sábado, 18 de enero del 2020 Fecha
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La Física nos descubrirá los misterios del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (2)

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El helio, que posee dos electrones, no cede uno con tanta facilidad.  Sus dos electrones forman un caparazón hermético, por lo cual el átomo es inerte.  No obstante, si se despoja al helio de ambos electrones, se convierte en una partícula alfa, es decir, una partícula subatómica portadora de dos unidades de carga positiva.

Hay un tercer elemento, el litio, cuyo átomo tiene tres electrones.  Si se despoja de uno o dos, se transforma en ion.  Y si pierde los tres, queda reducida a un núcleo desnudo, con una carga positiva de tres unidades.

Las unidades de una carga positiva en el núcleo atómico deben ser numéricamente idéntica a los electrones que contiene como norma, pues el átomo suele ser un cuerpo neutro y esta igualdad de lo positivo con lo negativo, es el equilibrio.  Y, de hecho, los números atómicos de sus elementos se basan en sus unidades de carga positiva, no en las de carga negativa, porque resulta fácil hacer variar el número de electrones atómicos dentro de la formación iónica, pero, en cambio, se encuentran grandes dificultades si se desea alterar el número de sus protones.

Apenas esbozado este esquema de la construcción atómica, surgieron nuevos enigmas.   El número de unidades con carga positiva en un núcleo no equilibró, en ningún caso, el peso nuclear ni la masa, exceptuando el caso del átomo de hidrógeno.  Para citar un ejemplo, se averiguó que el núcleo de helio tenía una carga positiva dos veces mayor que la del núcleo de hidrógeno; pero, como ya se sabía, su masa era cuatro veces mayor que la de este último.  Y la situación empeoró progresivamente a medida que se descendía por la tabla de elementos, e incluso cuando se alcanzó el uranio, se encontró un núcleo con una masa igual a 238 protones, pero una carga que equivalía sólo a 92.

¿Cómo era posible que un núcleo que contenía cuatro protones (según se suponía del núcleo de helio) tuviera sólo dos unidades de carga positiva? Según la más simple y primera conjetura emitida, la presencia en el núcleo de partículas cargadas negativamente y con peso despreciable, neutralizaba dos unidades de su carga.  Como es natural, se pensó también -en el electrón-.  Se podría componer el rompecabezas si se suponía que el núcleo de helio estaba integrado por cuatro protones y dos electrones neutralizadores, lo cual deja libre una carga positiva neta de dos, y así sucesivamente, hasta llegar al uranio, cuyo núcleo tendría, pues, 238 protones y 146 electrones, con 92 unidades libres de carga positiva.

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Sobre la Imagen del día

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

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En AstroMia, como en otras muchas publicaciones que salieron pretendiendo explicar ésta imagen de hoy, se podía leer lo siguiente:

“La masa de un grupo de galaxias gigantes, CL0025 y 1654, situadas a unos 4.500 millones de años-luz, produce una lente gravitacional cósmica curvando la luz tal como predice la teoría de la relatividad de Einstein, de manera que forma imágenes detectables más distantes aún que las propias galaxias.

La masa total del grupo es la suma de las propias galaxias, vistas como materia ordinaria luminosa, más la materia oscura invisible del propio grupo, cuya naturaleza permanece desconocida. Analizando la distribución de la materia luminosa y las propiedades de las lentes gravitacionales debido a la masa total del grupo, los investigadores han resuelto el problema de localizar la distribución de la materia oscura.

El mapa resultante muestra la materia oscura invisible en azul y las posiciones de los grupos de galaxias en amarillo. El trabajo , basado en numerosas observaciones con el Telescopio Espacial Hubble, revela que la materia oscura del grupo no está uniformemente distribuida, pero sigue de cerca las acumulaciones de materia luminosa.”

Sin embargo, está claro que, cuando nos referimos a la materia y energía oscura del Universo, lo único que está claro es, que no sabemos lo que es, de qué puede estar compuesta, cómo se creó, y, si en realidad existe, qué patrones sigue para su distribución y qué relación puede tener con la materia ordinaria (Bariónica) con la que, al parecer, interacciona por medio de la fuerza de Gravedad que genera.

Para tratar de hallar una explicación más o menos acorde a lo que hoy sabemos, he elegido un trabajo de una tocaya mía italiana que trata de explicarse sobre la materia oscura.

LA MATERIA OSCURA EN EL UNIVERSO

de Emilia-Palladino

“Hasta hace poco se creía que todos los objetos en nuestro universo eran visibles y envían su propia luz en todas las direcciones (o reflejada en función de su naturaleza), que llegó a la Tierra, por lo tanto pueden ser detectados y estudiados, tratando de conseguir que toda la información posible sobre el objeto que emite, o en las propiedades generales del Cosmos. Esto sigue siendo cierto, de hecho, la principal tarea del astrónomo no es sólo para recoger la luz a través de telescopios de la tierra y del espacio, sino también y sobre todo, para obtener información de lo que es visible a todos los que aún no que vemos y no sabemos de nuestro universo.

Justo después del análisis de la luz del cosmos en 50 años de observación, ahora sabemos que el 90% de la materia en el cosmos se compone de objetos o partículas que no se puede ver: en otras palabras, la mayoría de la materia cósmica no emiten luz (o radiación), por lo que sólo puede detectarse por los efectos sobre la materia visible que lo causa.

Esta “masa perdida” que se llama materia oscura, sólo un nombre que tenga en cuenta su característica fundamental: la invisibilidad.

Debido a que la materia oscura debe existir?

Históricamente hay dos razones fundamentales que han obligado a los astrónomos a la hipótesis de la existencia de una considerable cantidad de materia no visible. Los vemos en relación con el “medio ambiente” que produce los fenómenos cósmicos destacó, en ambos casos, nuestro conocimiento de los mecanismos de acción de la fuerza de gravedad requiere la existencia de materia oscura para explicar adecuadamente.

Los cúmulos de galaxias

En el universo hay muchas galaxias que en la mayoría de los casos no se producen de forma aislada distribuido entre sí sino que se disponen en grandes estructuras que contienen numerosas en un espacio pequeño que se puede definir, incluso cuando se refiera a distancias inimaginables orden de cientos de Mpc. Estas estructuras son los cúmulos de galaxias y el otro entre el almacenamiento y hay enormes vacíos cósmicos que ocupan, de hecho, el 80% del espacio conocido: la estructura de la distribución de la materia visible aparece “nido de abeja”, donde el las galaxias están dispuestas en dos planos-dimensionales que separa las regiones entre ellos prácticamente exento de la materia luminosa.

Debido a la fuerza de gravedad, las galaxias se mueven en el mismo grupo a su propio ritmo.Mediante el estudio de los valores de estas velocidades, los estudiosos han determinado que son demasiado altos, en un factor de 10 a 100 veces mayor de lo que serían si la masa de almacenamiento fue sólo una visible. De ello se deduce que debe haber una cantidad de materia no visible, pero “activo” por la gravedad que justifiquen los valores de la velocidad medida.

Espiral de las galaxias

A partir del estudio del comportamiento de galaxias cuya forma se define espirales y tienen un núcleo denso y brazos largos y muy envuelto alrededor de ellas, a raíz de la rotación de toda la estructura.Cada objeto que pertenece a la galaxia gira con su velocidad por el centro, el valor del mismo dependerá bastante intuitiva del objeto de la distancia desde el centro de la galaxia y la masa que lo constituye.

Si nuestra comprensión de la gravedad es correcta, una masa galáctica velocidades más grande partido. El estudio de estos valores es que las velocidades medidas son demasiado grandes como para justificar la cantidad de materia luminosa en esta galaxia, se deduce, además, que debe haber una cantidad considerable de la materia “activa” sólo por la gravedad que el aumento de la masa galáctica, haciendo que el valor observado de la velocidad de los objetos.

Cómo la materia oscura existe mucha?

Según el general de Einstein Teoría de la Relatividad, que ahora es la teoría fundamental a través del cual se explica la “apariencia” de nuestro universo hasta el último distancias, hay una cantidad fija de materia dentro del volumen cósmica, llamada densidad crítica, que actúa como discriminador entre las diversas formas del cosmos y su posible evolución futura. E ‘son extremadamente importantes para evaluar (aunque no es inmediato, porque no es suficiente “pesar” la materia que vemos) la masa total del universo para saber si es mayor, igual o menor que la suma fijada por las ecuaciones de la relatividad.

Para esta comparación, los científicos usan una tecla numérica, dijo el parámetro de densidad(Omega), la relación entre la cantidad de materia en el Universo y la cantidad medible real “crítica” según lo definido por Einstein en sus ecuaciones.

Si Omega es igual a 1, entonces la materia del universo es exactamente igual a la cantidad prevista por la relatividad general y gravitación entre las estructuras permite la continua expansión del espacio como lo hace ahora y que el Universo es plano, si Omega es menos de 1 significa que la cantidad total de materia no es suficiente para permitir que la fuerza de gravedad que actúa entre las estructuras y por lo tanto su destino es una expansión eterna, el Universo es abierto entonces, si Omega es mayor que 1, que el discurso inversa, la masa total de la mente cósmica es suficiente para provocar (en el futuro) el mecanismo de colapso gravitacional para volver a una situación similar a la del Big Bang inicial (Big Crunch), y el Universo está cerrado.

Los físicos teóricos prefieren un valor de Omega = 1, para una variedad de razones por las que se encuentran en los patrones de formación y evolución del cosmos, hoy la más fiable. Las consecuencias de un valor de Omega = 1 es que el Universo es plano y la geometría que describe es euclidiano. Teniendo en cuenta que algunas consideraciones teóricas (véase la página sobre la inflación ), algunos estudios de datos de observación (ver la página que describe la importancia del análisis de cosmológica estructura a gran escala ) y últimamente los resultados de Boomerangparece confirmar este valor requiere que las contribuciones a Omega de diferentes “tipos” de la materia existente mostrar cósmica, la suma de sólo 1.

Al medir la contribución al parámetro de densidad de la materia luminosa, tan visible, se obtiene Omega mat.visibile = 0.05, que, como vemos, es un valor muy por debajo del umbral establecido en 1. A continuación, una gran cantidad de material debe ser invisible, pero en realidad parece que no hay evidencia experimental que justifique un valor mucho más alto mat.oscura Omega ~ 0,35. El restante 70% de la masa parece haber hecho lo que algunos científicos llaman energía oscura, tal vez debido a la presencia de la cosmológica Lambda constante, un famoso número introducido por Einstein en sus ecuaciones para hacer frente a un “inconveniente” (entonces muy difícil de manejar) el “la expansión del Universo.

La constante cosmológica en términos de fuerza física que es en realidad un “freno” de la expansión cósmica y debido a su inconveniente, ya que el objetivo principal de la apariencia física era demostrar que es igual a 0. El problema es que últimamente hay evidencia bastante convincente (por, ejemplo, el estudio de las explosiones de estrellas conocidas como supernovas de tipo Ia ) que este número no es cero, sino que contribuye al valor del parámetro de densidad en un factor de “Para hacer 0.6, 0.7. Exactamente lo que falta para llegar a Omega = 1.

¿Dónde está la materia oscura?

La mayoría de los astrónomos están de acuerdo en creer que existe la materia oscura alrededor de los núcleos de las galaxias en un halo que se extiende hasta aproximadamente el doble de su tamaño visible. Esto sucede por ejemplo en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, donde las Nubes de Magallanes, dos galaxias satélites de nuestra elíptica que figuran en el hemisferio sur, tienen un movimiento influenciada por la presencia del halo de materia oscura, de modo que puede sentirse que se extiende a más de 30000 años luz más allá de ellos.

En general podemos decir que donde hay materia visible, hay una cierta cantidad de materia oscura.El problema es que si no hubiera sistemas celestiales donde sólo existe la materia oscura, que sería imposible detectar directamente debido a su invisibilidad, sólo podemos esperar que ellos están a punto de sistemas visibles para que pueda ver los efectos en ellos. De ello se deduce que la cantidad de materia oscura, debido a estos sistemas es completamente desconocido.”

Hasta aquí el artículo que, aunque adolece de una mala traducción del Italiano, en general nos proporciona datos y nos explica la creencia actual de los astrónomos sobre la dichosa materia y energía oscuras que, desde luego, tendremos que dejar sólo en una hipótesis o aproximación de lo que la realidad puede ser.

La Imagen del día

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La Imagen del día    ~    Comentarios Comments (0)

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“Esta foto de la derecha, nos muestra un conducto de material que fluye entre dos galaxias. El conducto, una cinta oscura de materia, comienza en la galaxia de la izquierda (NGC 1410), cruza 23.000 años-luz de espacio intergaláctico, y se enrolla alrededor de la galaxia de la derecha (NGC 1409). Estas dos galaxias residen en la constelación de Tauro, a unos 300 millones de años-luz de la Tierra.

Los científicos no están seguros de por qué NGC 1409 empezó a vaciar gravitatoriamente a su compañera. Especulan que el gas que fluye en NGC 1409 está demasiado caliente para colapsarse y formar estrellas, por eso sigue fluyendo. Estiman que NGC 1409 sólo ha consumido un millón de masas solares de gas.

Los brazos de NGC 1410, una galaxia espiral activa, rica en gas, clasificada como un Seyfert, tienden al azul, el color de las regiones donde se forman estrellas. La barra de material que también corta el centro de NGC 1409 es un subproducto típico de las colisiones entre galaxias. Los astrónomos esperan más fuegos artificiales en el futuro, puesto que las galaxias se encuentran sólo a 23.000 años-luz, la mitad de la distancia entre la Tierra y el centro de la Vía Láctea.”

La fusión de galaxias es un suceso bastante natural en la inmensidad del Universo donde, al parecer, existen más de cien mil millones de ellas, y, aunque el espacio es enormemente grande, estos objetos astronómicos (las galaxias) se reúnen en grupos o cúmulos y supercúmulos que las mantiene unidas por los hilos invisibles de la fuerza de Gravedad, y, en ocasiones, como ocurre en la imagen, dos o más galaxias pueden terminar su historia fusionándose para formar una galaxia mucho mayor. Por ejemplo, la galaxia peculiar elíptica e intensa radiofuente Centaurus A se cree que es el resultado de la fusión de una galaxia elíptica con una galaxia espiral muy rica en gas y algo menor.

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¿La Gravedad Cuántica? ¿Qués es eso?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (20)

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La física será incompleta y conceptualmente insatisfactoria en tanto no se disponga de una teoría adecuada de la gravedad cuántica.

Durante el siglo XX, la física se fundamentó, en general, sobre dos grandes pilares: la mecánica cuántica y la teoría de relatividad. Sin embargo, a pesar de los enormes éxitos logrados por cada una de ellas, las dos aparecen ser incompatibles. Esta embarazosa contradicción, en el corazón mismo de física teórica, se ha transformado en uno de los grandes desafíos permanentes en la ciencia.

La teoría de la relatividad general da cuenta a la perfección de la gravitación. Por su parte, la aplicación a la gravedad de la mecánica cuántica requiere de un modelo específico de gravedad cuántica. A primera vista, parecería que la construcción de una teoría de gravedad cuántica no sería más problemático que lo que resultó la teoría de la electrodinámica cuántica (EDC), que ya lleva más de medio siglo con aplicaciones más que satisfactorias.

En lo medular, la EDC describe la fuerza electromagnética en términos de los cambios que experimentan las llamadas partículas virtuales, que son emitidas y rápidamente absorbidas de nuevo; el principio de incertidumbre de Heisenberg nos dice que ellas no tienen que conservar la energía y el movimiento. Así la repulsión electrostática entre dos electrones puede ser considerada como la emisión, por parte de un electrón, de fotones virtuales y que luego son absorbidos por el otro.

La misma mecánica, pero a través de los cambios de la partícula virtual de la gravedad el «gravitón» (el quantum del campo gravitacional), podría considerarse para estimar la atracción gravitacional entre dos cuerpos. Pero gravitones nunca se han visto. La gravedad es tan débil que puede obviarse a escala molecular, donde los efectos cuánticos son importantes. Ahora, si los cambios que podrían realizarse en los gravitones sólo se producen en la interacción entre dos puntos de masa, es posible, entonces, que en los cuerpos masivos se ignore los efectos cuánticos. El principio de incertidumbre de Heisenberg nos señala que no podemos medir simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula subatómica, pero esta indeterminación es imperceptible para los planetas, las estrellas o las galaxias.

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Algo sobre los Mayas

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

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Aislada de las culturas del viejo mundo, la civilización maya, ubicada en lo que es actualmente el sur de México y Guatemala, surgió alrededor de la época del nacimiento de Cristo, floreció y, luego, desapareció abrupta y misteriosamente. Aparte de las pirámides y las estelas de piedra talladas con unos elaborados glifos, su historia se conserva en unos pocos códices, entre los que figura el libro de la creación escrito en lengua maya-quiché, el Popol Vuh. Sin embargo, la cosmología maya tiene muchos aspectos parecidos a las cosmologías de otras culturas: a la cosmología hindú  se parece en lo relativo a los ciclos alternos de destrucción y creación,  y en los enormes intervalos de tiempo en que se sitúan estos ciclos; a la cosmología de la antigua Mesopotamia, en el seguimiento meticuloso de los cuerpos celestes, que son manifestaciones de los dioses; a la cosmología moderna, en la cuidadosa experimentación y revisión de los dioses, y en la igualmente implacable condena de las teorías anticuadas.

Antes de la aparición de los seres humanos, el universo maya se desarrolla de una manera muy homogénea y continua. Como muchas otras cosmologías, comienza con un mar original. El Popol Vuh empieza diciendo: “Ahora todavía se ondula, ahora todavía se oyen sus murmullos…todavía susurra…y está vació bajo el cielo”. El traductor Dennis Tedlock se refiere a esta escena diciendo que es una especie de “ruido blanco”; el sonido que precede al sonido. Sólo están presentes los dioses del mar y de la tierra, llamados colectivamente Corazón del Lago y Corazón del Mar: el Hacedor, el Modelador, el Portador, el Procreador y la Serpiente Emplumada Soberana. A éstos se unen el Corazón del Cielo y los primeros dioses celestes, llamados Huracán, Rayo Recién Nacido y Rayo Repentino. Después de negociar, los dioses de las aguas y del cielo acordaron crear la tierra y la vida en una sucesión que se parece a la “sopa original” de la biología del siglo XX: una tierra cubierta por el océano y sometida a un violento relampagueo, que contribuye a producir los primeros aminoácidos. Así se producen las divisiones cósmicas, siendo la primera de ellas la separación preexistente de los dioses de las aguas y de los cielos, y la segunda la separación activa de la tierra y las aguas, y del cielo y la tierra. Acto seguido se lleva a cabo la siembra del Sol, la Luna y las estrellas. Los antiguos mayas concebían esta actividad como “la siembra” o el “amanecer”, porque la asociaban a la plantación de semillas, que empujan desde el subsuelo para crecer, y a la salida de los cuerpos celestes, con respecto a los cuales creían que recorrían el inframundo antes de salir por el este.

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