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El mundo que creemos conocer

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (6)

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Un hombre solo está en mala compañia

Hubo que descubir la historia antes de poder explorarla. Los mensajes del pasado se transmitían primero a través de las habilidades de la memoria, luego de la escritura y, finalmente, de modo explosivo, en los libros. El insospechado tesoro de reliquias que guardaba la tierra se remontaba a la prehistoria. El pasado se convirtió en algo más que en un almacen de mitos o un catálogo de lo familiar. Nuevos mundos terrestres y marinos, riquezas de continentes remotos, modos de vida de pueblos lejanos, abrieron perspectivas de progreso y novedad. La Sociedad, la Vida diaria del hombre en comunidad, se convirtió en un nuevo y cambiante escenario de descubrimientos.

Erasmo decía: “…construir una biblioteca que no tenga más límites que los del propio mundo.”

                            Cuando en el Neolítico se descubrió la rueda y el arado, ¿qué salto hacia el futuro no daría la Humanidad?

Aquí, como sería imposible hacer un recorrido por el ámbito de todos los descubrimientos de la Humanidad, me circunscribo al ámbito de la física, y, hago un recorrido breve por el mundo del átomo que es el tema de hoy, sin embargo, sin dejar de mirar al hecho cierto de que, TODA LA HUMANIDAD ES UNA, y, desde luego, teniendo muy presente que, todo lo que conocemos es finito y lo que no conocemos infinito. Es bueno tener presente que intelectualmente nos encontramos en medio de un océano ilimitado de lo inexplicable. La tarea de cada generación es reclamar un poco más de terreno, añadir algo a la extensión y solidez de nuestras posesiones del saber (eso nos aconseja Wheeler).

Como decía Einstein: “El eterno misterio del mundo es su comprensibilidad.”

Ahora, amigos, hablemos del átomo. Veamos, para comenzar como es, la imagen de un átomo en movimiento (aunque aquí lo veamos estático, utilzad la imaginación).

“Ha supuesto un gran avance en el campo de la Física. Científicos de la Universidad de Otago, en Nueva Zelanda, desarrollaron una técnica para aislar sistemáticamente y capturar un átomo en rápido movimiento neutral, y también han conseguido en primicia ver y fotografiar este átomo por primera vez, lo que han denominado desde la universidad como el “sueño de los científicos”

La captura del átomo de rubidio 85 es el resultado de un proyecto de investigación de tres años de duración financiado por la Fundación para la Investigación, Ciencia y Tecnología, y ha suscitado el interés en la comunidad científica internacional por las nuevas investigaciones que podrán surgir de este hito.”

 La Tierra desde el espacio

¡Hay tántos mundos dentro de este nuestro! Sí,  dentro de cada Mente  existe un mundo… De lo Grande a lo Pequeño. Sin embargo, no todos esos mundos son iguales y, como en el universo mismo, la diversidad está servida en función de las energías que en cada “lugar” puedan estar presentes, en forma de radiación, energía de pensamientos, capacidad de comprensión… ¡Cada mente es un mundo!

Leucipo (c. 450-370 a.C.), filósofo griego. Es reconocido como creador de la teoría atómica de la materia, más tarde desarrollada por su discípulo, el filósofo griego Demócrito. Según esta teoría, toda materia está formada por partículas idénticas e indivisibles llamadas átomos.

Leucipo fue un griego legendario. Sin embargo, fue su discípulo Demócrito el que dio al atomismo su forma clásica como filosofía: “la parte invisible e indivisible de la materia”, se divertía tanto con la locura de los hombres que era conocido como “el filósofo risueño” o “el filósofo que ríe”. No obstante fue uno de los primeros en oponerse a la idea de la decadencia de la Humanidad a partir de una Edad de Oro mítica, y predicó sobre una base de progreso. Si todo el Universo estaba compuesto solamente por átomos y vacío, no sólo no era infinitamente complejo, sino que, de un modo u otro, era inteligible, y seguramente el poder del hombre no tenía límite.

Tito Lucrecio Caro

Lucrecio (c. 95 a.C. -c. 55 a.C.) perpetuó en De rerum natura (De la naturaleza de las cosas) uno de los más importantes poemas latinos, al atomismo antiguo. Con la intención de liberar al pueblo del temor a los dioses, el poeta demostró que el mundo entero estaba constituido por vacío y átomos, los cuales se movían según sus leyes propias; que el alma moría con el cuerpo y que por consiguiente no había razón para temer a la muerte o a los poderes sobrenaturales.

Lucrecio decía que comprender la Naturaleza era el único modo de hallar la paz de espíritu, y, como era de esperar, los padres de la Iglesia que pregonaban la vida eterna, atacaron sin piedad a Lucrecio y este fue ignorado y olvidado durante toda la Edad Media que, como sabéis, fue la culpable de la paralización del saber de la Humanidad. Sin embargo, Lucrecio fue, una de las figuras más influyentes del Renacimiento.

Así pues, en un principio el atomismo vino al mundo como sistema filosófico. Del mismo modo que la simetría pitagórica había proporcionado un marco a Copérnico, la geometría había seducido a Kepler y el círculo perfecto aristotélico hechizo a Harvey, así los “indestructibles” átomos de los filósofos atrajeron a los físicos y a los químicos. Francis Bacon observó que “la teoría de Demócrito referida a los átomos es, si no cierta, al menos aplicable con excelentes resultados al análisis de la Naturaleza”.

Así pues, en un principio el atomismo vino al mundo como sistema filosófico. Del mismo modo que la simetría pitagórica había proporcionado un marco a Copérnico, la geometría había seducido a Kepler y el círculo perfecto aristotélico hechizo a Harvey, así los “indestructibles” átomos de los filósofos atrajeron a los físicos y a los químicos. Francis Bacon observó que “la teoría de Demócrito referida a los átomos es, si no cierta, al menos aplicable con excelentes resultados al análisis de la Naturaleza”.

Descartes

Descartes (1596-1650) inventó su propia noción de partículas infinitamente pequeñas que se movían en un medio que llamó éter. Otro filósofo francés, Pierre Gassendi (1592-1655), pareció confirmar la teoría de Demócrito y presentó otra versión más del atomismo, que Robert Boyle (1627-1691) adaptó a la química demostrando que los “elementos clásicos -tierra, aire, fuego y agua- no eran en absoluto elementales.

Las proféticas intuiciones de un matemático jesuita, R.G. Boscovich (1711-1787) trazaron los caminos para una nueva ciencia, la física atómica. Su atrevido concepto de “los puntos centrales” abandonaba la antigua idea de una variedad de átomos sólidos diferentes. Las partículas fundamentales de la materia, sugería Boscovich, eran todas idénticas, y las relaciones espaciales alrededor de esos puntos centrales constituían la materia… Boscovich que había llegado a estas conclusiones a partir de sus conocimientos de matemáticas y astronomía, anunció la íntima conexión entre la estructura del átomo y la del Universo, entre lo infinitesimal y lo infinito.

No siempre, a lo largo de la Historia, se ha dado el mérito a quien lo mereció.  Por ejemplo, el matemático Aryabhata se adelantó 1.000 años a Copérnico y sus ideas fueron adjudicadas a éste que, en realidad, las tomó prestadas de aquel.

Si has leído estos trabajos de rumores del saber,  sobras algo sobre el lenguaje conocido como sánscrito y quienes lo hablaban, o quien fue Panini o Kalidasa.  También aquí habrás aprendido algo sobre los orígenes de la escritura y los números y habrás hecho un recorrido por personajes como Tales de Mileto, Anaximandro y su alumno Pitágoras, Euclides (S.III a.C.) o Riemann (S.XIX), como las genialidades de Euler.

La enorme importancia de los avances de la Humanidad en ciencia y matemáticas en el largo periodo que va desde el s. VI a.c. hasta el s. VI d.c.

El saber de hoy se debe a personajes de ayer como los ya nombrados y muchos otros como Menéalo, Herón, Diofanto, Pappo, Prodo, también Fray Girolano Savonarola o Marsilio Ficino,y, mas tarde Benjamín Franklin, Eugen Goldstein, Wilhelm, Ròntgen, Hernri Becquerel, Thomson, Ernest Rutherford, Planck, Lorentz y Einstein,  por decir algunos.

De todos ellos conocemos (y no siempre bien) a los más famosos, tal es el caso de los grandes del Renacimiento, la gente corriente, si acaso, conocen a Leonardo Da Vinci y a Miguel Angel Buonarroti, pero, ¿Qué saben de Brunelleschi, de Battista, Vecchielta, Zenale, Martín, Bramante, Giacondo, Aquilano, Masón, Liborio o Vesari? ¿Qué hicieron estos hombres para pasar a la historia?

Archivo:Roma-tempiettobramante01R.jpg

                              Bueno, por exponer una muestra, aquí teneis el Templete de San Pietro in Montorio,  obra de Bramante.

 

A lo largo de estos trabajos hemos hablado de todos ellos resumiendo lo que hicieron para vuestro conocimiento de los hechos.  Ahora, os han llegado muchos de los “rumores” del saber del mundo, y sabéis algo más. Si, habéis aprendido que Bagdad (que significa regalo de Dios) también conocida como ciudad redonda, fue construida en 4 años por 100 mil trabajadores por orden de AL-Mansur.  La modernidad y la cultura, sus hospitales y grandes médicos hacen que, si la miramos hoy, nos entren ganas de llorar.

El conquistar el saber ha costado muchas vidas y muchas mentes y, también,  mucho tiempo.  Sin embargo, es tan fácil perderlo, es tan frágil el equilibrio que, cualquier barbaridad de los humanos, nos podría llevar de nuevo a la edad de piedra.

Hasta llegar a las variadas teorías que llegaron a constituir la física cuántica a finales del primer cuarto de siglo, eran conocidas colectivamente como el modelo estándar.  Considerado desde su punto de vista, el mundo esta compuesto de dos categorías generales de partículas: las de espín fraccionario (½), llamadas fermiones, en homenaje a Enrico Fermi, y las de espin entero (o,  1 ó 2), llamadas Bosones, en homenaje a Satyendra Nath Bose, quien, junto con Einstein, desarrolló las leyes estadísticas que gobiernan su conducta.

Hablo de que la desintegración genera partículas de alta energía, y luego digo que la electromagnética está formada por fotones. En realidad esto así explicado no tiene mucho sentido ya que en ambos casos se está hablando de partículas, y da la impresión de que los fotones no lo serían. Ambas lo son, pero en el caso de las partículas por desintegración hablamos de fermiones, y en el caso del fotón hablamos de bosones. Pero todo son partículas.

Los fermiones comprenden la materia.  Obedecen a lo que se llama el principio de exclusión de Pauli, formulado por éste en 1.925, y, según el cual, dos fermiones no pueden ocupar al mismo tiempo un determinado estado cuántico.   Debido a esta característica de los fermiones, solo un número limitado de electrones pueden ocupar cada capa de un  átomo, y hay un límite superior para el número de protones y neutrones que pueden unirse para formar un núcleo atómico estable.  Los protones, nuetrones y electrones son todos fermiones.

Los Bosones transmiten fuerza, no obedecen al principio de exclusión de Pauli, y por consiguiente varias fuerzas diferentes pueden actuar en el mismo lugar al mismo tiempo.   Los átomos de ésta libreta, por ejemplo, están sujetos simultáneamente a la atracción electrica entre sus protones y electrones, y a la fuerza de gravedad de la Tierra.

Sabéis, lo he explicado muchas veces, que existen cuatro fuerzas fundamentales (o clases de interacciones, en la terminología cuántica): la gravitación, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte.  Cada una tiene un papel distinto.  La gravitación, la atracción universal de todas las partículas materiales  entre sí, mantiene unidos a todos los planetas y sus satélites, todos ellos a su estrella, la estrella a su Galaxia, la Galaxia a las demás Galaxias.  El electromagnetismo, la atracción entre las partículas con cargas eléctricas o magnéticas opuestas, produce luz y todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo la radiación de onda larga llamada ondasde radio y la radiación de onda corta llamada rayos X y rayos gamma.

 

Algunas fuentes de radiación eledctromagnética en nuestro mundo moderno

El electromagnetismo también une grupos de átomos para formar moléculas, y es la causa de la estructura de la materia tal como la conocemos. La fuerte nuclear fuerte une protones y neutrones (llamados nucleones) en los núcleos de los átomos, y une las partículas fundamentales llamadas quarks para formar cada nucleon.  Es la más potente de todas las fuerzas y al contrario de las demás, su potencia crece con la distancia.

La fuerza nuclear débil es la mediadora del proceso de desintegración radiactiva, la fuente de la energía emitida por los trozos de radio que estudiaron Rutherford y los Curie.

La conducta diferente de las fuerzas se refleja en la naturaleza de los bosones que transportan.  La Gravitación y el Magnetismo (electromagnetismo) tienen un alcance infinito, que es por lo cual nuestra galaxia “siente” la atracción gravitacional del Cúmulo Virgo de Galaxias, y por lo que podemos ver luz estelar proveniente de miles de millones de años-luz de distancia, pues los bosones que transportan estas dos fuerzas, los gravitones y los fotones, tienen masa cero.

La fuerza nuclear débil tiene un alcance muy corto porque las partículas que la transportan, llamadas bosones débiles, son masivas (W+, W y Z0).   La fuerza o interacción fuerte es llevada por partículas llamadas gluones; son masivas pero tienen la curiosa y bella propiedad de que, como se dijo antes, su fuerza aumenta con la distancia, no disminuye, cuando los fermiones entre los que son intercambiadas (los quarks) se alejan.

Un quark que empieza a alejarse de sus dos compañeros pronto se encuentra arrastrado por una red de gluones.  Por ello los quark en el Universo contemporáneo permanecen ligados dentro de los protones y neutrones; aún no ha sido posible observar quarks libres, aunque han sido buscados en todas partes, desde las colisiones en aceleradores de partículas hasta el polvo de la Luna.

Los fermiones que constituyen la materia, aunque muy variados y numerosos, pueden ser clasificados como quarks, que responden a la interacción fuerte, o leptones que no lo hacen. Ya sabéis que los leptones son partículas ligeras; entre ellos se encuentran los electrones que giran alrededor de los núcleos atómicos.  Los quarks son los ladrillos que componen los protones y neutrones.

Hay seis clases de quarks y seis clases de leptones.  Ni los unos ni los otros muestran signo alguno de tener una estructura interna, aunque su anatomía ha sido sondeada hasta escalas de 10-8 metros.  Eso equivale a decir que si un átomo fuese ampliado hasta las dimensiones de la Tierra, todo subcomponente de quarks y leptones tendría que ser más pequeño que una manzana para escapar a su detención.  De modo que los quarks y los leptones son las partículas básicas de la materia, hasta donde llegan nuestros conocimientos experimentales.

La teoría sobre estos temas de los componentes fundamentales de la materia, llegan mucho más lejos.  Sin embargo, al ser sólo teoría, ahí queda, pendiente de que un día en el futuro, se pueda comprobar la existencia de componentes de la materia aún más básicos que los quarks y los leptones.

¿Cuerdas vibrantes y Briznas luminosas?

[wormhole.jpg]

Aquí ha quedado plasmado el último rumor que nos viene a decir que todo en el Universo, en su origen, esta hecho de infinitesimales objetos que unidos son la materia que, siempre, está acompañada, para hacer posible su existencia, de pequeñísimos objetos de energía y de luz.  Así estamos constituidos todos nosotros, y, el milagro está en el hecho de que estas insignificantes cositas han podido evolucionar y juntas, formar un ente complejo y pensante, hasta ser capaz de saber cosas como la que acabamos de plasmar con ese último rumor del saber.

Hay que estar atento para captar los muchos millones de rumores que están por ahí, sin que la mayoría de las veces, le prestemos la debida atención. Creo, que aparte de poder dejar aquí algo de nosotros mismos cuando nos marchemos, la otra cosa que merece la pena es estar atentos para coger cuanto más rumores del saber mejor.  La otra cosa importante, en realidad la primera, es tener la suerte de poder amar y ser correspondido.

Si podemos cumplir eso, al menos podemos tener la satisfacción de haber pasado por esta efímera vida con aprovechamiento pleno.  Si además, podemos contribuir en algo para dar a conocer la naturaleza de las cosas y del mundo-universo que nos rodea, mucho mejor.  Así, una vez más, llegamos al final de uno de los trabajos que, este modesto autor, realiza con gusto para sus amigos de la Física y………  del saber en general.

Casi todos mis trabajos han tratado sobre Física y Astronomía, es el objetivo principal de nuestra Asociación de Amigos de la Física 137 e/hc.  Sin embargo, los últimos trabajos, aunque también, en parte, traten de Física, han procurado comentar otros asuntos interesantes que, dieron cabida a otras ramas del saber y del pensamiento.

emilio silvera

 

  1. 1
    Jore Puerto
    el 15 de mayo del 2012 a las 15:44

    Excelente articulo. 

    Responder
  2. 2
    emilio silvera
    el 16 de mayo del 2012 a las 5:32

    Gracias amigo Jore, serás siempre bienvenido a este lugar en el que, como has podido ver, sólo tratamos del saber del mundo, de la Naturaleza, del Universo y, hasta donde se puede…¡de nosotros! seres complejos hasta altos niveles que no pocas veces llega a tocar los abstracto.
    Un saludo cordial.

    Responder
  3. 3
    Rafael
    el 18 de marzo del 2013 a las 21:25

    Buen articulo emilio… que lugar ocuparia el supuesto graviton dentro del cuadro de fermiones y bosones… seria un boson con caracteristicas parecidas al gluon pero de comportamiento contrario?, es decir aumentando su interaccion con la cercania … un antigluon… existen teorias de interaccion de los supuestos gravitones con los gluones… al igual que interaccionan los diferentes bosones entre si de manera no excluyente… se que a una escala tan pequeña como la del interior de los protones la gravedad supuestamente no tiene efecto…pero realmente no tiene efecto o es que no estamos aun maduros toricamente para sacar conclusiones
    No entiendo por que lo bosones w y z se consideran bosones si tienen masa….
    Que rol juega la famosa particulo de dios o boson de higgs dentro del cuadro presentado?…
    y por ultimo no son realmente electron, muon y tau ( y sus neutrinos asociados) la misma cosa a diferente interaccion energetica, al igual que las dos familias de hadrones o quaks, tienen las mismas caracteristicas cuanticas o mismo dni… no seran la misma persona con diferente peso en diferentes epocas de su vida…
    Un abrazo.rafael

    Responder
    • 3.1
      emilio silvera
      el 19 de marzo del 2013 a las 4:01

      El Gravitón amigo Rafael es un gran enigma y, no son pocos los que andan a su caza para, de camino, llevarse el Nobel. Sin embargo, la cosa no resultará nada fácil, ya que, al ser la Gravedad la fuerza más pequeña de las cuatro, será complicado hallar esa partícula mediadora de la fuerza que, por otra parte, está presente por todas partes.
      La dificultad, ya tú apuntas algo, está en que, actualmente, nosotros no disponemos de tecnología tan avanzada como para medir ciertas cosas y, una de ellas, amigo mío, es el gravitón que, junto con otras que buscamos, se nos escapa.
      El otro problema es el del Bosón de Higgs, una partícula que se introdujo en el Modelo estándar de la física de partículas para que le diera masa al resto de las partículas que, de otra manera, quedaban desnudas y necesitaban de ese bosón. Así que, como se ha hecho con la materia oscura para justificar el comportarmiento de la expansión del universo, también se hizo con el bosón de higgs que lo dejaba todo muy bien planteado y las cuentas cuadraban pero… ¿dónde estaba el dichoso bosón? Primero lo pusimos ahí para que tiodo saliera bien y, más tarde, nos dedicamos a buscarlo, así que, si finalmente no aparece… Modelo estándar incompleto.
      También el Modelo lleva incluído otros parámetros metidos a la fuerza y sin mucha justificación pero, de momento, es lo que tenemos y, no creas, ha dado mucho juego y lo seguirá dando hasta que podamos ir aprendiendo más y descubriendo lo que realmente se necesita para construir un Modelo que sea fiel reflejo del mundo real que la Naturaleza escenifica.
      Dices bien cuando hablas del electrón, muón y tau, tres hermanos iguales con diferentes pesos y, en lo demás, también llevas buena dirección. Lo cierto es que tenemos que seguir avanzando y reconocer que, aún nos falta mucho camino por recorrer para poder decir “que sabemos”.
      Saludos

      Responder
  4. 4
    Rafael
    el 18 de marzo del 2013 a las 21:31

    … me estoy animando con el tema de la fisica de particulas… podrias darme la referencia de algunos libros o autores para avanzar en el tema…Gracias

    Responder
    • 4.1
      emilio silvera
      el 19 de marzo del 2013 a las 3:51

      Un buen comienzo sería con los linbros:
      – Partículas de Gerad ´t Hoft  de Editorial Crítica
      La Partícula Divina de León Lederman de Crítica
      Electrones, Neutrinos y Quarks de Indurain y también de Crítica
      Con estas tres obras entrarás por la Puerta Grande de la Física de Partículas y, desde luego, cuando finalice las lecturas estarás inmerso en ese micromundo fascinante de lo muy pequeño.
      ¡Buena lectura!

      Responder

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