miércoles, 27 de enero del 2021 Fecha
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¿Hacia donde vamos?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (0)

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Para el cosmólogo, la única certeza es que el universo morirá un día. Algunos creen que la muerte final del universo llegará en la forma del Big Crunch. La gravitación invertirá la expansión cósmica generada por el Big Bang y comprimirá las estrellas y las galaxias, de nuevo, en una masa primordial. A medida que las estrellas se contraen, las temperaturas aumentarán espectacularmente hasta que toda la materia y la energía del universo estén concentradas en una colosal bola de plasma ardiente que será el resultado final de la destrucción del universo tal y como lo conocemos.

Todas las formas de vida serán borradas de la faz de los mundos que las pudieran contener: evaporados por las enormes temperaturas o aplastados… no habrá escape.

Científicos y filósofos, como Charles Darwin y Bertrand Russell, han escrito lamentándose de la futilidad de nuestras míseras existencias, sabiendo que nuestra civilización morirá inexorablemente cuando llegue el fin de nuestro mundo. Las leyes de la física, aparentemente, llevan la garantía de una muerte final e irrevocable para todas las formas de vida, inteligente o no, del universo.

Yo, como Gerald Feinberg, físico de la Universidad de Columbia (ya desaparecido), creo que sí puede haber, quizá sólo una, esperanza de evitar la calamidad final.

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Los mecanismos del Universo, las cosas del cielo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en AIA-IYA2009    ~    Comentarios Comments (6)

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Cuando me sumerjo en los misterios y maravillas que encierra el universo, no puedo dejar de sorprenderme por sus complejas y bellas formaciones, la inmensidad, la diversidad, las fuerzas que están presentes, los objetos que lo pueblan, y, esa presencia invisible que permea todo el espacio y que se ha dado en denominar océano y campos de Higgs, allí donde reside esa clase de energía exótica, ese nuevo éter que, en definitiva hace que el Universo funcione tal como lo podemos ver. Existen muchos parámetros del Cosmos que aún no podemos comprender y que, de momento, sólo sabemos presentir, es como si pudiéramos ver la sombra de algo que no sabemos lo que es.

Todo el Universo conocido nos ofrece una ingente cantidad de objetos que se nos presentan en formas de estrellas y planetas, extensas nebulosas formadas por explosiones de supernovas y que dan lugar al nacimiento de nuevas estrellas, un sin fin de galaxias de múltiples formas y colores, extraños cuerpos que giran a velocidades inusitadas y que alumbran el espacio como si de un faro se tratara, y, hasta objetos de enormes masas y densidades infinitas que no dejan escapar ni la luz que es atrapada por su fuerza de gravedad.

Sin embargo, todo eso, está formado por minúsculos e infinitesimales objetos que llamamos quarks y leptones, partículas elementales que se unen para formar toda esa materia que podemos ver y que llamamos Bariónica pudiendo ser detectada porque emite radiación. Al contrario ocurre con esa otra supuesta materia que llamamos oscura y que, al parecer, impregna todo el universo conocido, ni emite radiación ni sabemos a ciencia cierta de qué podrá estar formada, y, al mismo tiempo, existe también una especie de energía presente también en todas partes de la que tampoco podemos explicar mucho.

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Hacer realidad los sueños…es nuestro destino.

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (0)

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Pero… ¿somos en verdad tan insignificantes?

Los logros alcanzados hasta el momento parecen desmentir tal afirmación, el camino recorrido por la humanidad no ha sido nada fácil, los inconvenientes y dificultades vencidas, las luchas, la supervivencia, el aprendizaje por la experiencia primero y por el estudio después, el proceso de humanización (aún no finalizado), todo eso y más nos dice que a lo mejor, es posible, pudiera ser que finalmente, esta especie nuestra pudiera tener un papel importante en el conjunto del universo. De momento y por lo pronto ya es un gran triunfo el que estemos buscando respuestas escondidas en lo más profundo de las entrañas del cosmos.

Tengo la sensación muy particular, y, dentro de mi cabeza resuena, un mensaje que no sé de dónde pero que llega a mi mente que me dice de manera persistente y clara que no conseguiremos descubrir plenamente esa ansiada teoría del todo, hasta tanto no consigamos dominar la energía de Planck que hoy por hoy, es inalcanzable y sólo un sueño.

En mecánica cuántica es corriente trabajar con la constante de Planck racionalizada,  (ħ = h/2p = 1’054589×10-34 Julios/segundo), con su ley de radiación (Iv = 2hc-2v3/[exp(hv/KT)-1]), con la longitud de Planck, (), con la masa de Planck denotada .

Todo lo anterior son herramientas de la mecánica cuántica que en su conjunto son conocidas como unidades de Planck, que como su mismo nombre indica son un conjunto de unidades, usado principalmente en teorías cuánticas de la gravedad, en que longitud, masa y tiempo son expresadas en múltiplos de la longitud, masa y tiempo de Planck, respectivamente. Esto es equivalente a fijar la constante gravitacional (G), como la velocidad de la luz (c), y la constante de Planck racionalizada (ħ) iguales todas a la unidad.  Todas las cantidades que tienen dimensiones de longitud, masa y tiempo se vuelven adimensionales en unidades de Planck. Debido a que en el contexto donde las unidades de Planck son usadas es normal emplear unidades gaussianas o unidades de Heaviside–Lorentz para las cantidades electromagnéticas, éstas también se vuelven adimensionales, lo que por otra parte ocurre con todas las unidades naturales. Un ejemplo de esta curiosidad de adimiensionalidad, está presente en la constante de estructura fina (2pe2/hc) de valor 137 (número adimensional) y cuyo símbolo es la letra griega a (alfa).

Estas unidades de Planck nos llevan a la cosmología del nacimiento del universo y nos proporciona un marco elegante, coherente y manejable mediante cálculos para conocer el universo remontándonos a los primeros momentos más breves posteriores a la explosión o Big Bang. El tiempo de Planck por ejemplo, expresado por , tiene un valor del orden de 10-43 segundos, o lo que es lo mismo, el tiempo que pasó desde la explosión hasta el tiempo de Planck fue de:

0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.010 de 1 segundo. En la fórmula, G es la constante universal de Newton, ħ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz.

Es una unidad de tiempo infinitesimal, como lo es el límite de Planck que se refiere al espacio recorrido por un fotón (que viaja a la velocidad de la luz) durante una fracción de tiempo de ínfima duración y que es de 0,000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.010 de cm.

Hasta tal punto llegan los físicos en sus cálculos para tratar de adecuar los conocimientos a la realidad por medio del experimento.

Sin embargo, cuando hablamos de estas unidades tan pequeñas, no debemos engañarnos. Precisamente, para tratar de llegar hasta esos límites tan profundos se necesitan máquinas que desarrollan inmensas energías: los aceleradores de partículas, que como el Fermilab o el CERNE, han facilitado a los físicos experimentadores entrar en las entrañas de la materia y descubrir muchos de los secretos antes tan bien guardados.

Desgraciadamente, aún no se han fabricado aceleradores tan potentes como para poder detectar la partícula de Higgs (veremos que hace el LHC), esa partícula responsable de proporcionar masa a todas las demás partículas. Y, por supuesto, más lejos queda la posibilidad de que podamos construir un acelerador que pudiera alcanzar la energía de Planck, del orden de 1019 eV (1 eV = 10-19 julios) = 1’60210×10-19. Hoy por hoy, ni nuestra tecnología ni todos los recursos que tenemos disponibles si empleáramos todo el presupuesto bruto de todos los países del globo unidos, ni así digo, podríamos alcanzar esta energía necesaria para comprobar experimentalmente la existencia de “cuerdas” vibrantes que confirmen la teoría de Todo.

Ante tal imposibilidad material, los físicos y matemáticos continúan por el camino de la teórica y de las comprobaciones indirectas que, aunque mucho más lenta, está dando muy buenos resultados.

La teoría de supercuerdas que pretende explicarlo todo es muy compleja y se han encontrado cinco versiones distintas.

Todas estas versiones: tipo I, tipo IIA, tipo IIB, heterótica 0 (32) y heterótica E8×E8, en realidad son partes de una sola teoría que las une a todas y que provisionalmente se ha dado en llamar teoría M.

Aunque todavía queda mucho trabajo por hacer, hay dos características esenciales de la teoría M que los físicos todavía no han descubierto. En primer lugar, la teoría M tiene once dimensiones (diez espaciales y una temporal). Más o menos del mismo modo que Kaluza descubrió que una dimensión espacial adicional permitía realizar una fusión inesperada de la relatividad general y el electromagnetismo (Einstein–Maxwell), los especialistas en teoría  de  cuerdas  han  constatado  que una dimensión espacial adicional dentro de dicha teoría (la teoría de cuerdas normal tiene nueve dimensiones de espacio y una de tiempo), permite realizar una síntesis profundamente satisfactoria de las cinco versiones de esta teoría.

Los resultados de la segunda revolución de las supercuerdas han demostrado que las 5 terorías de cuerdas forman parte de un solo marco unificado, llamado Teoría M.

Además, esta dimensión espacial adicional no está tirada de los pelos, al contrario; los expertos en teoría de cuerdas que con 11 dimensiones todos los razonamientos anteriores son exactas y que así se pueden completar, demostrando que la dimensión número 11 había pasado desapercibido hasta ahora.

La segunda característica que se ha descubierto respecto a la teoría M es el hecho de que contiene cuerdas vibratorias, pero también incluye otros objetos: membranas vibratorias bidimensionales, burbujas tridimensionales que se ondulan (llamadas “tri-branas”) y además una gran cantidad de otros ingredientes diversos. Como sucede con la undécima dimensión, esta característica de la teoría M se pone de manifiesto cuando los cálculos se liberan de su dependencia de las aproximaciones utilizadas allá por la década de 1.990.

Aparte de estas y otras varias ideas a las que se ha llegado recientemente, gran parte de la verdadera naturaleza de la teoría M sigue siendo un misterio. En realidad, la teoría M de cuerdas es el principal reto que tienen planteado los físicos del siglo XXI, con Edward Witten a la cabeza de todos, abriendo la marcha de un profundo y complejo entramado de conocimientos que, según se cree, nos puede llevar al origen del universo mismo, explicando todos aquellos puntos oscuros que ahora no sabemos comprender y uniendo todas las fuerzas en una sola ecuación maravillosa que responda a todo lo que le podamos preguntar.

 emilio silvera