miércoles, 18 de septiembre del 2019 Fecha
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Velocidades inimaginables

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

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En el centro del átomo se encuentra un pequeño grano compacto aproximadamente 100.000 veces más pequeño que el propio átomo: el núcleo atómico. Su masa, e incluso más aún su carga eléctrica, determinan las propiedades del átomo del cual forma parte. Debido a la solidez del núcleo parece que los átomos, que dan forma a nuestro mundo cotidiano, son intercambiables entre sí, e incluso cuando interaccionan entre ellos para formar sustancias químicas (los elementos). Pero el núcleo, a pesar de ser tan sólido, puede partirse. Si dos átomos chocan uno contra el otro con gran velocidad podría suceder que los núcleos llegaran a chocar entre sí y entonces, o bien se rompen en trozos, o se funden liberando en el proceso partículas subnucleares. La nueva física de la primera mitad del siglo XX estuvo dominada por los nuevos acertijos que estas partículas planteaban.

Pero tenemos la mecánica cuántica; ¿es que no es aplicable siempre?, ¿cuál es la dificultad? Desde luego, la mecánica cuántica es válida para las partículas subatómicas, pero hay más que eso. Las fuerzas con que estas partículas interaccionan y que mantienen el núcleo atómico unido son tan fuertes que las velocidades a las que tienen que moverse dentro y fuera del núcleo están cerca de la velocidad de la luz, c, que es de 299.792’458 Km/s. Cuando tratamos con velocidades tan altas se necesita una segunda modificación a las leyes de la física del siglo XIX; tenemos que contar con la teoría de la relatividadespecial de Einstein.

Esta teoría también fue el resultado de una publicación de Einstein de 1905. en esta teoría quedaron sentadas las bases de que el movimiento y el reposo son conceptos relativos, no son absolutos, como tampoco habrá un sistema de referencia absoluto con respecto al cual uno pueda medir la velocidad de la luz.

Pero había más cosas que tenían que ser relativas. En este teoría, la masa y la energía también dependen de la velocidad, como lo hacen la intensidad del campo eléctrico y del magnético. Einstein descubrió que la masa de una partícula es siempre proporcional a la energía que contienen, supuesto que se haya tenido en cuenta una gran cantidad de energía en reposo de una partícula cualquiera, como se denota a continuación:

E = mc2

Como la velocidad de la luz es muy grande, esta ecuación sugiere que cada partícula debe almacenar una cantidad enorme de energía, y en parte esta predicción fue la que hizo que la teoría de la relatividadtuviese tanta importancia para la física (¡y para todo el mundo!). Para que la teoría de la relatividadtambién sea autoconsistente tiene que ser holista, esto es, que todas las cosas y todo el mundo obedezcan a las leyes de la relatividad. No son sólo los relojes los que se atrasan a grandes velocidades, sino que todos los procesos animados se comportan de la forma tan inusual que describe esta teoría cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. El corazón humano es simplemente un reloj biológico y latirá a una velocidad menor cuando viaje en un vehículo espacial a velocidades cercanas a la de la luz. Este extraño fenómeno conduce a lo que se conoce como la “paradoja de los gemelos”, sugerida por Einstein, en la que dos gemelos idénticos tienen diferente edad cuando se reencuentran después de que uno haya permanecido en la Tierra mientras que el otro ha viajado a velocidades relativistas.

Einstein comprendió rápidamente que las leyes de la gravedad también tendrían que ser modificadas para que cumplieran el principio relativista.

La formulación de newton es bien conocida, en la segunda imagen que se representan en este esquema dos partículas que se acercan entre sí siguiendo un movimiento acelerado. La interpretación newtoniana supone que el espacio-tiempo es llano y que lo que provoca la curvatura de las líneas de universo es la fuerza de interacción gravitatoria entre ambas partículas. Por el contrario, la interpretación einsteiniana supone que las líneas de universo de estas partículas son geodésicas (“rectas”), y que es la propia curvatura del espacio tiempo lo que provoca su aproximación progresiva.

Para poder aplicar el principio de la relatividad a la fuerza gravitatoria, el principio tuvo que ser extendido de la siguiente manera: no sólo debe ser imposible determinar la velocidad absoluta del laboratorio, sino que también es imposible distinguir los cambios de velocidad de los efectos de una fuerza gravitatoria.

Einstein comprendió que la consecuencia de esto era que la gravedad hace al espacio-tiempo lo que la humedad a una hoja de papel: deformar la superficie con desigualdades que no se pueden eliminar. Hoy en día se conocen muy bien las matemáticas de los espacios curvos, pero en el época de Einstein el uso de estas nociones matemáticas tan abstractas para formular leyes físicas era algo completamente nuevo, y le llevó varios años encontrar la herramienta matemática adecuada para formular su teoría general de la relatividad que describe cómo se curva el espacio en presencia de grandes masas como planetas y estrellas.

Einstein tenía la idea en su mente desde 1907 (la relatividad especial la formuló en 1905), y se pasó 8 años buscando las matemáticas adecuadas para su formulación.

Leyendo el material enviado por un amigo al que pidió ayuda, Einstein quedó paralizado. Ante él, en la primera página de una conferencia dada ante el Sindicato de Carpinteros, 60 años antes por un tal Riemann, tenía la solución a sus desvelos: el tensor métrico de Riemann, que le permitiría utilizar una geometría espacial de los espacios curvos que explicaba su relatividad general.

Desde que se puso en órbita el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, el 11 de junio de 2008, ha detectado poblaciones enteras de objetos nunca antes vistos. El último hallazgo de Fermi afecta al púlsar J1823-3021A, avistado en 1994 con el radiotelescopio Lovell, en Inglaterra. Un equipo internacional de expertos se ha dado cuenta de que esta estrella pulsante emite rayos gamma y gracias a Fermi ha podido caracterizar sus inusuales propiedades. Los resultados de su investigación se publican en el último número de Science. Lo cierto es que han descubierto el púlsar de milisegundos más joven y con la fuerza magnética más potente.

No está mal que en este punto recordemos la fuerza magnética y gravitatoria que nos puede ayudar a comprender mejor el comportamiento de las partículas subatómicas.

El electromagnetismo, decíamos al principio, es la fuerza con la cual dos partículas cargadas eléctricamente se repelen (si sus cargas son iguales) o se atraen (si tienen cargas de signo opuesto).

La interacción magnética es la fuerza que experimenta una partícula eléctricamente cargada que se mueve a través de un campo magnético. Las partículas cargadas en movimiento generan un campo magnético como, por ejemplo, los electrones que fluyen a través de las espiras de una bobina.

Las fuerzas magnéticas y eléctricas están entrelazadas. En 1873, James Clerk Maxwell consiguió formular las ecuaciones completas que rigen las fuerzas eléctricas y magnéticas, descubiertas experimentalmente por Michael Faraday. Se consiguió la teoría unificada del electromagnetismo que nos vino a decir que la electricidad y el magnetismo eran dos aspectos de una misma cosa.

Resultado de imagen de La constante de estructura fina

La interacción es universal, de muy largo alcance (se extiende entre las estrellas), es bastante débil. Su intensidad depende del cociente entre el cuadrado de la carga del electrón y 2hc (dos veces la constante de Planck por la velocidad de la luz). Esta fracción es aproximadamente igual a 1/137’036…, o lo que llamamos α y se conoce como constante de estructura fina.

En general, el alcance de una interacción electromagnética es inversamente proporcional a la masa de la partícula mediadora, en este caso, el fotón, sin masa.

También antes hemos comentado sobre la interacción gravitatoria de la que Einstein descubrió su compleja estructura y la expuso al mundo en 1915 con el nombre de teoría general de la relatividad, y la relacionó con la curvatura del espacio y el tiempo. Sin embargo, aún no sabemos cómo se podrían reconciliar las leyes de la gravedad y las leyes de la mecánica cuántica (excepto cuando la acción gravitatoria es suficientemente débil).

La teoría de Einstein nos habla de los planetas y las estrellas del cosmos. La teoría de Planck, Heisemberg, Schrödinger, Dirac, Feynman y tantos otros, nos habla del comportamiento del átomo, del núcleo, de las partículas elementales en relación a estas interacciones fundamentales. La primera se ocupa de los cuerpos muy grandes y de los efectos que causan en el espacio y en el tiempo; la segunda de los cuerpos muy pequeños y de su importancia en el universo atómico. Cuando hemos tratado de unir ambos mundos se produce una gran explosión de rechazo. Ambas teorías son (al menos de momento) irreconciliables.

  • La interacción gravitatoria actúa exclusivamente sobre la masa de una partícula.
  • La gravedad es de largo alcance y llega a los más lejanos confines del universo conocido.
  • Es tan débil que, probablemente, nunca podremos detectar esta fuerza de atracción gravitatoria entre dos partículas elementales. La única razón por la que podemos medirla es debido a que es colectiva: todas las partículas (de la Tierra) atraen a todas las partículas (de nuestro cuerpo) en la misma dirección.

Los gravitones son el bosón hipotético de la fuerza fundamental gravedad. Con esta partícula se podria unificar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad especial. Un dato interesante es que se según la teoría de cuerdas los gravitones están...

La partícula mediadora es el hipotético gravitón. Aunque aún no se ha descubierto experimentalmente, sabemos lo que predice la mecánica cuántica: que tiene masa nula y espín 2.

La ley general para las interacciones es que, si la partícula mediadora tiene el espín par, la fuerza entre cargas iguales es atractiva y entre cargas opuestas repulsiva. Si el espín es impar (como en el electromagnetismo) se cumple a la inversa.

Pero antes de seguir profundizando en estas cuestiones hablemos de las propias partículas subatómicas, para lo cual la teoría de la relatividad especial, que es la teoría de la relatividad sin fuerza gravitatoria, es suficiente.

Si viajamos hacia lo muy pequeño tendremos que ir más allá de los átomos, que son objetos voluminosos y frágiles comparados con lo que nos ocupará a continuación: el núcleo atómico y lo que allí se encuentra. Los electrones, que ahora vemos “a gran distancia” dando vueltas alrededor del núcleo, son muy pequeños y extremadamente robustos. El núcleo está constituido por dos especies de bloques: protones y neutrones. El protón (del griego πρώτος, primero) debe su nombre al hecho de que el núcleo atómico más sencillo, que es el hidrógeno, está formado por un solo protón. Tiene una unidad de carga positiva. El neutrón recuerda al protón como si fuera su hermano gemelo: su masa es prácticamente la misma, su espín es el mismo, pero en el neutrón, como su propio nombre da a entender, no hay carga eléctrica; es neutro.

La masa de estas partículas se expresa en una unidad llamada mega-electrón-voltio o MeV, para abreviar. Un MeV, que equivale a 106 electrón-voltios, es la cantidad de energía de movimiento que adquiere una partícula con una unidad de carga (tal como un electrón o un protón) cuando atraviesa una diferencia de potencial de 106 (1.000.000) voltios. Como esta energía se transforma en masa, el MeV es una unidad útil de masa para las partículas elementales.

La mayoría de los núcleos atómicos contienen más neutrones que protones. Los protones se encuentran tan juntos en el interior de un núcleo tan pequeño que se deberían repeles entre sí fuertemente, debido a que tienen cargas eléctricas del mismo signo. Sin embargo, hay una fuerza que los mantiene unidos estrechamente y que es mucho más potente e intensa que la fuerza electromagnética: la fuerza o interacción nuclear fuerte, unas 102 veces mayor que la electromagnética, y aparece sólo entre hadronespara mantener a los nucleones confinados dentro del núcleo. Actúa a una distancia tan corta como 10-15 metros, o lo que es lo mismo, 0’000000000000001 metros.

La interacción fuerte está mediada por el intercambio de mesones virtuales, 8 gluones que, como su mismo nombre indica (glue en inglés es pegamento), mantiene a los protones y neutrones bien sujetos en el núcleo, y cuanto más se tratan de separar, más aumenta la fuerza que los retiene, que crece con la distancia, al contrario que ocurre con las otras fuerzas.

La luz es una manifestación del fenómeno electromagnético y está cuantizada en “fotones”, que se comportan generalmente como los mensajeros de todas las interacciones electromagnéticas. Así mismo, como hemos dejado reseñado en el párrafo anterior, la interacción fuerte también tiene sus cuantos (los gluones). El físico japonés Hideki Yukawa (1907 – 1981) predijo la propiedad de las partículas cuánticas asociadas a la interacción fuerte, que más tarde se llamarían piones. Hay una diferencia muy importante entre los piones y los fotones: un pión es un trozo de materia con una cierta cantidad de “masa”. Si esta partícula está en reposo, su masa es siempre la misma, aproximadamente 140 MeV, y si se mueve muy rápidamente, su masa parece aumentar en función E = mc2. Por el contrario, se dice que la masa del fotón en reposo es nula. Con esto no decimos que el fotón tenga masa nula, sino que el fotón no puede estar en reposo. Como todas las partículas de masa nula, el fotón se mueve exclusivamente con la velocidad de la luz, 299.792’458 Km/s, una velocidad que el pión nunca puede alcanzar porque requeriría una cantidad infinita de energía cinética. Para el fotón, toda su masa se debe a su energía cinética.

Resultado de imagen de Las trazas de los rayos cósmicosResultado de imagen de detector cherenkov detectando rayos cósmicos

De manera habitual se hacen toda clase de pruebas con aparatos diseñados expresamente para ello y se trata de detectar las partículas presentes en los rayos cósmicos y, también los neutrinos procedentes de agujeros negros y otras fuentes, tratando de resolver el misterio que envuelve a los rayos cósmicos

Los físicos experimentales buscaban partículas elementales en las trazas de los rayos cósmicos que pasaban por aparatos llamados cámaras de niebla. Así encontraron una partícula coincidente con la masa que debería tener la partícula de Yukawa, el pión, y la llamaron mesón (del griego medio), porque su masa estaba comprendida entre la del electrón y la del protón. Pero detectaron una discrepancia que consistía en que esta partícula no era afectada por la interacción fuerte, y por tanto, no podía ser un pión. Actualmente nos referimos a esta partícula con la abreviatura μ y el nombre de muón, ya que en realidad era un leptón, hermano gemelo del electrón, pero con 200 veces su masa.

Antes de seguir veamos las partículas elementales de vida superior a 10-20 segundos que eran conocidas en el año 1970.

Nombre Símbolo Masa (MeV) Carga Espín Vida media (s)
Fotón γ 0 0 1
Leptones (L = 1, B = 0)
Electrón e- 0’5109990 ½
Muón μ- 105’6584 ½ 2’1970 × 10-6
Tau τ
Neutrino electrónico νe ~ 0 0 ½ ~ ∞
Neutrino muónico νμ ~ 0 0 ½ ~ ∞
Neutrino tauónico ντ ~ 0 0 ½ ~ ∞
Mesones (L = 0, B = 0)
Pión + π+ 139’570 2’603 × 10-8
Pión – π- 139’570 2’603 × 10-8
Pión 0 π0 134’976 0’84 × 10-16
Kaón + k+ 493’68 1’237 × 10-8
Kaón – k- 493’68 1’237 × 10-8
Kaón largo kL 497’7 5’17 × 10-8
Kaón corto kS 497’7 0’893 × 10-10
Eta η 547’5 0 0 5’5 × 10-19
Bariones (L = 0, B = 1)
Protón p 938’2723 + ½
Neutrón n 939’5656 0 ½ 887
Lambda Λ 1.115’68 0 ½ 2’63 × 10-10
Sigma + Σ+ 1.189’4 + ½ 0’80 × 10-10
Sigma – Σ- 1.1974 ½ 7’4× 10-20
Sigma 0 Σ0 0 ½ 1’48 × 10-10
Ksi 0 Ξ0 1.314’9 0 ½ 2’9 × 10-10
Ksi – Ξ- 1.321’3 ½ 1’64 × 10-10
Omega – Ω- 1.672’4 0’82 × 10-10

Para cada leptón y cada barión existe la correspondiente antipartícula, con exactamente las mismas propiedades a excepción de la carga que es la contraria. Por ejemplo, el antiprotón se simboliza con  y el electrón con e+. Los mesones neutros son su propia antipartícula, y el π+ es la antipartícula del π-, al igual que ocurre con k+ y k-. El símbolo de la partícula es el mismo que el de su antipartícula con una barra encima. Las masas y las vidas medias aquí reflejadas pueden estar corregidas en este momento, pero de todas formas son muy aproximadas.

Los símbolos que se pueden ver algunas veces, como s (extrañeza) e i (isoespín) están referidos a datos cuánticos que afectan a las partículas elementales en sus comportamientos.

Debo admitir que todo esto tiene que sonar algo misterioso. Es difícil explicar estos temas por medio de la simple palabra escrita sin emplear la claridad que transmiten las matemáticas, lo que, por otra parte, es un mundo secreto para el común de los mortales, y ese lenguaje es sólo conocido por algunos privilegiados que, mediante un sistema de ecuaciones pueden ver y entender de forma clara, sencilla y limpia, todas estas complejas cuestiones.

Si hablamos del espín (o, con más precisión, el momento angular, que es aproximadamente la masa por el radio por la velocidad de rotación) se puede medir como un múltiplo de la constante de Planckh, dividido por . Medido en esta unidad y de acuerdo con la mecánica cuántica, el espín de cualquier objeto tiene que ser o un entero o un entero más un medio. El espín total de cada tipo de partícula – aunque no la dirección del mismo – es fijo.

El electrón, por ejemplo, tiene espín ½. Esto lo descubrieron dos estudiantes holandeses, Samuel Gondsmit (1902 – 1978) y George Uhlenbeck (1900 – 1988), que escribieron sus tesis conjuntamente sobre este problema en 1972. Fue una idea audaz que partículas tan pequeñas como los electronespudieran tener espín, y de hecho, bastante grande. Al principio, la idea fue recibida con escepticismo porque la “superficie del electrón” se tendría que mover con una velocidad 137 veces mayor que la de la luz, lo cual va en contra de la teoría de la relatividad general en la que está sentado que nada en el universo va más rápido que la luz, y por otra parte, contradice E=mc2, y el electrón pasada la velocidad de la luz tendría una masa infinita.

Hoy día, sencillamente, tal observación es ignorada, toda vez que el electrón carece de superficie.

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Las partículas con espín entero se llaman bosones, y las que tienen espín entero más un medio se llaman fermiones. Consultado los valores del espín en la tabla anterior podemos ver que los leptones y los bariones son fermiones, y que los mesones y los fotones son bosones. En muchos aspectos, los fermionesse comportan de manera diferente de los bosones. Los fermiones tienen la propiedad de que cada uno de ellos requiere su propio espacio: dos fermiones del mismo tipo no pueden ocupar o estar en el mismo punto, y su movimiento está regido por ecuaciones tales que se evitan unos a otros. Curiosamente, no se necesita ninguna fuerza para conseguir esto. De hecho, las fuerzas entre los fermiones pueden ser atractivas o repulsivas, según las cargas. El fenómeno por el cual cada fermión tiene que estar en un estado diferente se conoce como el principio de exclusión de Pauli. Cada átomo está rodeado de una nube de electrones, que son fermiones (espín ½). Si dos átomos se aproximan entre sí, los electrones se mueven de tal manera que las dos nubes se evitan una a otra, dando como resultado una fuerza repulsiva. Cuando aplaudimos, nuestras manos no se atraviesan pasando la uno a través de la otra. Esto es debido al principio de exclusión de Pauli para los electrones de nuestras manos que, de hecho, los de la izquierda rechazan a los de la derecha.

Resultado de imagen de Fermiones de espín semi-entero

Resultado de imagen de Fermiones

En contraste con el característico individualismo de los fermiones, los bosones se comportan colectivamente y les gusta colocarse todos en el mismo lugar. Un láser, por ejemplo, produce un haz de luz en el cual muchísimos fotones llevan la misma longitud de onda y dirección de movimiento. Esto es posible porque los fotones son bosones.

Cuando hemos hablado de las fuerzas fundamentales que, de una u otra forma, interaccionan con la materia, también hemos explicado que la interacción débil es la responsable de que muchas partículas y también muchos núcleos atómicos exóticos sean inestables. La interacción débil puede provocar que una partícula se transforme en otra relacionada, por emisión de un electrón y un neutrino. Enrico Fermi, en 1934, estableció una fórmula general de la interacción débil, que fue mejorada posteriormente por George Sudarshan, Robert Marschak, Murray Gell-Mann, Richard Feynman y otros. La fórmula mejorada funciona muy bien, pero se hizo evidente que no era adecuada en todas las circunstancias.

Uno de los protones se transmuta en un neutrón por medio de la interacción débil, transformando un quark “up”, en “down”. Este proceso consume energía (el neutrón tiene ligeramente más masa que..

En 1970, de las siguientes características de la interacción débil sólo se conocían las tres primeras:

  • La interacción actúa de forma universal sobre muchos tipos diferentes de partículas y su intensidad es aproximadamente igual para todas (aunque sus efectos pueden ser muy diferentes en cada caso). A los neutrinos les afecta exclusivamente la interacción débil.
  • Comparada con las demás interacciones, ésta tiene un alcance muy corto.
  • La interacción es muy débil. Consecuentemente, los choques de partículas en los cuales hay neutrinos involucrados son tan poco frecuentes que se necesitan chorros muy intensos de neutrinos para poder estudiar tales sucesos.
  • Los mediadores de la interacción débil, llamados W+, W- y Z0, no se detectaron hasta la década de 1980. al igual que el fotón, tienen espín 1, pero están eléctricamente cargados y son muy pesados (esta es la causa por la que el alcance de la interacción es tan corto). El tercer mediador, Z0, que es responsable de un tercer tipo de interacción débil que no tiene nada que ver con la desintegración de las partículas llamada “corriente neutra”, permite que los neutrinos puedan colisionar con otras partículas sin cambiar su identidad.

A partir de 1970, quedó clara la relación de la interacción débil y la electromagnética (electrodébil de Weinberg-Salam).

Resultado de imagen de La interacción fuerte

La interacción fuerte (como hemos dicho antes) sólo actúa entre las partículas que clasificamos en la familia llamada de los hadrones, a los que proporciona una estructura interna complicada. Hasta 1972 sólo se conocían las reglas de simetría de la interacción fuerte y no fuimos capaces de formular las leyes de la interacción con precisión.

Resultado de imagen de Interacción fuerte

El triplete de Quarks que conforma a protones y neutrones están confinados en el núcleo del átomo y bien atados por los gluones que son los bosones intermediarios de la fuerza. Como apuntamos, el alcance de esta interacción no va más allá del radio de un núcleo atómico ligero (10-13 cm aproximadamente).

La interacción es fuerte. En realidad, la más fuerte de todas.

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Lo dejaré aquí, en verdad, eso que el Modelo Estándar de la Física, es feo, complejo e incompleto y, aunque hasta el momento ha sido una buena herramienta con la que trabajar, la verdad es que, se necesita un nuevo modelo más avanzado y que incluya la Gravedad.

Resultado de imagen de El LHC trata de encontrar la partícula de la materia oscura

Existen esperanzas de que el LHC empleando energías más elevadas, nos pueda dar alguna sorpresa y encuentre objetos largamente perseguidos. Entre otros, la partícula de la “materia oscura” si finalmente se descubre que realmente existe.

emilio silvera

La vida prolifera… ¿Por todo el Universo?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Vida en otros mundos    ~    Comentarios Comments (2)

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 5 Lugares donde podría haber vida extraterrestre

5 lugares donde podria haber vida extraterrestre
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Ya van muchos años desde que la idea de hallar vida fuera de la Tierra se ha vuelto tan sólida como para que diversas teorías, estudios e investigaciones al respecto se realicen de forma constante. Los resultados nunca fueron positivos, pero a pesar de las reiteradas decepciones, los científicos no se dan por vencidos y ya sea por encontrar formas de vida inteligente o vida en su forma más simple, la intensa búsqueda no cesa. Lo mismo que las teorías, los supuestos y las hipótesis. Hoy voy a enseñarte algunas de ellas, estos son 5 lugares donde podría haber vida extraterrestre.

 

 

5 lugares donde podria haber vida extraterrestre
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5. Meteoritos

Toda una variedad de meteoritos han caído en nuestro planeta a lo largo de la historia y en muchos de ellos podría haber vida extraterrestre, de hecho, se sabe que más de 22.000 meteoritos que cayeron en la Tierra fueron documentados. Lo más fascinante es que varios de ellos contenían compuestos orgánicos. En el año 1966, por ejemplo, un grupo de científicos en la Antártida halló un meteorito que habría llegado desde Marte, anunciando que en él habían encontrado evidencia consistente de microfósiles que podrían indicar que existieron formas de vida en Marte hace más de 3,6 millones de años atrás. Después de años del más intenso debate sobre si el meteorito marciano contenía evidencia de vida extraterrestre, la cuestión aún sigue sin poder resolverse. Si ésto fuera cierto, también sería el más fuerte sustento que consagraría la teoría de la Panspermia.

5 lugares donde podria haber vida extraterrestre 2
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4. Marte

 

Un cliché en el mundo del entretenimiento, especialmente en la literatura y el cine de ciencia ficción, por algo “marciano” es un sinónimo de extraterrestre ¿no es así? Pero atención, pues muchas de estas ficciones tienen sus raíces en los más fascinantes sucesos de la realidad y Marte o “la próxima frontera”, siempre ha sido un lugar muy importante para los buscadores de vida extraterrestre. Hoy sabemos muchas cosas sorprendentes sobre Marte y existe evidencia de que en el pasado, el planeta rojo tuvo una temperatura cálida y húmeda, ríos secos, capas de hielo, volcanes y minerales que se forman ante la presencia del agua. En 2008 y 2009, el Phoenix Mars Lander y ciertas investigaciones permitieron analizar el suelo de Marte con enorme precisión así como detectar metano en su atmósfera, lo cual indica que éste aún es un planeta vivo. Todo se vuelve aún más interesante si tenemos en cuenta que las bacterias productoras de metano fueron una de las primeras formas de vida de la Tierra.

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3. Messier 42: la nebulosa de Orión

La nebulosa de Orión, también conocida como Messier 42 (M42) o NCG 1976, es una nebulosa difusa ubicada en la región sur del Cinturón de Orión. Situada a unos 1.500 años luz de distancia de la Tierra, se cree que esta nebulosa podría ser una majestuosa mina de oro para encontrar vida extraterrestre. En el 2010, el Observatorio Espacial Herschel de la Agencia Espacial Europea demostró que la nebulosa posee claros signos de permitir la existencia de diversos compuestos y químicos orgánicos. Analizando exhaustivamente todos los datos, los expertos han podido detectar un patrón de picos en la presencia de varias moléculas que sustentan la vida, tales como agua, monóxido de carbono, formaldehído, metanol, dimetil éter, cianuro de hidrógeno, óxido y dióxido de azufre, entre otros.

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Hemera/Thinkstock

2. Gigantes rojas moribundas

En el año 2005, un grupo internacional de astrónomos y otros científicos descubrieron que las gigantes rojas pueden funcionar como una suerte de desfibrilador para volver a poner en marcha un planeta y traerlo a la vida nuevamente. ¿Cómo? Pensándolo en los siguientes términos. La Tierra es un lugar tan especial para el desarrollo de la vida debido a su inmejorable ubicación en el caos del Universo. Estamos lo suficientemente cerca del Sol como para que nuestros océanos no se evaporen o el planeta mismo termine rostizándose y también estamos lo suficientemente lejos como para no convertirnos en una gran bola de hielo. Sabemos que en el resto del universo hay numerosas lunas y exoplanetas congelados y también sabemos que cuando las gigantes rojas mueren: explotan en una gran dispersión de fuego y calor. Ese calor puede derretir todo ese hielo y convertirlo en océanos que pueden albergar diversas formas de vida.

5 lugares donde podria haber vida extraterrestre 5
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1. Regiones inexploradas que quizá nunca conoceremos

Pensar que la vida solo puede existir en la Tierra es algo bastante estúpido, así de simple, y tan solo en la Vía Láctea existen más de 400 mil millones de estrellas y un desconocido e innumerable número de exoplanetas. Ésto es sólo en nuestra propia galaxia. Apenas pensar en el hecho de que el Universo es un vasto espacio, inimaginablemente inmenso, repleto de otros planetas, estrellas, nebulosas, gases, sistemas y muchísimas otras cosas que ni siquiera podríamos imaginar, nos da todas las chances para que en el probable caso de que exista vida fuera de la Tierra, nunca la encontremos. Lo que sabemos de la vida y su sustento, es que necesita de aminoácidos para formarse y de agua para mantenerse, aunque muchos otros científicos, como por ejemplo Stephen Hawking, teorizan que la vida podría existir por cualquier otra parte y que ni siquiera la podemos imaginar, como formas de vida que no sean a base de carbono. Muchos son los que sostienen que antes de preocuparnos por encontrar vida en otros lugares, deberíamos preocuparnos por la que tenemos aquí. Hasta hoy, éstas son algunos de los puntos que todos deben tener en cuenta al momento de hablar sobre la vida extraterrestre y su búsqueda.

¡Sencillamente fascinante! ¿No lo crees? ¿Qué opinión te merecen todas estas suposiciones? ¿Cuál es tu postura ante toda esta cuestión? ¿Crees que algún día seremos capaces de encontrar vida fuera de la Tierra? ¿De qué tipo?

Noticias de Prensa

¿Masa negativa? ¿Qué es eso?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (1)

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Teóricamente, al empujar una masa negativa esta se acercaría a nosotros. Según una teoría, esto podría explicar la expansión del Universo y la cohesión de las galaxias

Teóricamente, al empujar una masa negativa esta se acercaría a nosotros. Según una teoría, esto podría explicar la expansión del Universo y la cohesión de las galaxias

¿Y si el Universo está flotando en un extraño océano de masa negativa?

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Científicos de la Universidad de Oxford plantean un modelo en el que la energía y la materia oscuras se unifican en una exótica forma de materia que tendría una masa de signo contrario al habitual

Noticias de prensa

 

 

 

¿Alguna vez se ha planteado que mantiene sus pies pegados al suelo? ¿Qué fuerza invisible le vincula con la Tierra, a pesar de que el planeta se mueve por el espacio a 107.000 kilómetros por hora? ¿O qué mantiene algo tan pesado como la Luna suspendido en el cielo? Responderá que la responsable es la gravedad y quizás recuerde la famosa manzana cayendo –¡Ploc!– en la cabeza de Newton. Pero, ¿qué es la gravedad? ¿Como actúa a distancia, de dónde obtiene la energía para tirar al suelo una simple fruta? ¿Por qué unas cosas pesan más que otras?

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                       Partículas que toman su masa del Campo de Higgs

La respuesta aceptada es que existe un campo, el llamado campo de Higgs, que permea el espacio-tiempo y que, al interaccionar con la materia, le proporciona a las partículas su masa. Es decir, algo totalmente cotidiano y evidente, la propia existencia de la gravedad, depende de algo invisible, difícil de comprender y muy lejos de ser evidente. Tan es así que la existencia del bosón de Higgs, la partícula que genera el campo del mismo nombre, solo se pudo constatar hace seis años.

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Hablamos de materia oscura y no sabemos lo que es, cómo está formada, qué origen tiene… o, si los fenómenos observados son provocados por la fuerza de gravedad que genera esa hipotética materia.

Y esto es solo una ínfima parte del enorme desafío que es comprender el funcionamiento de lo que nos rodea. De hecho, en la actualidad se desconoce la naturaleza del 95 por ciento del Universo. La materia visible, que forma estrellas, planetas y nubes de polvo y gas, no explica cómo las galaxias giran tan rápido como lo hacen sin deshacerse. Debe existir algo invisible que las mantiene unidas, gracias a la gravedad: quizás la llamada materia oscura. Por otro lado, la materia visible tampoco explica por qué existe una misteriosa fuerza repulsiva que separa el espacio-tiempo y expande el Universo, con más aceleración cuanto más disperso está. Debe existir algo que lo separa todo: podría ser la llamada energía oscura. Pero, ¿de dónde surgen estos fenómenos? Si algo tan natural como la gravedad que sentimos tiene una base tan extraña, ¿qué podemos esperar de estos fenómenos oscuros que no tenemos ni idea de cómo son?

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Si lo podemos ver no es la materia oscura. Toda la que emita radiación, es bariónica

Hasta el momento, no ha habido forma de detectar ni una traza de la fracción oscura del Universo, y no es de extrañar que haya cientos de investigadores devanándose los sesos por ello. Ahora, un grupo de científicos de la universidad de Oxford (Reino Unido) acaba de publicar un artículo en la revista Astronomy and Astrophysics donde propone una explicación, basada en modelos matemáticos que son capaces de reproducir parcialmente nuestro Universo, y que unifican tanto la materia como la energía oscuras. Su propuesta consiste en sugerir la existencia de la masa negativa, una exótica forma de materia que se caracteriza por alejar a la masa de su alrededor. Si las masas se atraen entre sí gracias a la gravedad, ¿por qué no puede ocurrir lo contrario? ¿Podría ser que el Universo fuera simétrico y hubiera masas positiva y negativa?

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      Hablan de extrañas fuentes de Gravedad negativa pero… ¡Simples conjeturas!

«Parece que un simple signo negativo podría solucionar dos de los mayores problemas de la Física», ha explicado a ABC Jamie Farnes, primer autor del estudio. «Nuestra teoría parece no solo explicar la materia oscura, sino que también obtenemos una posible solución para la energía oscura».

En primer lugar, ¿cómo sería esta masa negativa? Según el autor, sería «extraña y peculiar para nosotros, porque vivimos en una región del espacio dominada por la materia positiva». De hecho, aventura que tendría una exótica propiedad: «Si empujaras una masa negativa, ¡esta iría hacia ti!».

La repulsión que une galaxias…

 

 

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Para significar la energía negativa nos hemos inventado mil y un modelo pero…

 

El investigador ha recordado que el callejón sin salida de la materia y la energía oscuras, que es resultado de no poder explicar lo que vemos en el Universo con nuestras teorías, ha llevado a algunos científicos ha coger el camino de en medio. Algunos trabajan en una «gravedad modificada» que se comporta de una forma distinta en las grandes escalas y otros han creado el concepto del «fluido oscuro», una exótica forma de materia que combinan algunas de las propiedades de la energía y la materia oscuras. ¿Es por esto por lo que el Universo se expande tan rápido? ¿O el motivo por el que se mantienen unidas las galaxias? ¿Que no lo veamos indica que no existe?

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“Existe en el universo una curiosa relación conocida como la ley de Hubble que nos dice que cuanto más lejos está una galaxia, más rápido se aleja de nosotros. Esto fue la primera demostración empírica de que el Universo se expande y dejó impresionados a los físicos de los años 20. Desde entonces se han hecho muchas investigaciones al respecto hasta que en 2005 un grupo de investigadores recibieron el premio Nobel por descubrir que el universo se expande cada vez más rápido.”

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Responder a estas preguntas puede ser una tarea demasiado ambiciosa, o no. De momento, Jamie Farnes ha elaborado un modelo matemático basado en la masa negativa que es capaz de explicar la formación de halos de materia oscura alrededor de galaxias de masa positiva.

«Mi modelo muestra que la fuerza repulsiva de los alrededores, proveniente de la masa negativa, puede mantener unida a una galaxia», ha explicado Farnes. «La gravedad de la masa positiva de la galaxia atrae la masa negativa en todas las direcciones y, a medida que esta masa negativa se acerca, ejerce una fuerza repulsiva cada vez con más fuerza que permite a la galaxia girar a gran velocidad sin salir disparada».

Y que expande el espacio-tiempo

 

 

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Si la masa negativa puede explicar la materia oscura, ¿puede explicar también la energía oscura y la expansión del Universo? Hasta ahora, siempre se ha rechazado esta posibilidad, porque no parece compatible con lo observado.

«Sabemos que la materia, incluyendo las partículas de masa negativa, se dispersarían más a medida que el Universo se expande. Sin embargo, las observaciones de energía oscura muestran que esta sustancia no se hace más fina con el tiempo, de hecho permanece constante durante la expansión del Universo», ha resumido Jamie Farnes.

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“Científicos de la Universidad de Oxford, han sugerido que la mayor parte del universo puede estar formado por un «fluido oscuro» con una masa negativa. La naturaleza precisa de la materia oscura y la energía oscura, que se cree que representan hasta el 95% del universo observable, sigue siendo uno de los misterios sin resolver más importantes de la física moderna.”

Sin embargo, este científico ha ideado una posibilidad que acabaría con esta incompatibilidad. ¿Y si la masa negativa se genera espontáneamente? «En nuestra teoría, las partículas de masa negativa son creadas continuamente por un “tensor de creación“, de modo que se regeneran a medida que el Universo se expande. Con esta propuesta, estas masas negativas creadas continuamente parecen ser idénticas a la energía oscura». Por tanto, serían compatibles con lo observado.

El «tensor de creación»

 

 

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Este científico ha detallado que este «tensor de creación» no es más que una construcción matemática, «que permite a la materia aparecer espontáneamente en la existencia, como una especie de palomita microscópica».

En su opinión, sería interesante observar si esta idea puede ser compatible con la Mecánica Cuántica, para estudiar si podría haber partículas que aparecieran espontáneamente en el vacío, o incluso para ayudar a la unificación de las incompatibles Relatividad y Mecánica Cuántica. Puede parecer inverosímil, pero no lo es también la base de una realidad tan cotidiana como la gravedad? ¿O la de los fenómenos que permiten el funcionamiento de satélites o televisiones?

Aceptando este marco, resultaría que la energía y la materia oscuras pueden ser unificadas en una sola sustancia, cuya naturaleza se explica sencillamente como resultado de que «la masa positiva –del Universo– surfea en un mar de masas negativas», según Farnes.

Los pasos para confirmarlo

 

 

 

 

¿Qué harán a continuación para tratar de validar esta hipótesis? El investigador ha explicado que este modelo predice que la distribución de las galaxias debería variar de una forma muy concreta en función el tiempo. Pues bien, están desarrollando herramientas para procesar los datos que obtendrá el Square Kilometre Array (SKA), un inmenso radiotelescopio con un área colectora de un millón de kilómetros cuadrados y capaz de generar 5 millones de petabytes de información cada año, para estudiar la distribución de las galaxias, según ha dicho Farnes, «más atrás en el tiempo que ninguna otra máquina ha podido mirar».

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Esto les permitirá comparar la teoría propuesta con el modelo cosmológico convencional, que no puede explicar la energía o la materia oscuras, y quizás incluso contraponerlo con otras teorías cosmológicas.

Todo esto no ocurrirá hasta al menos 2030, según Jamie Farnes. También ha comentado que los experimentos Alpha-G y ATLAS, del CERN, ya están buscando unos indicios de la antimateria de masa negativa, que serían un importante impulso en la búsqueda de partículas de masa negativa.