Jul
23
¡Imaginación para descubrir!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en ¡Imaginación! ~ Comments (4)
La luz está compuesta por fotones y precisamente ya se ha dicho que es la luz la que tiene el record de velocidad del universo al moversea unos 300.000 Km/s, exactamente 299.792’458 Km/s.
¿Y los neutrinos?
Los neutrinos se forman en ciertas reacciones nucleares y ningún físico atómico ha sido hasta ahora capaz de medir su masa. Es probable que los neutrinos, como los fotones, tengan una masa en reposo nula, aunque en realidad el neutrino nunca podrá estar en reposo y, como el fotón, siempre se está moviendo a 299.792’458 Km/s y adquieren esa velocidad desde el instante en que se forma. En algunas teorías de gran unificación se predice que el neutrino tiene masa no nula. Pero no hay evidencia concluyente para tal suposición.
Histórica foto tomada en noviembre de 1970 de la cámara donde se hizo la primera observación de un neutrino. Foto: Wikipedia
Pero los neutrinos no son fotones, porque ambos tienen propiedades muy distintas. Los fotones interaccionan fácilmente con las partículas de materia y son retardados y absorbidos al pasar por la materia. Los neutrinos, por el contrario, apenas interaccionan con las partículas de materia y pueden atravesar un espesor de años luz de plomo sin verse afectados.
En menos de un siglo, el neutrino pasó de una partícula fantasma – propuesta en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) a explicar el balance de energía en una forma de radioactividad,el llamado decaimiento beta, en una sonda capaz de escrutar el interior de estrellas y de la propia Tierra.
Parece claro, por tanto, que si los neutrinos tienen una masa en reposo nula, no son materia. Por otro lado, hace falta energía para formarlos, y al alejarse se llevan algo de ella consigo, de modo que son una forma de energía.
Jul
23
¿La Naturaleza? ¡Es la misma en todo el Universo!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El Universo y la Vida ~ Comments (0)
En cualquier mundo en el que podamos ver la imagen de arriba… ¡La vida estará presente!
¿Estamos ahora en condiciones de comprender por qué, si existieran animales en otros planetas capaces de moverse a través de sus mares, de su atmósfera o de sus tierras, sería muy probable que, también ellos, tengan simetría bilateral? En otro planeta, igual que en la Tierra, atuarían los mismos factores que darían lugar a la mencionada simetría. La Gravedad produciría diferencias esenciales entre arriba y abajo, y la locomoción originaría marcadas diferencias entre frente y dorso. La ausencia de asimetrías fundamentales en el entorno permitiría que la simetría izquierda derecha de los cuerpos permaneciera inalterada.
¿Extraños mundos con extrañas criaturas?
¿Podemos ir más allá? ¿Podemos esperar semejanzas más concretas entre la vida extraterrestre y la vida tal como la conocemos? Creo que sí, que de la misma manera que existen planetas como la Tierra que tendrán paisajes parecidos a los que podemos contemplar en nuestro mundo, de igual forma, dichos planetas podrán albergar formas de vida que, habiéndo surgido en condiciones similares a las nuestras de Gravedad, Magnetismo, Radiación… Habrán seguido el mismo camino que tomamos nosotros y los otros seres que en la fauna terrestre nos acompañan de entre los que algunos, tenemos que reconocer que son bien raritos dependiendo del medio en el que viven.
En los extraños mares de otros planetas, sin tener en cuenta la composición química, es difícil imaginar que la evolución de lugar a una forma más sencilla de locomoción que la que se produce ondulando colas y aletas. Que la propia evolución encontraría este tipo de propulsión viene avalado por el hecho de que, incluso en la Tierra, esta evolución se ha produción de manera totalmente espontánea e independiente. Los peces desarrollaron la propulsión cola-aleta; después, ellos mismos evolucionaron hasta convertirse en tipos anfibios que se arrastraban por tierra firme hasta llegar a ser reptiles.
Por ejejmplo, en nuestro planeta el ornitorrinco representa la primera rama de mamíferos a partir de un ancestro con características de ambos mamíferos y reptiles de hace 166 millones años. De alguna manera se mantiene una superposición de funciones, mientras que los mamíferos posteriores perdieron sus rasgos de reptil. Comparando el genoma del ornitorrinco con el ADN de otros mamíferos, incluidos los seres humanos que llegaron a lo largo del transcurso del tiempo, y los genomas de los pájaros, que bifurcan hace unos 315 millones años, ayuda a definir la evolución.
Ornitorrinco: ¿Mamífero, Ave o Reptil? Lo cierto es que, sin movernos de aquí, podemos ver los mismos extraños animales que nos podríamos encontrar en cualquier lugar situado en lejanos sistemas planetarios alumbrados por otras estrellas distintas a nuestro Sol. Allí como aquí en la Tierra, las mismas leyes, las mismas fuerzas, los mismos principios y los midsmos ritmos que el Universo impone por el inmenso Cosmos, estarían presentes.
Algunos reptiles fueron evolucionando y dieron lugar a a los mamíferos. Pero cuando algunos de estos últimos regresaron al mar (los que luyego han sido ballenas y focas, por ejemplo), sus piernas volvieron a evolucionar hacia las formas de las aletadestinadas a la propulsión por el medio acuatico y a la navegación.
De la misma manera, cuesta imaginarse una forma más sencilla de volar por el aire que no sea utilizando las alas. De nuevo, también en la Tierra ha habido una evolución independiente y paralela de las alas. Los reptiles las desarrollaron a causa de la evolución, y llegaron a volar.
Los Pterodáctilos desaparecieron hace unos 100 millones de años
Lo mismo hicieron los insectos. Algunos mamíferos, como la ardilla voladora, desarrollaron alas para planear. El murciélago, otro mamífero, desarrolló unas alas excelentes. Algunas especies de peces, que saltan por encima del agua para evitar ser capturadas, se han provisto de alas de planeo.
¡La Naturaleza! ¿Qué no será posible para ella?
En tierra firme, ¿existe algún modelo más sencillo por el cual un animal puede desplazarce que no sea mediante apendices articulados? Las patas de un perro, desde el punto de vista mevcánico, no se diferencian demasiado de las de una mosca, pese a haber sufrido evoluciones completamente independientes una de otra. Evidentemente, la rueda es también, una máquina muy sencilla, útil para desplazarce por tierra, pero hay buenas razones técnicas que dificultan su evolución.
Recuerdo haber visto con los chicos cuando eran pequeños, aquella película en la que L. Frank Baum, en Ozma de Oz, inventó una raza de hombres, llamada “los rodadores” , con cuatro piernas como un perro pero que, cada una de ellas terminaba con una ruedecilla que les hacía correr velozmente para causar el pánico en la pequeña protagonista de la fantástica historia. Y, de la misma manera, si nos paramos a observar la Naturaleza y las criaturas que en ella han llegado a sugir, el asombro de tan fantástico logro, nos llega a dejar sin habla.
Pese a que ningún animal utiliza ruedas para autopropulsarce a través del suelo o del aite, sí existen bacterias que se mueven por los líquidos haciendo rodar sus flagelos a modo de propulsores.
Existen mecanismos de rotación en el interior de las células para esparcir filamentos retorcidos de ADN. Algunos aniumales unicelulares se desplazan a través del agua haciendo que ruede todo su cuerpo. Si estudiamos el mundo microscópico de esos infinitesimales seres, nos quedaríamos maravillados de la inmensa diversidad de mecanismos que utilizan para poder realizar sus actividades cotidianas.
Órganos sensoriales como los ojos y nariz también deben ser como son si la vida evoluciona hacia algún tipo de actividad inteligente avanzada. Las ondas electromagnéticas son ideales para dar al cerebro un cuidadoso “mapa” del mundo exterior. Las ondas de presión, transmitidas por moléculas, proporcionan pistas adicionales de gran valor sobre el entorno, y son captadas por los oídos. Las moléculas emanadas por una sustancia se detectan por la nariz.
Por ahí fuera, cualquier cosa que podamos imaginar… ¡Podría ser posible!
No es imposible que puedan existan culturas avanzadas extraterrestres inteligentes en las que el olfato y el gusto no sean solamente los sentidos dominantes, sino que también sean los que proporcionan los principales medios de comunicación entre individuos. Hasta hace muy pocos años, los biólogos no han descubierto que, en especies animales terrestres, se transmite una gran cantidad de información mediante una transferencia directa de sustancias que ahora se denominan feromonas.
Puesto que tanto la luz como el sonido y las moléculas existen efectivamente en otros planetas, parece que la evolución debería crear también sentidos que explotaran éstos fenómenos como excelente medio de control de las circunstancias de la vida. Aquí en la Tierra, por ejemplo, el ojo no ha tenido menos de tres desarrollos independientes entre sí: Los ojos de los vertebrados, los ojos de los Insectos y los de las diversas clases de moluscos.
¡La Naturaleza! Esa maravilla
El pulpo, por ejemplo, tiene un ojo particularmente bueno (de hecho, en algunos aspectos es mejor que el nuestro); posse párpados, córnea, iris, pupíla, retina igual que el ojo humano, ¡aunque ha evolucionado de forma completamente independiente del ojo de los vertebrados! Es difícil encontrar un ejemplo más sorprendente de cómo la evolución, actuándo según dos líneas de desarrollo desconectadas, puede llegar a crear dos instrumentos nada sencillos que, en esencia, poseen la misma función e idéntica estructura.
Pueden parecer muy diferentes pero… Nos sorprendería saber que están hechos de la misma cosa
Los ojos, igual que otros órganos sensoriales, tienen buenas razones para constituir un tipo de cara habitual. En primer lugar, constituye una gran ventaja que ojos, nariz y oídos estén situados cerca de la boca, pués así son de utilidad para buscar alimentos. Asimismo, resulta ventajoso que estén colocados en las proximidades del cerebro: la sensibilidad está allí, y debe reaccionar para conseguir alimentos, eludir peligros y atisbar el mundo que nos rodea transmitiendo, por medio de los sentidos al cerebro, lo que pasa a nuestro alrededor.
El propio cerebro, al evaluar e interpretar los impulsos sensoriales, lo hace mediante redes eléctricas: una especie de microcomputador de inmensa complejidad. Los filamentos nerviosos que conducen los impulsos eléctricos pueden ser esenciales para el cerebro de los seres vivos avanzados (de ello hemos hablado aquí con frecuencia).
Si la vida en otros planetas llega a alcanzar el nivel de inteligencia de nuestra especie en la Tierra, parece probable que tendría al menos, algunos rasgos humanoides. La ubicación de los dedos en los extremos de los brazos reporta, evidentemente, indudables ventajas. De la misma manera y para su seguridad, el valioso cerewbro debe estar fuertemente encastado y, además, tan alejado del suelo como sea posible, su seguridad es esencial.
Imaginar podemos todo lo que a nuestras mentes pueda acudir, incluso seres con ojos en las puntas de los dedor pero, la Naturaleza es racional, no pocas veces decimos que es sabia y, si pensamos en todo lo que antes hemos heído y visto, no tenemos más remedio que aceptarlo: ¡La Naturaleza es realmente Sabia! y, lo mismo que aquí en la Tierra, habrá sabido conformar criaturas en esos mundos lejanos en los que, la diversidad, será tan abundante como lo es en nuestro propio planeta y, lo mismo que en él, en esos otros mundos estará presente la evolución y la adaptación medio que, en definitiva, son las reglas que rigen cuando la vida está presente.
emilio silvera
Jul
23
¿Materia Oscura? ¿Qué es eso?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Astrofísica ~ Comments (2)
El detector AMS instalado en el exterior de la Estación Espacial Internacional (ISS). / NASA
Los científicos del detector de partículas AMS, enganchado en la Estación Espacial Internacional (ISS), han presentado los primeros resultados de su búsqueda de materia oscura con los datos tomados en el espacio durante más de un año y medio, en los que se ha identificado unos 400.000 positrones (la partícula de antimateria equivalente al electrón pero con carga eléctrica positiva). Sus conclusiones están aún en el aire: “En los próximos meses, el AMS será capaz de afirmar de modo concluyente si estos positrones son una señal de materia oscura o si tienen otro origen”, ha declarado Samuel Ting, premio Nobel de Física y líder del experimento. Con la presentación oficial de los datos este miércoles, en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, se aclaran algo los rumores que han circulado en las últimas semanas acerca de si el detector espacial había dado con una elusiva materia oscura o no. La respuesta es que habrá que seguir esperando. El AMS se montó en el CERN, pero no es un experimento del ese laboratorio europeo como tal.
El AMS, un experimento liderado por Estados Unidos y en el que participan científicos e ingenieros de 16 países, incluida España (sobre todo, el Ciemat), registra el flujo de rayos cósmicos en órbita, antes de que estas partículas cargadas eléctricamente que permean el espacio, puedan interactuar con la atmósfera terrestre. Entre esas partículas hay positrones, partículas de antimateria. Se sabe desde hace dos décadas, recuerdan los científicos, se ha registrado con otros experimentos, incluido el Pamela, también en el espacio. Pero AMS ha obtenido “la mayor colección de partículas de antimateria registradas en el espacio”, dicen sus responsables en un comunicado de prensa. Los resultados “son consistentes con el origen de los positrones a partir de la aniquilación de partículas de materia oscura en el espacio, pero no es suficiente para descartar otras explicaciones”. Cabe, pues, entre otras, la explicación alternativa de que esas partículas de antimateria se han originado en púlsares de la galaxia, lo que apuntaría a una explicación de astrofísica convencional.
“La materia oscura es uno de los misterios más importantes de la física actualmente”, recuerdan los científicos de AMS. Se conoce su presencia por su efecto gravitatorio en el universo, pero no emite ni absorbe radiación electromagnética y, aunque supone el 27% de la composición del cosmos, no se sabe lo que es. “Una posibilidad, predicha por una teoría conocida como supersimetría es que los positrones pueden producirse cuando dos partículas de materia oscura colisionan y se aniquilan”. De ahí la conexión de los positrones detectados por AMS y la materia oscura. El alto nivel de precisión de este detector, “nos permitirá decir si nuestra observación de positrones tiene origen en la materia oscura o en los pulsares”, recalca Ting. Los datos presentados hoy se van a publicar oficialmente en la revista Physical Review Letters).
El AMS es un experimento del Departamento de Energía estadounidense y la NASA, propuesto por Ting que ha tardado casi dos décadas en convertirse en realidad operativa. Se diseñó para viajar a la Estación Espacial Internacional a bordo de un transbordador de la NASA y la paralización de los vuelos de aquellas naves tras el accidente del Columbia (febrero de 2003) impidió su puesta en órbita en las fechas previstas. Luego, cuando se reanudaron los vuelos, se detectó un fallo de funcionamiento del gran imán diseñado para el AMS y hubo que retrasar de nuevo su lanzamiento hasta que esa pieza clave del detector fue sustituida por el imán convencional que se había utilizado en un prototipo que se ensayó años antes en el espacio. Finalmente, el AMS, un aparato de 7,5 toneladas, voló a la estación en el último transbordador, en mayo de 2011. Fue instalado allí, en el exterior de la base orbital por los astronautas y, desde entonces, funciona perfectamente, según sus responsables, que confían en que el equipo funcione en el espacio 20 años.
Fuente: El País
Jul
23
Comunicado de la RSEF
por Emilio Silvera ~ Clasificado en el Mundo y nosotros ~ Comments (0)
Comunicado de la Junta de Gobierno de la RSEF sobre Horizonte H2020.
Horizonte 2020, oportunidades para la investigación y educación en tiempos de crisis
Superar la crisis actual, que ya afecta profundamente al bienestar presente y futuro de nuestra sociedad, requiere un impulso renovado a escala Europea y Nacional para fomentar una política científica capaz de estimular un crecimiento sostenido. Necesitamos un impulso renovado de los acuerdos de los Presidentes de Gobierno Europeos que en Lisboa del año 2000 acordaron como objetivo prioritario hacer de la Unión Europea una economía competitiva y dinámica basada en el conocimiento.
La Unión Europea (EU) está preparando la iniciativa denominada Horizonte 2020 (H2020) para la financiación de la investigación e innovación tecnológica en Europa en el período 2014-2020 con un presupuesto inicialmente acordado de 80.000 M€.
H2020 integrará por primera vez los programas Europeos de financiación de I+D+i en un único programa que pretende cubrir el proceso desde la idea (ciencia básica) hasta su comercialización (fase industrial) con tres objetivos estratégicos:
I. ‘Ciencia Excelente’ en Europa, financiando a investigadores de alto nivel en la frontera del conocimiento (Consejo Europeo de Investigación), apoyando a tecnologías emergentes para promover nuevos campos de investigación e innovación, acciones Marie Curie con énfasis en el impulso a la formación y la movilidad de jóvenes investigadores y mediante el desarrollo de infraestructuras europeas de investigación.
II. ‘Liderazgo industrial’ incluyendo tecnologías esenciales para el desarrollo industrial en Europa tales como Tecnologías de la comunicación en ciencia, industria y retos de la sociedad. Nanotecnologías y materiales avanzados, Biotecnología y Espacio.
III. ‘Retos de la Sociedad’ con áreas de acción que incluyen entre otras, Seguridad alimentaria, Energía segura, limpia y eficiente, Transporte ecológico e integrado y Cambio Climático.
Los investigadores y docentes de la Real Sociedad Española de Física (RSEF) consideramos la discusión de los acuerdos de financiación de la Unión Europea (EU) para el programa de investigación e innovación tecnológica del período 2014-2020 (Horizonte 2020) una oportunidad única para fortalecer el puente entre ciencia básica y aplicaciones tecnológicas; una oportunidad para afianzar la posición Europea y Española en investigación e innovación tecnológica en tiempos de crisis. Horizonte 2020 como símbolo de la dimensión tecnológica de la ciencia, donde el conocimiento básico es semilla de nueva tecnología y la tecnología es a su vez una fuerza motora de nuevo conocimiento. Una economía basada en el conocimiento científico-tecnológico como única alternativa para abordar los desafíos a los que se enfrenta nuestra sociedad.
Hay que buscar oportunidades en tiempos de crisis. Oportunidades para fomentar nuestras fortalezas pero también para reconocer y corregir nuestras debilidades. Fortalezas basadas en la excelencia del factor humano en Europa para el desarrollo de la ciencia y educación que permita hacer frente a los retos de la sociedad en temas tan alarmantes como el problema de la energía y el impulso de tecnologías esenciales para el bienestar social. Pero también debilidades cuando la diversidad es fuente de fragmentación; cuando es urgente evitar la fuga de cerebros como garantía del futuro Europeo y Español; cuando hay una necesidad para fortalecer el compromiso entre agentes públicos y privados para estimular crecimiento y generación de puestos de trabajo. El Horizonte 2020 como una oportunidad para fortalecer y optimizar la Investigación y la Industria en Europa y en sus Estados Miembros. Horizonte 2020 como un programa ambicioso que permita relanzar una economía basada en el conocimiento, transformando la crisis actual en oportunidades de futuro.
Los investigadores, docentes y profesionales de la física de la RSEF asumimos nuestro compromiso con la sociedad para fomentar un mundo mejor basado en nuestra búsqueda de nuevos desarrollos en tecnología, ciencia y educación; nuestro compromiso con la ética que se deriva de la búsqueda del conocimiento. Las Sociedades Científicas están llamadas a desempeñar un papel activo, desde la propia sociedad civil, que los poderes públicos no deberían ignorar en ningún caso.
Esperamos que nuestros representantes políticos Europeos y Nacionales, pilares esenciales de nuestra sociedad democrática, muestren la visión de futuro que la sociedad espera de ellos; una visión de futuro para mantener la financiación de la investigación, innovación y educación como estrategia para encontrar y poner en práctica soluciones a los temores y desafíos a los que se enfrenta nuestra sociedad.
Por estos motivos solicitamos que España mantenga un apoyo decidido a los presupuestos Horizonte 2020; solicitamos una financiación de nuestro sistema nacional de investigación de I+D+i que nos permita amplificar los retornos Horizonte 2020 a nuestro país; solicitamos medidas urgentes para mantener el factor humano en España esencial para el desarrollo de la industria del conocimiento. Solicitamos, en definitiva, el compromiso de nuestros representantes políticos con la ciencia, la tecnología y la educación para poder ser competitivos a nivel Europeo.
En tiempos de crisis la investigación y la educación aportan las oportunidades que Europa y España necesitan.
Junta de Gobierno de la Real Sociedad Española de Física
Jul
23
¡La Física! Sus curiosidades
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (2)
Comentando, sobre Ramanuján y su cuaderno perdido, recordé lo que dijo el matemático Richard Askey:
“El trabajo de este año, mientras se estaba muriendo, era el equivalente a una vida entera de un matemático muy grande”. Lo que él consiguió era increíble. Los matemáticos Jonathan Borwien y Meter Borwein, en relación a la dificultad y la ardua tarea de descifrar los cuadernos perdidos, dijeron: “Que nosotros sepamos nunca se ha intentado una redacción matemática de este alcance o dificultad”.
Por mi parte creo que, Ramanujan, fue un genio matemático muy adelantado a su tiempo y que pasaran algunos años hasta que podamos descifrar al cien por ciento sus trabajos, especialmente, sus funciones modulares que guardan el secreto de la teoría más avanzada de la física moderna, la única capaz de unir la mecánica quántica y la Gravedad.
Las matemáticas de Ramanujan son como una sinfonía, la progresión de sus ecuaciones era algo nunca visto, él trabajaba desde otro nivel, los números se combinaban y fluían de su cabeza a velocidad de vértigo y con precisión nunca antes conseguida por nadie. Tenía tal intuición de las cosas que éstas simplemente fluían de su cerebro. Quizá no los veía de una manera que sea traducible y el único lenguaje eran los números.
Como saben los físicos, los ” accidentes” no aparecen sin ninguna razón. Cuando están realizando un cálculo largo y difícil, y entonces resulta de repente que miles de términos indeseados suman milagrosamente cero, los físicos saben que esto no sucede sin una razón más profunda subyacente. Hoy, los físicos conocen que estos “accidentes” son una indicación de que hay una simetría en juego. Para las cuerdas, la simetría se denomina simetría conforme, la simetría de estirar y deformar la hoja del Universo de la cuerda.
Aquí es precisamente donde entra el trabajo de Ramanujan. Para proteger la simetría conforme original contra su destrucción por la teoría cuántica, deben ser milagrosamente satisfechas cierto número de identidades matemáticas que, son precisamente las identidades de la función modular de Ramanujan. ¡Increíble! Pero, cierto.
En resumen, he dicho que las leyes de la naturaleza se simplifican cuando se expresan en dimensiones más altas. Sin embargo, a la luz de la teoría cuántica, debemos corregir algo Este sentido básico de mirar la cuestión. El enunciado correcto sería ahora: las leyes de la naturaleza se simplifican cuando se expresan COHERENTEMENTE en dimensiones más altas. El añadido de la palabra coherente es crucial. Esta ligadura nos obliga a utilizar las funciones modulares de Ramanujan, que fijan en diez la dimensión del espacio – tiempo. Esto, a su vez, puede darnos la clave decisiva para explicar el origen del Universo.
Einstein se preguntaba a menudo si Dios tuvo alguna elección al crear el universo. Según los teóricos de supercuerdas, una vez que exigimos una unificación de la teoría cuántica y la relatividad general, Dios no tenía elección. La auto consistencia por sí sola, afirman ellos, debe haber obligado a Dios a crear el universo como lo hizo.
Existen teorías muy bonita pero ¿existen algunas evidencias? En realidad la respuesta la hallamos en el contexto de la teoría de cuerdas. Que sabemos que no se puede comprobar experimentalmente por el momento. En concreto, la respuesta es la correspondencia AdS/CFT de la que hablé aquí. Por recordarlo brevemente, esta es una herramienta matemática desarrollada enteramente en la teoría de cuerdas afirma que un espacio anti-de Sitter de cinco dimensiones tiene una frontera de 4 que en cierto límite se parece al espaciotiempo plano con 1 dimensión temporal y 3 espaciales. Esta reducción de una dimensión nos lleva a relacionar inmediatamente la correspondencia AdS/CFT con el principio holográfico y de hecho, la correspondencia es da tratamiento matemático riguroso al principio holográfico.
Aunque el perfeccionamiento matemático introducido por la teoría de cuerdas ha alcanzado alturas de vértigo y ha sorprendido a los matemáticos, los críticos de la teoría aún la señalan como su punto más débil. Cualquier teoría, afirman, debe ser verificable. Puesto que ninguna teoría definida a la energía de Planck de 1019 miles de millones de eV es verificable, ¡La teoría de supercuerdas no es realmente una teoría! Y, de momento, parece que la debemos colocar en la estantería de las hipótesis o en la de los Hermosos Sueños.
El principal problema, es teórico más que experimental. Si fuéramos suficientemente inteligentes, podríamos resolver exactamente la teoría y encontrar la verdadera solución no perturbativa de la teoría. Así lo cree un amigo mío llamado Armando que nos viene a decir que, lo de las altas energías de Planck para verificar la teoría de cuerdas, es una excusa ordenada por la ignorancia. Sin embargo, esto no nos excusa de encontrar algún medio por el que verificar experimentalmente la teoría, debemos esperar señales de la décima dimensión.
¿La décima dimensión? Pero, ¿No eran once?
¡Qué extraño sería que la teoría final se descubriera durante nuestra vida! El descubrimiento de las leyes finales de la Naturaleza marcará una discontinuidad en la Historia del intelecto humano, la más abrupta que haya ocurrido desde el comienzo de la ciencia moderna en el siglo XVII. ¿Podemos imaginar ahora como sería?
Steven Weinberg
Pienso en lo que sería una cuerda, esos filamentos que están más allá de los quarks y no me puedo abstraer de pensar en el electrón y el positrón que son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lentos, que significa “delgado”).
Aunque el electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Josepth John Thomson (1856-1940), el problema de su estructura, si la hay, no está resuelto. Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9,1093897 (54)x10-31kg la primera y, 1,602 177 33 (49)x10-19 culombios, la segunda, y también su radio clásico: r0 = e2/(mc2) = 2’82×10-13 cm no se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos cursiva que el electrón (o positrón) y que lleve una carga eléctrica, sea lo que fuese (sabemos como actúa y cómo medir sus propiedades, pero aun no sabemos qué es), tenga asociada un mínimo de masa, y que esta es la que se muestra en el electrón.
Lo cierto es que, el electrón, es una maravilla en sí mismo. El Universo no sería como lo conocemos si el electrón (esa cosita “insignificante”), fuese distinto a como es, bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.
¡No por pequeño, se es insignificante! Recordémoslo, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.
En realidad, existen partículas que no tienen en absoluto asociada en ellas ninguna masa (es decir, ninguna masa en reposo). Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnéticas se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones.
Esta manifestación en forma de partículas de lo que, de ordinario, concebimos como una onda se denomina fotón, de la palabra griega que significa “luz”.
El fotón tiene una masa de 1, una carga eléctrica de 0, pero posee un espín de 1, por lo que es un bosón. ¿Cómo se puede definir lo que es el espín? Los fotones toman parte en las reacciones nucleares, pero el espín total de las partículas implicadas antes y después de la reacción deben permanecer inmutadas (conservación del espín). La única forma que esto suceda en las reacciones nucleares que implican a los fotones radica en suponer que el fotón tiene un espín de 1. El fotón no se considera un leptón, puesto que este termino se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula Tau con sus correspondientes neutrinos.
Existen razones teóricas para suponer que, cuando las masas se aceleran (como cuando se mueven en órbitas elípticas en torno a otra masa o llevan a cabo un colapso gravitacional), emiten energía en forma de ondas gravitacionales. Esas ondas pueden así mismo poseer aspecto de partícula, por lo que toda partícula gravitacional recibe el nombre de gravitón.
La fuerza gravitatoria es mucho, mucho más débil que la fuerza electromagnética. Un protón y un electrón se atraen gravitacionalmente con sólo 1/1039 de la fuerza en que se atraen electromagnéticamente. El gravitón (aún sin descubrir) debe poseer, correspondientemente, menos energía que el fotón y, por tanto, ha de ser inimaginablemente difícil de detectar.
De todos modos, el físico norteamericano Joseph Weber emprendió en 1.957 la formidable tarea de detectar el gravitón. Llegó a emplear un par de cilindros de aluminio de 153 cm. De longitud y 66 de anchura, suspendidos de un cable en una cámara de vacío. Los gravitones (que serían detectados en forma de ondas), desplazarían levemente esos cilindros, y se empleó un sistema para detectar el desplazamiento que llegare a captar la cienmillonésima parte de un centímetro.
Las débiles ondas de los gravitones, que producen del espacio profundo, deberían chocar contra todo el planeta, y los cilindros separados por grandes distancias se verán afectados de forma simultánea. En 1.969, Weber anunció haber detectado los efectos de las ondas gravitatorias. Aquello produjo una enorme excitación, puesto que apoyaba una teoría particularmente importante (la teoría de Einstein de la relatividad general). Desgraciadamente, nunca se pudo comprobar mediante las pruebas realizadas por otros equipos de científicos que duplicaran el hallazgo de Weber.
De todas formas, no creo que, a estas alturas, nadie pueda dudar de la existencia de los gravitones, el bosón mediador de la fuerza gravitatoria. La masa del gravitón es cero, su carga es cero, y su espín de 2. Como el fotón, no tiene antipartícula, ellos mismos hacen las dos versiones. Si todas las fuerzas tienen una partícula mensajera, ¿por qué la Gravedad no la tendría?
¿Cómo será el dichoso y esquivo gravitòn?
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 contrario), seguramente serán ellos los que, finalmente, nos faciliten las respuestas sobre las ondas gravitacionales y el esquivo gravitón.
La onda gravitacional emitida por el agujero negro produce una ondulación en la curvatura del espacio-temporal que viaja a la velocidad de la luz transportada por los gravitones.
Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla, me obligan a pensar y me transporta 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, es la escala de longitud por debajo de la cual el 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.
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.
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 finita. 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 (vació 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 fundón de Bloch en un cristal. Se puede derivar tanto como un resultado general o bien usando técnicas de instantón. 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.
Pero, a todo esto, no perdamos de vista los campos de Higgs, ahí se espera que esté escondida la gran sorpresa de la Física de éste siglo que, según dicen, llegará de la mano del LHC. ¿Será eso cierto?
emilio silvera