Quark

Partícula elemental que se constituyen en tripletes para formar hadrones, tales como los bariones llamados protones y neutrones, mientras que los hadrones llamados mesones, están formados por un quark y un antiquark.

En la teoría quark, por tanto, las únicas partículas elementales son los leptones y los quarks. Al contrario que los protones y electrones que poseen cargas exactamente iguales en valor absoluto pero de signos opuestos, los quarks tienen cargas que son fracciones de la carga electrónica (+2/3 ó -1/3).

Los quarks aparecen en seis sabores (sin conexión con el gusto):

• up (u; +2/3 de carga).
• down (d; -1/3).
• charmed (c, +2/3).
• strange (s; -1/3).
• top (t; +2/3), y,
• botton (b; -1/3).

El protón, siendo un barión, está constituido por tres quarks, uud (2/3+2/3-1/3=1) y el neutrón por udd (2/3-1/3-1/3=0).

Dejo aquí la explicación de los quarks para no complicar en demasía la cuestión, ya que ahora tendríamos que entrar a explicar los sabores y los colores, lo cual, para un no versado en estas cuestiones no resultaría fácil de entender, y este glosario no es para expertos.

De todas las maneras no quiero dejar pasar la oportunidad de dejar aquí mi idea, muy particular, de que más allá de los quarks, existen partículas cien mil veces más pequeñas que, como filamentos dorados y vibrantes, se mueven a la velocidad de la luz y, para mí, serán las auténticas partículas elementales de la materia, claro que, de momento, no existen medios ni energías capaces de comprobar este hecho. Pero ahí queda la idea.

Índice de densidad de materia del universo, definido como la razón entre la actual densidad y la densidad crítica requerida para “cerrar” el universo y, con el tiempo, detener su expansión.

Para la materia oscura se dirá “omega negro”.

Si omega es mayor que 1, el universo se detendrá finalmente y las galaxias recorrerán a la inversa el camino recorrido para colapsar en una gran bola de fuego, el Big Crunch; estaríamos en un universo cerrado.

Si omega en menor que 1, el universo será abierto. Nos expandiremos para siempre y, en tal caso, el alejamiento indefinido de las galaxias producirá el enfriamiento del cosmos hasta alcanzar una temperatura del cero absoluto (-273ºC); la muerte técnica del universo.

Se dice que un universo con exactamente omega 1, la densidad crítica ideal, estará alrededor de 10^-29 g/cm³ de materia, lo que está descrito por el modelo de universo de Einstein-de Sitter.

En cualquier caso, sea cual fuere omega, no parece muy atractivo el futuro de nuestro universo que, según todos los datos que tenemos, acabará en el hielo o en el fuego, y en cualquiera de estos casos… ¿dónde nos meteremos?

Neutrinos

Partículas elementales con carga 0 y masa en reposo nula o casi nula. Los neutrinos viajan a muy altas velocidades que, si la masa en reposo es cero, igualan la velocidad de la luz.

Se clasifican como leptones y al igual que el grupo de electrones (electrón, muón y tau), los neutrinos conocidos son: neutrino electrónico, neutrino muónico y el neutrino tauónico.

Los neutrinos sólo tienen una interacción débil con la materia, y consecuentemente los neutrinos producidos en las reacciones nucleares de los centros de las estrellas pueden escapar sin colisionar con el material que está en su camino.

Ernest Rutherford descubrió que casi el 100 por 100 de la masa de un átomo estaba en el núcleo; el resto, más del 90% era espacio vacío, así que, los neutrinos, sin masa, atraviesan continuamente (miles de millones de ellos) el planeta Tierra y también nuestros cuerpos, sin tocarlos.

El universo está inmerso en un mar de neutrinos que, desde las estrellas, salen despedidos por el espacio de manera isotrópica.

Mach, principio de

Hipótesis de que la inercia de los objetos es el resultado, no de la relación con el espacio absoluto newtoniano, sino con el reposo de la masa y la energía distribuídas por todo el universo.

Aunque no demostrado, y quizás indemostrable, el principio de Mach inspiró a Einstein para la elaboración de su teoría general de la relatividad.

También le debemos atribuir a Ernest Mach (1.838-1.916) lo que se conoce como número de Mach, que está referido al cociente entre las velocidades relativas de un fluido y un cuerpo rígido y la velocidad del sonido en ese fluido bajo las mismas condiciones de temperatura y presión.

Si el número de Mach es mayor que uno, el fluido o cuerpo se mueve a velocidad supersónica. Si el número de Mach supera 5, se dice que es hipersónico.

Magnetón

Unidad para medir momentos magnéticos de imanes nucleares, atómicos o moleculares. El magnetón de Bohr, M_B, tiene el valor del momento magnético clásico del electrón, dado por:

M_B = eh/4πm_e = 9’274×10^-24 Am²

donde e y m_e son la carga y la masa del electrón y h es la constante de Planck.

El magnetón nuclear, M_N, se optiene reemplazando la masa del electrón por la masa del protón, y está dada por:

M_N = M_Bm_e/m_p = 5’05×10^-27 Am²

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.