Teóricamente, al empujar una masa negativa esta se acercaría a nosotros. Según una teoría, esto podría explicar la expansión del Universo y la cohesión de las galaxias

¿Y si el Universo está flotando en un extraño océano de masa negativa?

Científicos de la Universidad de Oxford plantean un modelo en el que la energía y la materia oscuras se unifican en una exótica forma de materia que tendría una masa de signo contrario al habitual

¿Alguna vez se ha planteado que mantiene sus pies pegados al suelo? ¿Qué fuerza invisible le vincula con la Tierra, a pesar de que el planeta se mueve por el espacio a 107.000 kilómetros por hora? ¿O qué mantiene algo tan pesado como la Luna suspendido en el cielo? Responderá que la responsable es la gravedad y quizás recuerde la famosa manzana cayendo –¡Ploc!– en la cabeza de Newton. Pero, ¿qué es la gravedad? ¿Como actúa a distancia, de dónde obtiene la energía para tirar al suelo una simple fruta? ¿Por qué unas cosas pesan más que otras?

                       Partículas que toman su masa del Campo de Higgs

La respuesta aceptada es que existe un campo, el llamado campo de Higgs, que permea el espacio-tiempo y que, al interaccionar con la materia, le proporciona a las partículas su masa. Es decir, algo totalmente cotidiano y evidente, la propia existencia de la gravedad, depende de algo invisible, difícil de comprender y muy lejos de ser evidente. Tan es así que la existencia del bosón de Higgs, la partícula que genera el campo del mismo nombre, solo se pudo constatar hace seis años.

Hablamos de materia oscura y no sabemos lo que es, cómo está formada, qué origen tiene… o, si los fenómenos observados son provocados por la fuerza de gravedad que genera esa hipotética materia.

Y esto es solo una ínfima parte del enorme desafío que es comprender el funcionamiento de lo que nos rodea. De hecho, en la actualidad se desconoce la naturaleza del 95 por ciento del Universo. La materia visible, que forma estrellas, planetas y nubes de polvo y gas, no explica cómo las galaxias giran tan rápido como lo hacen sin deshacerse. Debe existir algo invisible que las mantiene unidas, gracias a la gravedad: quizás la llamada materia oscura. Por otro lado, la materia visible tampoco explica por qué existe una misteriosa fuerza repulsiva que separa el espacio-tiempo y expande el Universo, con más aceleración cuanto más disperso está. Debe existir algo que lo separa todo: podría ser la llamada energía oscura. Pero, ¿de dónde surgen estos fenómenos? Si algo tan natural como la gravedad que sentimos tiene una base tan extraña, ¿qué podemos esperar de estos fenómenos oscuros que no tenemos ni idea de cómo son?

Si lo podemos ver no es la materia oscura. Toda la que emita radiación, es bariónica

Hasta el momento, no ha habido forma de detectar ni una traza de la fracción oscura del Universo, y no es de extrañar que haya cientos de investigadores devanándose los sesos por ello. Ahora, un grupo de científicos de la universidad de Oxford (Reino Unido) acaba de publicar un artículo en la revista Astronomy and Astrophysics donde propone una explicación, basada en modelos matemáticos que son capaces de reproducir parcialmente nuestro Universo, y que unifican tanto la materia como la energía oscuras. Su propuesta consiste en sugerir la existencia de la masa negativa, una exótica forma de materia que se caracteriza por alejar a la masa de su alrededor. Si las masas se atraen entre sí gracias a la gravedad, ¿por qué no puede ocurrir lo contrario? ¿Podría ser que el Universo fuera simétrico y hubiera masas positiva y negativa?

      Hablan de extrañas fuentes de Gravedad negativa pero… ¡Simples conjeturas!

«Parece que un simple signo negativo podría solucionar dos de los mayores problemas de la Física», ha explicado a ABC Jamie Farnes, primer autor del estudio. «Nuestra teoría parece no solo explicar la materia oscura, sino que también obtenemos una posible solución para la energía oscura».

En primer lugar, ¿cómo sería esta masa negativa? Según el autor, sería «extraña y peculiar para nosotros, porque vivimos en una región del espacio dominada por la materia positiva». De hecho, aventura que tendría una exótica propiedad: «Si empujaras una masa negativa, ¡esta iría hacia ti!».

La repulsión que une galaxias…

Para significar la energía negativa nos hemos inventado mil y un modelo pero…

El investigador ha recordado que el callejón sin salida de la materia y la energía oscuras, que es resultado de no poder explicar lo que vemos en el Universo con nuestras teorías, ha llevado a algunos científicos ha coger el camino de en medio. Algunos trabajan en una «gravedad modificada» que se comporta de una forma distinta en las grandes escalas y otros han creado el concepto del «fluido oscuro», una exótica forma de materia que combinan algunas de las propiedades de la energía y la materia oscuras. ¿Es por esto por lo que el Universo se expande tan rápido? ¿O el motivo por el que se mantienen unidas las galaxias? ¿Que no lo veamos indica que no existe?

“Existe en el universo una curiosa relación conocida como la ley de Hubble que nos dice que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. Esto fue la primera demostración empírica de que el Universo se expande y dejó impresionados a los físicos de los años 20. Desde entonces se han hecho muchas investigaciones al respecto hasta que en 2005 un grupo de investigadores recibieron el premio Nobel por descubrir que el universo se expande cada vez más rápido.”

Responder a estas preguntas puede ser una tarea demasiado ambiciosa, o no. De momento, Jamie Farnes ha elaborado un modelo matemático basado en la masa negativa que es capaz de explicar la formación de halos de materia oscura alrededor de galaxias de masa positiva.

«Mi modelo muestra que la fuerza repulsiva de los alrededores, proveniente de la masa negativa, puede mantener unida a una galaxia», ha explicado Farnes. «La gravedad de la masa positiva de la galaxia atrae la masa negativa en todas las direcciones y, a medida que esta masa negativa se acerca, ejerce una fuerza repulsiva cada vez con más fuerza que permite a la galaxia girar a gran velocidad sin salir disparada».

Y que expande el espacio-tiempo

Si la masa negativa puede explicar la materia oscura, ¿puede explicar también la energía oscura y la expansión del Universo? Hasta ahora, siempre se ha rechazado esta posibilidad, porque no parece compatible con lo observado.

«Sabemos que la materia, incluyendo las partículas de masa negativa, se dispersarían más a medida que el Universo se expande. Sin embargo, las observaciones de energía oscura muestran que esta sustancia no se hace más fina con el tiempo, de hecho permanece constante durante la expansión del Universo», ha resumido Jamie Farnes.

“Científicos de la Universidad de Oxford, han sugerido que la mayor parte del universo puede estar formado por un «fluido oscuro» con una masa negativa. La naturaleza precisa de la materia oscura y la energía oscura, que se cree que representan hasta el 95% del universo observable, sigue siendo uno de los misterios sin resolver más importantes de la física moderna.”

Sin embargo, este científico ha ideado una posibilidad que acabaría con esta incompatibilidad. ¿Y si la masa negativa se genera espontáneamente? «En nuestra teoría, las partículas de masa negativa son creadas continuamente por un “tensor de creación“, de modo que se regeneran a medida que el Universo se expande. Con esta propuesta, estas masas negativas creadas continuamente parecen ser idénticas a la energía oscura». Por tanto, serían compatibles con lo observado.

El «tensor de creación»

Este científico ha detallado que este «tensor de creación» no es más que una construcción matemática, «que permite a la materia aparecer espontáneamente en la existencia, como una especie de palomita microscópica».

En su opinión, sería interesante observar si esta idea puede ser compatible con la Mecánica Cuántica, para estudiar si podría haber partículas que aparecieran espontáneamente en el vacío, o incluso para ayudar a la unificación de las incompatibles Relatividad y Mecánica Cuántica. Puede parecer inverosímil, pero no lo es también la base de una realidad tan cotidiana como la gravedad? ¿O la de los fenómenos que permiten el funcionamiento de satélites o televisiones?

Aceptando este marco, resultaría que la energía y la materia oscuras pueden ser unificadas en una sola sustancia, cuya naturaleza se explica sencillamente como resultado de que «la masa positiva –del Universo– surfea en un mar de masas negativas», según Farnes.

Los pasos para confirmarlo

¿Qué harán a continuación para tratar de validar esta hipótesis? El investigador ha explicado que este modelo predice que la distribución de las galaxias debería variar de una forma muy concreta en función el tiempo. Pues bien, están desarrollando herramientas para procesar los datos que obtendrá el Square Kilometre Array (SKA), un inmenso radiotelescopio con un área colectora de un millón de kilómetros cuadrados y capaz de generar 5 millones de petabytes de información cada año, para estudiar la distribución de las galaxias, según ha dicho Farnes, «más atrás en el tiempo que ninguna otra máquina ha podido mirar».

Esto les permitirá comparar la teoría propuesta con el modelo cosmológico convencional, que no puede explicar la energía o la materia oscuras, y quizás incluso contraponerlo con otras teorías cosmológicas.

Todo esto no ocurrirá hasta al menos 2030, según Jamie Farnes. También ha comentado que los experimentos Alpha-G y ATLAS, del CERN, ya están buscando unos indicios de la antimateria de masa negativa, que serían un importante impulso en la búsqueda de partículas de masa negativa.

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                                        Panorámica captada por el Hubble

Noticia de prensa

Miden, por primera vez, la luz de todas las estrellas que han existido en el Universo. 

Cada galaxia existente en el cosmos lleva emitiendo luz desde el principio de los tiempos. Tras años de búsqueda, los astrónomos han comenzado a detectar esa luz de fondo extragaláctica.

EL trabajo aclara cómo la tasa de producción estelar del Universo ha ido decreciendo con el tiempo

Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad norteamericana de Clemson ha conseguido, por primera vez, medir la totalidad de la luz estelar producida por el Universo observable a lo largo de su historia. El impresionante logro se acaba de publicar en la revista Science.

Los astrofísicos creen que nuestro Universo, que tiene aproximadamente 13.700 millones de años de edad, comenzó a formar las primeras estrellas apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. Y desde entonces no ha dejado de hacerlo. Se calcula que en la actualidad existen alrededor de dos billones de galaxias y cerca de un billón de billones de estrellas.

Ahora, utilizando nuevos métodos de medición de luz estelar, el astrofísico de la universidad de Clemson Marco Ajello y su equipo han analizado datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, para determinar cómo fue la historia de la formación de estrellas durante la mayor parte de la vida del Universo.

«A partir de los datos recopilados por el telescopio Fermi -explica Ajello- conseguimos medir la cantidad total de luz estelar emitida, algo que nunca se había hecho antes. La mayor parte de esa luz fue emitida por estrellas que viven en galaxias y de esta forma, pudimos comprender mejor el proceso de evolución estelar y obtener una visión cautivadora de cómo el Universo fabricó su contenido luminoso».

Expresar en números la cantidad de luz emitida por todas las estrellas que existen y han existido en el Universo no resulta fácil, ya que hay diversas variables que no permiten cuantificar toda esa luz en términos sencillos. Pero de acuerdo con la mueva medición llevada a cabo por Ajello y sus colegas, el número total de fotones (partículas de luz) que han escapado alguna vez al espacio tras ser emitidos por estrellas es, ni más ni menos, de 4×10 ^84, o lo que es lo mismo,

4.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000. 000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de fotones.

Un Universo «incomprensiblemente enorme»

A pesar de lo extraordinariamente grande que resulta la cifra, los investigadores consideran el interesante el hecho de que, si dejamos a un lado la luz que procede de nuestro propio Sol y de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, el resto de luz estelar que recibimos en la Tierra es realmente escaso. Apenas equivale a la luz que emitiría una bombilla de 60 vatios vista en medio de una oscuridad total a 2,5 kilómetros de distancia.

La razón para que esto sea así hay que buscarla en el tamaño del Universo, que los autores del trabajo califican de «incomprensiblemente enorme». Se trata de la misma razón por la que el cielo se ve oscuro por las noches, aparte de la luz de la Luna, las estrellas visibles y el tenue brillo de la Vía Láctea.

El Telescopio Espacial de rayos Gamma Fermi, que acaba de cumplir 10 años en el espacio (fue lanzado el 11 de Junio de 2008) ha proporcionado ya una ingente cantidad de datos sobre los rayos gamma, la forma más energética de luz que existe, y cómo éstos interaccionan con la llamada Luz de Fondo Extragaláctica (EBL por sus siglas en inglés), que podríamos describir como una especie de «niebla cósmica» compuesta por toda la luz ultravioleta, visible e infrarroja emitida por estrellas o por nubes de polvo y gas cercanas a ellas. Para llevar a cabo su investigación, Ajello y su equipo analizaron nueve años de datos del telescopio relativos a emisiones de rayos gamma de 739 blazares diferentes.

Faros en la oscuridad: los blazares

“Radiogalaxias, magnetares, blazares y cuásares destacan entre los objetos más extravagantes del cosmos y cuyo estudio ha llevado al surgimiento de redes de trabajo que buscan la oscuridad permanente.”

Los blazares son galaxias que contienen en sus centros agujeros negros supermasivos capaces de emitir chorros de partículas muy energéticas que «saltan» desde sus galaxias de origen al espacio a la velocidad de la luz. Cuando uno de estos chorros es emitido directamente hacia la Tierra, resulta fácilmente detectable incluso si se encuentra muy lejos, a miles de millones de años luz de distancia. Eventualmente, los fotones de rayos gamma surgidos dentro de esos chorros interaccionan con partículas de la neblina cósmica, dejando una huella observable. Fue así como el equipo de Ajello consiguió medir la densidad de la niebla no solo en un punto dado del espacio, sino también en un momento dado en la historia del Universo.

«Los fotones de rayos gamma que viajan a través de la niebla de luz estelar tienen una gran probabilidad de ser absorbidos -explica Ajello-. Y al medir el número de fotones que son absorbidos, pudimos medir cómo de densa era esa niebla y, cuánta luz había en cada momento de la historia del Universo en todo el rango de longitudes de onda».

A través de numerosos estudios de galaxias, la historia de la formación de estrellas en el Universo se ha estudiado durante décadas. Sin embargo, las investigaciones anteriores se enfrentaban a un obstáculo insalvable: muchas galaxias estaban demasiado lejos o eran demasiado débiles como para que su luz pudiera ser recogida por los telescopios. Lo cual obligaba a los científicos a hacer estimaciones de la luz de las estrellas de estas galaxias, en vez de medirla directamente.

Pero Ajello y su equipo consiguieron obviar ese problema. Y lo hicieron usando los datos del Telescopio Fermi para analizar la luz de fondo extragaláctico. De hecho, la luz estelar que escapa de las galaxias, incluidas las más distantes, en ocasiones pasa a formar parte de esa luz de fondo. Por lo tanto, medir con precisión esa neblina cósmica, algo que hoy resulta posible, eliminó de un solo golpe la necesidad de estimar las emisiones de luz de las galaxias que nos resultan difíciles de ver.

Según explica Vaidehi Paliya, coautor de la investigación, «al utilizar blazares a diferentes distancias de nosotros, conseguimos medir cuánta luz estelar había en diferentes periodos de tiempo. Medimos la luz estelar total de cada época: hace mil millones de años, hace dos mil millones de años, hace seis mil millones de años… y así hasta el momento en que se formaron las primeras estrellas. Eso nos permitió reconstruir la luz de fondo extragaláctica y determinar la historia de la formación estelar del Universo de una forma mucho más efectiva a como se había hecho antes».

La «capacidad productiva del Universo»

Cuando los rayos gamma de alta energía chocan con los fotones de luz visible, de baja energía, se transforman en pares de electrones y positrones. Según la NASA, la capacidad del Telescopio Espacial Fermi para detectar rayos gamma en un amplio rango de energías lo hace especialmente adecuado para mapear la neblina cósmica. Esas interacciones entre partículas a menudo ocurren a distancias inmensas, lo que permitió al equipo de Ajello explorar con mucho más detalle la «capacidad productiva» del Universo a la hora de fabricar estrellas.

«Los científicos han intentado medir la luz de fondo extragaláctica durante mucho tiempo -afirma por su parte Abhishek Desai, otro de los autores del estudio-. Sin embargo, los primeros planos muy brillantes, como la luz zodiacal (la luz dispersada por el polvo dentro del Sistema Solar) hicieron que conseguir esas mediciones fuera un enorme desafío. Nuestra técnica, sin embargo, no se ve afectada por lo que sucede en primer plano, y por lo tanto superó todas estas dificultades de una sola vez».

La formación de estrellas, que tiene lugar cuando las regiones más densas de enormes nubes moleculares colapsan, alcanzaron su punto máximo hace unos 11.000 millones de años. Y aunque el nacimiento de nuevas estrellas se ha ralentizado mucho desde entonces, nunca se ha detenido. En nuestra Vía Láctea, por ejemplo, nacen unas siete estrellas nuevas cada año.

La formación de estrellas, pues, forma parte de un gran ciclo cósmico de reciclaje de energía, materia y metales. En cierto modo, es el auténtico motor del Universo, ya que sin la destrucción y creación de estrellas nunca se habrían formado los materiales fundamentales necesarios para la vida.

Por eso, comprender mejor la formación de estrellas es algo que tiene, también, ramificaciones en otras áreas muy diferentes de la Astronomía, como el estudio del polvo cósmico, la evolución de las galaxias o la materia oscura. El análisis de Ajello y su equipo proporcionará a futuros investigadores una guía con la que explorar los primeros días de la evolución estelar y permitirá a los científicos buscar los momentos en que se formaron las primeras galaxias.

«Los primeros mil millones de años de la historia de nuestro Universo -concluye Ajello- son una época muy interesante que aún no ha sido explorada por los satélites actuales. Pero nuestros datos nos permiten echar un buen vistazo a ese periodo. Tal vez algún día encontremos una forma de estudiar, al completo, todo el camino de regreso al Big Bang. Ese es nuestro objetivo final».

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Tenemos que volver a los que posiblemente son los objetos más misteriosos de nuestro universo: los agujeros negros. Si estos objetos son lo que se dice (no parece que se pueda objetar nada en contra), seguramente serán ellos los que, finalmente, nos faciliten las respuestas sobre las ondas gravitacionales y el esquivo gravitón.

Las ondas gravitacionales ya han hablado y se han dejado capturar por LIGO pero, ¿que pasa con el esquivo gravitón? Acaso la fuerza de Gravedad es la única que no tiene su Bosón mensajero?

La onda gravitacional emitida por el agujero negro produce una ondulación en la curvatura del espacio-tiempo que viaja a la velocidad de la luz transportada por los “gravitones”.

Si nos adentramos con un microscopio electrónico de barrido hasta lo más profundo de la materia, allí encontramos un mundo extraño, nos topamos con escenarios que nuestro sentido común rechazaría.

Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla, me obligan a pensar y me transportan de este mundo material nuestro a otro fascinante donde residen las maravillas del universo. Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler, = 1’62 × 10^-33 cm, es la escala de longitud por debajo de la cual es espacio, 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^-66 cm²) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro.

Experimentos en el LHC que nos muestran la materia en su mínimo exponente (hasta el momento), se espera que cuando funcione a 100 TeV, quizás podamos llegar hasta las cuerdas vibrantes de esa misteriosa teoría.

Experimento sobre fluctuaciones del vacío Crédito: Adaptado de C. RIEK ET AL., SCIENCE (2015)

“Gracias al principio de incertidumbre, el vacío bulle con pares de partículas-antipartículas que aparecen y desaparecen. Incluyen, entre muchos otros, los pares electrón-positrón y pares de fotones, que son sus propias antipartículas. Normalmente, esas partículas “virtuales” no pueden captarse directamente. Pero, como un fantasmal coro griego, ejercen sutiles influencias sobre el mundo “real”.”

        Diagrama de Feynman

Me llama poderosamente la atención lo que conocemos como las fluctuaciones de vacío; esas oscilaciones aleatorias, impredecibles e ineliminables de un campo (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 la devuelven.

En física, cuando hablamos de vacío, no nos referimos al del abismo. Es la ausencia de material, y, dicho vacío no existe, ni en el laboratorio lo hemos podido conseguir. En el espacio Interestelar

Ordinariamente, definimos el vacío como el espacio en el que hay una baja presión de un gas, es decir, relativamente pocos átomos o moléculas. En ese sentido, un vacío perfecto no contendría ningún átomo o molécula, pero no se puede obtener, ya que todos los materiales que rodean ese espacio tienen una presión de vapor infinita. En un bajo vacío, la presión se reduce hasta 10^-2 pascales, mientras que un alto vacío tiene una presión de 10^-2 – 10^-7 pascales. Por debajo de 10^-7 pascales se conoce como un vacío ultraalto. No puedo dejar de referirme al vacío theta (vacío θ), que es el estado de vacío de un campo gauge no abeliano (en ausencia de campos fermiónicos y campos de Higgs). En el vacío theta hay un número infinito de estados degenerados con efecto túnel entre estos estados. Esto significa que el vacío theta es análogo a una función de Bloch* en un cristal. Cuando hay un fermión sin masa, el efecto túnel entre estados queda completamente suprimido. Cuando hay campos fermiónicos con masa pequeña, el efecto túnel es mucho menor que para campos gauge puros, pero no está completamente suprimido. El vacío theta es el punto de partida para comprender el estado de vacío de las teoría gauge fuertemente interaccionantes, como la cromodinámica cuántica.

                                              Ese otro “mundo” desconocido de las fluctuaciones de vacío

En astronomía, el vacío está referido a regiones del espacio con menos contenido de galaxias que el promedio, o ninguna galaxia. También solemos llamarlo vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del universo en escalas de hasta 200 millones de años luz en exploraciones a gran escala. Estas regiones son, a menudo (aunque no siempre), esféricas.

El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra a aproximadamente 500 millones de años luz de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacíos no sorprende a la comunidad de astrónomos y cosmólogos, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes. Claro que, según creo yo personalmente, ese vacío, finalmente, resultará que está demasiado lleno, hasta el punto de que su contenido nos manda mensajes que, aunque hemos captado, no sabemos descifrar. Cuando esté totalmente preparado para ello, os lo contaré; el mensaje permanece escondido fuera de nuestra vista.

La física cuántica tiene una cualidad espectral que destruye toda lógica. Una de sus más extrañas predicciones, que el vacío en realidad contiene una serie de partículas virtuales que entran y salen de la existencia, parece haber sido confirmada por un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Gotenburgo. De forma cuasidivina, este equipo ha logrado crear luz del vacío usando espejos en movimiento.

La física cuántica sostiene que existen estas partículas virtuales que desaparecen y reaparecen en la espuma cuántica, pero que pueden tener efectos tangibles. Por ejemplo: si dos espejos son colocados extremadamente cerca, los tipos de partículas virtuales, o fotones, que pueden existir entre ellos pueden estar limitados. Este límite significa que más fotones virtuales existen afuera de los espejos que entre ellos, creando una fuerza que junta las placas. Esto es lo que se conoce como ‘la fuerza de Casimir’, la cual en casos así es suficientemente fuerte para ser medida.

Sabemos referirnos al producto o cociente de las unidades físicas básicas, elevadas a las potencias adecuadas, en una cantidad física derivada. Las cantidades físicas básicas de un sistema mecánico son habitualmente la masa (m), la longitud (l) y el tiempo (t). Utilizando estas dimensiones, la velocidad, que es una unidad física derivada, tendrá dimensiones l/t, y la aceleración tendrá dimensiones l/t². Como la fuerza es el producto de una masa por una aceleración, la fuerza tiene dimensiones mlt^-2. En electricidad, en unidades SI, la corriente, I, puede ser considerada como dimensionalmente independiente, y las dimensiones de las demás unidades eléctricas se pueden calcular a partir de las relaciones estándar. La carga, por ejemplo, se puede definir como el producto de la corriente por el tiempo; por tanto, tiene dimensión It. La diferencia de potencia está dad por la relación P = VI, donde P es la potencia. Como la potencia es la fuerza por la distancia entre el tiempo (mlt^-2 × l × t^-1 = ml²t^-3), el voltaje V está dado por V = ml²t^-3I^-1. Así queda expresado lo que en física se entiende por dimensiones, referido al producto o cociente de las cantidades físicas básicas.

En la mecánica clásica la cantidad de acción, producto de energía por tiempo, puede expresarse de forma continua desde cero hasta infinito, pero la revolución que supuso el descubrimiento del llamado cuanto de acción fue, precisamente, que esta cantidad física sólo podía existir de forma estable en múltiplos enteros de esa mínima cantidad llamada h, o cuanto mínimo de acción de Planck .

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 campo 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 espacio, 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.

“El espacio no está vacío ni es silencioso. Aunque técnicamente es un vacío, contiene partículas energéticas cargadas, gobernadas por campos magnéticos y eléctricos que pueden ser escuchadas. En regiones atadas con campos magnéticos, como el ambiente espacial que rodea nuestro planeta, las partículas son continuamente lanzadas hacia adelante y atrás por el movimiento de varias ondas electromagnéticas conocidas como ‘ondas de plasma'”

Partículas efímeras que surgen del “vacío” producido por fluctuaciones

Claro que, en realidad, sabemos poco de esas regiones vecinas de las que tales fluctuaciones toman la energía. ¿Qué es lo que hay allí? ¿Está en esa región la tan buscada partícula de Higgs? Sabemos que las fluctuaciones de vacío son, para las ondas electromagnéticas y gravitatorias, lo que los movimientos de degeneración claustrofóbicos son para los electrones. Si confinamos un electrón a una pequeña región del espacio, entonces, por mucho que uno trate de frenarlo y detenerlo, el electrón está obligado por las leyes de la mecánica cuántica a continuar moviéndose aleatoriamente, de forma impredecible. Este movimiento de degeneración claustrofóbico que produce la presión mediante la que una estrella enana blanca se mantiene contra su propia compresión gravitatoria o, en el mismo caso, la degeneración de neutrones mantiene estable a la estrella de neutrones, que obligada por la fuerza que se genera de la degeneración de los neutrones, es posible frenar la enorme fuerza de gravedad que está comprimiendo la estrella.

No creo que esto sea el salto cuántico

De la misma forma, si tratamos de eliminar todas las oscilaciones electromagnéticas o gravitatorias de alguna región del espacio, nunca tendremos éxito. Las leyes de la mecánica cuántica insisten en que siempre quedarán algunas oscilaciones aleatorias impredecibles, es decir, algunas ondas electromagnéticas y gravitatorias aleatorias e impredecibles. Estas fluctuaciones del vacío no pueden ser frenadas eliminando su energía (aunque algunos estiman que, en promedio, no contienen energía en absoluto). Claro que, como antes decía, aún nadie ha podido medir de ninguna manera la cantidad real de energía que se escapa de ese supuesto “vacío”, como tampoco se ha medido la cantidad de fuerza gravitatoria que puede salir de ese mismo espacio “vacío”. Si la energía es masa y la masa produce gravedad, entonces ¿qué es lo que hay en ese mal llamado “espacio vacío”?

                                          No, el espacio no está vacío como alguna vez se pudo creer.

…el espacio no está vacío como creíamos, está lleno de una esencia viva que empezamos a entender. Está demostrado que nuestras experiencias internas influyen en el mundo a través del espacio. La nada no existe, si de “ella” surgió algo, es por había.

No podemos contestar de momento a esas preguntas, sin embargo, parece que no sería un disparate pensar en la existencia allí (en eso que llamamos vacío) de alguna clase de materia que, desde luego, al igual que la bariónica que sí podemos ver, genera energía y ondas gravitacionales que, de alguna manera que aún se nos oculta, escapa a nuestra vista y sólo podemos constatar sus efectos al medir las velocidades a las que se alejan las galaxias unas de otras: velocidad de expansión del universo, que no se corresponde en absoluto con la masa y la energía que podemos ver.

El vacío no existe, siempre hay. También resulta ser así en nuestras mentes. Sin embargo, en algunas hay más que en otras. No todos tenemos abundancia de ese ingrediente que llamamos capacidad intelectual

Estoy atando cabos sueltos, uniendo piezas y buscando algunas que están perdidas de tal manera que, por mucho que miremos, nunca podremos ver. El lugar de dichas piezas perdidas no está en nuestro horizonte y se esconde más allá de nuestra percepción sensorial. Se necesitará tiempo y evolución para que, nosotros, podamos “ver” esas dimensiones extra que, al parecer, hacen posible que todo alcance una simetría universal en la que, pacíficamente, convivan todas las fuerzas, todas las energías y, toda la materia.

Se habla de la materia perdida. Situada a lo largo de la línea de observación de este AGN, a una distancia de alrededor de 400 millones de años luz de la Tierra, se encuentra una estructura conocida como Pared del Escultor. Esta estructura muy difusa se prolonga a lo largo de decenas de millones de años luz conteniendo en su interior miles de galaxias y también una reserva importante de gas difuso y caliente (WHIM) en el que podría hallarse la materia buscada.

No dejamos de observar, seguimos buscando esas respuestas a preguntas planteadas que nadie ha sabido contestar…

Estamos en un momento crucial de la física, las matemáticas y la cosmología, y debemos, para poder continuar avanzando, tomar conceptos nuevos que, a partir de los que ahora manejamos, nos permitan traspasar los muros que nos están cerrando el paso para llegar a las supercuerdas, a la materia oscura o a una teoría cuántica de la gravedad, que también está implícita en la teoría M. Estamos anclados; necesitamos nuevas y audaces ideas que puedan romper las cadenas virtuales que atan nuestras mentes a ideas del pasado. En su momento, esas ideas eran perfectas y cumplieron su misión. Sin embargo, ahora no nos dejan continuar y debemos preparar nuestras mentes para evolucionar hacia nuevos conceptos y ahondar en aquellos que, aun estando ahí presentes, no somos capaces de utilizar, como por ejemplo el hiperespacio, de tan enorme importancia en el futuro de la Humanidad. Cuando sepamos “ver” dimensiones más altas, todo será mucho más sencillo y encontraremos las respuestas a los problemas que hoy no sabemos resolver.

emilio silvera

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