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Siempre imitando a la Naturaleza

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Naturaleza-Imaginación    ~    Comentarios Comments (0)

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 El tren bala de Japón, el que recorre la vía Shinkansen y pionero de la alta velocidad en el mundo, tenía un problema. Al emerger de los túneles que atravesaba, el tren generaba estruendos que se podían oír a 400 metros a la redonda. Uno de los ingenieros de los trenes, Eiji Nakatsu, encontró la solución. Estaba en el pico de un pájaro: el martín pescador, ave que por su morfología puede "pasar de una densidad a otra, del aire al agua, sin producir prácticamente impacto", explica Rafael Aparicio, ingeniero clínico, filósofo, fundador de Biomival y miembro de Biomimicry Iberia.
  • El pico de un pájaro… El tren bala de Japón, el que recorre la vía Shinkansen y pionero de la alta velocidad en el mundo, tenía un problema. Al emerger de los túneles que atravesaba, el tren generaba estruendos que se podían oír a 400 metros a la redonda. Uno de los ingenieros de los trenes, Eiji Nakatsu, encontró la solución. Estaba en el pico de un pájaro: el martín pescador, ave que por su morfología puede “pasar de una densidad a otra, del aire al agua, sin producir prácticamente impacto”, explica Rafael Aparicio, ingeniero clínico, filósofo, fundador de Biomival y miembro de Biomimicry Iberia. FOTO: PIXABAY

 

Una forma que fue plasmada en el 'morro' de las sucesivas versiones del tren y que, además de conseguir silenciar el paso por los túneles y reducir la resistencia al aire un 30%, incrementó su velocidad un 10% y consiguió un ahorro de energía del 15%. El sistema también se imitó en España en algunas series del AVE. "Como en el caso del Shinkansen, la búsqueda activa en la naturaleza es una de las maneras de encontrar soluciones", dice Aparicio. Otras grandes máquinas, como algunas turbinas industriales, se fabrican siguiendo el patrón de espiral, presente en infinidad de seres vivos, entre los que se cuentan los moluscos o las hojas de la copa de un pino.

 

 

…para silenciosos trenes bala Una forma que fue plasmada en el ‘morro’ de las sucesivas versiones del tren y que, además de conseguir silenciar el paso por los túneles y reducir la resistencia al aire un 30%, incrementó su velocidad un 10% y consiguió un ahorro de energía del 15%. El sistema también se imitó en España en algunas series del AVE. “Como en el caso del Shinkansen, la búsqueda activa en la naturaleza es una de las maneras de encontrar soluciones”, dice Aparicio. Otras grandes máquinas, como algunas turbinas industriales, se fabrican siguiendo el patrón de espiral, presente en infinidad de seres vivos, entre los que se cuentan los moluscos o las hojas de la copa de un pino. FOTO: WIKIMEDIA

 

 

 

 

La salamanquesa o 'gecko' no vive bajo las leyes de la gravedad. Por ello, este pequeño reptil, que asciende paredes verticales y se desplaza boca abajo sin inmutarse, ha fascinado con recurrencia a la comunidad científica. Su milagrosa capacidad, aparte de inspirar mitologías (como el trepamuros Spiderman), ha servido para estudiar los mecanismos de agarre y las fuerzas de sujeción. El secreto de la salmanquesa reside en las nanoespátulas que tiene en sus patas. Gracias a las fuerzas de Van der Waalt, unas atracciones de corto alcance entre átomos, los 'geckos' pueden pegarse y despegarse de casi cualquier superficie en cualquier ángulo.

 

 

Las patas de un reptil… La salamanquesa o ‘gecko’ no vive bajo las leyes de la gravedad. Por ello, este pequeño reptil, que asciende paredes verticales y se desplaza boca abajo sin inmutarse, ha fascinado con recurrencia a la comunidad científica. Su milagrosa capacidad, aparte de inspirar mitologías (como el trepamuros Spiderman), ha servido para estudiar los mecanismos de agarre y las fuerzas de sujeción. El secreto de la salmanquesa reside en las nanoespátulas que tiene en sus patas. Gracias a las fuerzas de Van der Waalt, unas atracciones de corto alcance entre átomos, los ‘geckos’ pueden pegarse y despegarse de casi cualquier superficie en cualquier ángulo. FOTO: PIXABAY

 

Basándose en las habilidades de la salmanquesa, la NASA ha desarrollado el Gecko Gripper (en la imagen), un robot que emula la adherencia del reptil y podría explorar entornos inaccesibles y realizar tareas de mantenimiento en las naves espaciales. DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de la Defensa de EE UU, presentó en su programa Z-Man unas manoplas que permiten a un humano de hasta 100 kilos trepar por una superficie vertical como si fuera el mismísimo hombre-araña. El 'gecko' ha inspirado otras aplicaciones, como la reconstrucción de vasos sanguíneos y la reparación de úlceras en el tracto digestivo. "Además de nuevos y más resistentes pegamentos que no dejan mancha", apunta Aparicio.

..en robots espaciales y hombres-araña Basándose en las habilidades de la salmanquesa, la NASA ha desarrollado el Gecko Gripper (en la imagen), un robot que emula la adherencia del reptil y podría explorar entornos inaccesibles y realizar tareas de mantenimiento en las naves espaciales. DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de la Defensa de EE UU, presentó en su programa Z-Man unas manoplas que permiten a un humano de hasta 100 kilos trepar por una superficie vertical como si fuera el mismísimo hombre-araña. El ‘gecko’ ha inspirado otras aplicaciones, como la reconstrucción de vasos sanguíneos y la reparación de úlceras en el tracto digestivo. “Además de nuevos y más resistentes pegamentos que no dejan mancha”, apunta Aparicio. FOTO: NASA

El gecko también ha inspirado otras creaciones en el campo de la investigación: el Sticky Bot, por ejemplo, es un robot desarrollado por la Universidad de Stanford que calca la fisonomía del reptil y que se desplaza de manera autónoma. "Existen también robots que imitan las patitas laterales de los escarabajos y pueden desplazarse por una malla sin caerse", cuenta Aparicio.

…y también en ‘gadgets’ trepadores El gecko también ha inspirado otras creaciones en el campo de la investigación: el Sticky Bot, por ejemplo, es un robot desarrollado por la Universidad de Stanford que calca la fisonomía del reptil y que se desplaza de manera autónoma. “Existen también robots que imitan las patitas laterales de los escarabajos y pueden desplazarse por una malla sin caerse”, cuenta Aparicio. FOTO: WIKIMEDIA

 

"No somos los primeros en construir, no somos los primeros en optimizar el espacio, impermeabilizar o calentar una estructura". Estas palabras de Janine Benyus, la pionera y 'madre' de la biomímesis, pronunciadas durante una charla TED, se aplican perfectamente a los nidos de las termitas. Orientados al sol, sus montículos porosos (que además le dan apariencia de rascacielos) están horadados por cientos de canales que posibilitan un sistema de ventilación único. Gracias a estos túneles, y teniendo en cuenta los postulados básicos de la física, el oxígeno entra y el dióxido de carbono sale. Así, estos prodigios de la arquitectura mantienen niveles estables de humedad y temperatura, especialmente en la parte central, donde vive la reina.

 

 

 

 

La casa de las termitas… “No somos los primeros en construir, no somos los primeros en optimizar el espacio, impermeabilizar o calentar una estructura”. Estas palabras de Janine Benyus, la pionera y ‘madre’ de la biomímesis, pronunciadas durante una charla TED, se aplican perfectamente a los nidos de las termitas. Orientados al sol, sus montículos porosos (que además le dan apariencia de rascacielos) están horadados por cientos de canales que posibilitan un sistema de ventilación único. Gracias a estos túneles, y teniendo en cuenta los postulados básicos de la física, el oxígeno entra y el dióxido de carbono sale. Así, estos prodigios de la arquitectura mantienen niveles estables de humedad y temperatura, especialmente en la parte central, donde vive la reina. FOTO: HONZA SOUKUP (FLICKR)

 

El sistema de 'respiración' natural de las termitas ha inspirado la construcción de inmuebles sostenibles, edificios que controlen su temperatura de manera natural. Uno de los ejemplos más conocidos es el Eastgate Centre de Zimbabue (en la imagen), un inmueble termorregulable en el que el aire entra por paredes que 'transpiran'. El calor será absorbido por el núcleo mismo del edificio, y por la noche será expulsado. Este sistema de climatización también es usado en otros edificios, como la Casa Termitario de Vietnam, un ejemplo de iluminación inteligente, o el edificio Portcullis House (Londres).

 

 

 

…para climatizaciones que ‘respiran’ El sistema de ‘respiración’ natural de las termitas ha inspirado la construcción de inmuebles sostenibles, edificios que controlen su temperatura de manera natural. Uno de los ejemplos más conocidos es el Eastgate Centre de Zimbabue (en la imagen), un inmueble termorregulable en el que el aire entra por paredes que ‘transpiran’. El calor será absorbido por el núcleo mismo del edificio, y por la noche será expulsado. Este sistema de climatización también es usado en otros edificios, como la Casa Termitario de Vietnam, un ejemplo de iluminación inteligente, o el edificio Portcullis House (Londres). FOTO: DAMIEN FARRELL (FLICKR)

 

 

 

 

No hay bacteria que pueda penetrar la piel de un tiburón. Su textura denticular, compuesta de miles de nanoescamas, impide que cualquier microorganismo nocivo se pueda adherir a ella y le convierte en un acorazado antiséptico. Su forma de desplazarse por el agua, además, ha sido estudiada por su capacidad hidrodinámica.

 

 

La piel del tiburón… No hay bacteria que pueda penetrar la piel de un tiburón. Su textura denticular, compuesta de miles de nanoescamas, impide que cualquier microorganismo nocivo se pueda adherir a ella y le convierte en un acorazado antiséptico. Su forma de desplazarse por el agua, además, ha sido estudiada por su capacidad hidrodinámica. FOTO: WIKIMEDIA

 

Inspirándose en este depredador del mar, varias compañías han desarrollado revestimientos para las paredes de los hospitales con el objetivo de repeler a las bacterias hospitalarias, aquellas que se fortalecen sobreviviendo en las condiciones más adversas. La piel del escualo ha inspirado también trajes de natación que disminuyen la resistencia del nadador al agua y que, como los tiburones,"generan vórtices y microrremolinos al nadar y alcanzan grandes velocidades", especifica Aparicio. De hecho, varios nadadores, entre ellos el plusmarquista y mejor olímpico Michael Phelps, usaron estos trajes hasta que la Federación los prohibió en 2010.

…para combatir bacterias hospitalarias Inspirándose en este depredador del mar, varias compañías han desarrollado revestimientos para las paredes de los hospitales con el objetivo de repeler a las bacterias hospitalarias, aquellas que se fortalecen sobreviviendo en las condiciones más adversas. La piel del escualo ha inspirado también trajes de natación que disminuyen la resistencia del nadador al agua y que, como los tiburones,”generan vórtices y microrremolinos al nadar y alcanzan grandes velocidades”, especifica Aparicio. De hecho, varios nadadores, entre ellos el plusmarquista y mejor olímpico Michael Phelps, usaron estos trajes hasta que la Federación los prohibió en 2010. FOTO: NIAID (FLICKR)

 

El escarabajo de Namibia, pese a vivir en un clima desértico, nunca pasa sed. Sabe cómo almacenar de manera natural el agua que flota en la atmósfera. Un sistema que parece mágico pero que tiene una explicación sencilla: posee unos pequeños bultos, protegidos por lados cerosos, que atraen el agua de contenida en las brisas húmedas, líquido que después se condensa en su caparazón y se desliza directamente hasta su boca.

 

 

 

 

El caparazón de un escarabajo… El escarabajo de Namibia, pese a vivir en un clima desértico, nunca pasa sed. Sabe cómo almacenar de manera natural el agua que flota en la atmósfera. Un sistema que parece mágico pero que tiene una explicación sencilla: posee unos pequeños bultos, protegidos por lados cerosos, que atraen el agua de contenida en las brisas húmedas, líquido que después se condensa en su caparazón y se desliza directamente hasta su boca. FOTO: WIKIMEDIA

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…para botellas que se llenan solas de agua El escarabajo de Namibia impulsó a la empresa NBD Nano al desarrollo de un prototipo de botella que se llena sola. Recubierta de materiales que atraen y repelen el agua, la combinación posibilita que el líquido se condense dentro del envase. La compañía tiene también en su haber una tecnología que hace que las huellas dactilares no se quedan en superficies de metal y cristal para evitar que se repliquen con fines ilícitos. También inspirada en el insecto, la firma Seawater Greenhouse edifica invernaderos que transforman el vapor marino y en agua para los cultivos. FOTO: Public Domain Pictures

Las semillas del cardo tienen la particularidad de engancharse a todo lo que toquen. Ovejas y otros animales han sufrido el poder de adherencia de esta planta, y cualquiera que haya paseado por el campo se habrá llevado el cardo a casa enganchado en las perneras del pantalón. Un contratiempo que, a finales de la década de los cuarenta, le sucedió al inventor suizo Georges de Mestral y a su perro.

Una planta fastidiosa… Las semillas del cardo tienen la particularidad de engancharse a todo lo que toquen. Ovejas y otros animales han sufrido el poder de adherencia de esta planta, y cualquiera que haya paseado por el campo se habrá llevado el cardo a casa enganchado en las perneras del pantalón. Un contratiempo que, a finales de la década de los cuarenta, le sucedió al inventor suizo Georges de Mestral y a su perro. FOTO: WIKIMEDIA

 

El inventor desenganchó las semillas de cardo de su mascota y tuvo una revelación: ¿por qué no crear un sistema de agarre basado en esta planta tan pegajosa? De Mestral desarrolló entonces el velcro, término compuesto de las palabras velours (terciopelo) y crouchet (gancho), un sistema que consta de dos tiras que se enganchan entre sí y que se convertiría en universal cuando la NASA comenzó a usarlo en sus trajes de astronauta. "Hay casos en los que la naturaleza nos ayuda por puro azar", dice Aparicio. El encuentro entre De Mestral y el cardo, a la postre feliz, daría lugar a uno de los productos más comercializados del mundo.

…para un invento universal El inventor desenganchó las semillas de cardo de su mascota y tuvo una revelación: ¿por qué no crear un sistema de agarre basado en esta planta tan pegajosa? De Mestral desarrolló entonces el velcro, término compuesto de las palabras velours (terciopelo) y crouchet (gancho), un sistema que consta de dos tiras que se enganchan entre sí y que se convertiría en universal cuando la NASA comenzó a usarlo en sus trajes de astronauta. “Hay casos en los que la naturaleza nos ayuda por puro azar”, dice Aparicio. El encuentro entre De Mestral y el cardo, a la postre feliz, daría lugar a uno de los productos más comercializados del mundo. FOTO: WIKIMEDIA

 

Poblador de los climas más extremos, el cactus se adapta a todo. Los 'cactae' son los vegetales que mejor dosifican el agua; además, sus espinas (son hojas que han evolucionado para minimizar la pérdida de líquido) les protegen de todo animal que quiera extraer su agua. Son también un ejemplo de aprovechamiento de recursos: por la noche el cactus traspira, ya que por el día, cuando tienen que soportar temperaturas que superan los 50 grados, 'elige' retener el agua en su interior.

 

 

 

La capacidad de adaptación de los cactus… Poblador de los climas más extremos, el cactus se adapta a todo. Los ‘cactae’ son los vegetales que mejor dosifican el agua; además, sus espinas (son hojas que han evolucionado para minimizar la pérdida de líquido) les protegen de todo animal que quiera extraer su agua. Son también un ejemplo de aprovechamiento de recursos: por la noche el cactus traspira, ya que por el día, cuando tienen que soportar temperaturas que superan los 50 grados, ‘elige’ retener el agua en su interior. FOTO: PIXABAY

 

De igual manera a su inspiración vegetal, el Cactus Sprouts Hotel de Doha (Catar), uno de los múltiples ejemplos de arquitectura biomimética, regula su temperatura. Las persianas inteligentes que protegen sus ventanas dejan pasar más o menos luz solar en función de la temperatura exterior para mantener un ambiente térmico adecuado. El edificio, pensado para adaptarse al clima desértico catarí, convierte además el CO2 en oxígeno gracias a una bóveda repleta de vegetación y acredita huella de carbono cero, además de tener sistemas de reciclaje de agua y abastecerse de energía fotovoltaica.

…para un hotel biointeligente en Catar De igual manera a su inspiración vegetal, el Cactus Sprouts Hotel de Doha (Catar), uno de los múltiples ejemplos de arquitectura biomimética, regula su temperatura. Las persianas inteligentes que protegen sus ventanas dejan pasar más o menos luz solar en función de la temperatura exterior para mantener un ambiente térmico adecuado. El edificio, pensado para adaptarse al clima desértico catarí, convierte además el CO2 en oxígeno gracias a una bóveda repleta de vegetación y acredita huella de carbono cero, además de tener sistemas de reciclaje de agua y abastecerse de energía fotovoltaica. FOTO: PINTEREST

 

 

 

En la flor de loto el agua no cala. Este vegetal, protagonista de impresionantes imágenes en las que se aprecian sus propiedades hidrófugas, ha servido de inspiración para fabricar revestimientos y superficies que aúnan impermeabilidad y cualidades antibacterianas. En la actualidad, además, se están empezando a utilizar materiales inspirados en la flor de loto para recubrir las fachadas de algunos inmuebles y anular los efectos de la humedad y las precipitaciones.

 

 

La hoja del loto… para revestimientos impermeables En la flor de loto el agua no cala. Este vegetal, protagonista de impresionantes imágenes en las que se aprecian sus propiedades hidrófugas, ha servido de inspiración para fabricar revestimientos y superficies que aúnan impermeabilidad y cualidades antibacterianas. En la actualidad, además, se están empezando a utilizar materiales inspirados en la flor de loto para recubrir las fachadas de algunos inmuebles y anular los efectos de la humedad y las precipitaciones. FOTO: WIKIMEDIA

 

Gaudí, devoto de la belleza de lo natural, hizo de los árboles un motivo técnico y decorativo que emplearía en una de sus obras cumbre, la Sagrada Familia. Las columnas y la bóveda de la exuberante iglesia barcelonesa son una especie de bosque esculpido. Debajo de él yacen otras formas pétreas: moluscos, tortugas, frutas. Gaudí sacó provecho de su amor por la naturaleza en otras construcciones, como el Park Güell, poblado de piedras que podrían ser reptiles, o la Casa Milà, donde impera la línea curva como símbolo del crecimiento orgánico. "Lo hicieron muchos otros artistas, entre ellos genios como Da Vinci o Dalí", añade Aparicio.

 

 

 

(Y toda la naturaleza para las obras de Gaudí) Gaudí, devoto de la belleza de lo natural, hizo de los árboles un motivo técnico y decorativo que emplearía en una de sus obras cumbre, la Sagrada Familia. Las columnas y la bóveda de la exuberante iglesia barcelonesa son una especie de bosque esculpido. Debajo de él yacen otras formas pétreas: moluscos, tortugas, frutas. Gaudí sacó provecho de su amor por la naturaleza en otras construcciones, como el Park Güell, poblado de piedras que podrían ser reptiles, o la Casa Milà, donde impera la línea curva como símbolo del crecimiento orgánico. “Lo hicieron muchos otros artistas, entre ellos genios como Da Vinci o Dalí”, añade Aparicio. FOTO: WIKIMEDIA

 

Los insectos pueden percibir movimientos fugaces en un rango de casi 360 grados. No ven, eso sí, como si miraran a través de un caleidoscopio, como su visión ha sido representada artísticamente en el cine. Compuestos de muchas facetas individuales, sus ojos perciben las imágenes como si fueran un mosaico pixelado, pero pueden detectar una gama mayor de colores, la polarización de la luz y mandar señales casi instantáneas a su sistema nervioso gracias a sus fotorreceptores.

 

 

 

Ojos de insectos… Los insectos pueden percibir movimientos fugaces en un rango de casi 360 grados. No ven, eso sí, como si miraran a través de un caleidoscopio, como su visión ha sido representada artísticamente en el cine. Compuestos de muchas facetas individuales, sus ojos perciben las imágenes como si fueran un mosaico pixelado, pero pueden detectar una gama mayor de colores, la polarización de la luz y mandar señales casi instantáneas a su sistema nervioso gracias a sus fotorreceptores. FOTO: PIXABAY

 

Algunos insectos nocturnos han desarrollado su visión hasta poder ver en la oscuridad y adaptarse a diferentes grados de brillo y color. De ellos han tomado inspiración varios fabricantes de vehículos, que han creado algoritmos inteligentes para ayudar en la conducción nocturna. Igual que los insectos, el algoritmo puede detectar y procesar en tiempos ínfimos señales lumínicas repentinas, como los faros de un coche que pasa en sentido contrario, y adaptar la imagen de la cámara que llevemos instalada. Por otro lado, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado unas lentes que permiten ver colores que el ojo humano no está preparado para percibir, y que ciertos animales tetracrómatas (aquellos con cuatro tipos de fotorreceptores por los tres de los humanos) sí aprecian.

…para sistemas de visión nocturna Algunos insectos nocturnos han desarrollado su visión hasta poder ver en la oscuridad y adaptarse a diferentes grados de brillo y color. De ellos han tomado inspiración varios fabricantes de vehículos, que han creado algoritmos inteligentes para ayudar en la conducción nocturna. Igual que los insectos, el algoritmo puede detectar y procesar en tiempos ínfimos señales lumínicas repentinas, como los faros de un coche que pasa en sentido contrario, y adaptar la imagen de la cámara que llevemos instalada. Por otro lado, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado unas lentes que permiten ver colores que el ojo humano no está preparado para percibir, y que ciertos animales tetracrómatas (aquellos con cuatro tipos de fotorreceptores por los tres de los humanos) sí aprecian. FOTO: WIKIMEDIA

 

La Polystichum munitum, el helecho de espada occidental, es una planta con una estructura peculiar: sus hojas, compuestas de formas fractales, posibilitan un almacenamiento de energía eficiente y una óptima circulación del agua.

Una variedad de helecho… La Polystichum munitum, el helecho de espada occidental, es una planta con una estructura peculiar: sus hojas, compuestas de formas fractales, posibilitan un almacenamiento de energía eficiente y una óptima circulación del agua. FOTO: BREWBOOKS (FLICKR)

 

Basándose en la estructura del helecho, un equipo de la RMIT University ha desarrollado un electrodo de grafeno que podría incrementar 30 veces la capacidad de almacenamiento de los supercondensadores, unos dispositivos de almacenamiento de energía utilizados en, por ejemplo, vehículos eléctricos.

…para multiplicar por 30 la capacidad de los supercondensadores Basándose en la estructura del helecho, un equipo de la RMIT University ha desarrollado un electrodo de grafeno que podría incrementar 30 veces la capacidad de almacenamiento de los supercondensadores, unos dispositivos de almacenamiento de energía utilizados en, por ejemplo, vehículos eléctricos. FOTO: RMIT UNIVERSITY

 

 

Lo cierto es que desde siempre, los humanos, nos hemos fijado asombrados cómo la Naturaleza hacía 2milagros2 ante nuestros propios ojos, y, cuando alcanzamos las tecnologías adecuadas… ¡La imitamos!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El Vacío superconductor: La máquina de Higgs Kibble

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (1)

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De vez  en cuándo debemos mirar atrás.

               Resulta que el vacío está lleno a rebosar de partículas virtuales y…

Por su parte, el científico británico Peter Higgs, de más  años, que dio su nombre a la llamada “partícula divina” en 1964, afirmó que cree que su Bosón seríaá hallado gracias al Gran Colisionador. “Creo que es bastante probable” dijo pocas horas después de que entrara en funcionamiento el gigantesco acelerador. Y, según parece, se está saliendo con la suya.

De todas las maneras,  estaría bien saber, a ciencia cierta, cómo es el campo de Higgs del que toman la masa todas las partículas, y conocer, mediante que sistema se transfieren la masa, o, si cuando las partículas entran en el campo de Higgs e interracionan con él, es el efecto frenado el que les otorga la masa.

Claro que, esa, como otras conjeturas sobre los Océanos de Higgs y su dichosa Partícula “repartidora de masa”, no son más que conjeturas que, más adelante, debemos ir comprobando para poder escribirlas con letras de oro en el Libro de la Física, o, por el contrario, desecharlas como se ha hecho con tántas otras ideas y teorías frustradas que nunca llegaron a ninguna parte.

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¡Los fotones de Yang-Mills adquieren su masa y el proncipio gauge se sigue cimpliendo! Al principio esta visión no mereció la atención que merecía. Por una parte, la gente penso que el modelo era feo. El principio gauge estaba ahí, pero ya no era el tema central. El “Campo de Higgs había sido puesto ahí “a propósito” y la “partícula de Higgs, en sí misma, no era una “partícula gauge”. Si se admitía esto, ¿por qué no introducir más partículas y campos arbitrarios? Estas ideas se consideraron como simples modelos con los que jugart, sin mucho significado fundamental al que ahora se quiere llegar con el LHC pretendiendo hacer bueno todo aquello y, al menos los físicos, insisten en que, el campo y la partícula están ahí…¡ya veremos en qué queda todo esto! Son muchos los cabos sueltos y las cosas sin explicar.

En segundo lugar estaba lo que se llamó “teorema de Goldstone”. Ya se habían priducido antes modelos de partículas con “rotura espontánea de simetría”, pero para la mayoría de esos modelos, Jeoffrey Goldstone habia probado que siempre contenían partículas sin masa y sin espín. Muchos investigadores, por lo tanto, pensaron que la teoría de Higgs también debía contener esa partícula de Goldstone, sin masa y que esto era un inconveniente porque entre las partículas conocidas no había ninguna partícula de Goldstone. Incluso el propio Goldstone había advertido que el Modelo de Higgs no satisfaccía las condiciones para su demostración, así que no tenía que ser válido para este caso, pero todo el mundo estaba tan impresionado con las matemáticas del teorema que el Modelo de Huggs-Kibble no tuvo éxito durante mucho tiempo.

El bosón de Higgs pretende ser una parte integral de nuestra comprensión de la Naturaleza. Se trata de una partícula que es una excitación de lo que se llama el campo de Higgs. El campo de Higgs impregna todo el espacio y cuando algunas de las partículas fundamentales que viajan a través de este campo adquieren masa (al interaccionar con el Campo dónde, probablemente, ve frenada su marcha y su desplazamiento es más lento debido al medio por el que discurre su viaje). La cantidad de masa que adquieren depende de la fuerza en que interactúan con el campo de Higgs. Algunas particulas, como el electrón adquieren una pequeña masa, mientras que otras adquieren una masa mucho mayor.

Y así, el teorema de Goldstone se utilizó como un “teorema de imposibilidad”: si el espacio vacío no es simétrico, entonces no se puede evitar la presencia de partículas sin masa y sin espín. Ahora sabemos que, en nuestro caso, la letra pequeña invalida el teorema; las partículas de Goldstone se hacen incisibles debido a la invariancia gauge y no son más que las “partículas fantasmas” que encontró Feynman en sus cáculos. Además, debemos recordar que el Mecanismo Higgs no es una auténtica rotura de simetría.

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        Ingenios que quieren entrar en los campos de Higgs

Un aspecto peculiar de esto es que este campo de Higgs que impregna en todo el espacio es parte de lo que llamamos espacio vacío o el vacío. Es sólo su impacto sobre las partículas que viajan a través de él y el bosón de Higgs que podemos observar en el laboratorio. El bosón de Higgs vive por un lapso muy corto de tiempo, así que no lo observan directamente, sino que más bien se observa que las partículas se descompone en y tienen que inferir su existencia a partir de eso. En la teoría actual que tenemos para comprender la naturaleza podemos hacer afirmaciones precisas acerca de qué fracción del tiempo que se desintegra en dos fotones en comparación con dos quarks abajo.

Claro que, algunos, me piden más profundidad en las explicaciones y, no se conforman con pasar por encima de las cuestiones, hay que entrar más en materia y dejar sentados algunos de los parámetros maemáticos que en todo esto están presente, y, para ellos…

Los físicos han buscado al bosón de Higgs por cerca de 50 años porque su descubrimiento completaría el Modelo Estándar de la física de partículas. El bosón de Higgs y su campo asociado explican cómo la simetría electrodébil se rompió justo después del Big Bang, lo que le dio a ciertas partículas elementales la propiedad de la masa. Sin embargo del Modelo Estándar no predice la masa de Higgs, y varios programas experimentales en el LEP del CERN, en el Tevatron de Fermilab y ahora el LHC del CERN habían intentado medir la masa de la partícula.

 

 

 

 

 

En el seminario llevado a cabo hoy en CERN como preludio a la mayor conferencia de física de partículas de este año, el ICHEP2012 en Melbourne, los experimentos ATLAS y CMS presentaron sus resultados preliminares en la búsqueda del Bosón de Higgs. Ambos experimentos observaron una nueva partícula en la región de masa entre 125-126 GeV.

“Observamos en nuestros datos claras señales de una nueva partícula, al nivel de 5 sigma, en la región de masa alrededor de 126 GeV. El impresionante rendimiento del LHC y ATLAS y el gran esfuerzo de mucha gente nos trajo a esta excitante etapa”, dijo la presentadora del experimento ATLAS Fabiola Gianotti, “pero se necesita más tiempo para preparar estos resultados para su publicación”

“Los resultados son preliminares pero la señal 5 sigma alrededor de 125 Gev que estamos viendo es dramática. Ésta es de hecho una nueva partícula. Sabemos que tiene que ser un bosón y es el bosón más pesado que hemos encontrado hasta ahora,” dijo el presentador del experimento CMS Joe Incandela. “Las implicaciones son muy significantes y es precisamente por esta razón que debemos ser extremadamente diligentes en todos nuestros estudios.”

 

                                                     ¿Donde aparece el Higgs en todo esto?

Pues pasemos a hablar de teoría cuántica de campos, en ese tendremos unas densidades lagrangianas que dependerán del campo de cada partícula, dependiendo de su spin será un lagrangiano o otro, por ejemplo para N (a = 1,….N) campos escalares(omito fórmula).

.Al buscar el mínimo del potencial (en realidad un extremal de la acción, pero para lo que nos interesa a nosotros serán mínimos) resulta que hay varios posibles (con el mismo valor) pero para que la energía se minimice hace falta fijar un vacío (debido a que el Hamiltoniano depende del potencial y de unos términos positivos que van con las derivadas del campo). Ahora bien, inicialmente nuestra acción podría tener una simetría gauge global, es decir que al efectuar una transformación de un grupo G=SU(n) sobre los campos la acción no cambia, al fijar el vacío la simetría se reduce a un subgrupo H y algunos campos obtienen masa (originalmente ninguno tiene masa), pues bien el teorema de Goldstone lo que dice es que dim(G) -dim(H) campos se quedan sin masa, estos son los bosones de Goldstone.

¿Y el higgs?


Ya llegamos, en el apartado anterior hemos considerado transformaciones globales, pero por ejemplo en electromagnetismo tenemos transformaciones U(1) locales, así que hay que mirar lo que pasa en las transformaciones locales. Lo primero que pasa es que la derivada parcial no preserva los vectores (lo que hemos llamado antes psi igual que pasa en relatividad general, al hacer una transformación que depende de las coordenadas la derivada ya no es covariante, así que hay que buscar una covariante para seguir con lo que sabemos (en este caso la transformación se debe a un grupo gauge arbitrario, que no tiene porque ser el de difeomorfismos como en relatividad general. En este contexto aparecen los campos gauge que jugaran un papel similar al de la conexión en relatividad general y en el caso del electromagnetismo el campo gauge es el potencial electromagnético). Ahora al ser transformaciones locales, aparecen campos gauge que por similitud con el electromagnetismo escribiremos el lagrangiano de Yang-Mills \int \mathrm{d}^3 x -\frac{1}{4} F^{\mu\nu a}F_{\mu\nu}^a igual que en el electromagnetismo F depende de los campos gauge, pero debido a que  SU(n) no es abeliano hay un termino extra que tiene que ver con las constantes de estructura del álgebra de Lie, F_{\mu \nu}^a = \partial_\mu A_\mu - \partial_\nu A_\mu +g f^{ajk} A_\mu^j A_\mu^k. Ahora ya vien lo bueno, aparte del lagrangiano de la partícula también tenemos el de Yang-Mills, resulta que debido a la simetría local:

  1. Los bosones de Goldstone desaparecen, es decir no son partículas físicas.
  2. dim(G)-dim(H) campos gauge obtienen masa

Pues eso es el efecto Higgs. Ahora para llegar ya al famoso bosón, en el modelo estandar no se pueden construir terminos de masa para las partículas debido a que no se pueden acoplar adecuadamente para ese propósito los campos de Yang-Mills y las partículas, debido a las simetrías que deben satisfacer (en general el famoso SU(3)\times SU(2) \times U(1) aunque cada campo tendrá una simetría concreta) y ahí es donde entra el bosón de Higgs, ya que el modelo más sencillo para añadir masa es justamente ese, añadir un doblete de campos escalares complejos y al romper la simetría …….. Higgs !!!!

Dos prestigiosos investigadores habñían sugerido de forma independiente que se podían construir modelos realistas dde partículas en los cuales, el sistema de Yang-Mills fuera responsable de la interacción débil y el mecanismo de Higgs-Kibble la causa de su corto alcance. Uno de ellos era el paquistaní Abdus Salam que estaba buscando modelos estéticos de partículas y pensó que la belleza de la idea de Yan-Mills era razón suficiente para intentar construir con ella un modelo de interacción débil. La partícula mediadora de la interacción débil tenía que ser un fotón de Yang-Mills y el mecanismo de Higgs-Kibble la única explicación aceptable para que esta partícula tuviera una cierta cantidad de masa en reposo.

Una simetría puede ser perfecta en el plano de las ecuaciones y resultar rota en el plano de las soluciones. Como decía Weinberg: «Aunque una teoría postule un alto grado de simetría, no es necesario que los estados de las partículas muestren la simetría. Nada me parece tan halagüeño en física como la idea de que una teoría puede tener un alto grado de simetría que se nos oculta en la vida ordinaria».

La teoría que unifica las interacciones electromagnéticas y débil se debe a Glashow, Salam y Weinberg que obtuvieron por ella el Premio Nobel de física de 1979. La dificultad esencial de esta teoría es que los bosones del estado inicial simétrico debían ser de masa nula (masa nula de los bosones de interacción origina una fuerza a gran distancia), mientras que se necesitan bosones intermedios (partículas que originan la fuerza) muy masivos para justificar la interacción débil (corto alcance) . El mecanismo de Higgs, permite resolver esa dificultad, mediante la ruptura espontánea de simetría hace masivos los bosones W y Z (interacción débil) y mantiene nula la masa del fotón (interacción electromagnética).

Los famosos diagramas de Feynaman, nos explican algunos mecanismos de los que se pueden producir (de hecho se producen) en ese misterioso campo de las partículas elementales cuando están presentes en cuertos lugares y se juntas con otros individuos de la especie.

Salam que estaba muy cerca de poder alcanzar la gloria…no llegaba a poder explicar y aplicar las reglas de Feynman y tuvo quer admitir que la teoría parecía estar llena de partículas fantasmas que estaban a punto de estropearlo todo. En estas, llegó el otro investigador, Steven Weinberg, que supo dar un paso más al formular con mucho más detalle un modelo sencillo en el cual indicaba con precisión los campos que existían y cómo podían interactuar. Pero se limitó a los leptones. Weinberg comprendió que, junto al fotón ordinario tenía que haber tres fotones de Yang-Mills pesados::

– Uno cargado positivamente.

– Otro cargado negativamente.

– Otro Neutro.

File:Elementary-particle-interactions-es.svg

El panorama completo

En lo que se refiere a los fotones cargados, todo el mundo estaba de acuerdo en que estos se necesitarían para describir la interacción débil: serían los famoso bosones vectoriales intermediarios, W+ y W. De acuierdo con Weinberg, sus masas tenían que ser mayores de 60.000 MeV. Pero solos, estos bosones, vectoriales cargados eran suficientes para explicar todos los procesos de interacción débil que conocían en aquella época.  Que aparte de ellos y del fotón ordinario, y, también se necesita otro componente neutro (Weinberg le llamó Zº) no era evidente en absoluto. Se encontró que la masa del Zº tenía que ser un poco mayor que la de los bosones cargados.

De todo aquello surgió una tería para las interacciones débiles en las cuales jugaban un papel dominante distintos diagramas de Feynman, de los que se podían plasmar un número infinito para mostrar, de manera gráfica, los sucesos que acontecían en aquellos fenómenos de la radiación producida en la interacción débil. Pasado el tiempo y mirado con una mejor perspectiva, es fácil comprender todo aquello pero, en aquellos momentos en que se estaba gestando, las cosas no resultaban tan fáciles.

Monografias.com

Después de todo aquello, se prestó más atención al mecanismo Higgs-Kibble y, algunos, como Veltman fueron muy escépticos con aquellas ideas, y, desde luego, no fue fácil converlo de que pudiéramos llamar vacío a algo lleno de partículas invisibles. ¿No delatarían dijo, su presencia por sus campos gravitatorios? La teoría puede ser formulada de tal manera que esos campos gravitatorios se compensen exactamente con otras partículas invibles o por una contribución misteriosa del propio espacio vacío.

Cómo consigue la Naturaleza enmascarar tan exacta y eficientemente esos factores de la gravedad que no podemos notar nada, es un misterio que continua siendo muy debatido hoy en día. Claro que, todo esto dejará de ser un misterio cuando un día (lejos aún en el futuro), podamos comprender la Gravedad Cuántica.

Miehntras todo esto sucede… ¡Dejémos volar nuestra imaginación! con ideas y teorías como la de los ¡Campos de Higgs! ¡Bosones que, generosos ellos, regalan masas a otras partículas! ¡Materia que no podemos ver pero que, dem manera acérrima, nos empeñamos en que sí está! ¡Fluctiaciones de vacío que rasgan el espacio-tiempo, y, que de vez en cuando, hace surgir nuevos universos! ¡Universos paralelos que nacieron sin vida! ¡Ciclos eternos en el que las cosas se repetin una y otra vez hasta el infinito! ¡Nuevos Big Bangs después del nuestro! ¡Agujeros negros en nuestro universo y, blancos al otro lado, en otro universo. Aquí recoge materia y, allú, la expulsa por el contrario, un Agujero Blanco! ¡Agujeros de Gusano que nos podrían llevar a otras galaxias! ¡El sueño de vencer (mejor burlar) a la velocidad de la luz, ese muro que nos tiene confinados en nuestro pequeño mundo, el Sistema Solar!

Después de leer todo esto, ¿por qué no dedicais aunque sólo sea una hora para pensar sobre ello?

emilio silvera

¡Fluctuaciones de vacío! ¿Que son?

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

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Un fuerte campo gravitatorio puede inducir un efecto desbocado en las fluctuaciones cuánticas que se producen en el espacio, aparentemente vacío, …

En física cuántica, la fluctuación cuántica es un cambio temporal en la cantidad de energía en un punto en el espacio como resultado del Principio de Incertidumbre que imaginó Werner Heisenberg. De acuerdo a una formulación de este principio energía y tiempo se relacionan de la siguiente forma:

\Delta E\Delta t\approx {h \over 2\pi }

Esto significa que la conservación de la energía puede parecer violada, pero sólo por breves lapsos. Esto permite la creación de pares partícula-antipartícula de partículas virtuales. El efecto de esas partículas es medible, por ejemplo, en la carga efectiva del electrón, diferente de su carga “desnuda”. En una formulación actual, la energía siempre se conserva, pero los estados propios del Hamiltoniano no son los mismos que los del operador del número de partículas, esto es, si está bien definida la energía del sistema no está bien definido el número de partículas del mismo, y viceversa, ya que estos dos operadores no conmutan.

Imagen que representa las fluctuaciones del vacío entre una esfera y una superficie plana.

                      Las fluctuaciones del vacío entre una esfera y una superficie plana

En un estudio realizado por un equipo de físicos con avanzados aparatos, han hallado un resultado del que nos dicen:

La materia se construye sobre fundamentos frágiles. Los físicos acaban de confirmar que la materia, aparentemente sustancial, es en realidad nada más que fluctuaciones en el vació cuántico. Los investigadores simularon la frenética actividad que sucede en el interios de los protones y neutrones, que como sabéis son las partículas que aportan casi la totalidad de la masa a la materia común.

Cada protón (o neutrón) se compone de tres quarks – véase ilustración – pero las masas individuales de estos quarks apenas comprenden el 1% del total de la masa del protón ¿Entonces de dónde sale el resto? La teoría sostiene que esta masa es creada por la fuerza que mantiene pegados a los quarks, y que se conoce como fuerza nuclear fuerte.  En términos cuánticos, la fuerza fuerte es contenida por un campo de partículas virtuales llamadas gluones, las cuales irrumpen aleatoriamente en la existencia para desaparecer de nuevo. La energía de estas fluctuaciones del vacío debe sumarse a la masa total del neutrón y del protón.

 

 

En nuestras mentes se acumulan signos y fórmulas que quieren ser los exponentes de la verdadera razón y origen de la materia pero… ¡Estaremos acertando!

Tiene y encierra tantos misterios la materia que estamos aún y años-luz de y conocer sobre su verdadera naturaleza. Es algo que vemos en sus distintas formas materiales que configuran y conforman todo lo material desde las partículas elementales hasta las montañas y los océanos. Unas veces está en estado “inerte” y otras, se eleva hasta la vida que incluso,  en ocasiones, alcanza la consciencia de SER. Sin embargo, no acabamos de dilucidar de dónde viene su verdadero origen, su esencia,  lo que era antes de “ser” materia. ¿Existe acaso una especie de sustancia cósmica anterior a la materia? Y, si realmente existe esa sustancia… ¿Dónde está?

Claro que hemos llegado a saber que las llamadas fluctuaciones del vacío son oscilaciones aleatorias, impredecibles e ineliminables de un campo de fuerza (electromagnético o gravitatorio) que son debidas a un “tira y afloja” en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada, momentáneamente, energía de regiones adyacentes y luego las devuelven. Pero…

– ¿Qué regiones adyacentes?

Acaso universos paralelos, acaso deformaciones del espacio-tiempo a escalas microscópicas, micros agujeros negros que pasan a ser agujeros blancos salidos de estas regiones o campos de fuerza que no podemos ver pero sí sentir, y, en última instancia, ¿por qué se forman esas partículas virtuales que de inmediato se aniquilan y desaparecen antes de que puedan ser capturadas? ¿Qué sentido tiene todo eso?

Las consecuencias de la existencia del cuanto mínimo de acción fueron revolucionarios para la comprensión del vacío. Mientras la continuidad de la acción clásica suponía un vacío plano, estable y “realmente” vacío, la discontinuidad que supone el cuanto nos dibuja un vacío inestable, en continuo cambio y muy lejos de poder ser considerado plano en las distancias atómicas y menores. El vacío cuántico es de todo menos vacío, en él la energía nunca puede quedar estabilizada en valor cero, está fluctuando sobre ese valor, continuamente se están creando y aniquilando todo tipo de partículas, llamadas por eso virtuales, en las que el producto de su energía por el tiempo de su existencia efímera es menor que el cuanto de acción. Se llaman fluctuaciones cuánticas del vacío y son las responsables de que exista un que lo inunda todo llamado campo de punto cero.

Pero volvamos de nuevo a las fluctuaciones de vacío, que al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula.

Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio. El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo temporalmente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas” del , y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones “vecinas”. Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío, las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.

De las llamadas fluctuaciones de vacío pueden surgir, partículas virtuales y quién sabe que cosas más… Hasta un nuevo Universo.

                       Son muchas  las preguntas que no tienen respuestas

Parece que las fluctiuaciones ocurren en cualquier lugar, pero que, son tan minúsculas que ningún observador o experimentador las ha detectado de una manera franca hasta la fecha y, se sabe que están ahí por experimentos que lo han confirmado. Estas fluctuaciones son más poderosas cuanto menos escala se considera en el espacio y, por debajo de la longitud de Planck-Wheeler las fluctuaciones de vacío son tan enormes que el espacio tal como lo conocemos “pareciera estar hirviendo” para convertirse en una especie de espuma cuántica que parece que en realidad, cubre todo el espacio “vacío cuántico” que sabemos que está ahí y es el campo del que surgen esas partículas virtuales que antes menccionaba.

     ¿Espuma cuántica? Si profundizamos mucho en la materia… Podríamos ver otro universo distinto al nuestro. Las cosas miles de millones de veces más pequeñas que en nuestro mundo cotidiano, no parecen las mismas cosas.

Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler, limite_planck es la escala de longitud por debajo de la cual el tal como lo conocemos deja de existir y se convierte en espuma cuántica.  El tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler o aproximadamente 10-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que puede existir; si dos sucesos están separados por menos que esto, no se puede decir cuál sucede antes y cuál después. El área de Planck-Wheeler (el cuadrado de la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2,61×10-66cm2) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro. ¡Qué locura!

En el complejo general, por ahí, en alguna parte, permanece oculta esa teoría cuántica de la gravedad que incansables (pero sin ningún éxito hasta el momento) buscamos. Cuando sepamos unir las dos teorías de lo pequeño y lo grande, lo tendremos todo.

Como tantas veces hemos comentado, los trabajos que se han realizado sobre poder construir una teoría cuántica de la gravedad nos llevan a un sorprendente de implicaciones. Por un lado, sólo se ha podido conceptuar a la gravedad cuántica, siempre y cuando, el universo tenga más de cuatro dimensiones. Además, se llega a considerar que en la era de Planck, tanto el universo como la gravedad pudieron ser una sola cosa compacta estructurada por objetos cuánticos infinitamente diminutos, como los que suponemos que conforman las supercuerdas. A esta escala, el mismísimo espaciotiempo estaría sometido a imprescindibles fluctuaciones muy semejantes a las que causan las partículas al nacer y desaparecer de la existencia en el espaciotiempo ordinario. Esta noción ha conducido a los teóricos a describir el universo de la era cuántica como una especie de extremadamente densa y agitada espuma que pudo haber contenido las vibrantes cuerdecillas que propugnan los cosmólogos cuerdistas.

Los físicos especulan que el cosmos ha crecido a desde una «nada» primigenia que al nacer comenzó el principio del tiempo y que, en ese parto, contenía toda la materia y toda la energía.

En física como en todas las demás disciplinas científicas, los conocimientos avanzan y las teorías que sostuvieron los cimientos de nuestros conocimientos se van haciendo viejas y van teniendo que ser reforzadas con las nuevas y más poderosas “vigas” de las nuevas ideas y los nuevos hallazgos científicos que hacen posible ir perfeccionando lo que ya teníamos.

Recientemente se han alzado algunas voces contra el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. He podido leer en un artíoculo de la prestigiosa Revista Nature, un artículo del premio Nobel de Física Gerald ´t Hoofft, en el que propone que la naturaleza probabilistica de la mecánica cuántica, desaparecería a la escala de Planck, en la que el comportamiento de la materia sería determinista; a longitudes mayores, energías más pequeñas.

El mundo de lo muy pequeño (el micro espacio), a nivel atómico y subatómico, es el dominio de la física cuántica, así nunca podríamos saber, de acuerdo m con el principio de incertidumbre, y, en un momento determinado, la posición y el estado de una partícula. Este estado podría ser una función de la escala espacio-temporal. A esta escala tamaños todo sucede demasiado deprisa para nosotros.

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El “universo cuántico” nada es lo que parece a primera vista, allí entramos en otro mundo que en nada, se parece al nuestro

 Cuando hablamos de la mecánica cuántica, tenemos mirar un poco hacia atrás en el tiempo y podremos darnos del gran impacto que tuvo en el devenir del mundo desde que, en nuestras vidas, apareció el átomo y, más tarde, sus contenidos. Los nombres de Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, Pauli, Bardeen, Roentgen, Dirac y muchos otros, se pudieron a la cabeza de la lista de las personas más famosas. Aquel primer premio Nobel de Física otorgado en 1900 a Roentgen por descubrir los rayos X, en el mismo año llegaría el ¡cuanto! De Planck que inspiró a Einstein para su trabajo sobre el Efecto fotoeléctrico que también, le valdría el Nobel, y, a partir de ese momento, se desencadenó una especie de alucinante por saber sobre el átomo, sus contenidos, y, de qué estaba hecha la materia.

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          La conocida como Paradoja EPR y los conceptos de Tiempo y , presente, pasado y futuro.

La Mecánica Cuántica es incompleta (conclusión EPR).  Dos posibles conclusiones enfrentadas:
La Mecánica Cuántica es completa, pero el realismo local no se cumple. Entonces… ¿Cómo se comporta la Naturaleza en realidad? Bueno, no siempre lo sabemos y, no hace mucho me encontré con el comentario de un científico que decía:
“Nadie ha resuelto la paradoja del gato de Schroedinger, ni la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen. El principio de incertidumbre no se ha explicado y se asume como un dogma, lo mismo pasa con el spin. El spin no es un giro pero es un giro.  Aquí hay un desafío al pensamiento humano. ¡Aquí hay una aventura del pensamiento!”

Fueron muchas las polémicas desatadas a cuenta de las aparentes incongruencias de la moderna Mecánica Cuántica. La paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, denominada “Paradoja EPR”, trata de un experimento mental propuesto por Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen en 1935. Es relevante, pues pone de manifiesto un problema aparente de la mecánica cuántica, y en las décadas siguientes se dedicaron múltiples esfuerzos a desarrollarla y resolverla.

A Einstein (y a muchos otros científicos), la idea del entrelazamiento cuántico le resultaba extremadamente perturbadora. Esta particular característica de la mecánica cuántica permite preparar estados de dos o más partículas en los cuales es imposible obtener útil sobre el estado total del sistema haciendo sólo mediciones sobre una de las partículas.

Por otro lado, en un entrelazado, manipulando una de las partículas, se puede modificar el estado total. Es decir, operando sobre una de las partículas se puede modificar el estado de la otra a distancia de manera instantánea. Esto habla de una correlación entre las dos partículas que no tiene paralaje en el mundo de nuestras experiencias cotidianas. Cabe enfatizar pues que cuando se mide el estado de una partícula, enseguida sabemos el estado de la otra, lo cual aparentemente es instantáneo, es decir, sin importar las distancias a las que se encuentren las partículas, una de la otra, ambas saben instantáneamente el estado de la otra.

El experimento planteado por EPR consiste en dos partículas que interactuaron en el pasado y que quedan en un estado entrelazado. Dos observadores reciben cada una de las partículas. Si un observador mide el momento de una de ellas, sabe cuál es el momento de la otra. Si mide la posición, gracias al entrelazamiento cuántico y al principio de incertidumbre, puede la posición de la otra partícula de forma instantánea, lo que contradice el sentido común.

File:O2 MolecularOrbitals Anim.gif

Animación que muestra dos átomos de oxígeno fusionándose para formar una molécula de O2 en su estado cuántico fundamental. Las nubes de color representan los orbitales atómicos. Los orbitales 2s y 2p de cada átomo se combinan para formar los orbitales σ y π de la molécula, que la mantienen unida. Los orbitales 1s, más interiores, no se combinan y permiten distinguir a cada núcleo. Lo que ocurre a escalas tan pequeñas es fascienante.

Si nos pudiéramos convertir en electrones, por ejemplo, sabríamos dónde y cómo estamos en cada momento y podríamos ver asombrados, todo lo que estaba ocurriendo a nuestro alrededor que, entonces sí, veríamos transcurrir a un ritmo más lento del que podemos detectar en los electrones desde nuestro macroestado espacio temporal. El electrón, bajo nuestro punto de vista se mueve alrededor del núcleo atómico a una velocidad de 7 millones de km/h.

A medida que se asciende en la escala de tamaños, hasta el tiempo se va ajustando a esta escala, los objetos, a medida que se hacen mayores se mueven más despacio y, además, tienen más duración que los pequeños objetos infinitesimales del micro mundo cuántico. La vida media de un neutron es de unos 15 minutos, por ejemplo, mientras que la vida media de una estrellas se puede contar en miles de millones de años.

En nuestra macroescala, los acontecimientos y ,los objetos se mueven a velocidades que a nosotros nos parecen normales. Si se mueven con demasiada lentitud nos parece que no se mueven. Así hablamos de escala de tiempo geológico, para referirnos al tiempo y velocidad de la mayor parte de los acontecimientos geológicos que afectan a la Tierra, el tiempo transcurre aquí en millones de años y nosotros ni lo apreciamos; nos parece que todo está inmóvil. Nosotros, los humanos, funcionamos en la escala de años (tiempo biológico).

El Tiempo Cosmológico es aún mucho más dilatado y los objetos cósmicos (mundos, estrellas y galaxias), tienen una mayor duración aunque su movimiento puede ser muy rápido debido a la inmensidad del espacio universal en el que se mueven. La Tierra, por ejemplo, orbita alrededor del Sol a una velocidad media de 30 Km/s., y, el Sol, se desplaza por la Galaxia a una velocidad de 270 km/s. Y, además, se puede incrementar el tiempo y el espacio en su andadura al estar inmersos y ligados en una misma maya elñástica.

Así,  el espacio dentro de un átomo, es muy pequeño; dentro de una célula, es algo mayor; dentro de un animal, mayor aún y así sucesivamente… hasta llegar a los enormes espaciosa que separan las estrellas y las galaxias en el Universo.

Distancias astronómicas separan a las estrellas entre sí, a las galaxias dentro del cúmulo, y a los cúmulos en los supercúmulos.

Las distancias que separan a los objetos del Cosmos se tienen que medir con unidades espaciales, tal es su inmensa magnitud que, nuestras mentes, aunque podamos hablar de ellas de manera cotidiana, en realidad, no han llegado a asimilarlas.Y, a todo ésto, los físicos han intentado con denuedo elaborar una teoría completa de la gravedad que incluya la mecánica cuántica. Los cálculos de la mayoría de las teorías propuesta de la «gravedad cuántica» arrojan numerosos infinitos. Los físicos no están seguros si el problema es técnico o conceptual. No obstante, incluso prescindiendo de una teoría completa de gravedad cuántica, se puede deducir que los efectos de la teoría cuántica, habrían cruciales durante los primeros 10-43 segundos del inicio del universo, cuando éste tenía una densidad de 1093 gramos por centímetro cúbico y mayor. (El plomo sólido tiene una densidad de aproximadamente diez gramos por centímetro cúbico.) Este período, que es el que corresponde a la era de Planck, y a su estudio se le llama cosmología cuántica. Como el universo en su totalidad habría estado sujeto a grandes incertidumbres y fluctuaciones durante la era de Planck o era cuántica, con la materia y la energía apareciendo y desapareciendo de un vacío en grandes cantidades, el concepto de un principio del universo podría no tener un significado bien definido. En todo caso, la densidad del universo durante este período es de tal magnitud que escapa a nuestra comprensión. Para propósitos prácticos, la era cuántica podría considerarse el estado inicial, o principio, del universo. En consecuencia, los procesos cuánticos ocurridos durante este período, cualquiera sea su naturaleza, determinaron las iniciales del universo.

gran-muralla-galaxias

Una cosa nos ha podido quedar clara: Los científicos para lograr conocer la estructura del universo a su escala más grande, deben retroceder en el tiempo, centrando sus teorías en el momento en que todo comenzó. Para ello, como  todos sabeis, se han formulado distintas teorías unificadoras de las cuatro fuerzas de la naturaleza, con las cuales se han modelado acontecimiento y en el universo primitivo casi a todo lo largo del camino hasta el principio. Pero cómo se supone que debió haber habido un «antes», aparece una barrera que impide ir más allá de una frontera que se halla fijada a los 10-43 [s] después del Big Bang, un instante conocido como «momento de Planck», en homenaje al físico alemán Max Planck.

Esta barrera existe debido a que antes del momento de Planck, durante el período llamado la «era de Planck o cuántica», se supone que las cuatro fuerza fundamentales conocidas de la naturaleza eran indistinguibles o se hallaban unificadas , que era una sola fuerza. Aunque los físicos han diseñado teorías cuánticas que unen tres de las fuerzas, una por una, a través de eras que se remontan al momento de Planck, hasta ahora les ha prácticamente imposible armonizar las leyes de la teoría cuántica con la gravedad de la relatividad de Einstein, en un sólo modelo teórico ampliamente convincente y con posibilidades claras de ser contrastado en experimentos de laboratorio y, mucho menos, con observaciones.

Y después de todo ésto, sólo una caso me queda clara: ¡Lo poco que sabemos! A pesar de la mucha imaginación que ponemos en las cosas que creemos conocer.

emilio silvera

La persistencia de los enigmas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo misterioso    ~    Comentarios Comments (0)

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Un equipo de científicos ha diseñado un test para descubrir si el universo primitivo poseía una sola dimensión espacial. Este concepto alucinante es el núcleo de una teoría que el físico de la Universidad de Buffalo, Dejan Stojkovic y sus colegas proponen y que sugiere que el Universo primitivo tuvo solo una dimensión antes de expandirse e incluir el resto de dimensiones que vemos en el mundo actualmente. De ser válida, la teoría abordaría los problemas importantes de la física de partículas. Han descrito una prueba que puede probar o refutar la hipótesis de la “fuga de dimensiones”.

¿Cómo sería el universo primitivo? En cosmología es aquel que se estudia en un tiempo muy poco después del big bang. En realidad, las teorías del Universo primitivo han dado lugar a interacciones muy beneficiosas entre la cosmología y la teoría de partículas elementales, especialmente las teorías de gran unificación.

Debido a que en el universo primitivo había temperaturas muy altas, muchas de las simetrías rotas en las teorías gauge se vuelven simetrías no rotas a esas temperaturas. A medida que el universo se enfrió después del big bang se piensa que hubo una secuencia de transiciones a estado de simetrías rotas.

Combinando la cosmología con las teorías de gran unificación se ayuda a explicar por qué el universo observado parece consistir de materia y no de antimateria. Esto significa que uno tiene un número bariónico no nulo para el universo. La solución se encuentra en el hecho de que hubo condiciones de no equilibrio en este universo primitivo debido a su rápida expansión después del big bang.

Imagen relacionada

Una idea importante en la teoría del universo primitivo es la de inflación: la idea de que la naturaleza del estado de vacío dio lugar, después del big bang, a una expansión exponencial del universo. La hipótesis del universo inflacionario soluciona varios problemas muy antiguos de la cosmología, como la planitud y la homogeneidad del universo.

Nosotros, los habitantes de este mundo, hemos logrado armar un cuadro plausible de un universo (mucho) mayor. Hemos logrado entrar en lo que podríamos llamar la “edad adulta”, con lo que quiero significar que, a través de siglos de esporádicos esfuerzos, finalmente hemos empezado a comprender algunos de los hechos fundamentales del Universo, conocimiento que, presumiblemente, es un requisito de la más moderna pretensión de madurez cosmológica.

La Nebulosa del Capullo desde CFHT

La Nebulosa del Capullo,  catalogada como IC 5146, es una nebulosa particularmente hermosa situada a unos 4.000 años-luz de distancia hacia la constelación del Cisne (Cygnus). Un hermoso complejo de Luz y nebulosidad oscura que rodea a un cúmulo muy disperso que, a su derecha, está custodiado por estrellas masivas de intensa radiación UV.

Sabemos, por ejemplo, dónde estamos, que vivímos en un planeta que gira alrededor de una estrella situada en la parte interior de uno de los brazos de la Galaxia (el Brazo de Ortión). La Vía Láctea, una galaxia espiral, está a su vez situada cerca de las afueras de un supercúmulos de galaxias, cuya posición ha sido determinada con respecto a varios supercúmulos vecinos que, en conjunto albergan a unas cuarenta mil galaxias extendidas a través de un billón de de años-luz cúbicos de espacio.

 

             Vivímos en la periferia de la Galaxia, a 30.000 años-luz del centro galáctico

En la parte interios del Brazo de Orión (señalada con la línea) está el Sistema Solar, a 30.000 años-luz del Centro Galáctico en una región bastante tranquila que nos permite contemplar (con nuestros ingenios) lo que que ocurre en otras regiones lejanas y las fuerzas desatadas que azotan aquellos lugares.

También sabemos (más o menos), cuando hemos entrado en escena, hace cinco mil millones de años que se formaron el Sol y sus planetas, en un universo en expansión que probablemente tiene una edad entre dos y cuatro veces mayor. Hemos determionado los mecanismos básicos de la evolución en la Tierra, hallado pruebas también de la evolución química a escala cósmica y aprendido suficiente física como para investigar la Naturaleza en una amplia gama de escalas, desde los saltarines quarks hasta el vals de las galaxias.

Hay realizaciones de las que la Humanidad puede, con justicia, sentirse orgullosa. Desde que los antiguos griegos pusieron el mundo occidental en el camino de la Ciencia, nuestra medición del pasado se ha profundizado desde unos pocos miles de años a más de diez mil milloners de años, y la del espacio se ha extendido desde un cielo de techo bajo no mucho mayor que la distancia real de la Luna hasta el radio de más de doce mil millones de años-luz del universo observable. Tenemos razones para esperar que nuestra época sea recordada (si finalmente queda alguien para recordarlo) por sus contribuciones al supremo tesoro intelectual de toda la sociedad, su concepto del Universo en su conjunto.

                                   La Polis griega que trajo la Democracia

Sin embargo, cuando más sabemos sobre el universo, tanto más claramente nos damos cuenta de cuan poco sabemos. Cuando se concebía  el Cosmos como un pulcro jardín, con el cielo como techo y la Tierra como suelo y su historia coextensa con la del árbol genealógico humano, aún era posible imaginar que podíamos llegar algún día a comprenderlo en su estructura y sus detalles. Ya no puede abrigarse esa ilusión. Con el tiempo, podemos lograr una comprensión de la estructura cósmica, pero nunca comprenderemos el universo en detalle; resulta demasiado grande y variado para eso. Y, tal inmensidad, siempre tendrá secretos por desvelar.

                              Una de las salas de la Biblioteca de Harvard

Si poseyésemos un atlas de nuestra galaxia que dedicase una sola página a cada sistema estelar de la Vía Láctea (de modo que el Sol y sus planetas estuviesen comprimidos en una página), tal atlas tendría más de diez mil millones de volúmenes de diez mil páginas cada uno. Se necesitaría una biblioteca del tamaño de la de Harvard para alojar el atlas, y solamente ojearlo al ritmo de una página por segundo requieriría más de diez mil años. Añádanse los detalles de la cartografía planetaria, la potencial biología extraterrestre, las sutilezas de los principios científicos involucrados y las dimensiones históricas del cambio, y se nos hará claro que nunca aprenderemos más que una diminuta fracción de la historia de nuestra galaxia solamente, y hay cien mil millones de galaxias más.

    Bellos y extraños objetos que están presentes en el universo y tratamos de comprender

Ya nos lo dijo el físico Lewis Thomas: “El mayor de todos los logros de la ciencia del siglo XX ha sido el descubrimiento de la ignorancia humana”. Nuestra ignorancia, por supuesto, siempre ha estado con nosotros, y siempre seguirá estando. Lo nuevo es nuestra conciencia de ella, nuestro despertar a sus abismales dimensiones, y es esto, más que cualquier otra cosa, lo que señala la madurez de nuestra especie. El espacio puede tener un horizonte y el tiempo un final, pero la ventura del aprendizaje es interminable.

Hay una difundida y errónea suposición de que la ciencia se ocupa de explicarlo todo, y que, por ende, los fenómenos inexplicados preocupan a los científicos al amenazar la hegemonía de su visión del mundo. El técnico en bata del laboratorio, en la película de bajo presupuesto, se da una palmada en la frente cuando se encuentra con algo nuevo, y exclama con voz entrecortada: “¡Pero…no hay explicación para esto!” En realidad, por supuesto, cada científico digno se apresura a abordar lo inexplicado, pues es lo que hace avanzar la ciencia. Son los grandes sistemas místicos de pensamiento, envueltos en terminologías demasiado vagas para ser erróneas, los que explican todo, raramente se equivocan y no crecen.

           Los grandes pensadores como Aristarco de Samos que, mucho antes de que llegara Copérnico, ya había dicho que el Sol, era el verdadero centro del Sistema Solar. Sin embargo, en su tiempo, nadie le prestó atención.

La ciencia es intrínsecamente abierta y exploratoria, y comete errores todos los días. En verdad, éste será siempre su destino, de acuerdo con la lógica esencial del segundo teorema de incompletitud de Kurt Gödel. El teorema de Gödel demuestra que la plena validez de cualquier sistema, inclusive un sistema científico, no puede demostrarse dentro del sistema. En otras palabras, la comprensibilidad de una teoría no puede establecerse a menos que haya algo fuera de su marco con lo cual someterla a prueba, algo más allá del límite definido por una ecuación termodinámica, o por la anulación de la función de onda cuántica o por cualquier otra teoría o ley. Y si hay tal marco de referencia más amplio, entonces la teoría, por definición, no lo explica todo. En resumen, no hay ni habrá nunca una descripción científica completa y comprensiva del universo cuya validez pueda demostrarse.

El Creador (si en verdad existe un “creador”) debe haber sido afecto a la incertidumbre, pues Él nos la ha legado para siempre. La cual, diría yo, es una conclusión saludable y debe de alegrarnos. Mirar esa imposibilidad de saberlo todo, esa incertidumbre cierta que llevamos con nosotros y que nos hace avanzar a la búsqueda incansable de nuevos conocimientos, es, en realidad, la fuente de la energía que nos mueve.

                     Busto de Alejandro Magno

 Podemos recordar aquí lo que cuentan de Alejandro Magno: Él lloró cuando le dijeron que había infinitos mundos (“¡Y nosotros no hemos conquistado ni siquiera uno!”), pero la situación parece más optimista a quienes se inclinan a desatar, no a cortar, el nudo gordiano de la Naturaleza. Ningún hombre o mujer, realmente reflexivos, deberían desear saberlo todo, pues cuando el conocimiento y el análisis son completos, el pensamiento se detiene y llega la decadencia.

René Magritte, en 1926, pintó un cuadro de una pipa y escribió debajo de él sobre la tela, con una cuidadosa letra de escolar, las palabras: “Ceci nést pas une pipe” (Esto no es una pipa). Esta pintura podría convertirse apropiadamente en el emblema de la Cosmología científica. La palabra “universo” no es el universo; ni lo son las ecuaciones de la teoría de la supersimetría, ni la ley de Hubble ni la métrica de Friedman-Walker-Robinson. Generalmente, la ciencia tampoco sirve de mucho para explicar lo que es algo, y mucho menos lo que el Universo entero, realmente “es”. La Ciencia describe y predice sucesos.

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    ¿Cuantos secretos se esconden en ese laberinto de conexiones sin fin?

Si la Ciencia tuviera que tener un símbolo, yo escogería éste de arriba que nos señala el lugar donde habita la Mente, dónde se fraguan las ideas. Una configuración de átomos de energía donde residen todos los secretos del Universo, toda vez que, la podríamos considerar la obra suprema del Universo

¿Por qué, pués, la ciencia tiene éxito? La respuesta es que nadie lo sabe. Es un completo misterio -por qué la mente humana…, puede comprender algo del vasto universo-. Como solía decir Einstein: “Lo más incomprensible del universo es que sea comprensible”.

Resultado de imagen de La evolución del cerebro humano

Quizá como nuestro cerebro evolucionó mediante la acción de las leyes naturales, éstas resuenan de algún modo en él. La Naturaleza presenta una serie de repeticiones  -pautas de conducta que reaparecen a escalas diferentes, haciendo posible identificar principios, como las leyes de la conservación, que se aplican de modo universal- y éstas pueden proporcional el vínculo entre lo que ocurre dentro y fuera del cráneo humano. Pero el misterio, realmente, no es que coincidamos con el universo, sino que en cierta medida estamos en conflicto con él, y sin embargo podemos comprender algo de él. ¿Por qué esto es así?

Habrá que seguir buscando respuestas. Desde tiempos inmemoriales, el hombre pregunta a las estrellas si el Universo es eterno e infinito y el cielo le responde cada noche. Pero, ¿sabemos oir la respuesta?

¡Es todo tan complejo! ¡Es todo tan hermoso!

emilio silvera

¿Materia oscura? ¿dónde?

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

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Según estimaciones, resumidas en este gráfico de la NASA, alrededor del 70 % del contenido energético del universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la expansión del universo pero sobre cuya naturaleza última se desconoce casi todo.

Vean lo que dicen en el último estudio realizado:

No ver para creer

El 68% del universo no existe, según un estudio

 

 

 

 

 

 

Un equipo de investigadores afirma que la llamada energía oscura, el presunto componente mayoritario del cosmos, en realidad es sólo un error de cálculo.

Una imagen del Universo

 

 

 

 

 

Una imagen del Universo Wikipedia

Un ciudadano de la calle y un astrofísico teórico se parecen más de lo que sospecharíamos: ambos están dispuestos a creer en cosas que no pueden ver. Pero por razones diferentes; mientras que los fantasmas del primero aparecen por la fe o la intuición, los del segundo aparecen en las ecuaciones. O para ser más precisos, por la necesidad de casar las ecuaciones con la realidad.

Así es como se instaló en la teoría física un fantasma llamado energía oscura. Y esta entidad con reminiscencias de Darth Vader suma nada menos que el 68% de todo lo que existe en el universo. O al menos así ha sido hasta ahora, antes de que llegara un equipo de investigadores húngaros y estadounidenses afirmando que, en realidad, este fantasma no existe, y que ese presunto 68% de todo el universo es simplemente una ficción, un error de cálculo.

Resultado de imagen de energía oscura

La materia oscura y la energía oscura son conceptos físicos no demostrados, pero que hoy son aceptados por la corriente científica mayoritaria. La primera apareció cuando los científicos se dieron cuenta de que la masa aparente de las galaxias no era suficiente para justificar, de acuerdo a las ecuaciones, que sus partes no salieran volando por los aires. Para que se mantuvieran cohesionadas como evidentemente ocurría, debía de existir una parte de masa invisible: materia oscura.

Algo parecido ocurre con la energía oscura. Para explicar la expansión acelerada del universo tal como muestran las observaciones, había que introducir un ajuste en las ecuaciones. El resultado de todo esto es matemáticamente sólido, por muy incómodo que parezca: sólo el 4,9% del universo es materia normal de la que conocemos, la formada por átomos, como nosotros, los árboles o las estrellas. Del resto, el 26,8% es materia oscura, y la energía oscura acapara un 68,3% de todo lo que existe. Este es el modelo cosmológico estándar predominante hoy.

Un efecto secundario

 

 

Resultado de imagen de Partículas de materia  oscura

 

Debajo de la imagen decían: Tras nueve años de arduo estudio y trabajo, un equipo de científicos norteamericanos habría dado con dos posibles partículas de materia oscura, …

 

Durante años, los científicos han tratado de cazar partículas de materia oscura para demostrar su existencia, y de casar la energía oscura con algún concepto que pueda comprenderse y manejarse. Respecto a lo primero, algunos físicos han optado por proponer modelos alternativosque prescinden de la materia oscura. Sobre lo segundo, se ha tratado de arrimar el ascua de la energía oscura a una sardina que ya Einstein introdujo en sus ecuaciones de la relatividad general, y que se conoce como constante cosmológica.

Pero como sucede con la materia oscura, también en el caso de la energía oscura hay científicos que parecen haberse cansado de perseguir fantasmas. Un equipo de investigadores de la Universidad Eötvös Loránd de Budapest (Hungría) y del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái (EEUU) ha vuelto a sentarse para echar otro vistazo más detallado a las ecuaciones de Einstein, pero a través de un nuevo modelo matemático de simulación.

La diferencia del nuevo modelo con otros previos, dicen los investigadores, es que los anteriores promediaban la distribución de la masa en todo el universo. Como es obvio, la materia no está uniformemente distribuida por el cosmos, y asumir que sí lo está sólo puede proporcionar una aproximación gruesa a la realidad.

{\displaystyle R_{\mu \nu }-{1 \over 2}Rg_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }}

Según ha declarado el coautor del trabajo László Dobos, “las ecuaciones de la relatividad general de Einstein que describen la expansión del universo son tan complejas matemáticamente que durante cien años no se han encontrado soluciones que tengan en cuenta el efecto de las estructuras cósmicas”. Y este defecto en la aplicación de las ecuaciones origina, prosigue Dobos, un “serio efecto secundario”: para que las ecuaciones cuadren con las observaciones hay que introducir ese fantasma llamado energía oscura.

Fantasmas bajo la alfombra

Resultado de imagen de La materia oscura  alrededor de las galaxias

Cuando los investigadores introducen en su modelo la estructura particular del universo, con galaxias agrupadas en cúmulos en regiones concretas separadas por grandes espacios vacíos, descubren que distintas zonas del cosmos se expanden con diversas aceleraciones. El modelo no contradice los datos, ya que el promedio de esas aceleraciones distintas se corresponde con el valor manejado habitualmente por los científicos. Pero según el estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, esas aceleraciones diferentes eliminan la necesidad de introducir el factor de la energía oscura, y no sólo para la expansión actual del universo, sino también en una reconstrucción de su evolución temprana.

“Nuestro descubrimiento se basa en una conjetura matemática que permite la expansión diferencial del espacio, consistente con la relatividad general, y muestra cómo la formación de estructuras complejas de materia afecta a la expansión”, dice Dobos. “Hasta ahora estas cuestiones se habían barrido bajo la alfombra, pero tomarlas en consideración puede explicar la aceleración sin necesidad de energía oscura“.

Eso sí: el modelo creado por Dobos y sus colaboradores deja fuera la energía oscura, pero en cambio no solamente no prescinde, sino que requiere de ese otro elemento misterioso, la materia oscura. Como es habitual cuando surge una hipótesis alternativa a la corriente mayoritaria, los investigadores deberán defender su propuesta a capa y espada contra las críticas de otros científicos; pero además, en este caso deberán también tratar de entenderse con los físicos que han aportado otros modelos caracterizados precisamente por eliminar la materia oscura. Y no parece sencillo que pueda encontrarse un lugar a medio camino donde la física cosmológica deje de ver fantasmas.

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