell, en Inglaterra. Un equipo internacional de expertos se ha dado cuenta de que esta estrella pulsante emite rayos gamma y gracias a Fermi ha podido caracterizar sus inusuales propiedades. Los resultados de su investigación se publican en el último número de Science. Lo cierto es que han descubierto el púlsar de milisegundos más joven y con la fuerza magnética más potente

No está mal que en este punto recordemos la fuerza magnética y gravitatoria que nos puede ayudar a comprender mejor el comportamiento de las partículas subatómicas.

El electromagnetismo, decíamos al principio, es la fuerza con la cual dos partículas cargadas eléctricamente se repelen (si sus cargas son iguales) o se atraen (si tienen cargas de signo opuesto).

La interacción magnética es la fuerza que experimenta una partícula eléctricamente cargada que se mueve a través de un campo magnético. Las partículas cargadas en movimiento generan un campo magnético como, por ejemplo, los electrones que fluyen a través de las espiras de una bobina.

Las fuerzas magnéticas y eléctricas están entrelazadas. En 1873, James Clerk Maxwell consiguió formular las ecuaciones completas que rigen las fuerzas eléctricas y magnéticas, descubiertas experimentalmente por Michael Faraday. Se consiguió la teoría unificada del electromagnetismo que nos vino a decir que la electricidad y el magnetismo eran dos aspectos de una misma cosa.

La interacción es universal, de muy largo alcance (se extiende entre las estrellas), es bastante débil. Su intensidad depende del cociente entre el cuadrado de la carga del electrón y 2hc (dos veces la constante de Planck por la velocidad de la luz). Esta fracción es aproximadamente igual a 1/137’036…, o lo que llamamos α y se conoce como constante de estructura fina.

En general, el alcance de una interacción electromagnética es inversamente proporcional a la masa de la partícula mediadora, en este caso, el fotón, sin masa.

También antes hemos comentado sobre la interacción gravitatoria de la que Einstein descubrió su compleja estructura y la expuso al mundo en 1915 con el nombre de teoría general de la relatividad, y la relacionó con la curvatura del espacio y el tiempo. Sin embargo, aún no sabemos cómo se podrían reconciliar las leyes de la gravedad y las leyes de la mecánica cuántica (excepto cuando la acción gravitatoria es suficientemente débil).

La teoría de Einstein nos habla de los planetas y las estrellas del cosmos. La teoría de Planck, Heisemberg, Schrödinger, Dirac, Feynman y tantos otros, nos habla del comportamiento del átomo, del núcleo, de las partículas elementales en relación a estas interacciones fundamentales. La primera se ocupa de los cuerpos muy grandes y de los efectos que causan en el espacio y en el tiempo; la segunda de los cuerpos muy pequeños y de su importancia en el universo atómico. Cuando hemos tratado de unir ambos mundos se produce una gran explosión de rechazo. Ambas teorías son (al menos de momento) irreconciliables.

• La interacción gravitatoria actúa exclusivamente sobre la masa de una partícula.
• La gravedad es de largo alcance y llega a los más lejanos confines del universo conocido.
• Es tan débil que, probablemente, nunca podremos detectar esta fuerza de atracción gravitatoria entre dos partículas elementales. La única razón por la que podemos medirla es debido a que es colectiva: todas las partículas (de la Tierra) atraen a todas las partículas (de nuestro cuerpo) en la misma dirección.

La partícula mediadora es el hipotético gravitón. Aunque aún no se ha descubierto experimentalmente, sabemos lo que predice la mecánica cuántica: que tiene masa nula y espín 2.

La ley general para las interacciones es que, si la partícula mediadora tiene el espín par, la fuerza entre cargas iguales es atractiva y entre cargas opuestas repulsiva. Si el espín es impar (como en el electromagnetismo) se cumple a la inversa.

Pero antes de seguir profundizando en estas cuestiones hablemos de las propias partículas subatómicas, para lo cual la teoría de la relatividad especial, que es la teoría de la relatividad sin fuerza gravitatoria, es suficiente.

Si viajamos hacia lo muy pequeño tendremos que ir más allá de los átomos, que son objetos voluminosos y frágiles comparados con lo que nos ocupará a continuación: el núcleo atómico y lo que allí se encuentra. Los electrones, que ahora vemos “a gran distancia” dando vueltas alrededor del núcleo, son muy pequeños y extremadamente robustos. El núcleo está constituido por dos especies de bloques: protones y neutrones. El protón (del griego πρώτος, primero) debe su nombre al hecho de que el núcleo atómico más sencillo, que es el hidrógeno, está formado por un solo protón. Tiene una unidad de carga positiva. El neutrón recuerda al protón como si fuera su hermano gemelo: su masa es prácticamente la misma, su espín es el mismo, pero en el neutrón, como su propio nombre da a entender, no hay carga eléctrica; es neutro.

La masa de estas partículas se expresa en una unidad llamada mega-electrón-voltio o MeV, para abreviar. Un MeV, que equivale a 10⁶ electrón-voltios, es la cantidad de energía de movimiento que adquiere una partícula con una unidad de carga (tal como un electrón o un protón) cuando atraviesa una diferencia de potencial de 10⁶ (1.000.000) voltios. Como esta energía se transforma en masa, el MeV es una unidad útil de masa para las partículas elementales.

La mayoría de los núcleos atómicos contienen más neutrones que protones. Los protones se encuentran tan juntos en el interior de un núcleo tan pequeño que se deberían repeles entre sí fuertemente, debido a que tienen cargas eléctricas del mismo signo. Sin embargo, hay una fuerza que los mantiene unidos estrechamente y que es mucho más potente e intensa que la fuerza electromagnética: la fuerza o interacción nuclear fuerte, unas 10² veces mayor que la electromagnética, y aparece sólo entre hadronespara mantener a los nucleones confinados dentro del núcleo. Actúa a una distancia tan corta como 10^{-15 metros, o lo que es lo mismo, 0’000000000000001 metros.}

La interacción fuerte está mediada por el intercambio de mesones virtuales, 8 gluones que, como su mismo nombre indica (glue en inglés es pegamento), mantiene a los protones y neutrones bien sujetos en el núcleo, y cuanto más se tratan de separar, más aumenta la fuerza que los retiene, que crece con la distancia, al contrario que ocurre con las otras fuerzas.

La luz es una manifestación del fenómeno electromagnético y está cuantizada en “fotones”, que se comportan generalmente como los mensajeros de todas las interacciones electromagnéticas. Así mismo, como hemos dejado reseñado en el párrafo anterior, la interacción fuerte también tiene sus cuantos (los gluones). El físico japonés Hideki Yukawa (1907 – 1981) predijo la propiedad de las partículas cuánticas asociadas a la interacción fuerte, que más tarde se llamarían piones. Hay una diferencia muy importante entre los piones y los fotones: un pión es un trozo de materia con una cierta cantidad de “masa”. Si esta partícula está en reposo, su masa es siempre la misma, aproximadamente 140 MeV, y si se mueve muy rápidamente, su masa parece aumentar en función E = mc². Por el contrario, se dice que la masa del fotón en reposo es nula. Con esto no decimos que el fotón tenga masa nula, sino que el fotón no puede estar en reposo. Como todas las partículas de masa nula, el fotón se mueve exclusivamente con la velocidad de la luz, 299.792’458 Km/s, una velocidad que el pión nunca puede alcanzar porque requeriría una cantidad infinita de energía cinética. Para el fotón, toda su masa se debe a su energía cinética.

Los físicos experimentales buscaban partículas elementales en las trazas de los rayos cósmicos que pasaban por aparatos llamados cámaras de niebla. Así encontraron una partícula coincidente con la masa que debería tener la partícula de Yukawa, el pión, y la llamaron mesón (del griego medio), porque su masa estaba comprendida entre la del electrón y la del protón. Pero detectaron una discrepancia que consistía en que esta partícula no era afectada por la interacción fuerte, y por tanto, no podía ser un pión. Actualmente nos referimos a esta partícula con la abreviatura μ y el nombre de muón, ya que en realidad era un leptón, hermano gemelo del electrón, pero con 200 veces su masa.

Antes de seguir veamos las partículas elementales de vida superior a 10^-20 segundos que eran conocidas en el año 1970.

Para cada leptón y cada barión existe la correspondiente antipartícula, con exactamente las mismas propiedades a excepción de la carga que es la contraria. Por ejemplo, el antiprotón se simboliza con  y el electrón con e⁺. Los mesones neutros son su propia antipartícula, y el π⁺ es la antipartícula del π^–, al igual que ocurre con k⁺ y k^–. El símbolo de la partícula es el mismo que el de su antipartícula con una barra encima. Las masas y las vidas medias aquí reflejadas pueden estar corregidas en este momento, pero de todas formas son muy aproximadas.

Los símbolos que se pueden ver algunas veces, como s (extrañeza) e i (isoespín) están referidos a datos cuánticos que afectan a las partículas elementales en sus comportamientos.

Debo admitir que todo esto tiene que sonar algo misterioso. Es difícil explicar estos temas por medio de la simple palabra escrita sin emplear la claridad que transmiten las matemáticas, lo que, por otra parte, es un mundo secreto para el común de los mortales, y ese lenguaje es sólo conocido por algunos privilegiados que, mediante un sistema de ecuaciones pueden ver y entender de forma clara, sencilla y limpia, todas estas complejas cuestiones.

Si hablamos del espín (o, con más precisión, el momento angular, que es aproximadamente la masa por el radio por la velocidad de rotación) se puede medir como un múltiplo de la constante de Planck, h, dividido por 2π. Medido en esta unidad y de acuerdo con la mecánica cuántica, el espín de cualquier objeto tiene que ser o un entero o un entero más un medio. El espín total de cada tipo de partícula – aunque no la dirección del mismo – es fijo.

El electrón, por ejemplo, tiene espín ½. Esto lo descubrieron dos estudiantes holandeses, Samuel Gondsmit (1902 – 1978) y George Uhlenbeck (1900 – 1988), que escribieron sus tesis conjuntamente sobre este problema en 1972. Fue una idea audaz que partículas tan pequeñas como los electronespudieran tener espín, y de hecho, bastante grande. Al principio, la idea fue recibida con escepticismo porque la “superficie del electrón” se tendría que mover con una velocidad 137 veces mayor que la de la luz, lo cual va en contra de la teoría de la relatividad general en la que está sentado que nada en el universo va más rápido que la luz, y por otra parte, contradice E=mc², y el electrón pasada la velocidad de la luz tendría una masa infinita.

Hoy día, sencillamente, tal observación es ignorada, toda vez que el electrón carece de superficie.

Las partículas con espín entero se llaman bosones, y las que tienen espín entero más un medio se llaman fermiones. Consultado los valores del espín en la tabla anterior podemos ver que los leptones y los bariones son fermiones, y que los mesones y los fotones son bosones. En muchos aspectos, los fermionesse comportan de manera diferente de los bosones. Los fermiones tienen la propiedad de que cada uno de ellos requiere su propio espacio: dos fermiones del mismo tipo no pueden ocupar o estar en el mismo punto, y su movimiento está regido por ecuaciones tales que se evitan unos a otros. Curiosamente, no se necesita ninguna fuerza para conseguir esto. De hecho, las fuerzas entre los fermiones pueden ser atractivas o repulsivas, según las cargas. El fenómeno por el cual cada fermión tiene que estar en un estado diferente se conoce como el principio de exclusión de Pauli. Cada átomo está rodeado de una nube de electrones, que son fermiones (espín ½). Si dos átomos se aproximan entre sí, los electrones se mueven de tal manera que las dos nubes se evitan una a otra, dando como resultado una fuerza repulsiva. Cuando aplaudimos, nuestras manos no se atraviesan pasando la uno a través de la otra. Esto es debido al principio de exclusión de Pauli para los electrones de nuestras manos que, de hecho, los de la izquierda rechazan a los de la derecha.

En contraste con el característico individualismo de los fermiones, los bosones se comportan colectivamente y les gusta colocarse todos en el mismo lugar. Un láser, por ejemplo, produce un haz de luz en el cual muchísimos fotones llevan la misma longitud de onda y dirección de movimiento. Esto es posible porque los fotones son bosones.

Cuando hemos hablado de las fuerzas fundamentales que, de una u otra forma, interaccionan con la materia, también hemos explicado que la interacción débil es la responsable de que muchas partículas y también muchos núcleos atómicos exóticos sean inestables. La interacción débil puede provocar que una partícula se transforme en otra relacionada, por emisión de un electrón y un neutrino. Enrico Fermi, en 1934, estableció una fórmula general de la interacción débil, que fue mejorada posteriormente por George Sudarshan, Robert Marschak, Murray Gell-Mann, Richard Feynman y otros. La fórmula mejorada funciona muy bien, pero se hizo evidente que no era adecuada en todas las circunstancias.

Uno de los protones se transmuta en un neutrón por medio de la interacción débil, transformando un quark “up”, en “down”. Este proceso consume energía (el neutrón tiene ligeramente más masa que..

En 1970, de las siguientes características de la interacción débil sólo se conocían las tres primeras:

• La interacción actúa de forma universal sobre muchos tipos diferentes de partículas y su intensidad es aproximadamente igual para todas (aunque sus efectos pueden ser muy diferentes en cada caso). A los neutrinos les afecta exclusivamente la interacción débil.
• Comparada con las demás interacciones, ésta tiene un alcance muy corto.
• La interacción es muy débil. Consecuentemente, los choques de partículas en los cuales hay neutrinos involucrados son tan poco frecuentes que se necesitan chorros muy intensos de neutrinos para poder estudiar tales sucesos.
• Los mediadores de la interacción débil, llamados W⁺, W^– y Z⁰, no se detectaron hasta la década de 1980. al igual que el fotón, tienen espín 1, pero están eléctricamente cargados y son muy pesados (esta es la causa por la que el alcance de la interacción es tan corto). El tercer mediador, Z⁰, que es responsable de un tercer tipo de interacción débil que no tiene nada que ver con la desintegración de las partículas llamada “corriente neutra”, permite que los neutrinos puedan colisionar con otras partículas sin cambiar su identidad.

A partir de 1970, quedó clara la relación de la interacción débil y la electromagnética (electrodébil de Weinberg-Salam).

La interacción fuerte (como hemos dicho antes) sólo actúa entre las partículas que clasificamos en la familia llamada de los hadrones, a los que proporciona una estructura interna complicada. Hasta 1972 sólo se conocían las reglas de simetría de la interacción fuerte y no fuimos capaces de formular las leyes de la interacción con precisión.

Como apuntamos, el alcance de esta interacción no va más allá del radio de un núcleo atómico ligero (10^{-13 cm aproximadamente).}

La interacción es fuerte. En realidad, la más fuerte de todas. Sin embargo trabaja a muy cortas distancias, y, es la única de las cuatro fuerzas fundamentales, que crece con la distancia.

Lo dejaré aquí, en verdad, eso que el Modelo Estándar de la Física, es feo, complejo e incompleto y, aunque hasta el momento ha sido una buena herramienta con la que trabajar, la verdad es que, se necesita un nuevo modelo más avanzado y que incluya la Gravedad.

Existen esperanzas de que el LHC empleando energías más elevadas, nos pueda dar alguna sorpresa y encuentre objetos largamente perseguidos.

Mucho de lo arriba descrito, son las ideas del Nobel Gerardus ‘t Hoof.