Año Internacional de la Astronomía 2009. En España (AIA-IYA2009)

Kaluza-Klein, teoría de

Teorías relativista de cinco dimensiones que tuvo cierta importancia en el desarrollo de la teoría unificada. En realidad podríamos decir que inspiró otras teorías más avanzadas desarrolladas a partir de ésta, tales como la supersimetría, la supergravedad y últimamente las teorías de cuerdas (cinco versiones) que han desembocado en la teoría de supercuerdas y en la teoría M.

Es una teoría de campo unificado que postula una generalización de la teoría de la relatividad general de Einstein a más de cuatro dimensiones espaciotemporales.

Elevar la teoría de Einstein de tetradimensional o pentadimensional daba lugar a la unificación de la relatividad general con el electromagnetismo de Maxwell.

En más dimensiones espaciotemporales, las teorías de Kaluza-Klein dan la relatividad general y teorías gauge más generales.

Una combinación de la teoría de Kaluza-Klein y la supersimetría da lugar a la supergravedad, que necesita once dimensiones espacio temporales.

En estas teorías se propone que las dimensiones extras están enrolladas de forma que son microscópicas (compactificación espontánea) en la longitud de Planck: , donde G es la constante gravitacional, ћ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz. El valor de la longitud de Planck es del orden de 10^-35 metros (veinte ordenes menor en magnitud que el tamaño del protón: 10^-15 metros).

Se cuenta que cuando Einstein recibió la carta de un oscuro matemático llamado Kaluza, en la que de manera simple y sencilla unificaba su teoría relativista con la de Maxwell mediante el truco de magia de elevarlas a una quinta dimensión, la sorpresa heló la sangre en sus venas.

Tanto fue así que Einstein se resistía a creer lo que veía; la leyó y releyó una y otra vez y desconfiado retuvo el escrito durante 2 largos años hasta que, finalmente, dándose cuenta de su importancia, lo recomendó a la revista científica que publicó el artículo con Einstein como padrino o tutor que lo avalaba.

Aquello, en los primeros años tras su publicación, fue un acontecimiento en el mundo de la física. Legiones de físicos jóvenes se lanzaron a la búsqueda de las más altas dimensiones. Sin embargo, sólo uno fue capaz de entender la idea de Kaluza y de mejorarla. Este fue Oskar Klein que, muy buen matemático, depuró la teoría y eliminó las aristas hasta que la dejo bien pulida y digerible. A partir de ahí se llamó teoría Kaluza-Klein.

Unos años más tarde surgió algo nuevo, la mecánica cuántica, que eclipsó la teoría de Kaluza-Klein y arrastró a todos los jóvenes físicos a este nuevo mundo que se abría ante ellos. La teoría Kaluza-Klein quedó literalmente enterrada en el fondo del baúl de ciencia.

Sin embargo su importancia era mucha y de nuevo, una vez pasada la fiebre de la mecánica cuántica, algunos revolvieron los trastos e ideas viejas para convertirlas en algo nuevo. Se retomó la teoría Kaluza-Klein y de ella, como dije antes, se derivaron la supergravedad, supersimetría y más tarde, las supercuerdas de enormes perspectivas para el futuro de la física que ve, en esta teoría, la posibilidad de una gran unificación de todas las fuerzas de la naturaleza.

Kaón

Es una partícula de las mal llamadas elementales, de la familia de los hadrones y clasificada como mesón. Está formada por un quark y un antiquark. Hay kaones con carga eléctrica de signo -, de signo + y de signo 0 ó neutras.

Láser

Dispositivo diseñado para dar un haz de radiación monocromática (toda de una única longitud de onda) y coherente (todas las ondas están en fase), habitualmente en la fase infrarroja, visible o ultravioleta del espectro.

El nombre es un acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation. La radiación se produce cuando los electrones excitados de un átomo o molécula son estimulados a emitir radiación por el paso de un fotón próximo. El nuevo fotón es emitido en fase (es decir, de forma coherente) con el fotón que pasó, con la misma longitud de onda y en igual dirección. Cuando se producen muchos fotones de ese tipo se genera un haz de radiación muy intenso y paralelo. El equivalente en microondas del láser, es el máser.

Leptones

Mencionados antes en alguna otra parte de este trabajo, son partículas elementales que no tienen tamaño medible y no responden a la fuerza nuclear fuerte. Los electrones, los muones y las partículas tau, con sus correspondientes neutrinos: electrónico, muónico y tauónico, son leptones.

Para cada leptón hay una antipartícula equivalente. Los antileptones tienen una carga opuesta a los leptones; los antineutrinos, como los neutrinos, no tienen carga. El electrón, el muón y la partícula tau tienen todas una carga de -1. Estas tres partículas difieren unas de otras sólo en la masa: el muón es unas 200 veces más masivo que el electrón y la partícula tau es unas 35.600 veces más masiva que el electrón. Los leptones interaccionan por la interacción electromagnética y la interacción débil.

En anti-electrón es el positrón, predicho por Paul Dirac antes de su descubrimiento, y siendo gemelo del electrón, e^–, sólo se diferencia en la carga (e⁺) que para el positrón es positiva, como su nombre indica.

Ley

Teoría de tal amplitud y aplicación invariable que su violación se considera imposible.

Ley de la conservación de la masa, de la energía, etc.

Línea de universo

Trayectoria seguida por un objeto en el espacio-tiempo. El hecho de que el espacio-tiempo sea cuatridimensional hace que las líneas de universo sean difíciles de visualizar, pero si el universo tuviera sólo una dimensión espacial y una temporal, podría dibujarse la línea de universo en un gráfico con el tiempo en el eje vertical y la distancia en el horizontal.

Una partícula en reposo con respecto al sistema de coordenadas tendría una línea de universo dirigida a lo lardo del eje vertical, mientras que las partículas móviles tendrían líneas de universo que serían líneas rectas o curvas dirigidas hacia arriba. En el universo real, el camino de una partícula móvil es una línea curva en el espacio-tiempo.

En física se dice que línea de universo es la historia de una partícula representada en el espacio-tiempo. Ésto permite encontrar la posición de una partícula en el tiempo t cortando el espacio-tiempo en ese instante t y encontrando dónde corta la línea de universo de la partícula.

Los rayos de luz pueden ser tratados como las líneas de universo de los fotones. Las líneas de universo de las partículas sometidas a la influencia de un campo gravitacional son geodésicas en el espacio-tiempo. La línea de universo de un fotón cerca de una estrella, como el Sol, es ligeramente doblada debido a que la luz está siendo desviada por el campo gravitacional del Sol, como predice la teoría de la relatividad general de Einstein.

Liofilización

Proceso utilizado en la deshidratación de la comida, plasma sanguíneo y otras sustancias sensibles al calor. El producto es congelado y el hielo atrapado en él es retirado reduciendo la presión y haciendo que se sublime. El vapor de agua es entonces retirado, dejando un producto seco y sin dañar.

Lisura, problema de la

Enigma de por qué el universo no es espectacularmente abierto ni cerrado, sino perfectamente equilibrado entre estos estados.

En realidad, aún no sabemos (aunque lo sospechamos) en qué clase de universo vivimos, si es plano y abierto (universo de Einstein-de Sitter), o si es curvo y cerrado (universo de Friedman).

En todo caso, la resolución de este problema estará a nuestro alcance cuando seamos capaces de conocer, de manera fiable, la densidad crítica de nuestro universo, es decir; la cantidad de materia que contiene y la que podemos detectar es la materia bariónica que sólo es una pequeña parte de la que en realidad exite. ¡La materia oscura! Pero, ¿qué es esta misteriosa materia?

Local, Grupo

Grupo de galaxias con unos 3 millones de años-luz de diámetro que contiene a nuestra galaxia, la Vía Láctea. Existen 31 miembros confirmados en el Grupo local.

Las otras galaxias próximas (grupo de Sculptor y M81) se encuentran considerablemente más alejadas, a 9 millones de años-luz.

La masa total del Grupo Local se estima que es de 3 a 5×10¹² masas solares. Los miembros más brillantes son las tres espirales: la galaxia de Andrómeda, nuestra Galaxia y M33. Unas pocas galaxias enanas esferoidales pueden permanecer ahí sin descubrir.

• Galaxia de Andrómeda (M31)
• Vía Láctea
• Galaxia de Triangulum (M33)
• Gran Nube de Magallanes
• IC 10
• M32 (NGC 221)
• NGC 6822 (Galaxia de Barnard)
• M110 (NGC 205)
• Pequeña Nube de Magallanes
• NGC 185
• NGC 145
• IC 1613
• Wolf-Lundmark-Melotte
• Enana de Fornax
• Enana de Sagittarius
• And I
• And II
• Leo I
• Enana de Aquarius (DD0210)
• Sagittarius (SagDIG)
• Enana de Sculptor
• Enana de Antlia
• And III
• LGS3
• Enana de Sextans
• Enana de Phoenix
• Enana de Tucana
• Leo II
• Enana de Ursa Minor
• Enana de Carina
• Enana de Dracon

La más cercana a la Vía Láctea es la Enana de Sagittarius, que está a 25 Kpc* de distancia, y la más lejana, IC 10, a 1.250 Kpc*. Andrómeda, la más parecida (algo mayor) a la Vía Láctea, está a 725 Kpc* de distancia.

Estas son nuestras galaxias vecinas que contienen cientos y cientos de miles de millones de estrellas. ¿Y planetas?

*La unidad básica de distancia estelar es el pársec, igual a 3’2616 años-luz. Para las distancias galácticas e intergalácticas se emplea el kilopársec (Kpc) y el megapársec (Mpc).