La Masa y la Energía ¿Qué son en realidad?

 El Universo Asombroso

El modelo que tenenos de la física de partículas se llama Modelo Estándar y, nos habla de las interacciones entre partículas y las fuerzas o interrelaciones que están presentes, las leyes que rigen el Universo físico y que, no hemos podido completar al no poder incluir una de las fuerzas: La Gravedad. Claro que, no es esa la única carencia del Modelo, tiene algunas más y, a estas alturas, se va necesitando un nuevo Modelo, más completo y audaz, que incluya a todas las fuerzas y que no tenga parámetros aleatorios allí donde nuestros conocimientos no llegan.

La fealdad del Modelo Estándar puede contrastarse con la simplicidad de las ecuaciones de Einstein, en las que todo se deducía de primeros principios. Para comprender el contraste estético entre el Modelo Estándar y la teoría de la relatividad general de Einstein debemos comprender que, cuando los físicos hablan de “belleza” en sus teorías, realmente quieren decir que estas “bellas” teorías deben poseer al menos dos características esenciales:

1. Una simetría unificadora.
2. La capacidad de explicar grandes cantidades de datos experimentales con las expresiones matemáticas más económicas.

E = mc² . Esta es la mejor prueba de lo que decimos arriba.

El Modelo Estándar falla en ambos aspectos, mientras que la relatividad general los exhibe, ambos, de manera bien patente. Nunca una teoría dijo tanto con tan poco; su sencillez es asombrosa y su profundidad increíble.De hecho, desde que se publicó en 1.915, no ha dejado de dar frutos, y aún no se han obtenido de ella todos los mensajes que contiene.

El principio director del modelo estándar dicta que sus ecuaciones son simétricas. De igual modo que una esfera ofrece el mismo aspecto desde cualquier punto de vista, las ecuaciones del modelo estándar subsisten sin variación al cambiar la perspectiva desde la que son definidas. Las ecuaciones permanecen invariables, además, cuando esta perspectiva se desplaza en distinta magnitud a diferentes puntos del espacio y el tiempo.

Al contrario de la relatividad general, la simetría del Modelo Estándar, está realmente formada empalmando tres simetrías más pequeñas, una por cada una de las fuerzas; el modelo es espeso e incómodo en su forma. Ciertamente no es económica en modo alguno. Por ejemplo, las ecuaciones de Einstein, escritas en su totalidad, sólo ocupan unos centímetros y ni siquiera llenaría una línea de esta página. A partir de esta escasa línea de ecuaciones, podemos ir más allá de las leyes de Newton y derivar la distorsión del espacio, el Big Bang y otros fenómenos astronómicos importantes como los agujeros negros. Por el contrario, sólo escribir el Modelo Estándar en su totalidad requeriría, siendo escueto, un par de páginas  y parecería un galimatías de símbolos complejos sólo entendibles por expertos.

Los científicos quieren creer que la naturaleza prefiere la economía en sus creaciones y que siempre parece evitar redundancias innecesarias al crear estructuras físicas, biológicas y químicas.

 

La luz antigua absorbida por átomos de hidrógeno neutro podría usarse para probar ciertas predicciones de la Teoría de Cuerdas, dicen los cosmólogos de la Universidad de Illinois. Realizar tales medidas, sin embargo, requeriría que se construyese un gigantesco conjunto de radio telescopios en la Tierra, el espacio, o la Luna.

El matemático francés Henri Poincaré lo expresó de forma aún más franca cuando escribió: “El científico no estudia la Naturaleza porque es útil; la estudia porque disfruta con ello, y disfruta con ello porque es bella”

“Diseño experimental de Rutherford para medir la dispersión de las partículas alfa causada por una lámina de oro. La mayoría de las partículas alfa atraviesan la lámina de oro con poca o ninguna desviación. Algunas se desvían con un ángulo grande ocasionalmente alguna partícula invierte su trayectoria.”

E. Rutherford, quien descubrió el núcleo del átomo (entre otras muchas cosas), dijo una vez: “Toda ciencia es o física o coleccionar sello”.Se refería a la enorme importancia que tiene la física para la ciencia, aunque se le olvidó mencionar que la física está sostenida por las matemáticas que la explica.

Pero, a pesar de todos sus inconvenientes, el Modelo Estándar, desde su implantación, ha cosechado un éxito tras otro, con sus inconvenientes y sus diecinueve parámetros aleatorios, lo cierto es que es lo mejor que tenemos por el momento para explicar las familias de partículas que conforman la materia y cómo actúan las fuerzas de la naturaleza, todas las fuerzas menos la gravedad; esa nos la explica a la perfección y sin fisuras las ecuaciones de Einstein de la relatividad general.

Hace tiempo que los físicos tratan de mejorar el Modelo Estándar con otras teorías más avanzadas y modernas que puedan explicar la materia y el espacio-tiempo con mayor amplitud y, sobre todo, incluyendo la gravedad.Así que retomando la teoría de Kaluza de la quinta dimensión, se propuso la teoría de supergravedad en 1.976 por los físicos Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teoría en un espacio de once dimensiones.

“Para desarrollar la superteoría de Kaluza-Klein en once dimensiones, uno tiene que incrementar enormemente las componentes del interior del Tensor métrico de Riemann (que Einstein utilizó en cuatro dimensiones, tres de espacio y una de tiempo para su relatividad general y más tarde, Kaluza, añadiendo otra dimensión de espacio, la llevó hasta la quinta dimensión haciendo así posible unir la teoría de Einstein de la gravedad, con la teoría de Maxwell del electromagnetismo), que ahora se convierte en el supertensor métricode Riemann.”

Hasta hoy, no se ha logrado, ni mucho menos, inventar una teoría de campo consistente totalmente unificadora que incluya la gravedad. Se han dado grandes pasos, pero las brechas «científicounificantes» siguen siendo amplias. El punto de partida ha sido siempre la teoría de la relatividad general y conceptos con ella relacionados, por la excelencia que manifiesta esa teoría para explicar la física gravitatoria macrocósmica. El problema que se presenta surge de la necesidad de modificar esta teoría sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a gran escala y resolver al mismo tiempo los problemas de la gravedad cuántica en distancias cortas y de la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza.

Su tensor métrico es un tensor de rango 2 que se utiliza para definir … Sin embargo, en otras teorías se ha elevado el rango y se pueden definir múltiples universos de dimensiones más altas.

El tensor métrico se podría adaptar a las necesidades de la búsqueda estableciendo la multiplicidad de dimensiones que la teoría exigía para su desarrollo.

 

Más allá de lo que nos permiten captar nuestros sentidos físicos, hay que tener nuestra mente abierta a la posibilidad de que puedan existir otras realidades diferentes a lo que nos dicta nuestra experiencia, realidades capaces de ser descubiertas por la fuerza del intelecto cuando nos atrevemos a cuestionar aquello que creíamos como absoluto.

Esta nueva teoría de supergravedad pretendía la unificación de todas las fuerzas conocidas con la materia, y, como en un rompecabezas, encajarlas en el Tensor de Riemann tan solo con elevar el número de dimensiones que exigía más componentes y nos daba el espacio necesario para poder ubicar en sus apartados correspondientes, todas las fuerzas fundamentales y también la materia, la que podía satisfacer, casi en su totalidad, el sueño de Einstein.

A partir de aquí, de estas ecuaciones, surgió todo. Este fue el puerto de donde salió el bajel de la teoría de Kaluza-Gleim, la supergravedad y supersimetría, la cuerda heterótica y la Teoría de cuerdas, todo ello, rematado con la finalmente expuesta, teoría M. También, con el nacimiento de esta ecuación que es la imagen que mejor refleja hasta dónde puede3 llegar el intelecto humano, comenzó la verdadera cosmología.

La supergravedad casi consigue satisfacer el sueño de Einstein de dar una derivación puramente geométrica de todas las fuerzas y partículas del universo. Al añadir la supersimetría al Tensor métrico de Riemann, la métrica se duplica en tamaño, dándonos la supersimetría de Riemann. Las nuevas componentes del súper tensor de Riemann corresponden a quarks y leptones, casi todas las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza: la teoría de la gravedad de Einstein, los campos de Yang-Mills y de Maxwell y los quarks y leptones. Pero el hecho de que ciertas partículas no estén en esta imagen nos obliga a buscar un formalismo más potente:

La materia con todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Los bosones intermediarios o partículas portadoras de las fuerzas como el fotón para el electromagnetismo, los gluones para la fuerza nuclear fuerte, las partículas W y Z para la nuclear débil y, en la partícula portadora de la gravedad, el gravitón, ponemos el signo de interrogación, ya que se sabe que esta ahí en algún sitio pero hasta la fecha no ha sido detectado.

Antes de continuar con la teoría de súper cuerdas, o con su versión más avanzada la teoría M, parece conveniente recordar que hasta el momento los ladrillos del universo eran los quarks, las partículas más pequeñas detectadas en los aceleradores del CERN y FERMILAB. Pero ¿están hechos de cosas más pequeñas?, eso no lo sabemos. El Modelo Estándar, menos avanzado que las otras teorías, nos dice que los quarks son las partículas más pequeñas y forman protones y neutrones constituyendo la formación interna del átomo, el núcleo. En la actualidad, nuestros aceleradores de partículas no tienen capacidad para ahondar más allá de los quarks y averiguar si a su vez, éstos están formados por partículas aún más pequeñas.

 

No podemos saber (aún) que es lo que pueda haber (si es que lo hay) más allá de los Quarks, los constituyentes de la materia más pequeños conocidos hasta el momento actual. Sin embargo, no se descarta que puedan existir partículas más simples dentro de los Quarks que, al fin y al cabo, no serían tan elementales.

Por otro lado, los físicos están casi seguros de que los leptones no están compuestos de partículas más pequeñas. Sin embargo, esta sospecha no se tiene en el caso de los quarks; no se sabe qué puede haber detrás de ellos. Tan sólo se ha llegado a desconfinarlos junto con los gluones y por un breve periodo de tiempo de los protones y neutrones que los mantenían aprisionados, formando – en esos breves instantes – una materia plasmosa. No es raro oir dentro de la comunidad científica a los físicos teóricos hablando de prequarks.

Como antes hemos comentado de pasada, el Modelo Estándar agrupa las partículas en familias:

Claro, son muchos más. Además de los Bariones, también forman parte de la familia hadrónica los mesones y la lista de unos y otros es larga y cada individuo, como es natural, tiene sus propias características que lo hacen único.

Y describe las interacciones que estas partículas tienen con las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, sobre todo con las nucleares fuerte y débil y la electromagnética; la gravedad se queda aparte del Modelo Estándar, ya que su incidencia con las partículas elementales es inapreciable como consecuencia de las infinitesimales masas de éstas, y ya sabemos que la gravedad se deja sentir y se hace presente cuando aparecen las grandes masas como planetas, estrellas y galaxias.

Grandes estructuras que vienen a ser como pequeños ”universos islas” en los que podemos estudiar, a menos tamaño, todo lo que en el Gran Universo puede pasar. Partiendo de la base de que las leyes del universo son las mismas en todas partes, podemos tomar cualquier región del mismo y ver que, allí está ocurriendo lo mismo que aquí ocurre, es decir, están presentes las fuerzas fundamentales: nucleares débiles y fuertes, electromagnetismo y Gravedad y, todo, absolutamente todo, funciona al ritmo que dichas leyes nos marcan.

Como el Modelo Estándar es limitado, los físicos buscan desesperadamente nuevas teorías que puedan corregir y perfeccionar este modelo. Así aparecieron las teorías de súper simetría, súper gravedad, súper cuerdas, y ahora por último, la teoría M propuesta por Edward Witten en 1.995 y que nos quiere explicar, de manera más perfecta, el universo desde su origen, cómo y por qué está conformado ese universo, las fuerzas que lo rigen, las constantes de la naturaleza que establecen las reglas, y todo ello, a partir de pequeños objetos infinitesimales, las cuerdas, que sustituyen a las partículas del modelo estándar que creíamos elementales.

Esas partículas súper simétricas que pronostican algunas teorías, aún no han sido observadas y se espera que en el LHC puedan aparecer algunas que, desde luego, si así ocurre, sería un buen adelanto para conocer el mundo que nos acoge y la Naturaleza del Universo.

Esta nueva teoría, permite además, unificar o incluir la gravedad con las otras fuerzas, como teoría cuántica de la gravedad, todo ello mediante una teoría estructurada y fundamentada con originalidad y compactificación de las cuatro fuerzas de la naturaleza y dejando un gran espacio matemático para eliminar anomalías o perturbaciones, y se propugna con coherencia quela cuerda es el elemento más básico de la estructura de la materia; lo que estaría bajo los quarks serían unas diminutos círculos semejantes a una membrana vibrante circular y de diferentes conformaciones.

Universos Paralelos, Teorías de Cuerdas, Súper gravedad, La Teoría M, y ¿Los pensamientos de la Mente, podrán dar para tanto?

Una vez se escucha sobre los fundamentos de la teoría cuántica uno no puede mas que sobrecogerse, ampliar la mente y galopar entre las múltiples posibilidades acerca de lo real e imaginario que por momentos y depende que conceptos se entrelazan intercambiables. Lo que llama la atención es que por mucho que hayan sido los físicos cuánticos más prestigiosos entre la sociedad científica los que hayan puesto sobre la mesa conceptos cuanto menos rimbombantes e inverosímiles como las multi-dimensiones, los universos paralelos, los efectos túneles y demás, sean los propios miembros  de la academia los que grandilocuentemente se ofenden cuando se hace alusión al paralelismo evidente del comportamiento y extensión de la energía  en referencia al universo preconizado por los místicos de muchas culturas. No tenemos los conocimientos necesarios para poder decir que no a esto o aquello, cada cosa tiene su lugar y tendremos que analizarlas muy a fondo y adentrarnos en esos mundos de misterio para poder decidir lo que es y lo que no puede ser.

Aquí hemos llegado a una región de la Física de las partículas donde la energía (por partícula) es mucho mayor de la que actualmente podemos estudiar en nuestros laboratorios. Claro que especulamos, pero con los datos de los que disponemos, la realidad estará muy cerca de la expuesta en el gráfico, y, en él se señalan energía que no están a nuestro alcance para conseguir lo que se quiere saber.

Ed Witten, en su trabajo, presentó amplias evidencias matemáticas de que las cinco teorías obtenidas de la primera revolución, junto con la más reciente conocida como la súper gravedad (súper cuerda después), en 11 dimensiones, eran de hecho parte de una teoría inherentemente cuántica y no perturbativa conocida como teoría M. Las seis teorías están conectadas entre sí por una serie de simetrías de dualidad T, S, y U. Además, de la teoría propuesta por Witten se encuentran implícitas muchas evidencias de que la teoría M no es sólo la suma de las partes, sino que se vislumbra un alentador horizonte que podría concluir como la teoría definitiva tan largamente buscada.

 

Los resultados de la segunda revolución de las súper cuerdas han demostrado que las cinco teorías de cuerdas forman parte de un solo marco unificado, llamado Teoría M.

Las súper cuerdas, en realidad, sólo es otra manera utilizada por los científicos a la búsqueda de la verdad que la Humanidad necesita y reclama para continuar con su propia evolución que, sin esos conocimientos, quedaría estancada.

Como se puede ver, las partículas implicadas en el Modelo Estándar están en un mundo microscópico de 10^-17cm que sí dominan nuestros aceleradores, mientras que la cuerda está en una distancia de 10^-33 cm que les está prohibida, allí no podemos llegar, no disponemos de la energía suficiente para ello.

 

Igual que con la energía disponible por el momento, nos pasa con las distancias, que también nos tiene paralizados en nuestros deseos de visitar mundos lejanos, no podemos, al no disponer de los medios necesarios para poder soslayar las distancias de tantos años-luz como tendríamos que recorrer. ¿Habrá otro camino?

Está muy claro para los físicos que, aunque teóricamente, en la Teoría de Súper cuerdas se pueden unir todas las fuerzas, todavía tenemos que seguir sosteniendo que la gravedad resulta una fuerza solitaria para todos los efectos, ya que ha resistido todos los intentos para saber, con certeza, si finalmente se podrá unir a las otras fuerzas de la Naturaleza. La gravedad está descrita por la teoría de la relatividadgeneral de Einstein y tiene una naturaleza esencialmente geométrica. Se entiende como la curvatura del espacio-tiempo alrededor de un objeto masivo. En los gráficos, generalmente, se representa como un objeto pesado sobre una superficie fina y tensa (una pelota o bola pesada de jugar a los bolos que dejamos encima de una sábana extendida tirando de las cuatro esquinas). El peso de la bola (materia) hundirá la sábana (espacio-tiempo) con mayor intensidad en la distancia más cercana a donde se encuentre masa.

Em presencia de estas galaxias el espacio se ve afectado y se forman huecos en su presencia dando la sensación de que hilos invisibles las atan las unas a las otras y las mantienen juntas cuando, en realidad, es la Gravedad la que lo consigue.

El espacio tiempo se distorsiona allí donde residen objetos pesados como los planetas, las estrellas, galaxias y cualesquiera otros cuerpos masivos.

La teoría de Einstein goza de una amplia aceptación debido a los aciertos macroscópicos que han sido verificados de manera experimental. Los más recientes están referidos a los cambios de frecuencia de radiación en púlsares binarios debido a la emisión de ondas gravitacionales, que actualmente estudia Kip S. Thorne, en relación a los agujeros negros. Entre las predicciones que Einstein propugna en su teoría se encuentran, por ejemplo, la existencia de ondas gravitacionales, que el universo está en constante expansión y que, por lo tanto, tuvo un inicio: el Big Bang o los agujeros negros.

 

Se trata de regiones donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción. Estas regiones se forman por el colapso gravitatorio de estrellas masivas en la etapa final de su existencia como estrella, acabado el combustible nuclear y no pudiendo fusionar hidrógeno en helio, fusiona helio en carbono, después carbono en neón, más tarde neón en magnesio y así sucesivamente hasta llegar a elementos más complejos que no se fusionan, lo que produce la última resistencia de la estrella contra la fuerza de gravedad que trata de comprimirla, se degeneran los neutrones como último recurso hasta que, finalmente, la estrella explota en supernova lanzando al espacio las capaz exteriores de su material en un inmenso fogonazo de luz; el equilibrio queda roto, la fuerza de expansión que contrarrestaba a la fuerza de gravedad no existe, así que, sin nada que se oponga la enorme masa de la estrella supermasiva, se contrae bajo su propio peso, implosiona hacia el núcleo, se reduce más y más, su densidad aumenta hasta lo inimaginable, su fuerza gravitatoria crece y crece, hasta que se convierte en una singularidad, un lugar en el que dejan de existir el tiempo y el espacio.

Allí no queda nada, ha nacido un agujero negro y a su alrededor nace lo que se ha dado en llamar el Horizonte de Sucesos, que es una región del espacio, alrededor del agujero negro que una vez traspasada no se podrá regresar; cualquier objeto que pase esta línea mortal, será literalmente engullida por la singularidad del agujero negro. De hecho, el telescopio espacial Hubble, ha enviado imágenes captadas cerca de Sagitario X-1, en el centro de nuestra galaxia, donde reside un descomunal agujero negro que, en las fotos enviadas por el telescopio, aparece como atrapa la materia de una estrella cercana y se la engulle.

 

.Ondas gravitacionales que se forman a partir de los agujeros negros que, en su dinámica cotidiana y que, actualmente, estamos tratando de captar para saber de un njhuevo Universo que nos diría muchas cosas de las que ocurren a partir de fenómenos que sabemos existen pero, que hasta el momento no hemos podido “leer”.

Esta es la fuerza que se pretende unir a la Mecánica Cuántica en la teoría de supercuerdas, es decir, que Einstein con su relatividad general que nos describe el cosmos macroscópico, se pueda reunir con Max Planck y su cuanto infinitesimal del universo atómico, lo muy grande con lo muy pequeño.

La llamada gravedad cuántica trata de fundir en una sola las dos teorías físicas más soberbias con las que contamos, la relatividad general y la mecánica cuántica, que en el estado actual de nuestro conocimiento parecen incompatibles. Su estudio, ahora mismo, es en algunos aspectos análogo a la física de hace cien años, cuando se creía en los átomos, pero se ignaraban los detalles de su estructura.

Hasta el momento, Einstein se ha negado a esta reunión y parece que desea caminar solo. Las otras fuerzas están presentes en el Modelo Estándar, la gravedad no quiere estar en él, se resiste.

De hecho, cuando se ha tratadode unir la mecánica cuántica con la gravedad, aunque el planteamiento estaba muy bien formulado, el resultado siempre fue desalentador; las respuestas eran irreconocibles, sin sentido, como una explosión entre materia y antimateria, un desastre.

Sin embargo, es preciso destacar que las nuevas teorías de súper-simetría, súper-gravedad, súper-cuerdas o la versión mas avanzada de la teoría M de Ed Witten, tienen algo en común: todas parten de la idea expuesta en la teoría de Kaluza-Klein de la quinta dimensión que, en realidad, se limitaba a exponer la teoría de Einstein de la relatividad general añadiendo otra dimensión en la que se incluían las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo.

Hasta hoy no se ha logrado, ni mucho menos, inventar una teoría de campo que incluya la gravedad. Se han dado grandes pasos, pero la brecha “científico-unificante” es aún muy grande. El punto de partida, la base, ha sido siempre la relatividad y conceptos en ella y con ella relacionados, por la excelencia que manifiesta esa teoría para explicar la física gravitatoria cósmica. El problema que se plantea surge de la necesidad de modificar esta teoría de Einstein sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a gran escala y resolver al mismo tiempo el problema de la gravedad cuántica en distancias cortas y de la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza. Desde la primera década del siglo XX se han realizado intentos que buscan la solución a este problema, y que han despertado gran interés.

Después de la explosión científica que supuso la teoría de la relatividad general de Einstein que asombró al mundo, surgieron a partir e inspiradas por ella, todas esas otras teorías que antes he mencionado desde la teoría Kaluza-Klein a la teoría M.

 

                                      Esas complejas teorías cuánticas nos quieren acercar al misterio que encierra la materia: ¡El Espíritu de la Luz!

Es de enorme interés el postulado que dichas teorías expone. Es de una riqueza incalculable el grado de complejidad que se ha llegado a conseguir para desarrollar y formular matemáticamente estas nuevas teorías que, como la de Kaluza-Klein o la de supercuerdas (la una en cinco dimensiones y la otra en 10 ó 26 dimensiones) surgen de otra generalización de la relatividad general tetradimensional einsteniana que se plantea en cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal, y para formular las nuevas teorías se añaden más dimensiones de espacio que, aunque están enrolladas en una distancia de Planck, facilitan el espacio suficiente para incluir todas las fuerzas y todos los componentes de la materia, tratando de postularse como la Teoría de Todo.

   Dimensiones enrolladas ¿En un espacio-tiempo fractal? La Naturaleza sabe de eso

La Gran Teoría Unificada que todo lo explique es un largo sueño acariciado y buscado por muchos. El mismo Einstein se pasó los últimos treinta años de su vida buscando el Santo Grial de la teoría del todoen la física, unificadora de las fuerzas y de la materia. Desgraciadamente, en aquellos tiempos no se conocían elementos y datos descubiertos más tarde y, en tales condiciones, sin las herramientas necesarias, Einstein no podría alcanzar su sueño tan largamente buscado. Si aún viviera entre nosotros, seguro que disfrutaría con la teoría de súper-cuerdas o la teoría M, al ver como de ellas, sin que nadie las llame, surgen, como por encanto, sus ecuaciones de campo de la relatividad general.

La fuerza de la Naturaleza, en el universo primitivo del Big Bang, era una sola fuerza y el estado de la materia es hoy conocido como “plasma”; las enormes temperaturas que regían no permitía la existencia de protones o neutrones, todo era como una sopa de quarks. El universo era opaco y estaba presente una simetría unificadora.

Más tarde, con la expansión, se produjo el enfriamiento gradual que finalmente produjo la rotura de la simetría reinante. Lo que era una sola fuerza se dividió en cuatro. El plasma, al perder la temperatura necesaria para conservar su estado, se trocó en quarks que formaron protones y neutrones que se unieron para formar núcleos. De la fuerza electromagnética, surgieron los electrones cargados negativamente y que, de inmediato, fueron atraídos por los protones de los núcleos, cargados positivamente; así surgieron los átomos que, a su vez, se juntaron para formar células y éstas para formar los elementos que hoy conocemos. Después se formaron las estrellas y las galaxias que sirvieron de fábrica para elementos más complejos surgidos de sus hornos nucleares hasta completar los 92 elementos naturales que conforma toda la materia conocida. Existen otros elementos que podríamos añadir a la Tabla, pero estos son artificiales como el plutonio o el einstenio.

                                  La materia ha evolucionado hasta límites increíbles: ¡la vida! y, aún no sabemos, lo que más allá pueda esperar.

                           ¿Quizás hablar sin palabras, o, Incluso algo más?

Estos conocimientos y otros muchos que hoy posee la ciencia es el fruto de mucho trabajo, de la curiosidad innata al ser humano, del talento de algunos y del ingenio de unos pocos, todo ello después de años y años de evolución pasando los descubrimientos obtenidos de generación en generación.

¿Cómo habría podido Einstein formular su teoría de la relatividad general sin haber encontrado el Tensor métrico del matemático alemán Riemann?

¿Qué formulación del electromagnetismo habría podido hacer James C. Maxwell sin el conocimiento de los experimentos de Faraday?

La relatividad especial de Einstein, ¿habría sido posible sin Maxwell y Lorentz?

¿Qué unidades habría expuesto Planck sin los números de Stoney?

 

En realidad… ¿Cómo comenzaría todo? Mientras encontramos la respuesta, observamos como el Universo se expande y se vuelve viejo y frío.

Así podríamos continuar indefinidamente, partiendo incluso, del átomo de Demócrito, hace ahora más de dos milenios. Todos los descubrimientos e inventos científicos están apoyados por ideas que surgen desde conocimientos anteriores que son ampliados por nuevas y más modernas formulaciones.

Precisamente, eso es lo que está ocurriendo ahora con la teoría M de las supercuerdas de Witten. Él se inspira en teorías anteriores que, a su vez, se derivan de la original de A. Einstein que pudo surgir, como he comentado, gracias al conocimiento que en geometría aportó Riemann con su tensor métrico.

emilio silvera

 ¡La Luz! Esa maravilla de la Naturaleza

La remanente de supernova Cassiopeia A que se encuentra a 11.000 años luz de distancia. La luz de la supernova Cass A, que es la muerte explosiva de una estrella masiva, alcanzó la Tierra por primera vez hace sólo 330 años. La nube de desechos en expansión ocupa ahora unos 15 años luz en esta composición de rayos X y luz visible, mientras que la brillante fuente cerca del centro es una estrella de neutrones, los restos colapsados increíblemente densos del núcleo estelar. Aunque está suficientemente caliente para emitir rayos X, la estrella de neutrones de Cass A se está enfriando. De hecho, los 10 años de observación del observatorio de rayos X Chandra averiguó que la estrella de neutrones se enfrió tan rápido que los investigadores sospechan que gran parte del núcleo de dicha estrella está formando un superfluido de neutrones sin fricción. Los resultados del Chandra representan la primera evidencia observacional para este extraño estado de la materia. ( Creditos: X-ray: NASA/CXC /UNAM / Ioffe /

Créditos: NASA, JPL-Caltech, Cornell

Se trata de estrellas contra montañas de gas en NGC 2174, y las estrellas van ganando. Más en concreto, la luz energética y los vientos desde las estrellas masivas de formación reciente están evaporando y dispersando las oscuras guarderías estelares en que se formaron. Las estructuras de NGC 2174  son en realidad mucho menos densas que el aire, y sólo aparecen como montañas debido a cantidades relativamente pequeñas de polvo opaco interestelar. NGC 2174 es una vista poco conocida en la constelación de Orión, que puede encontrarse con binoculares cerca de la cabeza del cazador celestial. Está a unos 6.400 años luz de distancia, y la brillante nube cósmica entera cubre una zona más grande que la de la Luna llena, además de rodear diversos cúmulos abiertos de estrellas jóvenes. La imagen superior tomada desde el Telescopio Espacial Hubble,  muestra una densa región interior que extiende apenas unos tres años luz adoptando una gasma de colores que muestra las emisiones de otra forma rojas del hidrógeno en tonos verdosos y resalta la emisión del azufre en rojo y el oxígeno en azul. En unos pocos millones de años, las estrellas probablemente ganarán de forma definitiva y toda la montaña de polvo será dispersada.

Créditos: ESA, Hubble, NASA

Como un barco surcando los mares cósmicos, la estrella fugitiva Zeta Ophiuchi produce el arco de onda o choque interestelar que se ve en este impresionante retrato infrarrojo desde la nave espacial WISE. En la vista en falso color, la azulada Zeta Oph, una estrella unas 20 veces más masiva que el sol, aparece cerca del centro de la imagen, moviéndose hacia la parte superior a 24 kilómetros por segundo. Su fuerte viento estelar la precede, comprimiento y calentando el polvoriento material interestelar y formando el frente de choque curvado. Alrededor hay nubes de material relativamente no afectado. ¿Qué mantiene a esta estrella en movimiento? Seguramente, Zeta Oph fue una vez miembro de un sistema estelar binario y su estrella compañera sería más masiva y por tanto de vida más corta. Cuando la compañera explotó como supernova catastróficamente, perdiendo masa, Zeta Oph fue arrjada fuera del sistema. Situada a unos 460 años luz de distancia, Zeta Oph es unas 65.000 veces más luminosa que el sol y podría ser una de las estrellas más brillantes del cielo si no estuviese rodeada de polvo oscuro. La imagen de la WISE abarca sobre 1,5 grados o 12 años luz a la distancia estimada de Zeta Ophiuchi.

Créditos: NASA, JPL-Caltech,WISE Team

Aunque la fase de esta luna podría parecernos familiar, la luna como tal no lo es. De hecho, esta fase gibosa muestra parte de la luna de Júpiter llamada Europa.  La sonda robótica Galileo capturó  esta Imagen en mosaico durante su misión orbital en Júpiter entre 1995 y 2003. Se pueden ver planicies de hielo brillante, grietas  que llegan hasta el horizonte, y oscuros boquetes que probablemente contentan tanto hielo como suciedad. El terreno elevado es casi un hecho cerca del terminador, donde empieza la sombra. Europa  es casi del mismo tamaño que nuestra luna,  pero mucho menos abrupta, mostrando muy pocas altiplanicies o cráteres de impacto. Pruebas e imágenes de la sonda Galileo indican que pueden existir océanos océanos líquidos debajo de su helada superficie. Para poder especular de que estos mares pudieran contener alguna forma de vida, la ESA ha empezado ya el desarrollo de la Jovian Europa Orbitert,  una sonda que orbitará Europa. Si la capa helada es suficientemente delgada, una misión en el futuro podría soltar hidro robots en los océanos para buscar vida.

Créditos: Galileo Project,JPL,NASA;reprocessed by Ted Stryk

M78 no se está escondiendo realmente en el cielo nocturno del planeta Tierra. Situada a unos 1.600 años luz de distancia y ubicada en la rica en nebulosas constelación de Orión, la grande y brillante nebulosa de reflexión, es bien conocida para los observadores del cielo con telescopio. Pero esta espléndida imagen de M78 fue seleccionada como ganadora de la competición de astrofotografía Tesoros ocultos 2010.  Celebrada por el European Southern Observatory (ESO), la competición retó a astrónomos aficionados a procesar datos del archivo astronómico del ESO para buscar gemas cósmicas ocultas. La Imagen ganadora muestra increíbles detalles dentro de la azulada  M78 (centro) abrazada por nubes de polvo oscuras, junto con otra nebulosa de reflexión más pequeña de la región, NGC 2071 (arriba). La recientemente descubierta Nebulosa McNeil,  amarillenta e incluso más compacta, llama la atención en la parte inferior a la derecha del centro. Basada en datos de la cámara WFI del ESO y el telescopio de 2,2 metros de La Silla en  Chile, esta imagen se extiende alrededor de apenas 0,5 grados en el cielo. Eso se corresponde con 15 años luz a la distancia estimada de M78.

Créditos: ESO /Igor Chekalin

¿Qué está causando las pintorescas ondas del remanente de supernova SNR 0509-67.5? Las ondas, así como la más grande nebulosa, fueron captadas con un detalle sin precedentes por el Telescopio Espacial Hubble en 2006 y otra vez a finales del año pasado. El color rojo fue recodificado por un un filtro del Hubble que dejó solamente la luz emitida por hidrógeno energético. La razón específica de las ondas sigue siendo desconocida, con dos hipótesis consideradas para su origen que las relacionan con porciones relativamente densas de gas expulsado o impactado. La razón del anillo brillante rojo más ancho está más clara, su velocidad de expansión y ecos de luz lo relacionan con una clásica explosión de supernova del Tipo Ia que ha debido ocurrir hace unos 400 años. SNR 0509 se extiende actualmente unos 23  años luz y se encuentra a unos 160.000 años luz de distancia hacia la constelación del Dorado-delfin (Dorado) en la Gran Nube de Magallanes.  Sin embargo, el anillo en expansión tiene también otro gran misterio: ¿Por qué su supernova no fue vista hace 400 años, cuando la luz del estallido inicial debió alcanzar la Tierra?

Créditos: NASA,ESA, y theHubble Heritage Team(STScI/AURA); Acknowledgment: J. Hughes(Rutgers U.

Alnitak, Alnilam y Mintaka son las brillantes estrellas azuladas desde el este al oeste (izquierda a derecha) a lo largo de la diagonal de esta maravillosa vista cósmica. Conocidas también como el Cinturón de Orión,  estas tres estrellas supergigantes azules son más calientes y mucho más masivas que el Sol. Se encuentran a alrededor de 1.500 años luz de distancia, nacidas de las bien estudiadas nubles interestelares de Orión. De hecho, las nubes de gas y polvo a la deriva en esta región tienen curiosas y algo sorprendentemente familiares apariencias, como la oscura nebulosa Cabeza de Caballoy la nebulosa de la Llama,  cerca de Alnitak en la parte inferior izquierda. La propia famosa nebulosa de Orión se sitúa fuera de la parte inferior de este colorido campo estelar. Grabado el pasado Diciembre con una cámara digital SLR modificada y un pequeño telescopio, el bien planeado mosaico de dos fotogramas  se extiende alrededor de 4 grados en el cielo.

Alrededor de estas estrellas siempre surgieron muchas historias: “Todo comienza en la constelación de Orión que posee entre sus más importantes estrellas a Betelgeuse, Rigel, Bellatriz, Almitak, Almilan, Mintaka, Saiph, Meissa, Tabit, Atiza y Eta Orionis; siendo Betelgeuse el lugar de partida de la historia. Betelgeuse esta situada en lo que llamaríamos el hombro derecho de Orión. Posee un diámetro aproximado de 450 millones de kilómetros. Si la colocáramos en el centro de nuestro sol, su radio abarcaría a Mercurio, Venus y la Tierra. Se encuentra a 310 años luz de nuestro sistema y está en  vía de extinción  convirtiéndose poco a poco en una estrella súpergigante roja.  Ella posee 33 planetas de alta vibración y desde ellos se manejan muchos designios que ocurren en el orden de los pléyades. Sus habitantes son amorosos, bondadosos, pero igualmente guerreros y en uno de esos planetas habita el señor EO disfrutando de todo el amor de la creación compuesto por la luz, la energía, y la fuerza.

En esta hermosa naturaleza “muerta” celeste compuesta con un pincel cósmico, la nebulosa polvorienta NGC 2170 brilla en la parte superior izquierda. Reflejando la luz de las cercanas estrellas calientes, NGC 2170 está unida  a otras nebulosas de reflexión azuladas, una región compacta de emisión roja y serpentinas de polvo oscuro contra un telón de fondo de estrellas. Al igual que los pintores de naturalezas muertas habituales en el hogar a menudo escogen sus temas, las nubes de gas, el polvo y las estrellas calientes fotografiadas aquí son también comúnmente encontradas en este escenario; una masiva nubes moleculares de formación estelar en la constelación Monoceros. La nube molecular gigante gigante, Mon R2, está impresionantemente cercana, estimándose  en solo 2 400 años luz de distancia más o menos. A esa distancia, este lienzo tendría 15 años luz de diámetro.

En lo único que difiero de la traducción que han hecho es, en la calificación de “naturaleza muerta”, ya que, nunca podríamos contemplar nada más “vivo” que lo que arriba se nos muestra. Siempre cambiante y en actividad para lograr los elementos complejos de la vida.

Una de las galaxias más brillantes en el cielo del planeta Tierra y de un tamaño semejante a la Vía Láctea,  la espiral M81,  grande y hermosa, se encuentra a 11,8 millones de años luz de distancia en la constelación meridional de Ursa Major (Osa Mayor). Esta imagen intensa  de la zona revela detalles del brillante núcleo amarillo, pero al mismo tiempo sigue características más tenues a lo largo de los espléndidos brazos espirales azules y los corredores que barren el polvo. También sigue el detalle en arco, de gran extensión, denominado bucle de Arp, que parece elevarse desde el disco galáctico, a la derecha. Estudiado en los 60 del siglo pasado, se ha pensado que el bucle de Arp era una cola de marea material retirado de M81 por la interacción gravitacional con su gran galaxia vecina M82. Pero una investigación reciente demuestra que gran parte del bucle de Arp posiblemente se encuentra en nuestra propia galaxia. Los colores del bucle en luz visible e infrarroja coinciden con los colores de las nubes de polvo dominantes,  cirros galácticos relativamente inexplorados  solo unos pocos centenares de años luz por encima del plano de la Vía Láctea. Junto con las estrellas de la Vía Láctea, las nubes de polvo se localizan en el primer plano de esta destacada imagen. La galaxia enana compañera de M81, Holmberg IX,  puede ser vista justo por encima y a la izquierda de la gran espiral.

Objetos como el que arriba podemos contemplar, galaxias espirales, son como entes vivos y generan entropía negativa que hace posible la regeneración del Universo a través de los sistemas dinámicos de destrucción-construcción, es decir, algo muere para que algo surja a la vida. Esa es la Ley que impera en todo nuestro Universo.

¿Qué veríamos si fuésemos directo hacia un Agujero Negro?

¿Qué veríamos si fuésemos directo un Agujero Negro? Lo cierto es que, como nadie estuvo nunca en tal situación, lo único que podemos hacer es especular y … Algunos dicen que el Tiempo se ralentiza, otros que al pasar el horizonte de sucesos nuestro cuerpo se espaguetizaría y seríamos engullidos para formar parte de la monstruosa singularidad.

La preguntita para finalizar el reportaje, tiene su guasa, y, desde luego, considerando que el agujero negrocontiene el estado más denso de la materia que en el Universo pueda existir, la respuesta no resulta nada fácil, toda vez que, aunque nadie estuvo allí nunca para poder regresar y contarnos sus impresiones, lo cierto es que, según todos los indicios, la irresistible fuerza de Gravedad que emana del Agujero Negro, tiraría de nosotros con tal fuerza que nos espaguetizaría primero y pulverizaría después.

Mejor no pasarse por allí, por si acaso.

emilio silvera

Disfrutenlo.

Tres minutos que te harán ver la vida de otra manera. Vía Láctea …

Verdaderamente tenemos que reconocer que, hemos venido a caer a un lugar extremadamente pacífico si lo comparamos con otras regiones del Universo que, de manera continuada, no dejan de emitir sucesos de gran peligro al dejar libres enormes energías que podrían acabar con la vida en nuestro planeta de tenerlas cerca.

De todas las maneras, nuestra situación “privilegiada” tampoco debe dar lugar a que, podamos estar presumiendo continuamente, toda vez que, en el contexto del Universo… ¡Somos un simple grano de roca y agua en una inmensidad!