lunes, 19 de agosto del 2019 Fecha
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Física… ¡Siempre Física!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (4)

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                            Foto: COSMIN BLAGA, OHIO STATE UNIVERSITY.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos), han registrado, utilizando una nueva cámara ultrarrápida, la primera imagen en tiempo real de dos átomos vibrando en una molécula. La clave del experimento, que ha sido publicado en la revista ‘Nature’, fue la utilización de la energía del propio electrón de una molécula.  El equipo usó pulsos láser ultrarrápidos para expulsar un electrón fuera de su órbita natural en una molécula; el electrón retrocedió, entonces, hacia la molécula, dispersándose, de forma análoga a la manera en que un destello de luz se dispersa alrededor de un objeto, o una onda expansiva de agua se dispersa en un estanque.
Podemos comprobar que cada día estamos más cerca de saber, sobre la verdadera naturaleza de la materia al poder acceder a ese microscópico “mundo” de lo muy pequeño, allí donde residen los cuantos, esos infinitesimales objetos que se unen para conformar todo lo que podemos ver en nuestro universo, desde la más pequeña mota de polvo hasta la galaxia más grande.

 

 

 

Diagrama de un microscopio de fuerza atómica

 

Las veloces computadoras cuánticas hechas con átomos atrapados por haces de luz pueden estar un poco más cerca, gracias a las primeras imágenes de átomos individuales obtenidas en una de estas grillas.

 

La velocidad de las computadoras cuánticas tiene que ver con el hecho de que sus componentes pueden ocupar una serie de estados en lugar de sólo dos como ocurre en una computadora binaria. Ciertos algoritmos especiales podrían explotar estos estados cuánticos para resolver problemas que derrotarían a una computadora convencional.

Una candidata a computadora de este tipo es la llamada “rejilla óptica”, en la que haces de rayos láserestratégicamente ubicados hacen que los átomos ultrafríos se coloquen en forma de grilla, como si fueran huevos en su envase de cartón. Pero antes de que uno pudiera leer o escribir sobre estos átomos, algo indispensable si la rejilla fuera a actuar como una computadora cuántica, haría falta determinar las posiciones exactas de los mismos.

Ahora dos equipos de investigadores, uno conducido por Stefan Kuhr del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Garching, Alemania, y el otro por Markus Greiner de la Universidad de Harvard, han dado el primer paso al obtener imágenes de átomos individuales de rubidio en una rejilla óptica. Este es un reto no sólo porque los átomos son pequeños, sino también porque los fotones de los átomos cercanos pueden interferir unos con otros, enturbiando cualquier patrón.

 

 

 

Para superar esto, los equipos estudiaron el patrón de luz de un solo átomo. Luego crearon un algoritmo capaz de generar una combinación de este patrón a partir de diferentes disposiciones de una grilla de átomos. Cotejando estas simulaciones con el modelo real observado, el algoritmo podía determinar cuál era la distribución de los átomos.

Cada átomo en la grilla actúa como un bit cuántico. Kuhr dice que la rejilla óptica tiene muchos más de estos “qubits” que otros sistemas enfocados en la computación cuántica, por lo que puede ofrecer mayor velocidad.

 

 

 

Resultado de imagen de Los láseres pueden volver reales las partículas virtuales

 

 

Los láseres pueden volver reales las partículas virtuales. Los láseres de última generación tienen el poder de crear materia por medio de la captura de partículas fantasmales que, de acuerdo a la mecánica cuántica, permean el espacio aparentemente vacío

 

 

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El principio de incertidumbre de la mecánica cuántica implica que el espacio nunca puede estar realmente vacío. En cambio, las fluctuaciones aleatorias causan el nacimiento de un caldero hirviente de partículas, como electrones y sus homólogos de antimateria, los positrones.

 

 

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Las llamadas “partículas virtuales” normalmente se aniquilan entre sí demasiado rápido para que las veamos. Pero los físicos predijeron en los años 30 que un campo eléctrico muy fuerte transformaría las partículas virtuales en reales, y entonces las podríamos observar. El campo las impulsa en direcciones opuestas, porque tienen cargas eléctricas que se oponen, y las separándolos de modo que no puede destruirse mutuamente.

 

 

 

Los rayos láser del futuro funcionan con muy cortos destellos de luz y son tan versátiles que revolucionarán la producción industrial. Un avance logrado por científicos alemanes. No hay otro instrumento que pueda cortar o perforar metal con tan alta precisión como los rayos láser de destellos ultracortos. Con estos se puede grabar un mapa del mundo en la cabeza de un alfiler en el que – incluso – pueden identificarse las más pequeñas islas del Caribe.

Main Control Center

 

 

Los láseres son ideales para esta tarea, porque su luz posee campos eléctricos fuertes. En 1997, los físicos del Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), en Menlo Park, California, utilizaron luz láser para crear unas pocas parejas de electrón-positrón. Ahora, nuevos cálculos indican que los láser de nueva generación serán capaces de crear pares por millones.

Reacción en cadena

 

 

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En el experimento de SLAC, sólo se creó un par electrón-positrón a la vez. Pero con los láseres más potentes, es probable que se produzca una reacción en cadena.

El primer par es acelerado a gran velocidad por el láser, haciendo que emita luz. Esta luz, junto con la del láser, genera aún más pares, dice Alexander Fedotov de la Dirección Nacional de Investigaciones Nucleares de la Universidad de Moscú y sus colegas en un estudio que aparecerá en Physical Review Letters.

 

 

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El experimento Beauty (Belleza) es la matriz de investigación para la creación de antimateria. El choque de dos protones contra otro a la velocidad de la …

 

 

“Surgirá una gran cantidad de partículas del vacío”, dice John Kirk del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania, que no participó en el estudio.

En los láseres que pueden concentrar cerca de 1026 vatios en un centímetro cuadrado, esta reacción desatada debería convertir de manera eficiente la luz del láser en millones de pares de electronespositrones, calcula el equipo.

 

Fábrica de antimateria

 

 

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 Veintitrés años después, en 1955, Emilio Sègre y Owen Chamberlain, en la universidad de Berkeley, consiguen que surja del experimento el antiprotón y antineutrón.

 

Ese nivel de intensidad lo podría alcanzar un láser que será construido por el proyecto Extreme Light Infrastructure en Europa. La primera versión del láser se podría construir en 2015, pero podría llevar un año más completar las actualizaciones necesarias para llegar a 1026 vatios por centímetro cuadrado, dice el coautor del estudio Georg Korn del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching , Alemania.

La capacidad de generar una gran cantidad de positrones podría ser útil para los colisionadores de partículas, como el propuesto del Colisionador Lineal Internacional, que impactará electrones y positrones, dice Kirk McDonald de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.

Pero Pisin Chen, de la Universidad Nacional de Taiwan en Taipei, dice que el costo de los poderosos láseres puede hacer que este método sea más caro que el alternativo. En la actualidad, la manera estándar de crear una gran cantidad de positrones es disparar un haz de electrones de alta energía a una pieza de metal, para producir pares electrón-positrón. Vean la publicación siguiente:


La materia supera a la antimateria en un experimento que imita a la creación

 

 

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El desequilibrio en el acelerador de partículas de Illinois podría presagiar grandes avances en Física

 

A menos de una billonésima de segundo después del Big Bang ocurrió otro evento tumultuoso. Aunque el Cosmos nació con partes iguales de materia y antimateria, que se destruyeron una a la otra al entrar en contacto, de alguna forma la materia comenzó a predominar. Los físicos han descubierto una nueva pista sobre la causa de este desequilibrio fortuito, que condujo a la existencia de galaxias, planetas y personas.

 

 

 

 

 

Circunferencia de 4 kilómetros de diámetro del Acelerador de Partículas del Laboratorio Fermi de Chicago

 

El nuevo hallazgo se basa en ocho años de estudio de la desintegración de partículas de vida corta, llamadas mesones B, que se produce durante las colisiones de alta energía en el acelerador de partículas Tevatrón del Laboratorio Fermi (Fermilab), ubicado en Batavia, Illinois. Los científicos del experimento DZero del Tevatrón han descubierto que los mesones B, cuando se desintegran, producen cerca del 1 % más de pares de muones (una versión pesada del electrón) que de pares de sus antipartículas, los antimuones. Los físicos se refieren a este fenómeno como una violación CP.

El desequilibrio, reportado el 14 de mayo en un seminario del Fermilab y publicado en Internet el 18 de mayo, podría servir para entender cómo fue que la materia superó a la antimateria en el Universo. También aumenta las posibilidades de que el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de Suiza que sustituyó al Tevatrón como el colisionador de partículas más poderoso del mundo, encuentre nuevas partículas elementales o una nueva física. Hablamos del LHC que, de hecho, las ha encontrado.

 

 

feature photo

 

El acelerador de partículas Tevatróndel Laboratorio Fermi (Fermilab),ubicado en Batavia, Illinois. Fue el primero en producir antimateria

 

 

“Aunque pequeño, este excedente del 1% es 50 veces más grande que la asimetría entre materia y antimateria prevista para la desintegración de mesones B por el modelo estándar de la Física de Partículas”, señala el portavoz del DZero, Stefan Söldner-Rembold, de la Universidad de Manchester en Inglaterra.

“Se nos puso la piel de gallina”, cuenta Söldner-Rembold acerca del momento en el que él y los 500 colaboradores del DZero comprendieron lo que habían descubierto. “Estábamos muy contentos porque significa que hay una nueva Física más allá del modelo estándar que tiene que estar a nuestro alcance para que la asimetría sea tan grande”.

“Aunque hay una probabilidad de menos del 0,1 % de que los resultados del DZero sean una casualidad, de acuerdo con las normas de la Física de Partículas hay que considerarlos como indicios aún por confirmar”, advierte el teórico Yuval Grossman de la Universidad de Cornell. Söldner-Rembold señala que los hallazgos del DZero son similares a una asimetría en la producción de materia-antimateria descubierta hace un año por otro experimento llevado a cabo en el Tevatrón, el CDF, pero los nuevos resultados tienen una precisión mayor.

 

 

 

 

“Las teorías que podrían explicar las observaciones del DZero incluyen la supersimetría, que supone que cada partícula elemental en el modelo estándar de la Física de Partículas tiene una superpareja más pesada todavía por descubrir”, explica la teórica del Fermilab Marcela Carena, que no pertenece al equipo descubridor. “Otras teorías posibles incluyen un modelo en el que la gravedad y otras fuerzas operan en otras dimensiones ocultas, y la noción de que hay una cuarta familia de quarks más allá de las tres generaciones (arriba y abajo, encanto y extraño, y cima y fondo) que sirven como bloques de construcción de los núcleos atómicos y otras partículas.

“En los modelos que consideran una cuarta familia de quarks, la presencia de quarksnuevos y pesados y su interacción con las tres familias conocidas podrían dar lugar a un desequilibrio mayor entre materia y antimateria que el que se encuentra en el modelo estándar”, señala Carena. Y agrega: “En la teoría de la supersimetría, las superparejas pesadas jugarían un rol similar al de los quarks pesados, creando interacciones que podrían favorecer la producción de materia sobre la antimateria”.

 

 

 

 

No siempre la física lo puede explicar todo. Sin embargo… ¡Lo va consiguiendo!

 

En la teoría de las dimensiones extra, nuevas partículas mensajeras (portadoras de fuerzas previamente desconocidas) se moverían en dimensiones ocultas. Estas partículas transportadoras podrían alterar la carga y otra propiedad, llamada “sabor”, de las partículas elementales, causando el desequilibrio adicional entre materia y antimateria.

Carena añade: “Sin embargo, es difícil encontrar una teoría que pueda explicar esta asimetría sin contradecir otros resultados experimentales”.

 

 

 

La materia superó a la antimateria en el comienzo

 

 

Ulrich Nierste, de la Universidad de Karlsruhe en Alemania, advierte: “La conexión del resultado del DZero con el excedente de materia que existe en el Universo es vaga. Si bien el hallazgo insinúa una nueva fuente de asimetría en las propiedades del mesón B y de su antipartícula, el proceso que creó más partículas que antipartículas en el Universo primitivo podría involucrar un mecanismo físico muy diferente”.

“Sin embargo”, dice Carena, “hace falta alguna nueva fuente de asimetría para explicar el desequilibrio que hay entre la materia y la antimateria en el Universo, y, por lo tanto, nuestra existencia”. En cualquiera de los modelos propuestos “el Gran Colisionador de Hadrones debería ser la ventana directa para observar nuevas partículas”.

Uno de los experimentos más pequeños del Colisionador, diseñado para estudiar los mesones B, podría confirmar los hallazgos del DZero dentro de uno o dos años”, dice Yuval Grossman. Y agrega: “Los experimentos más grandes podrían entonces buscar nuevas partículas que serían el origen del desequilibrio cósmico entre materia y antimateria y determinar sus masas”.

 

 

 

 

El experimento Beauty (Belleza) es la matriz de investigación para la creación de antimateria. El choque de dos protones contra otro a la velocidad de la luz, ha tenido como resultado una partícula con 5 veces más masa que sus protones originales. A esa exótica partícula se le ha llamado B+ y está compuesta por un quark b-anti y un quark u. La partícula B+ se desintegra a una altísima velocidad pero le da tiempo a recorrer ¡¡2 mm!! antes de desintegrarse en dos partículas, el mesón J / ? y el Kaon K+. Esta distancia, comparada con los minúsculos tamaños que estamos tratando, es una auténtica pasada. Hemos tenido antimateria pura moviéndose a lo largo de dos extensos milímetros de “nuestro” espacio. Impresionante.

Lo revolucionario sin embargo es que de esta forma, los investigadores habrían demostrado la teoría de Albert Einstein. “Sí, podemos crear masa a partir de energía usando la famosa fórmula de Einstein, E=mc2, dicen los responsables del CERN. Aunque también hay que destacar que la confirmación de que existe la antimateria plantea muchas preguntas de difícil resolución puesto que esa sustancia no existe en nuestro universo. “Ya que la desaparición de antimateria primordial no puede ser explicada por el modelo tradicional, tendremos que comenzar a pensar en algo nuevo”, afirman los investigadores. “Los científicos están evaluando diferentes posibilidades pero, dado que sólo podemos observar un 4% de la energía y materia total del universo, podemos inferir que la respuesta al misterio de la antimateria se encuentra en la parte desconocida del mismo”, concluyen.

 

 

 

 

 

 

Como podéis ver, las preguntas son muchas y, las respuestas, son más escasas. Sin embargo, no dejamos de insistir y buscar con todos medios a nuestro alcance para saber sobre la Naturaleza no ya de la materia y la antimateria, sino sobre los muchos enigmas que tenemos planteados y a los que no sabemos dar una adecuada explicación. Parece que a lo lejos vemos una luz cegadora que nos inyecta la esperanza necesaria para seguir la búsqueda y tratar de llegar al corazón de todos esos secretos que el Universo esconde.

 

 

 

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Hay cosas que… más que sorprendentes son… ¡Inclreibles! He leído por ahí que…

 

“Un grupo de astrónomos, usando datos del telescopio espacial Hubble, ha determinado la edad de la que es la estrella más vieja cuya edad puede medirse con precisión. El resultado ha sido que la edad de la estrella es de 14.500 ± 800 millones de años, mayor que la estimación de la edad del universo, unos 13.800 millones de años. La estrella en cuestión (HD 140283), también llamada “estrella Matusalén,” una gigante roja que se encuentra a una distancia de 190,1 años luz en la constelación de Libra (distancia medida con precisión mediante la técnica de paralaje). En el año 2000 se dató su edad en 16.000 millones de años. Sin embargo, existen algunas cuestiones que podrían aclarar la extrema edad de esta estrella. Nuevos modelos sobre la difusión de helio en el núcleo indican que la penetración del mismo podría ser mayor de la que se piensa, lo que provocaría un menor ritmo de combustión. También la relación oxígeno-hierro en esta estrella es anómala, demasiado grande, por lo que se cree que futuras observacionesque puedan determinar con mayor grado de precisión la abundancia de oxígeno podrían reducir nuevamente la estimación de la edad de la estrella.”

 

 

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Lo cierto amigos míos es que, como el ciego que adelanta su bastón de apoyo, vamos tanteando sobre estos misteriosos temas que deseamos conocer y, por medio de la física con la ayuda de ingentes ingenios de la mejor tecnología que hemos podido construir, vamos día a día despejando incógnitas de todos esos problemas de cuya complejidad, nos habla la Naturaleza que no quiere ponernos nada fácil el acceso a conocimientos para los que, seguramente, no estamos aún preparados.
Algunas veces tengo la impresión de que, la misma Naturaleza que nos creó, cuida de nosotros y no nos deja manejar, ciertos “juguetes” que podrían ser demasiado peligrosos para nosotros dado que, no tenemos ni el entendimiento, ni la capacidad necesaria para poder asimilar ciertas realidades que no sabríamos utilizar con la necesaria racionalidad para impedir sucesos irreparables para nosotros mismos.
emilio silvera
Fuentes diversas.

Buscando respuestas

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Las fuerzas que podemos sentir en la vida cotidiana, es decir, la Gravedad y el electromagnetismo, aumentan con la cercanía: así, cuando más cerca está un clavo de un imán o una manzana del suelo, más se verán atraídos. Por el contrario, la interacción fuerte disminuye cuanto más cerca y juntas están las partículas en el interior de los átomos, aumentando cuando las partículas se alejan las unas de las otras.

El descubrimiento de esta extraña propiedad, llamada libertad asintótica, supuso toda una revolución teórica en los años 70 (se publicó en 1.973), pero ya plenamente respaldada por los experimentos en los aceleradores de partículas, aconsejó, a la Academia, conceder 30 años más tarde, el Premio Nobel de Física a sus autores.

Franck Wilczek, unos de los tres autores de la teoría que, cuando le comunicaron la concesión del Nobel comentó:

“Ha sido un gran alivio.  He estado pensando en ello durante mucho tiempo. No estaba claro que fuera un adelanto en aquel momento. La teoría que propusimos era descabellada en muchos aspectos y tuvimos que dar muchas explicaciones”, reconoció el investigador.”

 

Tanto Wilczek como Politzer eran aun aspirantes a doctores en 1.973, cuando publicaron su descubrimiento en Physical Review letters.  Junto a su informe, la misma revista incluyó el trabajo de David Gross, que unido al de los dos estudiantes dio lugar a la celebrada teoría de la Cromodinámica Cuántica (QCD).

    Los quarks vienen en seis diferentes ‘sabores’ y poseen una carga de color

Siguiendo una arraigada costumbre de la Física de partículas, los investigadores emplearon nombres comunes y desenfadados para señalar sus nuevos descubrimientos y llamaron “colores” a las intrincadas propiedades de los quarks.

Por ello, su teoría es conocida en la actualidad por el nombre de Cromodinámica (cromo significa “color” en griego), a pesar de que no tienen nada que ver con lo que entendemos y llamamos color en nuestra vida cotidiana, sino con el modo en que los componentes del núcleo atómico permanecen unidos.  En este sentido, resulta mucho más intuitiva, aunque no menos divertida, la denominación de las partículas que hacen posible la interacción fuerte, llamadas gluones (glue es “pegamento” en inglés).

Al igual que en la teoría electromagnética, las partículas pueden tener carga positiva o negativa, los componentes más diminutos del núcleo atómico pueden ser rojos, verdes o azules. Además, de manera análoga a como las cargas opuestas se atraen en el mundo de la electricidad y el magnetismo, también los quarks de distinto color se agrupan en tripletes para formar protones y neutrones del núcleo atómico.

Pero estas no son las únicas similitudes, ni siquiera las más profundas, que existen entre las distintas fuerzas que rigen el Universo. De hecho, los científicos esperan que, en última instancia, todas las interacciones conocidas sean en realidad la manifestación variada de una sola fuerza que rige y gobierna todo el cosmos.

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       David Politzer, David J. Gross y Frank Wilczek

Según la Academia Sueca, el trabajo premiando a estos tres Físicos, “constituye un paso importante dentro del esfuerzo para alcanzar la descripción unificada de todas las fuerzas de la Naturaleza”.  Lo que llamamos teoría del todo.

Según Frank Wilczek, que ahora pertenece al Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), su descubrimiento “reivindica la idea de que es posible comprender a la Naturaleza racionalmente”.  El físico también recordó que “fue una labor arraigada en el trabajo experimental, más que en la intuición”.

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Sabemos que los quarks -hasta el momento-, son las partículas más elementales del núcleo atómico donde forman protones y neutrones.  La interacción fuerte entre los quarks que forman el protón es tan intensa que los mantiene permanentemente confinados en su interior, en una región ínfima. Y, allí, la fuerza crece con la distancia, si los quarks tratan de separarse, la fuerza aumenta (confinamiento de los quarks), si los quarks están juntos los unos a los otros, la fuerza decrece (libertad asintótica de los quarks).  Nadie ha sido capaz de arrancar un quak libre fuera del protón.

Con aceleradores de partículas a muy altas energías, es posible investigar el comportamiento de los quarks a distancias muchos más pequeñas que el tamaño del protón.

Así, aquel trabajo acreedor al Nobel demostró que la fuerza nuclear fuerte actúa como un muelle de acero, si lo estiramos (los quarks se separan), la fuerza aumenta, si lo dejamos en reposo, en su estado natural, los anillos juntos (los quarks unidos), la fuerza es pequeña.

Así que la Cromodinámica Cuántica (QCD) describe rigurosamente la interacción fuerte entre los quarks y, en el desarrollo de esta teoría, como se ha dicho, jugaron un papel fundamental los tres ganadores del Nobel de Física de 2004.

Trabajos y estudios realizados en el acelerador LEP del CERN durante la década de los 90 hicieron posible medir con mucha precisión la intensidad de la interacción fuerte en las desintegraciones de las partículas z y t, es decir a energías de 91 y 1,8 Gev, los resultados obtenidos están en perfecto acuerdo con las predicciones de ACD, proporcionando una verificación muy significativa de libertad asintótica.

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                       Mini Big Bang a 100 metros bajo tierra

Simular el nacimiento del Universo no resulta nada sencillo.  Primero hay que excavar un túnel subterráneo de 100 metros de profundidad, en cuyo interior se debe construir un anillo metálico de 27 kilómetros enfriado por imanes superconductores cuya función es mantener una temperatura bastante fresca, nada menos que 271 grados bajo cero.

A continuación, hay que añadir a la ecuación dos puñados de protones, lanzados al vacío de este tubo subterráneo en direcciones opuestas, y a una velocidad inimaginable que prácticamente debe rozar la velocidad de la luz en el vacío.  Es solo entonces cuando los múltiples colisiones de partículas que se produzcan en el interior del anillo producirán condiciones que existían inmediatamente después del Big Bang, ese descomunal estallido cósmico que dio el pistoletazo de salida para el surgimiento de nuestro mundo y de la vida inteligente a partir de esta materia inerte creada y evolucionada después en las estrellas.

Así, en el corazón de la cordillera del Jura, justo en la frontera entre Francia y Suiza, el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), está intentando llegar más lejos de lo que nunca se logró llegar. Se trata de conseguir encontrar la fuente creadora de la masa, y, según una teoría que existe desde hace décadas, el secreto está en una partícula, un Bosón que lleva el nombre del físico teórico que predijo su existencia: ¡El Bosón de Higgs! que, si realmente existe, dará consistencia a uno de los parámetros aleatorios que conforman en el modelo estándar y, si por el contrario, no se llega a encontrar, nos dará la opción de buscar en otra dirección. Ya sabéis que los físicos del CERN han declarado en rueda de prensa que han encontrado una partícula que lleva todas las papeletas para ser el famoso Bosón. Finalmente la dieron por buena y hasta se mereció el Nobel… ¡Sin embargo quedan muchas explicaciones pendientes!

Científicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han descubierto que el bosón de Higgs -la partícula fundamental cuya existencia fue descubierta en 2012 se desintegra en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de los fermiones. Estas últimas son las partículas que componen la parte visible de la materia.

El hallazgo fue realizado en el experimento ATLAS, uno de los cuatro principales incorporados al Gran Acelerador de Hadrones (LHC) -un anillo de unos 27 kilómetros de circunferencia construido a unos 80 metros bajo tierra en la frontera entre Suiza y Francia-, y acaba de ser presentado a la comunidad de físicos.

Resultado de imagen de El Boson de Higgs

¿Será realmente el Bosón de Higgs el dador de masas que dicen? ¿Cómo serán los océanos de Higgs?

Este acelerador tan largamente esperado comenzó a funcionar hace unos años y han sido realizadas algunas pruebas de cuyos resultados, tenemos respuestas parciales y, el principal objetivo era encontrar el Bosón de Higgs, Las partículas que se inyectan en su interior colisionan -aproximadamente- seiscientos millones de veces por segundo, desencadenando la mayor cantidad de energía jamás observada en las condiciones de un laboratorio, y, aunque aún estará muy alejada de la energía necesaria para comprobar la existencia de las cuerdas vibrantes (1019 GeV), lo cierto es que, disponer de 14 TeV en el ámbito de los aceleradores de partículas, ha sido el sueño de los físicos durante décadas. Ahora con el comienzo de la nueva etapa, quieren hacer intentos para tratar de descubrir partículas simétricas (WIMPs) ¿componentes de la materia oscura?

(Anotamos que después de salir a la luz por primera vez este trabajo, hallaron el Bosón de Higgs y lo celebraron a lo grande).

Ahora descubrirán nuevas partículas antes desconocidas, se sondearan distancias infinitesimales en las entrañas de la materia, se recogerán datos asombrosos y también, tendremos algunas respuestas a preguntas planteadas que no pudimos contestar, y, no sería de extrañar que, en ese “universo” profundo de altas energías, también podamos “ver” la sombra de esa materia “perdida” y, seguramente, alguna inesperada aparición. El LHC producirá tantos datos que, si apilamos los CD generados con ellos y los pusiéramos unos encima de otros, la pila alcanzaría más de 20 kilómetros de altura. Muchísimos físicos repartidos por todo el mundo están ahora mismo, tratando de desvelar toda esa información y, los resultados, pueden ser alucinantes.

El trabajo que se lleva a cabo en el CERN constituye una contribución muy importante al conocimiento de la Humanidad para comprender el mundo que nos rodea. Algunos han criticado la inversión que supone llevar a cabo proyectos como este del LHC, sin embargo, si conocieran la contribución que en el CERN y el FERMILAB se han podido hacer en favor de la Humanidad…, ¡se estarían calladitos!

                La pregunta clave: ¿De qué estará conformada realmente la materia de nuestro Universo?

Si lo miramos detenidamente, nos pueden parecer increíbles los logros de conocimientos que nuestra especie ha podido conquistar al desvelar, secretos de la Naturaleza que estaban profundamente escondidos. Todo ese saber nos ha permitido construir maravillas tecnológicas que, como el Hubble o el LHC, nos llevan hasta los confines del Universo lejano y también, hasta los confines del corazón de la materia.

Por ejemplo: Con el Hubble hemos captado imágenes de Galaxias situadas a tántas distancias como unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang, o, explosiones supernovas. En los sistemas criogénicos del LHC, se debe mantener ese inimaginable frío de 271 grados bajo cero y los campos electromagnéticos deben asegurar que la aceleración de los haces de partículas recorran los 27 km del anillo subterráneo a un 99,99% de la velocidad de la luz.

Los 8 descubrimientos de la física moderna que han cambiado nuestro mundo

                                               Tocando la creación

Cada segundo, un protón da 11.245 vueltas al anillo del LHC.  Teniendo en cuenta que cada haz de estas partículas tendrá una duración de 10 horas, se estima que recorrerá un total de 10.000 millones de kilómetros (suficiente para llegar a Neptuno y volver). La energía requerida por el haz de protones al viajar por el acelerador es el equivalente a un coche viajando a 1 .600 km/h por el carril rápido de una autopista imposible, o la cantidad de energía almacenada en los imanes superconductores que mantendrán la temperatura a -271° sería suficiente para derretir 50 toneladas de cobre.

El LHC está dividido en 8 sectores de 3,3 km cada uno, y,en ellos, se llevan a cabo las colisiones que simulan -en miniatura-, las condiciones del Big Bang. El Bosón de Higgs, el tesoro más deseado, será el premio.  Una partícula que predice el modelo teórico actual de la Física, pero para el que hasta el momento, no existen evidencias y, aquel anuncio del hallazgo de una partícula nueva que tenían que estudiar…, es sospechoso y huele a excusa, ya que, de momento, no se encontró nada del dichoso Bosón del físico escocés que propuso su existencia en 1.964 y cuya existencia parece crucial para comprender cómo la materia adquiere su masa.

Recuerdo las declaraciones de John Ellis, uno de los investigadores del CERN que, en la puesta en marcha dijo:

“Si no encontramos la partícula de Higgs, esto supondría que todos los que nos dedicamos a la Física teórica llevamos 35 años diciendo tonterías”.

 

Por fín lo pudieron encontrar, y  en el LHC encontraron las respuestas durante tanto tiempo esperadas. Sin embargo, la cosa no resultará fácil. Por otra parte, tendremos que recordar que no siempre se pudo verificar lo que los teóricos predijeron. El caso de Dirac y el positrón, el neutrino de Pauli y otros, son los casos que nos llevan a tener esperanzas en la intuición humana.

emilio silvera

¡El pasado! ¿Qué haríamos sin él?

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              Estatua de Aryabhata

En el año 499 d.C. el matemático hindú Aryabhata calculó pi (π) como 3,1416 y la duración del año solar como 365,358 días.  Por la misma época, concibió la idea de que la Tierra era una esfera que giraba sobre su propio eje y se desplazaba del Sol.  Pensaba, además, que la sombra de la Tierra sobre la Luna era lo que causaba los eclipses.  Dado que Copérnico no “descubriría” algunas de estas cosas hasta casi mil años después, resulta difícil no preguntarse si el revuelo provocado por la llamada “revolución copernicana” estaba realmente justificado.

En la Edad Media el pensamiento indio estaba muy por delante del europeo en varias áreas.  En esta época, los monasterios budistas de la India tenían tantos recursos que actuaban como bancos e invertían sus excedentes financieros en empresas comerciales.  Detalles como éste aclaran por qué los historiadores se refieren a la reunificación del norte de la India bajo los Guptas (c.320-550) como una era dorada.

                                  Templo Budista

Esta dinastía, en conjunción con el reinado de Harsha Vardhana (606-647), abarca el período que hoy se considera la era clásica de la India.  Además de los progresos realizados en matemáticas, esta época fue testigo del surgimiento de la literatura en sánscrito, de la aparición de formas de hinduismo nuevas y duraderas, entre ellas el vedanta, y del desarrollo de una espléndida arquitectura religiosa.

Más que la mayoría de los lenguajes, el sánscrito encarna una idea: es el lenguaje especial para gente que deben tener una clasificación también especial.  Es una lengua de más de tres mil años de antigüedad. En un principio, fue la lengua del Punjab, pero luego se difundió al este.

Se puede discutir si los autores del Rig Veda fueron los arios procedentes de fuera de la India o indígenas de la región, pero lo que no se puede poner en duda es que poseían un idioma de gran riqueza y precisión, y una tradición poética cultivada.

El sánscrito es una de las aportaciones más grandes de la cultura que nos vamos a poder encontrar que se ha formado de alguna manera en un territorio indio europeo como lo es la india, ya que es considerado como la lengua más antigua de toda esta zona, pues según algunos historiadores y analistas de toda esta situación el mismo fue conformado o desarrollado hace más de 4000 años, algo para tener en cuenta por parte de todos nosotros, ya que según muchas personas gracias a esta gran cantidad de aportes que se fueron formando con él sánscrito se fue formando todo lo que conocemos en la actualidad en cada una de las diferentes lenguas y textos que se desarrollaron en lo que es actualmente.

Moderna estatua de Pāṇini vestido al estilo Imperio mogul (siglo XVII-XIX) en la Universidad de Benarés

La importancia de los gramáticos para la historia del sanscrito no tiene comparación en ninguna otra lengua del mundo.  La preeminencia que alcanzó esta actividad se deriva de la necesidad   de preservar intactos los textos sagrados de los Vedas: según la tradición, cada palabra del ritual tenía que pronunciarse de forma exacta.  Así que da demostrado en algún momento del siglo IV a.C. cuando Panini compone su Gramática.

Nada sabemos sobre la vida de Panini, aparte de que nació en Satura, en el extremo noroeste de la India.  Su Astadhyayi consta de cuatro mil aforismos que describen, con abundante detalle, la forma de sanscrito que utilizaban los brahmanes de la época.  Su obra tuvo tanto éxito, que la forma del idioma que describió quedó establecida para siempre, después de lo cual vendría a ser conocida como samskrta (“perfecta”).

Según el Pancha Tandra (hacia el 200 a. C.),  Panini fue matado por un león.

El texto, que en algunas recensiones aparece como 2.33, dice:

“Un león le quitó la vida al querido gramático Pāṇini, un elefante aplastó a Yaimini, el creador de [la doctrina] mimamsa, Pingala fue matado por un cocodrilo: ¿qué les importan los logros académicos a los insensibles animales?”

A partir de los trabajos de Panini, el lenguaje en la India evolucionó de manera considerable y sus efectos se podría decir, fueron altamente positivos.  El lenguaje estaba dividido en dos: sánscrito para el estudio y ritual, preservado para la casta de los brahmanes, y, el práctico, para la vida cotidiana.

Ubicación de

En gris, el Imperio Gupta; en verde, sus estados vasallos. 

Hay que decir que, tal distinción ya existía en la época de Buda y Mahavira y desde la época de Panini sólo la lengua vernácula evolucionó de forma normal.  La brecha entre el sánscrito y el práctico se amplió con el paso de los siglos y, sin embargo, ello no tuvo consecuencias negativas para el primero que en la época de los Guptas era el lenguaje utilizado por la Administración.

Resultado de imagen de el lenguaje Bengalí  en la India

“El bengalí es la lengua nacional y oficial de Bangladés, y una de las 23 lenguas oficiales reconocidas por la República de la India.​ Es el idiomaoficial de los estados indios de Bengala Occidental, Tripura y Assam.​ También es una lengua importante en el territorio de la unión india de Andaman y Nicobar.”

Resultado de imagen de el lenguaje gujarati en la India

“El guyaratí o gujarati (autoglotónimo: Gujarātī, en inglés:Gujarati) es un idioma que procede del estado de Guyarāt, en el oeste de la India. Es una lengua indoeuropea, de la familia indoaria, hablada por unos 46 millones de personas en todo el mundo, siendo así la 23.ª (vigésima tercera) lengua más hablada del mundo.”

 

 

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El maratí (autoglotónimo en letra devanagari: es una de las lenguas más habladas de la India y tiene una larga tradición literaria. Es un idioma indoeuropeo de la familia indioaria, propio del estado indio de Maharashtra, que es el que alberga a la ciudad de Bombay. Es muy cercano al idioma singalés (de Sri Lanka, en el sur de la India). Al igual que muchos otros idiomas indios, el maratí deriva del sánscrito, y se separó de otras lenguas de su grupo hace unos mil años.

 

Las lenguas modernas de la India: Bengalí, gujarati, y, maratí, solo empezaron a utilizarse 1.000 años después de C.

Después del siglo II a.C. empiezan a aparecer textos seculares: poesías, dramas y obras de naturaleza científica, técnica o filosófica.  En este momento, todo hombre de letras debía saber de memoria el astadhyayi.  Aprenderlo requería un largo proceso, pero demostraba la educación.

Kālidāsa fue un poeta y dramaturgo indio hinduista, que floreció aproximadamente en el siglo VI de nuestra era.  Su poema más conocido es el llamado “Mensajero de las Nubes”.  Los poemas de Kalidás sugieren que era un brahmám (sacerdote), aunque se cuentan historias que lo contradicen.

Entre los años 500 y 1.200 d. C., la literatura sánscrita vive su edad de oro, protagonista indiscutible de la cual es Kalidasa, el más famoso de los autores del período den la literatura kavya (secular), la literatura agama (religiosa) y los trabajos de los estudiosos (sastra).

Como ocurre con Panini, tampoco se sabe mucho sobre los orígenes de Kalidasa.  Su nombre significa “esclavo de la diosa Kali”, lo que sugiere que pudo nacer al sur de la India, en lo que después se convirtió en Bengala, donde Kali, la esposa de Shiva, contaba con muchos seguidores.

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Hay ciertas características de las obras de Kalidasa que hace pensar en que podía ser un brahmán de Ujjain o Mandasor, ya que muchos detalles delatan un profundo conocimiento del fértil valle del Narmada, en la región de Malwa.  Como en el caso de Sófocles, sólo se conservan siete de los clásicos sánscritos de Kalidasa, poeta lírico y autor de epopeyas y obras de teatro.

Su trabajo más conocido, como dije antes, es el poema Meghaduta (Mensajero de las nubes), sin embargo, la obra más evocadora de Kalidasa es el drama Shakuntala

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La superioridad y brillantez de la literatura india de este período quedan confirmadas por el hecho de que sus ideas y prácticas se difundieron por todo el sureste asiático.  Es posible encontrar Budas de estilo gupta de Malaya, Java y Borneo.  Se cree que las inscripciones en sánscrito, que aparecen en Indochina desde el siglo III y IV, constituyen un indicio de los comienzos de la alfabetización en esta región y “casi todos los estilos de escrituras preislámicos del sureste asiático son derivados del gupta Grahmi”.

Ubicación de

“El Imperio Gupta fue uno de los mayores imperios políticos y militares de la historia de la India. Fue gobernado por la dinastía Gupta entre 320 y 550 d. C. y ocupó la mayor parte de la India septentrional y de los actuales Pakistán oriental y Balgladés. Bajo este imperio, se dio un período de paz y prosperidad que favoreció el desarrollo de la cultura india desde el punto de vista artístico, literario y científico.”

Bajo la dinastía de los guptas el templo hindú se desarrolló  hasta convertirse en la forma arquitectónica clásica de la India.  Es difícil exagerar la importancia del templo hindú.  El mundo tienen una gran deuda con el arte de la India, algo especialmente cierto en el caso de China, Corea, el Tibet. Camboya y Japón.

Es evidente que la iconografía de los templos indios se origina en un conjunto de supuestos diferentes de los des arte cristiano, pero constituye un sistema no menos cerrado e interconectado.  En general, las imágenes hindúes son bastante más arcaicas que las cristianas y en mucho casos más antiguas que el arte griego.  Los mitos de los grandes dioses (Vishnú y Shiva) representados en los grabados se repiten cada palpa, esto es, cada cuatro mil trescientos veinte millones de años.

Sustentador del universo, gobernante de sattva ( ‘existencia, realidad’), se reclina sobre Ananta S’esha, la serpiente de muchas cabezas, y de su ombligo …

Habitualmente, los dioses están acompañados de vehículos o se los asocia a ellos: Vishnú a una serpiente o culebra cósmica (símbolo de las aguas primigenias de la creación), Brama a un ganso, Indra a un elefante, Shiva a un tono, y cada uno tiene un significado espiritual, como Airavata, el ancestro celestial de todos los elefantes que lleva a Indra, el rey de los dioses, así que está enclavado como perteneciente a la tierra de los reyes.

La cultura hindú es fascinante y leer en profundidad su historia nos puede dar el conocimiento de gran parte del comportamiento de la Humanidad.  Como otros tantos lugares y culturas, fue invadida por el Islam que nunca consiguió erradicar las costumbres y cultura de los nativos.

Los templos hindúes de la India constituyen una de esas espléndidas obras que nunca se han abierto camino en la mente de Occidente para ser consideradas equivalentes intelectuales y artísticos de, digamos, al arquitectura clásica Griega.  ¡Un gran error!

Como dije antes, otra innovación hindú fue la invención o creación de los numerales indios.  Ello fue obra en primera instancia del famoso matemático indio Aryabhata, que igualmente mencione antes en alguna parte de este trabajo en el apartado referido a la India.

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En el año 499, Aryabhata escribió un pequeño volumen, Aryabhatiya,, de 123 versos métricos, que se ocupaban de astronomía y (una tercera parte) de ganitapada o matemáticas.  En la segunda mitad de esta obra, en la que habla del tiempo y la trigonometría esférica, Aryabhata utiliza una frase, en la que se refiere a los números empleados en el cálculo, “cada lugar es diez veces el lugar precedente”.  El  valor posicional había sido un componente esencial de la numeración babilónica, pero los babilonios no empleaban un sistema decimal.

La numeración había empezado en India con simples trazos verticales dispuestos en grupos, un sistema repetitivo que se mantuvo aunque después se crearon nuevos símbolos para el cuatro, diez, veinte y el cien.  Esta escritura kharosti dio paso a los denominados caracteres brahmi, un sistema similar al jonio griego:

Desde este punto se necesitaban dos pasos adicionales para llegar al sistema que empleamos ahora.  El primero era comprender que un sistema posicional sólo requiere nueve cifras (y que, por tanto, podemos deshacernos de todos los demás, de la I en adelante en el gráfico o figura anterior).  No hay certeza sobre cuando se dio este paso por primera vez, pero el consenso entre los historiadores de las matemáticas es que se produjo en la India, y que quizá se desarrolló a lo largo de la frontera entre la India y Persia, donde el recuerdo del sistema posicional puede haber incitado a su uso en al alternativa brahmi, o en la frontera con China, donde existía un sistema de varas.

Esto también puede haber sugerido la reducción de los numerales a nueve.  La referencia más antigua a los nueve numerales indios la encontramos en los escritos de un obispo sirio llamado Severo Sebokt que, molesto con los griegos (cerrados a otros saberes en países distintos a Grecia), trató de recordarles que, también en otros lugares, y otras culturas, tenían conocimientos dignos de atención y, apelaba a los indios y los descubrimientos que éstos habían realizado en astronomía y, en particular, “su valioso método de calcular, que supera cualquier descripción. Sus cálculos de realizaban mediante nueve signos (nueve no diez) La primera aparición indudable del cero en la India es una inscripción del año 876, más de dos siglos después de la primera mención del uso de los otros nueve numerales.

Algunos supieron “ver” que el concepto de “nada” de “vacío” era algo inexistente y, a la vez, muy poderoso. Lo que entendemos por nada… No existe, siempre hay aunque sólo sean pensamientos. La Nada es esa palabra que hemos encontrado para significar la falta de algo, la ausencia… ¡de tantas cosas!

El cero (0) es un número entero que sigue a -1 y precede a 1.

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“El cero tal y como lo conocemos nosotros fue descubierto en la India y llegó a Europa a través de los árabes. La palabra “cero” proviene del árabe “sifr” (صفر), que significa vacía, a través del italiano. La voz española “cifra” también tiene su origen en “sifr”.”

Todavía no sabemos con certeza dónde surgió por primera vez el cero, y el concepto de nada, de  vacío, a la que, además de los hindúes también llegaron los mayas de manera independiente.   Algunos sitúan la aparición del cero en China.  No obstante, nadie discute la influencia india, y todo aparece indicar que fueron ellos los primeros que emplearon a la vez los tres nuevos elementos en que se funda nuestro actual Sistema numérico:

  • una base decimal,
  • una notación posicionad y cifras para diez, y
  • sólo diez, numerales.  Y esto ya establecido en 876.

En algún momento se dio por hecho que el cero provenía originalmente de la letra griega omicrón, la inicial de la palabra ouden, que significa “vacío”. Sin embargo, está más allá en el pasado.

emilio silvera