Salto cuántico

La desaparición de una partícula subatómica (por ejemplo un electrón) en un lugar y su simultánea aparición en otro. La rareza contraria a la intuición del concepto proviene en parte de las limitaciones del lenguaje de partículas para describir un fenómeno que es también, en muchos aspectos una onda.

Pero cuando el electrón desaparece en su orbital para de inmediato aparecen en otro más alto, lo hace sin recorrer la distancia que los separa, y el fenómeno ocurre porque el fotón ha sido golpeado por un fotón altamente ionizado que le transcribe su energía.

Schrödinger, ecuación de

Ecuación usada en mecánica ondulatoria cuya solución es la función de ondas de la partícula. La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo es:

donde donde Ψ es la función de ondas, es el operador de Laplace, h es la constante de Planck, m es la masa de la partícula, E es la energía total y U es la energía potencial.

Fue propuesta por el físico austriaco Edwin Schrödinger (1.887-1.961), quien fue el que más contribuyó al desarrollo de la mecánica ondulatoria y, precisamente esta ecuación, la elaboró como un reto al principio de indeterminación de Heisemberg, que nos demostró el hecho cierto de que si sabemos donde está la partícula no sabemos a donde se dirige y viceversa. Schrödinger, con su ecuación, nos da la oportunidad de encontrar con el mayor número de probabilidades posibles, el lugar en el que se encuentra la partícula.

Creo recordar que en alguna parte de este mismo trabajo ya he plantificado esta misma ecuación. Es posible, ya que mi manera de realizar estos escritos es el de estar siempre corriendo, sobre todo con mi mente, mucho más rápida que mi mano escritora.

Serie principal

Curva del diagrama de Hertzsprung-Russell a lo largo de la que se sitúan la mayoría de las estrellas.

Se dice que una estrella está en la secuencia principal en una etapa de su vida si brilla convirtiendo hidrógeno en helio en su centro o núcleo.

SETI

Search for Extraterrestrial Intelligence o Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre usando radiotelescopios para escuchar señales transmitidas por seres inteligentes de otros mundos.

Sin suerte hasta el día de hoy.

Simetría

Conjunto de invariancias de un sistema. Al aplicar una transformación de simetría sobre un sistema, el sistema queda inalterado. La simetría es estudiada matemáticamente usando teoría de grupos.

Algunas de las simetrías son directamente físicas. Algunos ejemplos son las reflexiones y las rotaciones en las moléculas y las translaciones en las redes cristalinas.

Las simetrías pueden ser discretas (es decir, cuando hay un número finito de transformaciones de simetría), como el conjunto de rotaciones de una molécula octaédrica, o continuar (es decir, cuando no hay un número finito), como el conjunto de rotaciones de un átomo o núcleo.

Existen simetrías más generales y abstractas, como la invariancia CPT y las simetrías asociadas a las teorías gauge.

Hablamos de simetría rota cuando se da una situación en la que el estado fundamental de un sistema de muchos cuerpos o el estado de vacío de una teoría cuántica de campos relativistas tiene una simetría menor que el hamiltoniano o lagrangiano que define el sistema.

Algunos ejemplos en física del estado sólido son el antiferromagnetismo y la superconductividad. En física de partículas, el modelo de Weinberg-Salam (teoría electrodébil) es un importante ejemplo de teoría cuántica de campos relativistas con simetría rota.

Cuando se comenta sobre la simetría rota, de inmediato, en mi cabeza aparece la imagen de un universo primigenio, opaco, donde el plasma lo invade todo y las temperaturas eran enormes. Reinaba una sola fuerza y la simetría del sistema era total. Cuando el universo comenzó a enfriarse se desprendieron del plasma los quarks que se juntaron para construir protones y neutrones que, a su vez, también se juntaron para formar núcleos, y los núcleos positivos como eran atrajeron a los electrones libres (negativos) para formar átomos.

La simetría quedó rota, la opacidad se convirtió en transparencia que dio paso a los fotones de luz. La única fuerza reinante entonces se rompió y se convirtió en las que ahora conocemos, y 200 millones de años más tarde aparecieron las primeras estrellas.

Singularidad

Punto de curvatura infinita del espacio donde las ecuaciones de la relatividad general pierden su validez. Un agujero negro es una singularidad; lo mismo, quizá, el universo en el primer momento del tiempo.

Se dice que es el punto matemático en el que ciertas cantidades físicas alcanzan valores infinitos. Así lo demuestra la relatividad donde sus ecuaciones nos dice que la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita en un agujero negro, o lo que es lo mismo, en ese punto que llamamos singularidad, el espacio y el tiempo, dejan de existir.

El Big Bang surgió de una singularidad donde la densidad y la temperatura de la materia eran infinitas.

Sólidos platónicos

Los cinco poliedros regulares (el tetraedro, el octaedro, el hexaedro, el icosaedro y el dodecaedro) considerados por Platón como la encarnación de ideales estéticos y racionales.

Sombra, materia en la

Clase teórica de partículas cuya existencia ha sido conjeturada por la teoría de la supersimetría, y que participan en pocas de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, si es que participan en alguna.

Es concebible que puedan existir planetas, estrellas y galaxias de materia en la sombra sin que percibamos su presencia.

Subatómica, partícula

Unidades fundamentales de la materia y la energía. Pueden ser clasificadas en fermiones, que tienen espín semientero y obedecen al principio de exclusión de Pauli, y bosones, que tienen espín entero y no obedecen al principio de exclusión.

El término partícula es metafórico, ya que todas las partículas subatómicas también manifiestan aspectos de conducta ondulatoria.

Suma de historias

Interpretación probabilística del pasado de un sistema, en la que se toma en cuenta la indeterminación cuántica y se reconstruye la historia en términos de cada camino posible y su probabilidad relativa.

Supercuerdas, teoría de

Teoría unificada de las interacciones fundamentales que incorpora supersimetría y en la que los objetos básicos son objetos unidimensionales (supercuerdas). Se piensa que las supercuerdas tienen una escala de longitud de unos 10^-35 m y, como distancias muy cortas están asociadas a energías muy altas, tienen una escala de energía del orden de 10¹⁹ GeV, que está muy por encima de la energía de cualquier acelerador que hoy pueda construirse. La teoría de supercuerdas nos sitúa en la distancia y energía de Planck.

Las cuerdas asociadas con los bosones sólo son consistentes como teorías cuánticas en un espacio-tiempo de 26 dimensiones; aquellas asociadas con los fermiones sólo lo son en un espacio-tiempo de 10 dimensiones: Se piensa que las cuatro dimensiones microscópicas surgen por un mecanismo de Kaluza-Klein, estando las restantes dimensiones "enrolladas" para ser muy pequeñas en el límite de Planck.

Una de las características más atractivas de la teoría de supercuerdas es que dan lugar a partículas de espín 2, que son identificadas con los gravitones, el boson intermediario de la gravedad que aún no ha sido descubierto. Por tanto, una teoría de supercuerdas automáticamente contiene una teoría cuántica de la fuerza gravitatoría que, largamente buscada por los físicos, hasta ahora no había aparecido.

También se piensa (esas son las señales encontradas) que las supercuerdas están libres de infinitos que no pueden ser eliminados por renormalización, que plagan todos los intentos de construir una teoría cuántica de campos que incorpore la gravedad. Hay algunas evidencias de que las supercuerdas están libres de infinitos, pero aún no hay una prueba definitiva.

Aunque no hay una evidencia directa de supercuerdas (la energía necesaria de 10¹⁹ GeV no está a nuestro alcance), algunas características de las supercuerdas son compatibles con los hechos experimentales observados en las partículas elementales, como la posibilidad de que las partículas no respeten la paridad, lo que en efecto ocurre en las interacciones débiles.

Finalizo la reseña dejando constancia de que esta teoría, la más avanzada hasta el momento, ha desembocado en lo que llaman la teoría M, expuesta por Edgar Witten, que unifica en una sola todas las teorías anteriores (supersimetría, supergravedad, cuerda, cuerda heterótica, etc), que se derivan a su vez de la teoría de 5 dimensiones expuesta por Kaluza y Klein que, a su vez, se deriva de la teoría de la relatividad general ¡otra vez Einstein!

Supersimetría

Conjunto de teorías que tratan de identificar relaciones simétricas que vinculan fermiones y bosones, es decir, partículas de espín semientero, como electrones, protones y neutrinos, y los de espín entero, como fotones y gluones (también gravitones).

Si se consigue construirla, una teoría plenamente lograda de la supersimetría proporcionaría una explicación unificada de las cuatro fuerzas fundamentales y podría aclarar también la evolución más temprana del universo.

La supersimetría, en realidad, ha sido ya superada y ha pasado a formar parte de otra teoría mayor y más compleja que, como se reseña en el apartado anterior, bajo el nombre de teoría de supercuerdas, engloba tanto la supersimetría como a otras teorías.

El problema de la teoría unificada de supercuerdas estriba en que, de momento, nadie ha sido capaz de desarrollar las matemáticas necesarias para continuarla y, al parecer, aún no han sido inventadas; ni ese genio llamado Witten, las conoce.

Siendo así la situación, parece que tendremos que esperar que surja un Riemann, un Ramanujan, o incluso, ¿por qué no?, un genio del calibre de Albert Einstein para que nos saque del apuro en que está, actualmente, la teoría de supercuerdas o M.