martes, 25 de junio del 2019 Fecha
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Curvatura del Espacio-Tiempo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo misterioso    ~    Comentarios Comments (2)

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espacio tiempo2

    Hay que entender que el espacio-tiempo es la única descripción en cuatro dimensiones del Universo en la que la posición de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo.

          De acuerdo con la relatividad especial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simultáneos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar.

          El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como los son las posiciones en el espacio (Euclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio-tiempo. La trayectoria de un objeto en el espacio-tiempo se denomina por el nombre de línea de Universo. La relatividad general, nos explica lo que es un espacio-tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las partículas de materia.

Resultado de imagen de Campos gravitatorios intensos

Las estrellas con sus grandes masas crean irregularidades en el espacio y se mueven por él conforme a esa geometría que genera la Gravedad que emiten los cuerpos masivos.

          La curvatura del espacio tiempo es la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometría no son aplicables en regiones donde los campos gravitatorios son intensos.

          La relatividad general de Einstein, nos explica y demuestra que el espacio-tiempo está íntimamente relacionado con la distribución de materia en el Universo y, nos dice que, el espacio se curva en presencia de masas considerables como planetas, estrellas o Galaxias (entre otros).

Resultado de imagen de Una lámina rectángular de goma plana

          En un espacio de sólo dos dimensiones, como una lámina de goma plana, la geometría de Euclides se aplica de manera que la suma de los ángulos internos de un triángulo en la lámina es de 180º. Si colocamos un objeto masivo sobre la lámina de goma, la lámina se distorsionará y los caminos de los objetos que se muevan sobre ella se curvaran. Esto es en esencia, lo que ocurre en relatividad general.

Resultado de imagen de La paradoja de los gemelos

          Los efectos de c (la velocidad de la luz en el espacio vacío). Recordad la paradoja de los gemelos: el primero hace un viaje a la velocidad de la luz hasta Alfa de Centauri y regresa, cuando baja de la nave espacial, tiene 8,6 años más que cuando partió de la Tierra. Sin embargo, el segundo gemelo que esperó en el planeta Tierra, el regreso de su hermano, era ya un viejo jubilado. El tiempo transcurrido había pasado más lento para el gemelo viajero. La velocidad relantiza el transcurrir del tiempo.

          Otra curiosidad de la relatividad especial es la que expresó Einstein mediante su famosa fórmula de E= mc2 que, nos viene a decir que masa y energía son dos aspectos de una misma cosa. Podríamos considerar que la masa (materia), es energía congelada. La bomba atómica demuestra la certeza de esta ecuación.

Resultado de imagen de La contracción de Lorentz

La contracción de Lorentz es un efecto relativista que consiste en la contracción de la longitud de un cuerpo en la dirección del movimiento a medida que su velocidad se acerca a la velocidad de la luz.

          Hay otras implicaciones dentro de esta maravillosa teoría de la relatividad especial, ahí está presente también la constracción de Lorentz. Un objeto que se mueve a velocidad de cercana a c, se achata o contrae en el sentido de la marcha, y, además, a medida que se acerca a la velocidad de la luz (299.752,458 Km/s), su masa va aumentando y su velocidad disminuyendo.

          Así se ha demostrado con muones en los aceleradores de particulas que, lanzados a verlocidades relativista, han alcanzado una masa en 10 veces superior a la suya.

          Esto quiere decir que la fuerza de inercia que se le está transmitiendo a la nave (por ejemplo), cuando se acerca a la velocidad de la luz, se convierte en masa.

          Así queda demostrado que, masa y energía son dos aspectos de la misma cosa E=mc2.

          Seguiremos con otras cuestiones de interés.

Resultado de imagen de el espacio-tiempo es la única descripción en cuatro dimensiones del Universo

Espacio-tiempo. Entidad geométrica en la cual se desarrollan todos los eventos físicos del Universo, de acuerdo con la teoría de la relatividad y otras …

    Hay que entender que el espacio-tiempo es la única descripción en cuatro dimensiones del Universo en la que la posición de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo.

          De acuerdo con la relatividad especial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simultáneos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar.

          El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como los son las posiciones en el espacio (Euclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio-tiempo. La trayectoria de un objeto en el espacio-tiempo se denomina por el nombre de línea de Universo. La relatividad general, nos explica lo que es un espacio-tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las partículas de materia.

Resultado de imagen de Agujero negro

Sagitario A es un agujero negro que situado a 26.000 años luz de la Tierra, ha daqdo mucho trabajo a los astrónomos queriendo saber que es lo que allí está pasando. Han podido captar imágenes y ver que, es capaz de tragarse el espacio-tiempo, de generar una singularidad de densidad “infinita” y de intrigar a los científicos. Tanto a aquellos que quieren entender la Relatividad como a esos otros que quieren estudiar la relación entre la gravedad y las partículas.

          La curvatura del espacio tiempo es la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometría no son aplicables en regiones donde los campos gravitatorios son intensos.

          La relatividad general de Einstein, nos explica y demuestra que el espacio-tiempo está íntimamente relacionado con la distribución de materia en el Universo y, nos dice que, el espacio se curva en presencia de masas considerables como planetas, estrellas o Galaxias (entre otros).

Resultado de imagen de La nave que se acerca a la velocidad de la luz

          Sabemos que la fuerza de inercia que se le está transmitiendo a la nave (por ejemplo), cuando se acerca a la velocidad de la luz, se convierte en masa.

          Así queda demostrado que, masa y energía son dos aspectos de la misma cosa E=mc2.

Pero todo esto que hemos repasado y que, en algunos aspectos nos resultan cuestiones poco familiares y hasta extrañas, nos lleva a pensar que, en nuestro Universo existen cuestiones que no hemos logrado entender… del todo. Una es la velocidad de la luz y las implicaciones que tiene en cuanto se quiere igualar o sobrepasar (algo imposible en nuestro Universo), y, la otra cuestión compleja es la que nos plantea la Gravedad… ¿En verdad la entendemos?

          Seguiremos con otras cuestiones de interés.

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“Hablamos de ganarlo, perderlo o ahorrarlo, pero lo cierto es que ni siquiera puede atesorarse. El tiempo avanza de manera inexorable y no hay nada que podamos hacer para modificar su curso. Imposible lograr que se desarrolle más lento o más rápido, o pretender guardar un poco para el futuro.”

Resultado de imagen de ¿Qués es el Tiempo?

 

 El inexorable paso del Tiempo, ese “algo” inmaterial, no lo podemos ver ni tocar, tampoco lo podemos guardar para cuando nos haga falta tenerlo, es una magnitud “de carácter físico” que empleamos para medir lo que duran las cosas susceptibles de cambio: La Edad del Universo, cuando vive una estrella, qué tardan las Estaciones, que tiempo necesita una estrella masiva para convertirse en agujero negro, o, pongamos por caso, que tiempo de vida media tienen asignadas las “cosas” según su estatus en este “mundo”.

 

 

Resultado de imagen de El niño pequeño que todo lo preguntaResultado de imagen de Un chico de 20 añosResultado de imagen de Un anciano que no se interesa por nada

 

Primero, cuando el Tiempo no es importante para nosotros (nuestros pensamientos infantiles van por otros derroteros), lo preguntamos todo. Más tarde, creemos tener todo el Tiempo del mundo por delante y también, creemos saberlo todo. Más tarde, sabemos que el Tiempo, nuestro Tiempo se agota y, las respuestas tienen poco sentido para nosotros, sea cual sea esa respuesta, poco podrá influir ya en nuestra vida.

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Saber aprovechar el Tiempo es esencial en nuestras vidas, cada “cosa” tiene su Tiempo y, si no cogemos ese Tren, no volverá a pasar de nuevo. Hay que hacer lo que hay que hacer en su preciso momento.

“Nuestro recurso más importante no es el dinero, ni las conexiones sociales; tampoco los bienes que poseemos. Ni siquiera nuestra inteligencia ni nuestros talentos.

El recurso más importante y valioso en la vida de cualquier persona es el tiempo. Del uso inteligente de este depende todo lo demás.

Administrar nuestras horas con sabiduría nos permite crear riqueza, formar relaciones, adquirir nuevos talentos, expandir nuestra inteligencia…

Por el contrario, el despilfarro del mismo se convierte en un obstáculo insuperable entre nosotros y nuestro deseo de realizar cosas importantes.”

Resultado de imagen de Saber aprovechar el Tiempo

“Por ello debemos ser muy selectivos con la utilización del tiempo; las horas malgastadas jamás se pueden recuperar. Nunca dará marcha atrás el tiempo para restituirte las horas dilapidadas.

Y a pesar de su irrecuperabilidad, somos insensatos despilfarradores de tan preciado bien.

Para usar con sabiduría nuestro tiempo, primero debemos tener claridad cristalina sobre cuáles son nuestras prioridades, nuestros objetivos más importantes.

De esta manera sabremos de inmediato a qué cosas decirle si y a cuales, con firmeza y sin remordimiento, les diremos no.”

 

 

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“Los científicos calculan que han pasado unos 4.500 millones de años desde el nacimiento de la Tierra. Un período inabarcable para nuestra especie, ya que datos recientes apuntan a que el Homo sapiens surgió hace solo unos 190.000 años. Pero la historia del Planeta Azul no es tan larga si se interpreta en la escala del universo. Por ejemplo, se queda más bien corta al lado de las vidas de las estrellas.”

A la izquierda, una imagen en falso color obtenida combinando exposiciones en tres filtros con el telescopio Hubble. A la derecha se observa la misma zona del cielo vista con GTC utilizando un único filtro más sensible a la emisión de estrellas muy jóvenes. / UCM</p>
<p>” /></p>
<p style=“Una lente gravitacional ha permitido estudiar la galaxia más joven y menos masiva de entre las descubiertas a una gran distancia, que se muestra tal y como era durante la infancia del universo, cuando este contaba con solo mil millones de años –el 7% de su edad actual–, según una investigación internacional que lidera la Universidad Complutense de Madrid (UCM). La han denominado A370-L57.”

Resultado de imagen de Una estrella rutilanteResultado de imagen de El hombre más viejo

¿Cómo podemos decir que lo que tiene 1.000 M de años es más joven que el que tiene 113

Es cierto que el Tiempo es “Relativo” con respecto al contexto en el que lo estemos situando. Si un astronómo nos dice: Esa estrella tiene mil millones de años, debemos comprender que se refiere a una estrella muy joven. Sin embargo, si nos hablara del hombre que cumplió los 120 años, estaría hablando de una persona muy vieja.

Resultado de imagen de La playa de pUNTA uMBRÍA

Hace algunos años ya que, siendo los niños pequeños, teníamos un apartamento en esta zona de Punta Umbría. Los niños tenían allí sus amigos y amigas y se lo pasaban muy bien bañándose y correteando por la playa. El Tiempo ha pasado, todos ellos, hombres y mujeres ya, tomaron caminos diversos y, como hicimos nosotros, se crearon sus propias vidas. Para que ese cambio tuviera lugar, necesitaron… ¡TIEMPO! Ahora su Tiempo es diferente de aquel Tiempo de su juventud.

Ante situaciones así y viendo el cambio producido en todos aquellos niños y niñas, me pregunta: ¿Es el Tiempo el que pasa, o, somos nosotros mismos los que pasamos de una fase a otra? La respuesta tiene pocas dudas, para que esas fases sean posibles, el Tiempo tiene que estar presente, ya que, si el tiempo no está… ¡Nada se mueve ni se transforma!

Resultado de imagen de las estrellas del cielo y sus movimientos

“La danza cíclica de las estrellas marca la pauta de los calendarios. La Tierra tarda 365,25 días en dar una vuelta alrededor del Sol, así que medimos el tiempo en ciclos compuestos por tres años de 365 días y otro bisiesto de 366. Los astrónomos emplean esta división para estudiar períodos de miles de años y de gigaaños (cada uno equivale a mil millones de años). La vida de las estrellas y la edad del universo son períodos que se adaptan bien a esta escala.”

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                                               Es inamovible, cada cual tiene su Tiempo

El Tiempo es un bien escaso, está por todas partes, todo el mundo lo tiene, las cosas que ocurren en el Universo y en la Naturaleza están todas precedidas por el Tiempo. Sin embargo, es algo que no podemos delegar hacia otros, ni cambiarlo por otra cosa, ni prestarlo ni venderlo, cada cual o cada cosa tiene “asignado” su propio tiempo y, salvo imprevisto, este se cumplirá. No podemos prestar parte de nuestro tiempo a un ser amado que se va, no podemos disponer del Tiempo a nuestro antojo.

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Nosotros los humanos, hemos manejado el Tiempo a nuestro antojo en cuanto a situarlo en nuestras vidas de diferentes maneras: Tenemos tiempo para el ocio y disfrutar de la naturaleza con la familia, para trabajar, para dormir, para trabajar en un proyecto, para estudiar, para casarnos y formar una familia… Ese es, nuestro Tiempo Cotidiano.

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Otra clasificación que solemos hacer del Tiempo es esa del Pasado, el Presente y el Futuro.

El pasado es el Tiempo que se fue, hemos podido estar allí o no, pero lo podemos visitar en los libros de Historia para saber lo que antes pasó y aprender de los errores de otros para no cometerlos nosotros, y, de las victorias para mejorarlas.

El pasado es el Tiempo que se fue, el que no volverá, el que tenemos que recordar para rememorar los momentos que se fueron y recordar a los seres queridos que no están entre nosotros.

El Pasado es importante en nuestras vidas y, ha tenido mucho que ver en cómo es nuestro Presente.

Resultado de imagen de El Presente

Es el Presente nuestro Tiempo dinámico, ese tramo de nuestras vidas en el que podemos hacer cosas, el Pasado ya se fue y el futuro no existe. Aquí, en el presente, ese Tiempo que, como su nombre indica, ¡Es un Regalo!, lo tenemos que aprovechar al máximo, vivir cada segundo como si del último se tratara, aprovechándolo para hacer aquello que debemos.

Lo que no hagamos en el Presente… ¡Nunca lo podremos hacer! Ese futuro del que tanto hablamos… ¡Nunca será nuestro futuro! Será el Tiempo de otros, y, lo curioso del caso es que, para ellos, también será Presente.

Resultado de imagen de El futuro

El futuro nunca lo conocerá nadie, todos hablan de él pero nunca podrán estar allí, Todo lo que esté en nuestras vidas será en el Presente, el Tiempo en el que estamos confinados y nunca podremos salir de él. Hemos viajado por el pasado para recordarlo y en él aprendimos para sobrellevar el presente pero, del futuro no podemos decir que es un Tiempo nuestro, no existe, está por venir y, cuando llegue… ¡No estaremos aquí!

Lo cierto es que el Tiempo, desde siempre, ha frustrado a los grandes pensadores al ser conscientes de lo efímero que es en nuestras vidas: Llegamos, crecemos, aprendemos según cada cual y qué camino decidió tomar, pero, cuando queremos darnos cuenta… ¡El Tiempo se acaba!

¡Aprovechad vuestro Tiempo!

emilio silvera

¿Cuánta materia vemos?

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

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                                          La constante de Hubble en función de la Densidad Crítica

La cantidad total de Materia del Universo se da generalmente en términos de una cantidad llamada Densidad Crítica, denotada por Ω. Esta es la densidad de la materia que se necesita para producir un universo plano. Si Densidad efectivamente observada es menor o mayor que ese , en el primer caso el Universo es abierto, en el segundo es cerrado. La Densidad Crítica no es muy grande; corresponde aproximadamente a un protón por metro cúbico de espacio. Puede que no parezca mucho, dado el número inmenso de átomos en un metro cúbido de lodo, pero no debemos olvidar que existe una gran cantidad de espacio “vacío” las galaxias.

Algunos números que definen nuestro Universo:

  • El número de fotones por protón
  • La razón densidades de “Materia Oscura” y Luminosa.
  • La Anisotropía de la Expansión.
  • La falta de homogeneidad del Universo.
  • La Constante Cosmológica.
  • La desviación de la expansión respecto al valor crítico.
  • Fluctuaciones de vacío y sus consecuencias.
  • ¿Otras Dimensiones?

”distribución_materia_oscura_y_materia_bariónica”

En las últimas medidas realizadas, la  Densidad crítica que es la densidad necesaria que la curvatura del universo sea cero, ha dado el resultado siguiente:  r0 = 3H02/8pG = 1.879 h2 10-29 g/cm3, que corresponde a una densidad tan baja la de la masa de 2 a 3 átomos de hidrógeno por metro cúbico (siempre, por supuesto obviando la incertidumbre en la constante de Hubble).

Estimar la cantidad de materia luminosa del universo es una cosa muy fácil de hacer. Sabemos el brillo que tiene una estrella media, así que podemos hacer una estimación del de estrellas de una galaxia distante. Podemos contar entonces el número de galaxias en un volumen dado de espacio y sumar las masas que encontramos. Dividiendo la masa por el volumen del espacio obtenemos la densidad media de materia en ese volumen. Cuando llevamos a cabo esta operación, obtenemos que la densidad de la materia luminosa es aproximadamente entre el uno o dos % menor de la densidad crítica; es decir, menos de lo que se necesita cerrar el universo.

Por otro lado, está lo bastante cerca del valor crítico para hacer una pausa. Después de todo, esta fracción podría haber sido en principio de una billonésima o trillonésima, y también podría haber sucedido que fuese un millón de veces la materia necesaria para el cierre. ¿Por qué, entre todas las masas que podría tener el universo, la masa de materia luminosa medida está cerca del valor crítico?

 

Claro que el hecho de que la materia luminosa medida esté tan cercana al valor crítico, simplemente debe ser a un accidente cósmico; las cosas simplemente “resultan” de ese modo. Me costaría mucho aceptar una explicación y supongo que a otros también. Es tentador decir que el Universo tiene en realidad la masa crítica, pero que de algún modo no conseguimos verla toda.

Como resultado de esta suposición, los astrónomos comenzaron a hablar de la “masa perdida” con lo que aludían a la materia que habría llenado la diferencia densidades observadas y crítica. Tales teorías de “masa perdida”, “invisible” o, finalmente “oscura”, nunca me ha gustado, toda vez que, hablamos y hablamos de ella, damos por supuesta su existencia sin haberla visto ni saber, exactamente qué es, y, en ese plano, parece como si la Ciencia se pasara al ámbito religioso, la fe de creer en lo que no podemos ver ni tocar y, la Ciencia, amigos míos, es otra cosa.

http://esamultimedia.esa.int/images/dtos/mission/C2_goce.jpg

Tendremos que imaginar satélites y sondas que, de alguna manera, puedan detectar grandes halos galácticos que encierren la tan buscada materia oscura y que, al parecer, hace que nuestro Universo sea lo conocemos y, es la responsable del ritmo al que se alejan las galaxias, es decir, la expansión del Universo.

Esos halos, tendrían muchas veces las masas que podemos ver en la Materia luminosa de las estrellas, planetas, galaxias y nosotros mismos. La teoría de la materia oscura y su presencia en cúmulos y supercúmulos ha sido “descubierta” (o inventada tapar nuestra ignorancia) en época relativamente cercana para que prevalezca entre los astrónomos la uninimidad respecto a su contribución a la masa total del universo. El debate continúa, está muy vivo y, es el tema tan candente e importante que, durará bastante tiempo mientras algún equipo de observadores no pueda, de una vez por todas, demostrar que, la “materia oscura” existe, que nos digan donde está, y, de qué está conformada y actúa. Claro que, cuando se haga la suma de materia luminosa y oscura, la densidad de la masa total del universo no será todavía mayor del 30% del valor crítico. A todo esto, ocurren sucesos que no podemos explicar y, nos preguntamos si en ellos, está implicada la Materia oscura.

La más abarrotada colisión de cúmulos galácticos ha sido identificada al combinar información de tres diferentes telescopios. El resultado brinda a los científicos una posibilidad de aprender lo que ocurre algunos de los más grandes objetos en el universo chocan en una batalla campal cósmica.

MACSJ0717.5+3745

Usando del Observatorio de rayos-X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio Keck de Hawai, los astrónomos fueron capaces de determinar la geometría tridimensional y el movimiento en el sistema MACSJ0717.5+3745 localizado a 5.4 mil millones de luz de la Tierra. Los investigadores encontraron que cuatro distintos cúmulos de galaxias están envueltos en una triple fusión, la primera vez que un fenómeno así es documentado.

MACSJ0717.5+3745 etiquetado

La composición de imagen (arriba de todo) muestra el cúmulo de galaxias masivo MACSJ0717.5+3745. El color del gas caliente está codificado con colores mostrar su temperatura. El gas más frío es mostrado como un púrpura rojizo, el gas más caliente en azul y las temperaturas intermedias en púrpura. Las repetidas colisiones en el cúmulo son causadas por una corriente de galaxias, polvo y “materia oscura” -conocida filamento- de 13 millones de años luz.

Se han obtenido Imágenes (MACSJ0717) que muestran cómo cúmulos galácticos gigantes interactúan con su entorno en escalas de millones de años luz. Es un sistema hermoso para estudiar cómo los cúmulos crecen mientras el material cae en ellos a lo largo de filamentos. Simulaciones por ordenador muestran que los cúmulos de galaxias más masivos deben crecer en regiones donde filamentos de gran escala de gas intergaláctico, galaxias, y materia desconocida intersectan, pero…

¿Cuál debe ser la Masa del Universo?

Alan Guth's photo

                  Alan Guth

Claro que la idea de masa perdida se introdujo porque la densidad observada de la materia del universo está cerca del valor crítico. Sin embargo, hasta comienzos de los ochenta, no se tuvo una razón teórica firme para suponer que el universo tenía efectivamente la masa crítica. En 1981, Alan Guth, publicó la primera versión de una teoría que entonces se ha conocido como “universo inflacionista”. Desde entonces, la teoría ha sufrido numerosas modificaciones técnicas, pero los puntos centrales no han cambiado.

nuestra conversación de hoy, diremos que el aspecto principal del universo inflacionista es que estableció por primera vez una fuerte presunción de que la masa del universo tenía realmente el valor crítico. Esta predicción viene de las teorías que describen la congelación de la fuerza fuerte en el segundo 10-35 del Big Bang. los otros muchos procesos en marcha en ese tiempo estaba una rápida expansión del universo, un proceso que vino a ser conocido como inflación. Es la presencia de la inflación la que nos lleva a la predicción de que el universo tiene que ser plano.

Abell 370: Lente gravitacional de un cúmulo de galaxias

Abell 370 La lente gravitacional distorsiona la Imagen y nos enseña, a la derecha, algo que nos parece una inmensa cuerda cósmica , ¿que podrá ser en realidad? la materia a lo largo y ancho del universo se reparte de manera que, se ve concentrada en cúmulos de galaxias y supercúmulos que son las estructuras más grandes conocidas y, dentro de ellas, están todos los demás objetos que existen. Claro que, deajndo a un lado esas fluctuaciones de vacío y, la posible materia desconocida.

El proceso mediante el cual la fuerza fuerte se congela es un ejemplo de un cambio de fase, similar en muchos aspectos a la congelación del agua. el agua se convierte en hielo, se expande; una botella de leche explotará si la dejamos en el exterior en una noche de invierno de gélido frío. No debería ser demasiado sorprendente que el universo se expanda del mismo modo al cambiar de fase.

La distancia a una galaxia lejana se determina estudiando la luz proveniente de estrellas de tipo Cefeidas Variables. El espectro de la luz estelar revela la velocidad a la que se mueve la galaxia (Efecto Doppler) y la cantidad de expansión que ha sufrido el universo que la luz salió de su fuente.

Lo que es sorprendente es la enorme amplitud de la expansión. El tamaño del Universo aumentó en un factor no menor de 1050. Este es tan inmenso que virtualmente no tiene significado para la mayoría de la gente, incluido yo mismo que, no pocas veces me cuesta asimilar esas distancias inconmensurables del Cosmos. Dicho de otra manera, pongamos, por ejmplo, que la altura de los lectores aumentara en un factor tan grande como ese, se extenderían de un extremo al otro del Universo y, seguramente, faltaría sitio. Incluso un sólo protón de un sólo átomo de su cuerpo, si sus dimensiones aumentaran en 1050, sería mayor que el mismo universo. En 10-35 segundos, el universo pasó de algo con un radio de curvatura mucho menor que la partícula elemental más pequeña a algo como el tamaño de una naranja grande. No es extraño que el inflación esté ligado a este proceso.

Comparación entre un modelo de expansión desacelerada (arriba) y uno en expansión acelerada (abajo). La esfera de referencia es proporcional al factor de escala. El universo observable aumenta proporcionalmente al tiempo. En un universo acelerado el universo observable aumenta más rápidamente que el factor de escala con lo que cada vez podemos ver mayor del universo. En cambio, en un universo en expansión acelerada (abajo), la escala aumenta de manera exponencial mientras el universo observable aumenta de la misma manera que en el caso anterior. La cantidad de objetos que podemos ver disminuye con el tiempo y el observador termina por quedar aislado del resto del universo.

Cuando ( mucho tiempo ya) leí por primera vez acerca del universo inflacionario, experimenté dificultades para poder asimilar el índice de inflación. ¿No violaría un crecimineto tan rápido las reglas impuestas por la relatividad de Einstein que marcaban el límite de la velocidad en el de la luz en el vacío? Si un cuerpo material viajó de un extremo de una naranja a otro en 10-35 segundos, su velocidad excedió a la de la luz en una fracción considerable.

Claro que, con esto pasar como ha pasado hace unos días con los neutrinos que, algunos decían haber comprobado que corrían más rápidos que la luz, y, sin embargo, todo fue un error de cálculo en el que no se tuvieron en algunos parámetros presentes en las mediciones y los aparatos que hacían las mismas. Aquí, podría pasar algo parecido y, la respuesta la podemos encontrar en aquella analogía con la masa de pan. Durante el período de inflación es el espacio mismo -la masa de pan- lo que está expandiéndose. Ningún cuerpo material (acordaos que en aquella masa estaban incrustadas las uvas que hacían de galaxias y, a medida que la masa se inflaba, las uvas -galaxias- se alejaban las unas de las otras pero, en realidad, ninguna de estas uvas se mueven, es la masa lo que lo hace.

                     El Universo se expande

Las reglas contra los viajes a mayor velocidad que la de la luz sólo se aplican al movimiento del espacio. Así no hay contradicción, aunque a primera vista pueda parecer que sí. Las consecuencias del período de rápida expansión se pueden describir mejor con referencia a la visión einsteniana de la gravitación. de que el universo tuviera 10-35 segundos de edad, es de suponer que había algún tipo de distribucón de la materia. A cauda de esa materia, el espacio-tiempo tendrá alguna forma característica. Supongamos que la superficie estaba arrugada antes de que se produjera la inflación. Y, de esa manera, cuando comenzó a estirarse, poco a poco, tomó la forma que podemos detectar de “casi” plana conforme a la materia que contiene.

La Galaxia NGC 4388 y su Inmensa Nube de Gas

En todo esto, hay un enigma que persiste, nadie sabe contestar cómo, a pesar de la expansión de Hubble, se pudieron formar las galaxias. La pregunta sería: ¿Qué clase de materia estaba allí presente, que, la materia bariónica no se expandiera sin rumbo fijo por todo el universo y, se quedara el tiempo suficiente para formar las galaxias? Todo ello, a pesar de la inflación de la que hablamos y que habrái impedido su formación. Así que, algo tenía que existir allí que generaba la gravedad necesaria para retener la materia bariónica hasta que esta, pudo formar estrellas y galaxias.

No me extrañaria que, eso que llaman materia oscura, pudiera ser como la primera fase de la materia “normal” que, estándo en una primera fase, no emite radiaciones ni se deja ver y, sin embargo, sí que genera la fuerza de Gravedad para que nuestro Universo, sea tal como lo podemos observar.

En imágenes como , los “expertos” nos dicen cosas como:

“La materia oscura en la imagen de varias longitudes de onda de arriba se muestra en un falso color azul, y nos enseña detalles de como el cúmulo distorsiona la luz emitida por galaxias más distantes. En de gas muy caliente, la materia normal en falso color rojo, son fruto de los rayos-X detectados por el Observatorio de Rayois X Chandra que orbita alrededor de la Tierra.”

 

Algunas galaxias individuales dominadas por materia normal aparecen en colores amarillentos o blanquecinos. La sabiduría convencional sostiene que la materia oscura y la materia normal son atraídas lo mismo gravitacionalmente, con lo que deberían distribuirse homogéneamente en Abell 520. Si se inspecciona la imagen superior, sin embargo, se ve un sorprendente vacío de concentración de galaxias visibles a lo largo de la materia oscura. Una respuesta hipotética es que la discrepancia causada por las grandes galaxias experimentan algún de “tirachinas” gravitacional.

Una hipótesis más arriesgada sostiene que la materia oscura está chocándo consigo misma de alguna forma no gravitacional que nunca se había visto antes..? (esto está sacado de Observatorio y, en el texto que se ha podido traducir podemos ver que, los astrónomos autores de dichas observaciones, tienen, al , unas grandes lagunas y, tratando de taparlas hacen aseveraciones que nada tienen que ver con la realidad).

http://farm6.static.flickr.com/5146/5653032414_c8e6085f98.jpg

Lo cierto es que, en el Universo, son muchas las cosas que se expanden y, pienso yo…¿Por qué no tratamos todos de expandir nuestras mentes? De esa manera, posiblemente podríamos llegar a comprender esos fenómenos que nos atormentan y a los que no podemos encontrar una explicación  que podamos constatar.

¿Materia Oscura?  Sí, Unicornios y Gárgolas, también.

emilio silvera

De como llegamos hasta los Quarks

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

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Ahora todos hablamos del LHC. Sin embargo, la historia de los aceleradores no comenzó con éste moderno y complejo conglomerado de sofisticadas estructuras que hacen posible que visitemos lugares muy lejanos en el corazón de la materia. Tendríamos que recordar al acelerador lineal también llamado LINAC (linear accelerator) es un tipo de acelerador que le proporciona a la partícula subatómica cargada pequeños incrementos de energía cuando pasa a través de una secuencia de campos eléctricos alternos.

               Generador de Van de Graaff.                          El rodillo y peine superior.

Mientras que el generador de Van de Graaff proporciona energía a la partícula en una sola etapa, el acelerador lineal y el ciclotrón proporcionan energía a la partícula en pequeñas cantidades que se van sumando. El acelerador lineal, fue propuesto en 1924 por el físico sueco Gustaf Ising. El ingeniero noruego Rolf Wideröe construyó la primera máquina de esta clase, que aceleraba iones de potasio hasta una energía de 50.000 eV.

Durante la Segunda Guerra Mundial se construyeron potentes osciladores de radio frecuencia, necesarios para los radares de la época. Después se usaron para crear aceleradores lineales para protones que trabajaban a una frecuencia de 200 MHz, mientras que los aceleradores de electrones trabajan a una frecuencia de 3000 MHz.

El acelerador lineal de protones diseñado por el físico Luis Alvarez en 1946, tenía 875 m de largo y aceleraba protones hasta alcanzar una energía de 800 MeV (800 millones). El acelerador lineal de la universidad de Stanford es el más largo entre los aceleradores de electrones, mide 3.2 km de longitud y proporciona una energía de 50 GeV. En la industria y en la medicina se usan pequeños aceleradores lineales, bien sea de protones o de electrones.

El SLAC, ubicado al sur de San Francisco, acelera electrones y positrones a lo largo de algo más de tres kilómetros hacia varios blancos, anillos y detectores ubicados en su finalización. Este acelerador hace colisionar electrones y positrones, estudiando las partículas resultantes de estas colisiones. Construido originalmente en 1962, se ha ido ampliando y mejorando para seguir siendo uno de los centros de investigación de física de partículas mas avanzados del mundo. El centro ha ganado el premio nobel en tres ocasiones. Y, una vez recordada de manera breve la historia, pasaremos directamente al tema que en realidad nos ha tríado aquí: ¡El descubrimiento de los Quarks!

Ahora los medios con los que cuentan los físicos del LHC son inmensamente más eficaces y están más adelantados que aquellos viejos aceleradores que, sin embargo, fueron los pioneros y los que hicieron posible adquirir conocimientos que nos han traído hasta el moderno LHC.

En 1967 se emprendió una serie de experimentos de dispersión mediante los nuevos haces de electrones del SLAC. El objetivo era estudiar más incisivamente la estructura del protón. Entra el electrón de gran energía, golpea un protón en un blanco de hidrógeno y sale un electrón de energía mucho menor, pero en una dirección que forma un ángulo grande con respecto a su camino original. La estructura puntual dentro del protón actúa, en cierto sentido, como el núcleo con las partículas alfa de Rutherford. Pero el problema era aquí más sutíl.

Richard Edward Taylor

               Richard Edward Taylor

Richard Edward Taylor fue uno de los veintidós científicos que trabajó intensamente en el acelerador lineal de Stanford (SLAC), en una serie de pruebas experimentales que vinieron a demostrar que los protones y los neutrones son poseedores de una estructura interna, lo que a su vez confirma las predicciones teóricas del neoyorquino Murray Gell-Mann (1929- ), acerca de la existencia de los denominados quarks.

Junto con sus colegas de Stanford junto con Jerome I. Friedman y Henry W. Kendall -con los que luego habría de compartir el Nobel-, Taylor investigó sobre la estructura interna de la materia, en su mínima expresión, para lo que partió del modelo teórico de los quarks, postulado por Gell-Mann y -de forma independiente- G. Zweig. Tras sus descubrimientos experimentales en el acelerado lineal de Stanford, Taylor perfeccionó dicho modelo añadiéndole la existencia de unas subpartículas desconocidas hasta entonces, que luego fueron denominadas leptones; además, introdujo en el modelo teórico de Gell-Mann otras partículas no estructurales, sino de intercambio de fuerza, a las que en Stanford comenzaron a llamar bosones.

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James Bjorken.

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R. Feybnman

Los dos últimos párrafos los he tomado prestados de www.mcnbiografias.com., que es lo que se explica de este tema en casi todas partes. Sin embargo, pocos cuentan que, el equipo de Stanford, dirigido por el físico del SLAC por Richard Taylor y los otros dos físicos del MIT, Jerome Friedman y Henry Kendall, tuvieron la gran suerte de que, Richard Feynman y James Bjorken, metieran sus narices en el proyecto llevados por la curiosidad y como habían prestado  su energía y su imaginación a las interacciones fuertes  y se preguntaban: ¿que habrá dentro del protón?

Amnos, Feynman y Bjorken visitaban con frecuencia Stanford desde su base en el  Cal Tech, en Pasadena. Bjorken, teórico de Stanford, estaba muy interesado en el proyecto experimental y en las reglas que regían unos datos aparentemente incompletos. Estas reglas, razonaba Bjorken, serían indicadoras de las leyes básicas (dentro de la “caja negra”) que controlaba la estructura de los hadrones.

        Los cuatro experimentos del LHC: ATLAS, CMS, LHCb y ALICE
Créditos: CERN.

No estaría mal echar una mirada hacia atrás en el tiempo y recordar, en este momento, a Demócrito que, con sus postulados, de alguna manera venía a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que él decía que  para determinar  si algo era un á-tomo habría que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks, el protón, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks que se mueven rápidamente. Pero como esos quarks están siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el protón aparece indivisible.

Acordémonos aquí de que Boscovich decía que, una partícula elemental, o un “á-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa prueba, no la pasaba el protón. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesoría de Feynman y Bjorken, cayó en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducción de sus datos a un modelo de constituyentes puntuales requería una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.

Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores teóricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuición en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los datos indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del protón.

En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks. Sin embargo, a mí lo que siempre me ha llamado más la atención es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positrón de Dirac, por ejemplo), han sido posible gracias al ingenio de los teóricos que han sabido vislumbrar cómo era en realidad la Naturaleza.

A todo esto, una buena pregunta sería: ¿cómo pudieron ver este tipo de partículas de tamaño infinitesimal, si los quarks no están libres y están confinados -en este caso- dentro del protón?  Hoy, la respuesta tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energías “desmenuza” un protón hasta dejar desnudos sus más íntimos secretos.

   Este es, el resultado ahora de la colisión de protones en el LHC

Lo cierto es que, en su momento, la teoría de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los teóricos que escrutaban los datos fueron imbuyendo a los quarks una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks libres en una virtud. La palabra de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks están confinados permanentemente porque la energía requerida para separarlos aumenta a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte que está presente dentro del átomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.

Así, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energía se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks, o dos mesones. Es como intentar conseguir un cabo de cuerda. Se corta y… ¡ya tenemos dos!

¿Cuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va, desde los quarks de Gell-Mann hasta las cuerdas de Veneziano y John Schwarz y más tarde Witten. Esto de la Física, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y  momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.

¿Cuántas veces no habré pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabiduría para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa pócima mágica no existe y, si queremos saber, el único camino que tenemos a nuestro alcance es la observación, el estudio, el experimento… ¡La Ciencia!, que en definitiva, es la única que nos dirá como es, y como se comporta la Naturaleza y, si de camino podemos llegar a saber, por qué lo hace así…¡mucho mejor!

emilio silvera

¡Hoy es el día de pensar!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Un mundo mejor    ~    Comentarios Comments (2)

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Es raro el día que no nos dicen: “Hoy es el día de la Ciencia” y, de la misma manera, otros días son dedicados a Los Niños, a la Madre, a los Enamorados, a la Astronomía, a la Lz,  y, a cualquier otra cosa que se nos pueda ocurrir.

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Nunca he visto que se celebre el día de pensar, de tener ideas para ser mejores, para mejorar el Mundo, para poder evitar la injusticia que podemos ver por todas partes, para meter en cintura a los políticos y los grandes grupos de poder… Que de alguna manera (no siempre justificada), tienen privilegios inmerecidos y abusan de la gente sencilla que, en definitiva, es la que le dio el poder.

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Si pudiéramos profundizar en la historia de las grandes fortunas, llegaría un momento en el cual, quedaría al descubierto cómo llegó aquel primer millón a la familia.

“Parecería que las ideas, como no podemos verlas, quedan sólo como algo difuso en el cerebro de las personas. Pero la historia parece demostrar que cuando las ideas se transmiten y se comparten, pueden ser un factor de cambio importante. No sólo ideas científicas, religiosas o políticas. También económicas, sociales.”

Lo cierto es que aquí harían faltas ideas que hagan “cambias el mundo”. Ideas que arraiguen en las mentes y que promuevan un comportamiento distinto de todos.

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Todos nacieron de la misma manera y respiran el mismo aire

¿Por qué tiene que existir una desigualdad tan brutal en nuestro Sociedad que se llama culta?

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Tenemos que desarrollar un sistema de la dignidad humana que está planteado en el campo de la existencia del hombre por el sólo hecho de ser parte de la especie humana; sin embargo, pese a ser una loable construcción que en principio carece de instrumentos para su materialización, es decir, la dignidad humana como derecho de todos los miembros de la especie puede ser comparada con un problema insoluble.

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Hemos podido viajar a las estrellas y desvelar secretos profundamente escondidos del Universo. Ya pocos secretos tienen las grandes Nebulosas Gigantes Moleculares, la vida y muerte de las estrellas y en qué se convierten en razón de sus masas. Tampoco en el ámbito pequeño, se nos ocultan conocimientos escondidos en el núcleo de los átomos,,, ¡Sin embargo, no sabemos solucionar nuestro problema de especie!

Si todos pusiéramos un poco de nosotros, el<br />
MUNDO sería un mejor lugar.<br />

Bueno, en realidad serían más de siete las cosas que podrías aportar para que todos estuvieran mejor. El primer cambio necesario para hacerlo posible comienza, sin excepción, por cambiar nuestra perspectiva de las cosas, es decir, dejar de lado el egoísmo personal y pensar algo más en los demás.

Pensar y hacernos la pregunta: ¿Por qué algunas criaturas pasan hambre, no tienen trabajo, y sus hijos seguirán la misma suerte que ellos?

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Unos viven de esta manera y mucho peor. El agua corriente y la luz están ausentes y, no digamos los alimentos y la educación… ¿Oportunidad? Ninguna.

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Otros en cambio, derrochan el dinero y viven en mansiones que, con el gasto que generan en un sólo mes, podrían vivir algunas familias durante meses. ¿Qué nos está pasando?

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Podrá parecer una Utopía pero, si todos a una nos propusiéramos hacer el cambio… ¡Podríamos! Por qué hoy no nos dedicamos a pesar en todo esto. Si ya se que la idea no la ha promovida la ONU y que es la iniciativa de un simple Blog de divulgación científica. Sin embargo, si la idea es buena merece la pena prestarle la debida atención.

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La idea no es nueva, muchas la han tenido antes que yo, lo que no impide que sigamos recordando a todos que, en nuestras manos está “cambiar el mundo”. En los Paises Industrializados, los que tienen más poder, lo que impera es la Democracia, y, el poder está en manos del Pueblo… ¡Hagámos uso de él! Pongamos al frente de los países a políticos que tengan conciencia de hacer efectivo el cambio.

emilio silvera