lunes, 11 de diciembre del 2023 Fecha
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Las simetrías “biológicas” del Universo

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

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En cualquier sitio que miremos nos dirán que la supersimetría en la física de partículas es: Una simetría hipotética propuesta que relacionaría las propiedades de los Bosones y los Fermiones. Aunque todavía no se ha verificado experimentalmente que la supersimetría sea una simetría de la naturaleza, es parte fundamental de muchos modelos teóricos, incluyendo la teoría de supercuerdas. La siper-simetría La también es conocida por el acrónimo inglés SUSY.

 

Resultado de imagen de la teoría de Yang–Mills

La Supersimetría tiene unas matemáticas muy bellas y por esa razón los artículos sobre el tema están llenos de ellas. Como ha sucedido antes, por ejemplo, cuando se propuso la teoría de Yang–Mills, tenemos un esquema matemático brillante que aún no sabemos como encajar en el conjunto de las leyes naturales. No tiene ningún sentido, todavía, pero esperamos que lo tenga en un tiempo futuro.

 

“A pesar de constituir la pieza central del paradigma de la física de interacciones fundamentales basado en teorías relativistas cuánticas de campos, las teorías gauge no abelianas presentan a los 50 años de su descubrimiento por Yan y Mills numerosos interrogantes que afectan incluso a su propia consistencia. La importancia de resolver alguno de estos problemas impulsó al Instituto Clay a considerarlos como uno de los retos matemáticos del nuevo milenio. El planteamiento del problema requiere elementos de las teorías físicas de la relatividad especial y la mecánica cuántica al mismo tiempo que campos de matemática como la teoría de probabilidades, geometría diferencial y análisis funcional

 

 

Hay otro escenario mucho más atractivo para nuestra imaginación. Hemos podido ver que los átomos están formados  por pequeños constituyentes, los fotones, neutrones y electrones. Luego descubrimos que esos constituyentes, a su vez, tienen una subestructura: están formados de quarks y gluones. ¿Por qué, como probablemente hayas  pensado tú antes, el proceso no continúa así? Quizá esos Quarks y Gluones, e igualmente los electrones y todas las demás partículas aún llamadas “elementales” en el Modelo Estándar, estén también construidas de unos granos de materia aún menores y, finalmente, toda esa materia, si seguimos profundizando, nos daría la sorpresa de que toda ella es pura luz, es decir, la esencia de la materia.

Yo he tenido esa idea muy frecuentemente, nadie me quita de la cabeza que la materia, en lo más profundo de su “ser”, es la luz congelada en trozos de materia que, cuando llegan los sucesos, las transiciones de fase, se deja ver y sale a la “luz” del mundo para que la podamos contemplar.

 

http://www.palimpalem.com/8/CENTROSANERGIAALICANTE/userfiles/CARACOLA-VITAL-HUMANA.jpg

 

Simetría es nuestra presencia aquí como observadores, la concha de un caracol, una galaxia, una flor y también las estrellas y los mundos, todo forma un conjunto armónico que hace ese todo en el que nosotros, inmersos en tanta grandeza, no acabamos de asimilar lo mucho que la Naturaleza nos quiere transmitir y, al formar parte de ella, nos cuesta más mirarla desde “fuera” para entenderla, sin ser conscientes que, en realidad, la debemos mirar desde dentro, ahí es donde estamos. ¡Dentro de ella! Siempre hay algo más allá:

 

 Resultado de imagen de The Scale of the Universe 2 - HTwins.net

   The Scale of the Universe 2 – HTwins.net

 

¿Quieres darte una vueltecita por el universo, en un tiempo razonable y entre las escalas de lo más inimaginablemente grande y lo infinitesimalmente pequeño? Prueba The Scale of the Universe 2, segunda parte de un interactivo similar que hace tiempo estuvo circulando por la Red, y a disfrutar. Basta mover la barra de desplazamiento o usar la rueda del ratón, y también se puede hacer clic sobre los objetos para aprender algo sobre ellos.

 

 

 Todos sabemos de las grandes estructuras (inertes o vivas) que, en su inmensidad, transportan dentro de ellas o en la misma superficie, otras estructuras más pequeñas que, no por ello, dejan de ser también complejas. Grandes pulgas transportan pequeñas pulgas en su piel y, al igual que nosotros, llevan en ellas mismas a otros animáculos más pequeños, o, infinitesimales que, también, como nosotros, animales más grandes, tienen una misión encomendada sin la cual, seguramente nosotros, ni podríamos ser. Así que, tenemos que prestar mucha atención a lo que creemos “ínfimo” y que, en la mayoría de las veces, resulta ser más importante de lo que podemos llegar a imaginar.

Si miramos a los Quarks de un protón, por ejemplo, la mecánica cuántica (esa teoría maravillosa que controla todo el micro-mundo con increíble precisión), exige que el producto de la masa por la velocidad, el llamado “momento”, debe ser inversamente proporcional al tamaño de la “caja” en la cual ponemos nuestro sistema. El protón puede ser considerado como una de tales cajas y es tan pequeño que los quarks en su interior tendrían que moverse con una velocidad cercana a la de la luz. Debido a esto, la masa efectiva de los quarks máss pequeños, u y d, es aproximadamente de 300 MeV, que es mucho mayor que el valor que vemos en las Tablas de Partículas; eso también explica porque la masa del Protón es de 900 MeV, mucho mayor que la suma de las masas en reposo de los quarks /y Gluones).

 

 

 

 Sí, dentro de los protones y neutrones, seguramente pueda haber mucho más de lo que ahora podemos vislumbrar. Nuestros aceleradores de partículas han podido llegar hasta ciertos límites que nos hablan de Quarks y ahora se buscan partículas super-simétricas o bosones traficantes de masa (como diría Ton Wood), y, nosotros, no sabemos si esos objetos existen o si podremos llegar a encontrarlos pero, por intentarlo… No dudamos en gastar ingentes cantidades y en utilizar cuantos recursos humanos sean precisos. El conocimiento de la Naturaleza es esencial para que, el futuro de la Física, sea la salvación de la Humanidad o, en su caso, de la raza que vendrá detrás de nosotros.

 

http://starviewer.files.wordpress.com/2010/03/cuerdastheory.jpg

 

Algunas Teorías, como todos conocemos, han intentado unificar teorías de color con las de supersimetría. Quizá los nuevos Aceleradores de  Hadrones  (LHC) y otros similares que estarán acabamos poco después de estas primeras décadas del siglo XXI, nos puedan dar alguna pista y desvelar algunos de los nuevos fenómenos asociados a los nuevos esquemas que se dibujan en las nuevas teorías.

Los astrofísicos están muy interesados en estas ideas que predicen una gran cantidad de nuevas partículas superpesadas y, también varios tipos de partículas  que interaccionan ultra-débilmente. Estas podrían ser las “famosas” WIMPs que pueblan los huecos entre galaxias para cumplir los sueños de los que, al no saber explicar algunas cuestiones, acudieron a la “materia oscura” que, como sabéis, les proporcionó el marco perfecto para ocultar su inmensa ignorancia. “¡La masa perdida!” ¿Qué masa es esa? Y, sin embargo, los Astrofísicos, incansables, se aferran a ella y la siguen buscando…¡Ilusos!

 

     ¡El Universo! ¡Son tantas cosas! Desde nosotros los observadores, hasta la más ínfima partícula de materia

Yo, en mi inmensa ignorancia,  no puedo explicar lo que ahí pueda existir. Sin embargo, sospecho que, deberíamos ahondar algo más en esa fuerza que llamamos Gravedad y que, me da la sensación de que nos esconde secretos que aún no hemos sabido desvelar. Y, por otra parte, tengo la sospecha de que la Luz, es más de lo que podemos suponer.

 

 

Todo lo que nos rodea es materia, incluso lo que no vemos está formado por gases que también son materia y que forman parte de nuestra atmósfera. La materia está constituida por átomos y moléculas que determinan el tipo de compuesto que forman, así pueden formar parte de materia orgánica o inorgánica, o pueden ser parte de materia viva o inerte. La materia existe organizada en una gran diversidad de formas y a diferentes niveles,  la materia y la energía son dos cosas diferentes pero se encuentran unidas, la una no puede existir sin la otra.
La vida, al igual que otros acontecimientos que ocurren en el universo, posee una historia, es un producto de la evolución de la Tierra en su conjunto, la vida es el resultado de una serie de procesos, a través de dichos procesos la materia se fue organizando de acuerdo con las posibilidades que las condiciones ambientales y las características que los propios materiales participantes brindaban; así se originaron estructuras cada vez más complejas, como resultado de esta evolución gradual debieron aparecer las primeras células, presentándose de esta forma nuevas posibilidades de desarrollo en el  mundo biológico.
Sí, no sólo el Mundo, nuestro mundo. También el Universo entero es Biológico y en el, rigen esas fuerzas y constantes que conocemos y que no hemos llegado a comprender en todo su esplendor. Pero, conocemos lo suficiente para saber que, “no sabemos” pero que “debemos saber”.
“Se analizan las interacciones electromagnéticas y nucleares débiles utilizando el principio fundamental de simetría en espacios abstractos denominados teoría de campos de Yang-Mills, también conocidos como campos de norma (gauge fields) y el mecanismo de Higgs. Los campos de norma actúan como mediadores de las interacciones, cuyo alcance está determinado de manera directa por la masa. Por este motivo los campos de norma se unen al mecanismo de Higgs que genera masa a los portadores de las interacciones, manteniendo la teoría invariante bajo una transformación de norma. Esto se logra a través de un rompimiento espontaneo de simetría para finalmente aplicar esta metodología con la finalidad de unificar las teorías de las interacciones considerando el modelo estándar de Weinberg-Salam.”
Claro que, lo que nos dicen algunas teorías y que aún, no hemos sido capaces de descubrir, no quiere decir que esas teorías anden por el mal camino, hay que perseverar y llegar hasta el final para estar seguros de que, lo que auguran es cierto o, por el contrario, debemos desecharlo y tomar otros caminos.
Paul Dirac (¿Recordáis?), se sintió muy incómodo cuando en 1931, a partir de su magistral ecuación para el electrón, vaticinó que debería existir una partícula contraria, es decir, una antipartícula del electrón que tendría carga eléctrica opuesta. Aquella partícula no había sido descubierta y no quería perturbar a la comunidad científica con una proposición tan revolucionaria. “Quizá esta partícula cargada positivamente, tan extraña, sea simplemente el protón”, sugirió. Cuando poco después se identificó la auténtica antipartícula del electrón (el positrón) se sorprendió tanto que exclamó: “¡mi ecuación es más inteligente que su inventor!”.
¡Quién sabe lo que estará por descubrir!

emilio silvera

La Limpia y Pulcra Vecina Galáctica de la Vía Láctea

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

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                              Imagen de ESO en Chile

Muchas galaxias están cargadas de polvo, mientras que otras, a veces, tienen rastros oscuros de opaco hollín cósmico arremolinándose entre el gas y las estrellas. Sin embargo, el objeto de esta nueva imagen, captada con la cámara Omega CAM (instalada en el Telescopio de rastreo del VLT de ESO, en Chile) es poco común: la pequeña galaxia IC 1613, ¡es una maniática de la limpieza! IC 1613 contiene muy poco polvo cósmico, permitiendo a los astrónomos explorar su contenido con gran facilidad. Esto no es sólo una cuestión de apariencias: la limpieza de la galaxia es vital para comprender el universo que nos rodea.

 

IC 1613 II Winds of change tremor the universe - Science! Astronomy & Space Exploration, and Others - Cloudy Nights

 

“IC 1613 es una galaxia enana irregular en la constelación de la Ballena, situada cerca de la estrella 26 Ceti. Situada a 2,38 millones de años luz de la Tierra, se aproxima a nosotros a 234 km/s. Su magnitud aparente es 9,9. Fue descubierta en 1906 por Max Wolf.”

IC 1613 es una galaxia enana de la constelación de Cetus (el monstruo marino). Esta imagen del VST muestra, con gran detalle, la poco convencional belleza de esta galaxia, con todas sus estrellas y el gas rosa brillante esparcidos.

 

IC 1613: The Butler Didn't Do It - Deep Sky Observing - Cloudy Nights

El astrónomo alemán Max Wolf descubrió el débil resplandor de IC 1613 en 1906. En 1928, su compatriota, Walter Baade, utilizó un telescopio más potente, el Telescopio de 2,5 metros del Observatorio del Monte Wilson (California), para distinguir con éxito sus estrellas individuales. De estas observaciones, los astrónomos dedujeron que la galaxia debía estar muy cerca de la Vía Láctea, ya que sólo es posible resolver estrellas individuales en galaxias muy cercanas a nosotros.

Desde entonces, los astrónomos han confirmado que IC 1613 es, de hecho, un miembro del Grupo Local, una colección de más de 50 galaxias que incluye a nuestra galaxia, la Vía Láctea. La propia IC 1613 se encuentra a poco más de 2,3 millones de años luz de nosotros. Ha sido bastante estudiada debido a su proximidad y los astrónomos la han clasificado como una galaxia enana irregular que no cuenta con muchas de las características de otras galaxias enanas, como, por ejemplo, un disco estrellado.

 

La galaxia enana IC 1613 en la constelación de Cetus | ESO España

                        La galaxia enana IC 1613 en la constelación de Cetus / ESO España

Sin embargo, lo que le falta en forma, IC 1613 lo compensa en orden. Conocemos la distancia a IC 1613 con una gran precisión, en parte debido a los niveles inusualmente bajos de polvo que encontramos tanto dentro de la galaxia como a lo largo de la línea de visión desde la Vía Láctea – algo que permite hacer observaciones mucho más claras.

 

                            La galaxia IC 1613 observada con la Wide Field Camera del Isaac Newton Telescope en el Roque de los Muchachos. Puede apreciarse la zona de intensa formación estelar en la esquina inferior izquierda. En esa zona se encuentra la candidata a LBV V39 cuyo espectro observado con VLT-VIMOS se muestra con los característicos perfiles P-Cygni (emisión roja y absorción azul). Actualmente hemos comenzado a observar espectros de IC 1613 con GTC, aunque todavía a una resolución algo menor.

                              La galaxia enana IC 1613. Image Credit: NASA/JPL-Caltech

La masa con la que nace una estrella determina su historia y, sobre todo, la duración de su vida. Llamamos estrellas masivas a todas aquellas estrellas aisladas que explotan como supernovas al final de su existencia debido al colapso gravitatorio. Para que exploten como supernovas deben tener un mínimo de alrededor de ocho masas solares. Estrellas con menos masa pueden explotar, pero no por sí mismas (deben darse otras condiciones). Y hay parámetros secundarios que pueden introducir cambios, pero la masa es determinante. En la imagen reluce una inmensa estrella masiva.

 

RR Lyrae - Wikipedia, la enciclopedia libre

La segunda razón por la que conocemos la distancia a IC 1613 con tanta precisión es que la galaxia tiene una notable cantidad de dos tipos de estrellas: estrellas variables Cefeidas y estrellas variables RR Lyrae. Ambos tipos de estrellas pulsan rítmicamente, creciendo de forma característica y aumentando su brillo a intervalos fijos.

Como sabemos por nuestra experiencia cotidiana en la Tierra, los objetos brillantes, como las bombillas o la llama de una vela, se ven más débiles cuanto más lejos están de nosotros. Los astrónomos pueden utilizar esta simple lógica para averiguar exactamente a qué distancia están las cosas en el universo -siempre y cuando sepan cuál es su brillo real, lo cual se denomina brillo intrínseco.

 

                   

Las variables Cefeidas y RR Lyrae tienen la propiedad especial de que su período de brillo y oscurecimiento está relacionado directamente con su brillo intrínseco. Por lo tanto, midiendo la rapidez con la que fluctúan, los astrónomos pueden deducir su brillo intrínseco. Luego, pueden comparar estos valores con el brillo aparente medido y extrapolar a qué distancia deben estar para verse tan tenues.

Las estrellas con brillo intrínseco conocido pueden actuar como candelas estándar, como dicen los astrónomos, igual que una vela con un brillo específico actuaría como un buen indicador de intervalos de distancia basándonos en el brillo observado del parpadeo de la llama.

 

Supernova tipo Ia

Al modelo predominante hasta ahora, formado por una enana blanca y una estrella normal, se suma otro que plantea la fusión de dos enanas blancas, un escenario que no implica la existencia de un límite máximo de masa y, por tanto, no producirá necesariamente explosiones con la misma luminosidad.

 

Origen de supernovas de tipo Ia

                                                      Fuente imágenes: NASA/CXC/M Weiss 

Usando candelas estándar (como las estrellas variables de IC 1613 y las explosiones de supernova de Tipo Ia, menos comunes, pero que pueden verse a mayores distancias cósmicas) los astrónomos han reconstruido una escala de distancias cósmicas, alcanzando zonas cada vez más profundas del espacio.

Hace décadas, IC 1613 ayudó a los astrónomos a deducir cómo utilizar estrellas variables para trazar la gran expansión del universo. No está mal para una galaxia pequeña y sin forma.

Fuente: Noticias de Prensa