Una vez que se ha puesto orden entre las numerosas especies de partículas, se puede reconocer una pauta. Igual que Dimitri Ivanovich Mendeleev descubrió el sistema periódico de los elementos químicos en 1869, así también se hizo visible un sistema similar para las partículas. Esta pauta la encontraron independientemente el americano Murray Gell-Mann y el israelí Yuval Ne’eman. Ocho especies de mesones, todos con el mismo espín, u ocho especies de bariones, con el mismo espín, se podían reagrupar perfectamente en grupos que llamaremos multipletes. El esquema matemático correspondiente se llama SU(3). Grupletes de ocho elementos forman un octete “fundamental”. Por esta razón Gell-Mann llamó a esta teoría el “óctuplo camino”. Lo tomó prestado del budismo de acuerdo con el cual el camino hacia el nirvana es el camino óctuplo.

Pero las matemáticas SU(3) también admiten multipletes de diez miembros. Cuando se propuso este esquema se conocían nueve bariones con espín 3/2. Los esquemas SU(3) se obtienen al representar dos propiedades fundamentales de las partículas, la extrañeza S frente al iso-espín I₃ , en una gráfica.

La cámara de burbujas es un detector de partículas cargadas eléctricamente. La cámara la compone una cuba que contiene un fluido transparente, generalmente hidrógeno líquido, que está a una temperatura algo más baja que su temperatura de ebullición. Una partícula cargada deposita la energía necesaria para que el líquido comience a hervir a lo largo de su trayectoria, formando una línea de burbujas.

Las partículas cargadas van dejando una huella que se marca para poder comprobarla

Cuando las partículas entran en el compartimento, un pistón disminuye repentinamente la presión dentro del compartimiento. Esto causa que el líquido pase a un estado sobrecalentado, en el cual un efecto minúsculo, tal como el paso de una partícula cargada cerca de un átomo, es suficiente para originar la burbuja de líquido vaporizado. Esta traza puede fotografiarse, pues la cámara tiene en su parte superior una cámara fotográfica. La cámara se somete a un campo magnético constante, lo cual hace que las partículas cargadas viajen en trayectorias helicoidales cuyo radio queda determinado por el cociente entre la carga y la masa de la partícula. De esta manera se pueden obtener la masa y la carga de las partículas que entran en la cámara. Sin embargo, no hay manera de medir con eficacia su velocidad (con lo cual se podría determinar su energía cinética).

Imagen de trazas en la cámara de burbujas del primer evento observado incluyendo bariones Ω, en el Laboratorio Nacional Brookhaven. Dependiendo de su masa y tamaño las partículas producen distintos remolinos en la cámara de burbujas.

De esta manera, Gell-Mann predijo un décimo barión, el omega-menos (Ω^–), y pudo estimar con bastante precisión su masa porque las masas de los otros nueve bariones variaban de una forma sistemática en el gráfico (también consiguió entender que las variaciones de la masa eran una consecuencia de una interacción simple). Sin embargo, estaba claro que la ^Ω-, con una extrañeza S = -3, no tenía ninguna partícula en la que desintegrarse que no estuviera prohibida por las leyes de conservación de la interacción fuerte. De modo que, la ^Ω- sólo podía ser de tan sólo 10¯²³ segundos como los demás miembros del multiplete, sino que tenía que ser del orden de 10¯¹⁰ segundos. Consecuentemente, esta partícula debería viajar varios centímetros antes de desintegrarse y esto la haría fácilmente detectable. La Ω¯ fue encontrada en 1964 con exactamente las mismas propiedades que había predicho Gell-Mann.

Se identificaron estructuras multipletes para la mayoría de los demás bariones y mesones y Gell-Mann también consiguió explicarlas. Sugirió que los mesones, igual que los bariones, debían estar formados por elementos constitutivos “más fundamentales aún”. Gell-Mann trabajaba en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena (CalTech), donde conversaba a menudo con Richard Feynman. Eran ambos físicos famosos pero con personalidades muy diferentes. Gell-Mann, por ejemplo, es conocido como un entusiasta observador de Pájaros, familiarizado con las artes y la literatura y orgulloso de su conocimiento de lenguas extranjeras.

A comienzos de los años sesenta, un profesor del Instituto de Tecnología de California (Caltech) imparte un curso completo de física ante una cada día más numerosa. Su nombre: Richard Feynman

Feynman fue un hombre hecho a sí mismo, un analista riguroso que se reía de cualquier cosa que le recordara la autoridad establecida. Hay una anécdota que parece no ser cierta de hecho, pero que me parece tan buena que no puedo evitar el contarla; podía haber sucedido de esta forma. Gell-Mann le dijo a Feynman que tenía un problema, que estaba sugiriendo un nuevo tipo de ladrillos constitutivos de la materia y que no sabía qué nombre darles. Indudablemente debía haber de haber pensado en utilizar terminología latina o griega, como ha sido costumbre siempre en la nomenclatura científica. “Absurdo”, le dijo Feynman; “tú estás hablando de cosas en las que nunc ase había pensado antes. Todas esas preciosas pero anticuadas palabras están fuera de lugar. ¿Por qué no los llamas simplemente “shrumpfs”, “quacks” o algo así?”.

Los pequeños componentes de la materia ordinaria

Cuando algún tiempo después le pregunté a Gell-Mann, éste negó que tal conversación hubiera tenido lugar. Pero la palabra elegida fue quark, y la explicación de Gell-Mann fue que la palabra venía de una frase de Fynnegan’s Wake de James Joyce; “¡Tres quarks para Muster Mark!”. Y, efectivamente así es. A esas partículas les gusta estar las tres juntas. Todos los bariones están formados por tres quarks, mientras que los mesones están formados por un quark y un anti-quark.

Los propios quarks forman un grupo SU(3) aún más sencillo. Los llamaremos “arriba (u)”, “abajo” (d), y “extraño” (s). Las partículas “ordinarias” contienen solamente quarks u y d. Los hadrones “extraños” contienen uno o más quarks s (o antiquarks ŝ).

La composición de quarks de espín 3/2 se puede ver en cualquier tabla de física.. La razón por la que los bariones de espín ½ sólo forman un octete es más difícil de explicar. Está relacionada con el hecho de que en estos estados, al menos dos de los quarks tienen que ser diferentes unos de otros.

Junto con los descubrimientos de los Hadrones y de sus componentes, los Quarks, durante la primera mitad del sigo XX, se descubrieron otras partículas. Los Hadrones forman dos ramas, los mesones formados por dos qiuarks y los bariones por tres.

Realmente, la idea de que los hadrones estuvieran formados por ladrillos fundamentales sencillos había sido también sugerida por otros. George Zweig, también en el Cal Tech, en Pasadena, había tenido la misma idea. Él había llamado a los bloques constitutivos “ases!, pero es la palabra “quark” la que ha prevalecido. La razón por la que algunos nombres científicos tienen más éxito que otros es a veces difícil de comprender.

Pero en esta teoría había algunos aspectos raros. Aparentemente, los quarks (o ases) siempre existen en parejas o tríos y nunca se han visto solos. Los experimentadores habían intentado numerosas veces detectar un quark aislado en aparatos especialmente diseñados para ello, pero ninguno había tenido éxito.

Loa quarks –si se pudieran aislar- tendrían propiedades incluso más extrañas. Por ejemplo, ¿Cuáles serían sus cargas eléctricas? Es razonable suponer que tanto los quarks u como los quarks s y d deban tener siempre la misma carga. La comparación de la tabla 5 con la tabla 2 sugiere claramente que los quarks d y s tienen carga eléctrica -1/3 y el quark u tiene carga +2/3. Pero nunca se han observado partículas que no tengan carga múltiplo de la del electrón o de la del protón. Si tales partículas existieran, sería posible detectarlas experimentalmente. Que esto haya sido imposible debe significar que las fuerzas que las mantienen unidas dentro del hadrón son necesariamente increíblemente eficientes.

Todos sabemos que los Lepotines son: El elentrón, el Muón y la partícula Tau y, cada una de ellas tiene su tipo de neutrino: el electrónico, el muónico y el tauónico.

Aunque con la llegada de los quarks se ha clarificado algo más la flora y la fauna de las partículas subatómicas, todavía forman un conjunto muy raro, aún cuando solamente unas pocas aparezcan en grandes cantidades en el universo (protones, neutrones, electrones y fotones). Como dijo una vez Sybren S. de Groot cuando estudiaba neutrinos, uno realmente se enamora de ellos. Mis estudiantes y yo amábamos esas partículas cuyo comportamiento era un gran misterio. Los leptones, por ser casi puntuales, son los más sencillos, y por tener espín se ven afectados por la interacción que actúa sobre ellos de forma muy complicada, pero la interacción débil estaba bastante bien documentada por entonces.

Los hadrones son mucho más misteriosos. Los procesos de choque entre ellos eran demasiado complicados para una teoría respetable. Si uno se los imagina como pequeñas esferas hachas de alguna clase de material, aún quedaba el problema de entender los quarks y encontrar la razón por la que se siguen resistiendo a los intentos de los experimentadores para aislarlos.

Emilio Silvera Vázquez

Si queréis saber más sobre el tema, os recomiendo leer el libro Partículas de Gerard ´t Hooft

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¿Tiene algún sentido nuestra presencia en el Universo?

 ¡Los pensamientos! Nos hacen saber y crear

¿Pueden llegarnos mensajes del futuro?

Los átomos, el núcleo atómico

¿Quién puede saber los paisajes que encontrar3emos en otros mundo?

El Universo es mucho más grande de lo que podemos imaginar, y contiene muchas más cosas de las que conocemos. Precisamente por esa razón, nunca deja de asombrarnos al mismo tiempo que nos produce fascinación todo lo que podemos ir descubriendo a medida que avanzamos en la técnica que nos permite acceder a las escalas de muy grande y también, al ámbito vertiginoso y exótico de la mecánica cuántica, allí donde los pequeños objetos nos enseñan un “extraño mundo” muy alejado de este otro de los objetos grandes. En realidad, se trata del mismo “mundo” que se construye a partir de lo infinitesimal para poder llegar a las macro estructuras que conocemos como los cúmulos y super-cúmulos de galaxias.

Lo cierto es que, si preguntamos:

¿Qué amaño tiene el universo?

Nos dicen tiene unos 93 000 millones de años luz de diámetro. Sin embargo, lo cierto es que poco se conoce con certeza sobre el tamaño del universo. Por otra parte, expresamos esas inmensas distancias con números  que, en realidad, no podemos comprender, nuestras mentes no están preparadas para tales escenarios.

Imaginando el universo “observable”  ¿Un radio de 14.000 millones de años luz?

El universo observable, horizonte del universo u horizonte cosmológico constituye la parte visible del universo total, la cantidad de luz que puede llegar a la Tierra respecto a la velocidad de expansión del universo. Parece tener un espacio-tiempo geométricamente plano. Tiene un radio de 4.40 × 10²⁶ m (4.65  × 10¹⁰ años luz), un volumen de 1.08 × 10⁷⁹ m³ y una masa de 9.27 × 10⁵² kg, por lo que la densidad masa-energía equivalente es de 8.58 × 10^-27 kg/m³. La densidad media de sus constituyentes primarios es de un 68.3 % de un 26.8 % de sustancia cósmica fría fría y un 4.9 % de materia ordinaria, según datos recogidos por la sonda Planck.

La sonda Planck

Así, la densidad de los átomos está en el orden del núcleo de hidrógeno sencillo para cada cuatro metros cúbicos. La naturaleza de la llamada “energía oscura” y la “materia oscura fría” (a mí me gusta llamarla sustancia cósmica), sigue siendo un misterio. Aunque se han propuesto diferentes candidatos para ambas cosas (como partículas y fuerzas ya existentes o nuevas, o modificaciones de la relatividad general) no existe confirmación experimental sobre ninguna de las propuestas.

Uno de los hallazgos más notables en astronomía fue el descubrimiento de que el universo era ya viejo cuando aparecieron el Sol y sus planetas. Más de la mitad de las estrellas del universo son miles de millones de años más viejas que el Sol. Planetas parecidos a la Tierra giran alrededor de esas estrellas más viejas y, no sería de extrañar que seres inteligentes puedan haber hecho su aparición en algunos de esos planetas parecidos al nuestro mil millones de años, o más, antes de que la Humanidad se presentará sobre el nuestro.

Nos hemos preguntado: ¿¿Es viejo el Universo?

A nosotros nos lo podría parecer en relación a nuestra mentalidad de las edad de las cosas en relación a la nuestra, y, cuando pensamos en los 13.800 millones de años (que creemos) tiene el Universo, nos parece una inmensidad. Sin embargo, también podría ser muy joven, si penamos que está confirmado que las estrellas viven miles de millones de años. Según nuestros cálculos:

En esa delicada situación de emitir un veredicto sobre lo que nos sabemos con certeza, hemos llegado a concluir que:

La edad actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ tiempos de Planck

Tamaño actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ longitudes de Planck

La masa actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ masas de Planck

Vemos así que la bajísima densidad de materia en el Universo es un reflejo del hecho de que:

Densidad actual del Universo visible ≈10^-120 de la densidad de Planck

Y la temperatura del espacio, a 3 grados sobre el cero absoluto, es, por tanto

Temperatura actual del Universo visible ≈ 10^-30 de la Planck

Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el Universo está estructurado en una escala sobre humana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción.

Si, sabemos que las medidas del universo no son humanas. Sin embargo, seguimos dando nuestro diagnóstico

Independientemente de las característica de sus mundos… ¿Cómo serán los seres inteligentes de otros mundos?

¿Cómo serán aquellos seres inteligentes?

¿Cómo serán nuestros propios descendientes dentro de mil millones de años si para entonces, seguimos aquí?

Los primeros humanos inteligentes aparecieron sobre la Tierra hace ahora –posiblemente- unos 300.000 años; el hombre moderno está aquí hace unos cincuenta mil años (al menos eso es lo que nos aconseja creer todos los indicios que hemos podido reunir de nuestro paso por este mundo y las huellas en él dejadas); y muchos de los inventos de los que depende actualmente nuestra especie, en buena medida, tienen relativamente poco tiempo, están situados a partir del momento en que nació la verdadera ciencia experimental. Y, muchas veces lo hemos comentado, nuestra presencia aquí, valorada en tics del tiempo del universo, sería simplemente, ese ínfimo tiempo que tardamos en chascar los dedos si lo comparamos, no ya con el universo “infinito”, sino simplemente con la vida de una estrella.

Los avances en los distintos campos ocupan una larga relación

Si consideramos el ritmo de los nuevos inventos durante durante los últimos cien años…, vemos con asombro cómo eran las cosas hasta hace relativamente poco tiempo y como son en el presente. A cada paso que hemos dado en el campo de la tecnología, hemos añadido un toque mágico que, no pocas veces nos parecen de fantasía pero, que realmente están incorporados a nuestras vidas cotidianas. Mirad las dos imágenes de arriba en las que se muestra como eran las comunicaciones de nuestros abuelos y lo que son hoy día que, con un pequeño y fantástico artilugio, podemos hacer verdaderas maravillas que hace tan sólo unas décadas eran impensables.

Un análisis de la historia de la tecnología muestra que el cambio tecnológico es exponencial, al contrario de la visión ‘lineal intuitiva’ del sentido común. Así que no experimentaremos cien años de progreso en el siglo XXI, sino que serán más como 20.000 años de progreso (al ritmo de hoy).

Si conforme a todo lo que ha pasado y el progreso que podemos contemplar, nos ponemos a imaginar que estamos contemplando los próximos mil años de progreso acelerado… ¿Qué podremos conseguir si tenemos en cuenta que, el avance es exponencial y cada vez podremos lograr cosas, más  maravillosas que la anterior? ¿Imagináis lo que habrán podido lograr esas posibles civilizaciones inteligentes de otros mundos que sean mucho más antigua que la nuestra?

Claro que, también podría depender de los derroteros que esas civilizaciones hayan podido tomar en su evolución y hacia donde han dirigido sus inteligencias que, es posible que, simplemente estén centradas en una simbiosis total con la Naturaleza de sus mundos de los que pueden llegar a ser una parte del todo que conforma el conjunto Mundo-vida y Naturaleza-Mente. “Ellos”, podrían tener una visión distinta de su estancia en el universo y en el mundo que los acoge que sería considerado como un ente vivo más.

Cualquiera sabe lo que nos podríamso encontrar por ahí fuera si pudiéramos viajar a otros mundos

Claro que también, podría tratarse de civilizaciones muy avanzadas conocedoras de técnicas que nosotros ni podemos imaginar. Para ellos, cuya historia podría datarse en muchos millones de años atrás, la física de la materia y del espacio-tiempo no tendrían secretos y podrían dominar cosas en las que nosotros, sólo podemos pensar como inalcanzables. El viaje por el Hiperespacio, la transmutación instantánea, la conversión de energía en materia… estarían en posesión de los secretos de la vida y sabrían lo que la mente es.

Simplemente imaginar que seres así puedan existir en otros muchos mundos… ¡Produce desasociego e inquietud! Sin embargo, si nos paramos a pensar detenidamente y aplicamos la lógica, nos invade la tranquilidad, toda vez que, seres de tal capacidad sabrán valorar la vida y tendrán un inmenso respeto hacia otros que estando muchos estadios por detrás, son, sin embargo, un fiel reflejo de lo que ellos mismos fueron en el pasado y, nos mirarían con curiosidad y asombro al ver las incomprensibles tonterías que podemos hacer.

Es viejo ya, el sueño de la Humanidad por hacer ese primer contacto con esos seres que presentimos en otros mundos lejanos. Lo ideal sería, una vez conseguido ese sueño y que, esos posibles seres más avanzados se dejen “ver”, poder establecer una Red Galáctica que permita, no sólo las comunicaciones, sino también los desplazamientos físicos a través de caminos que ni podemos imaginar que puedan existir y que, la física avanzada de otras civilizaciones han llegado a dominar.

Como todo es posible, no sería extraño que esos seres avanzados, realmente nos puedan estar observando y no se dejen ver mientras vean que, la Humanidad, no está madura en su proceso evolutivo de humanización que no podrá finalizar hasta que cada uno de nosotros no sienta como propio, el dolor de los demás. Entonces y solo entonces, se dejarán ver al considerar que estamos preparados para empresas mayores y objetivos más nobles.

Ahora sabemos de la existencia de otros muchos mundos que orbitan otros “soles” que, como el nuestro, les procurará la luz y el calor necesarios para la vida. Ahora hemos llegado a comprender que, a pesar de todo, no estamos tan avanzados como a simple vista pudiera parecer, ya que, esas tecnologías de la que antes os hablaba, simplemente serían la punta del Icebergs de lo que se nos viene encima en ese futuro que vislumbramos.

Muy lejos estamos aún de poder conseguir esos sueños que nos llevarían al espacio exterior, a visitar otros mundos, otras estrellas, otras galaxias. Nuestra capacidad actual es tan limitada que, hasta salir de la Tierra hacia los objetos vecinos, lo hacemos con medios muy rústicos y con un alto riesgo de perder la vida. Lo cierto es que, ni sabemos como poder salvaguardar nuestra integridad física y ponerla a salvo de los muchos riesgos que viajar por el espacio conlleva.

La Constelación de Orión, ese maravilloso conjunto de gases, polvo de estrellas, estrellas nuevas, las primeras semillas del surgir de nuevos sistemas planetarios…

¿Cómo podríamos evitar la radiación ultravioleta de las estrellas jóvenes presentes en las Nebulosas a las que querríamos ir para poder estudiar los mecanismos de cómo se crean las estrellas y los mundos? ¿Qué clase de naves y con qué materiales tendrían que ser construidas para poder recorrer tan inmensas distancias y evitar que esa peligrosa radiación nos alcanzara?

Hablamos de cuestiones que no están a nuestro alcance y, como siempre decimos, nuestra imaginación va siempre muy por delante nuestra realidad. Sentimos que somos parte del universo y algo dentro de nosotros nos empuja hacia ese futuro que, de momento, no podemos alcanzar. Estamos confinados en un planeta hermoso de dimensiones adecuadas para los seres que en él están presentes y, su privilegiada situación dentro del sistema al que pertenece, le permite dar cobijo a una rica diversidad de seres de entre los que, una de las especies, tiene el don de ser conscientes y ha llegado a pensar que podrían, conseguir mucho más de lo que hasta el momento han podido conseguir, sus mentes se han abierto al universo que han llegado a conocer y, no les parece tan inalcanzable a pesar de su vasta e “infinita” grandeza.

Hemos podido llegar a coger cosas que hasta hace muy poco tiempo nos parecían inalcanzables, y, sin embargo, las hemos podido conquistar. Puede parecer paradójico pero, el día que fuímos conscientes de nuestra enorme ignorancia, ese día, dimos el primer paso hacia el saber, hacia la maravillosa aventura de descubrir y desvelar los secretos de la Naturaleza que nos llevarán, en volandas, hacia el futuro presentido. ¿Lo imposible? No hay nada imposible si nos dan tiempo suficiente para demostrarlo.

¿Infinit0? No, nada es infinito ni Eterno y, nosotros que lo sabemos, tenemos mucha prisa por saber todo lo que se oculta a nuestro entendimiento, somos conscientes de nuestra limitada existencia y, presentimos que nuestra especie desaparecerá para dar paso a nuevas formas de vida que, muy probablemente, seamos nosotros mismos los que pongamos los medios para que pueda surgir a la “vida” en un nuevo orden que, para nosotros, estará vedado al estar situados en ámbitos a los que nunca podremos acceder ¿o sí?

No perdamos la esperanza de poder ser testigos de ese día en el que, el Universo se haga más pequeño. Claro que esa pequeñez a la que me refiero no sería consecuencia de que ha encogido el Universo, se hará más pequeño porque nosotros, habremos expandido nuestras mentes hasta los últimos confines de ese (esos) universo/s que presentimos.

Emilio Silvera Vázquez

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Merece la pena dedicarle un ratiro

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 “La icónica primera imagen de un agujero negro supermasivo, tomada en 2019 por la colaboración EHT, en el corazón de la galaxia Messier 87.”

En el centro de la estrella la fusión nuclear hace que tienda a expandirse, y, la enorme masa hace que tienda a encogerse, lo que hace que ambas fuerzas se contrarresten y se equilibre el conjunto durante miles de millones de años.

¿Qué clase de materia será la que conforma la singularidad?

¿Y qué significa R_μν -1/2 g_μν R = 8πG T_μν en un lenguaje que todos podamos comprender?

¿Qué relaciona la relatividad general con los agujeros negros?

Todo comienza en aquel mismo año 1915. En una carta fechada el 22 de diciembre, ¡nada menos que desde el frente de guerra ruso!, el astrónomo alemán Karl  Schwarzschild  comunicaba a un –imaginamos– atónito Einstein que había encontrado una solución extremadamente simple a sus ecuaciones. En concreto, para el caso de la curvatura (o gravedad) que crean los cuerpos masivos como el Sol, la Tierra, las estrellas y de unos objetos que ninguno de los dos vivirían para reconocer: los agujeros negros. Son pozos insondables y absolutos, más fantásticos que la más delirante creación de la imaginación humana.

El Universo contiene muchas singularidades pero… ¡La del agujero negro!

Se tragan todo lo que s3e les acerca y cada vez son más masivos

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