Nov
28
Atisbar en los agujeros negros
por Emilio Silvera ~
Clasificado en Agujeros negros ~
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- IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer): Misión conjunta con la Agencia Espacial Italiana que mide la polarización de los rayos X para estudiar los entornos más extremos del cosmos, incluyendo agujeros negros y estrellas de neutrones.

- James Webb y Chandra: La combinación del telescopio espacial James Webb y el observatorio de rayos X Chandra ha permitido a los científicos descubrir el agujero negro más antiguo conocido.
- NICER: La misión en la Estación Espacial Internacional (ISS) que cartografía los “ecos de luz” de los agujeros negros para estudiarlos a través de las explosiones de rayos X.
- LISA (Laser Interferometer Space Antenna): La Agencia Espacial Europea (ESA) está desarrollando este observatorio espacial para detectar ondas gravitacionales, lo que permitirá estudiar fusiones de agujeros negros y otros fenómenos cósmicos desde el espacio.
- Propuestas del programa Explores: La NASA ha seleccionado varias propuestas de misiones de astrofísica de bajo costo para estudiar fenómenos como las erupciones estelares y los agujeros negros, que se están evaluando para ser aprobadas y lanzadas en los próximos años.
- Conceptos de misiones a largo plazo: Se están proponiendo conceptos de misiones más ambiciosas, como el estudio de un agujero negro desde cerca utilizando naves diminutas enviadas con tecnología de vela solar, aunque aún son solo ideas conceptuales.


La NASA ha seleccionado una misión científica que permitirá a los astrónomos explorar, por primera vez, los detalles ocultos de los de algunos de los objetos astronómicos más extremos y exóticos, tales como agujeros negros estelares y supermasivos, estrellas de neutrones y púlsares.
Los objetos tales como los agujeros negros pueden calentar los gases circundantes a más de un millón de grados. La radiación de alta energía de rayos X de este gas puede ser polarizada, vibrando en una dirección particular. La misión Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) transportará tres telescopios espaciales con cámaras capaces de medir la polarización de estos rayos X cósmicos, permitiendo a los científicos responder preguntas fundamentales sobre estos entornos turbulentos y extremos donde los campos gravitatorios, eléctricos y magnéticos están en sus límites.
“No podemos ver directamente lo que está pasando cerca de objetos como agujeros negros y estrellas de neutrones, pero estudiar la polarización de los rayos X emitidos desde sus entornos revela la física de estos enigmáticos objetos”, dijo Paul Hertz, director de división de astrofísica de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.
“La NASA tiene una gran historia de lanzamiento de observatorios en el Programa de Exploración Astrofísica con nuevas y únicas capacidades de observación. IXPE abrirá una nueva ventana en el universo para que los astrónomos puedan mirar a través. Hoy, sólo podemos adivinar lo que vamos a encontrar”.



El Programa de Exploración de Astrofísica de la NASA solicitó propuestas para nuevas misiones en Septiembre de 2014. Se presentaron 14 propuestas y se seleccionaron tres conceptos de misión para su revisión adicional por un grupo de expertos y científicos externos. La NASA determinó que la propuesta IXPE proporcionaba el mejor potencial científico y el plan de desarrollo más factible.
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Recreación del telescopio Neil Gehrels Swift.
NASA / Gemini.
La NASA tiene varias misiones en marcha, incluyendo la misión Artemis II, que llevará una tripulación a orbitar la Luna en febrero de 2.026, y una misión especial prevista para el mismo año que evitará que el observatorio Swift se estrelle contra la Tierra. Otra misión reciente es la IMAP, que fue lanzada en septiembre de 2025 para estudiar el límite de la heliosfera.

La NASA prepara una nueva misión que enviará humanos al “lado oscuro de la Luna”. Esta expedición se hará con el fin de “crear y mejorar tecnologías para llegar a Marte”.

El director de la NASA, Bill Nelson, explicó recientemente que la agencia espacial estadounidense está preparando una misión para enviar humanos al “lado oscuro de la Luna” con la intención de probar nuevas tecnologías que más adelante le permitirá llegar a Marte.
“En esta ocasión vamos a otra Luna, a su polo sur, que está poblada de cráteres y bajo una oscuridad constante. Una primera misión enviará a cuatro astronautas a sobrevolar la órbita lunar y otra caminará sobre su superficie. Por ende, se debe ser muy preciso en el aterrizaje”, explicó Nelson a estudiantes de Ingeniería aeroespacial de la Universidad de Buenos Aires (UBA).
“Entre noviembre y diciembre se lanzó una expedición de prueba a la Luna, antes de enviar humanos en una nave. Y esta vez vamos por distintos motivos de lo que fue hace medio siglo, creando y mejorando tecnologías para llegar a Marte”, indicó.
Para reforzar este último aspecto, Nelson entregó una foto encuadrada de una de las aeronaves no tripuladas de la NASA, donde se puede apreciar el otro lado de la Luna, que está a 70.000 millas (poco más de 112.654 kilómetros), lo más lejos que ha llegado una nave a esa parte del satélite lunar.

La cara oculta de la Luna: la sonda china Chang’e-4 aluniza con éxito por primera vez en el lado oscuro de nuestro satélite.
“La misión más reciente al lado oscuro de la Luna fue la sonda china Chang’e-6, que alunizó en mayo de 2024 para recolectar las primeras muestras de material del lado oculto. La misión, que duró 53 días, recolectó rocas y suelo del cráter de un impacto para ser estudiados en la Tierra y busca sentar bases para futuras exploraciones. China también prepara las misiones Chang’e-7 (2026) y Chang’e-8 (2029) para futuras exploraciones y misiones tripuladas. “

Estas son las primeras imágenes tomadas en la cara oculta de la Luna por la sonda Chang’e-4.
Siempre hablamos de la NASA. Sin embargo, la Agencia Espacial China, no debe ser dejada de lado y debemos estar muy atentos a lo que hace y los proyectos que tiene en marcha. Si bien misiones anteriores estuvieron dirigidas hacia el lado de la Luna orientado hacia la Tierra, esta es la primera vez que una nave desciende sobre la cara oculta.
El diario oficial Global Times calificó el logro de este jueves como un “gran hito de la exploración del espacio“.
Se llama FAST (nombre occidental) y es el mayor radiotelescopio del mundo. Tardó cinco años en construirse y costó 160 millones de euros. Tiene un diámetro de 500 metros, donde caben hasta 30 campos de fútbol, y casi duplica al hasta el momento más grande que era el de Arecibo. Solo los 4.450 paneles tardaron 11 meses en ser ensamblados. Está emplazado en Pintang en la provincia de Guizou.
China, el País más poblado del Mundo, actúa calladamente. Pero sus logros tienen asombrado a todo el planeta. Es interesante repasar las últimas grandes obras realizadas. Y, sus logros espaciales… ¡Tampoco son despreciables.
º1


Se trata del puente de cristal más alto y largo del mundo, solo para paseantes. Mide 430 metros de largo, 6 de ancho y está suspendido a 375 metros de altura, sobre el Gran Cañón de Zhangjiajie, en la provincia de Hunan. Fue un poco polémico porque al poco de inaugurarse hubo que cerrarlo por exceso de público. Ya se ha abierto de nuevo y es una de las grandes atracciones turísticas. Costó 62 millones de euros.


En la capital de la provincia china de Heilongjiang se ha inaugurado la mayor ciudad de hielo del mundo. Es una atracción turística. Gracias al trabajo de 10.000 obreros sobre 800.000 metros cuadrados de superficie, se han esculpido 150.000 metros cúbicos de hielo para elevar curiosas construcciones que morirán con el cambio de estación. La idea es ser un imán turístico, que ya atrae en su mejor temporada a más de dos millones de turistas del planeta entero.

Antes de que terminara 2016, se inauguró en China el puente más alto del planeta, con 565 metros de altura, equivalente a un edificio de 200 pisos. El edificio más alto en España es una de las Cuatro Torres de Madrid, la de Cristal, con 249 metros. Menos de la mitad que el puente más alto de China. Permite salvar el cañón del río Nizhou y conecta las provincias de Guizhou con Yunnan. Costó 138 millones de euros.
Bueno, como me pasa siempre, me desvié del tema principal pero “ví pasar una mosca y la seguí con la mirada”. Eso es debido a que China ha despertado y hay que prestarle mucha más atención.
Estas señales de progreso que antes he reseñado, es lo que nos han querido enseñar pero… ¿Cuánto tienen oculto?
Emilio Silvera V.
Nov
27
Velocidades asombrosas
por Emilio Silvera ~
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Lo cierto es que hablamos de ellas pero… ¡Sin llegar a comprender!
Las velocidades en el universo se dividen principalmente en dos categorías: el movimiento de objetos dentro del espacio y la expansión del propio espacio. El movimiento de los objetos está limitado por la velocidad de la luz (300.000 km/s), pero la expansión del universo en sí mismo puede superar esta velocidad, lo que hace que el espacio entre galaxias se expanda de forma acelerada, un concepto que no viola las leyes de la relatividad.
No siempre hablamos de lo que realmente comprendemos.
¿Cómo tener en la Mente de la “imagen” de algo que se mueve a velocidades que ni podemos imaginar?
Y, si nos detenemos a pensar en la expansión del Universo… ¡Es para volverse loco!
Nov
27
Ridi cambia, las teorías también
por Emilio Silvera ~
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Hemos tenido que cambiar algunos detalles de teorías bien asentadas, y, si lo que entendemos por corrimiento al rojo, es un error, debido a que, realmente, se trata de la debilitación de la luz por la distancia… ¿Qué distancia real nos separa de otros objetos?
Habría que repasar el Modelo Estándar y tratar de averiguar por qué no deja que en el, esté presente la Gravedad. Bueno, seguramente esa situación la contestará la Teoría de la Gravedad Cuántica.
Teoría cuántica de la gravedad: un paso hacia la Teoría del Todo, esa que persiguió Einstein durante más de 30 años, y, finalmente llegó su hora sin conseguirlo.
Durante generaciones, los físicos han buscado reconciliar la incompatibilidad entre la teoría cuántica de campos y la teoría de la gravedad de Einstein.

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- Unificación de teorías: Intenta unir la teoría cuántica de campos (que describe las tres fuerzas no gravitatorias) con la relatividad general de Einstein (que describe la gravedad).
- Rol del espacio-tiempo: Busca explicar cómo el espacio-tiempo se comporta bajo las reglas cuánticas, ya que la relatividad general lo describe como una entidad continua y dinámica, mientras que la mecánica cuántica opera a nivel de partículas discretas.
- Objetivos: Busca eliminar las singularidades, como la del Big Bang, y entender la naturaleza fundamental de la gravedad en las escalas más pequeñas.
- Ejemplos de teorías: Algunas aproximaciones incluyen la gravedad cuántica de bucles (LQG) que propone que el espacio-tiempo tiene una estructura discreta, y el modelo de Hartle-Hawking.
- Estado actual: Es un área de investigación activa. Aunque no se ha encontrado una teoría completa y verificada, los avances en métodos computacionales y la búsqueda de fenómenos detectables a baja energía ofrecen esperanzas de progresos futuros.



Nov
27
Físicos y Cosmólogos: Buscando conocer el Universo
por Emilio Silvera ~
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Seguimos soñando con el viaje en el Tiempo
No importa donde podamos mirar pero, ahí estará la perfección. Otra cosa es que prestemos atención
A finales de los años 70, los físicos de partículas decidieron acudir a los seminarios de cosmología para
escuchar los que los cosmólogos tenían que decir sobre las galaxias y los quásar y, los cosmólogos (para no ser menor), alquilaron máquinas del CERN y el FERMILAB para trabajar en física de de altas energías en instalaciones subterráneas desde donde no se podían ver las estrellas.


Los experimentos que se producen en tan descomunales máquinas, llevan sus resultados hasta
las pantallas de los ordenadores provistos de programas bien elaborados que recogen todos y cada uno de los sucesos del acontecimiento allí ocurrido cuando dos haces de muones, por ejemplo, chocan lanzados en direcciones opuestas a velocidades cercanas a la de la luz, y, en el choque, las partículas dan lugar a otras más elementales que están ocultas en el corazón de la materia y, con esta
fórmula de altas energías, pueden salir a la luz para que las podamos conocer.
“La Física de partículas elementales y el estudio del Universo primitivo, las dos ramas fundamentales de la ciencia de la Naturaleza, se habían fundido esencialmente.” Declaró Gell-Mann, cuando físicos y cosmólogos unieron sus conocimientos para saber sobre el todo desde
lo puy pequeño hasta lo muy grande: El átomo y la Galaxia.

Encierran y tienen tantos secretos las galaxias que, existen multitud de familias, de formas y colores, y, todas ellas, son portadoras de la esencia del Universo, las galaxias, son retazos del Universo en las que están presentes todos los elementos y objetos que son son, también
allí residen las fuerzas y las constantes y, para que no falte de nada, podríamos suponer que también, está la vida presente.
En encuentra que buscaron físicos y cosmólogos fue el Big Bang. Loa físicos habían identificaron simetrías en la Naturaleza que hoy están rotas pero
que estuvieron intactas en el entorno de las inmensas energías, en el entorno de aquellos primeros momentos en los que se cree nació el universo. Los cosmólogos informaron de que el universo estuvo entonces en tal estado de alta energía, durante las etapas iniciales del Big Bang. Unidas ambas cosas, aparece el cuadro de un universo perfectamente simétrico y cuyas simetrías se quebraron a medida que se expandió y se enfrió, creando las partículas de materia y energía que encontramos hoy a nuestro alrededor y estampándoles las pruebas de su genealogía.
Gráfica de la ruptura de simetría espontánea de la función
En el modelo estándar, la ruptura espontánea de simetría se complementa por el uso del bosón de Hihhs, que es responsable de las masas de los bosones W y Z. Todo esto puede verse de forma
más técnica en la interacción de Yucawa donde se muestra cómo obtienen masa los fermiones mediante la ruptura de simetría. Este
mecanismo se aplica al caso de una ruptura de simetría gauge local local.
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El toro es un ejemplo de grupo de Lie homeomorfo a
.
En física la ruptura espontánea de la simetría ocurre cuando un sistema definido por una lagrangiana simétrica respecto a un grupo de simetría cae en un estado
vacío que no es simétrico. Cuando eso sucede el sistema no se comporta más de forma simétrica.
El grupo de simetría puede
ser discreto como el grupo espacial de un cristal, o continuo como un grupo de Lie, como la simetría rotacional del espacio. Sin embargo, si el sistema solo tiene una dimensión espacial entonces solo las simetrías discretas pueden romperse en un estado vacío de la teoría cuántica, aunque también una solución clásica puede romper una simetría continua.

La ruptura de la simetría conlleva la aparición de nuevas partículas (asociados a nuevos términos de masas en el nuevo
lagrangiano como los bosones de Nambu-Goldstone o los bosones de Higss) y la aparición de términos de masas de partículas ya existentes en el lagrangiano. Claro que la teoría electrodébil se describió por Steven Weinberg unificada en términos de su relación con el universo primitivo.
Lo que resulta tan especial en la Teoría electrodébil es que las partículas (portadoras de la fuerza) forman una familia estrechamente unida, con cuatro miembros: la W+, la W– , la Z neutra, y el cuarto miembro es nuestro viejo amigo el Fotón, portador del electromagnetismo. Son todas hermanas, estrechamente relacionadas por el principio de simetría que nos dice que son, todas las misma cosa pero
, que la simetría se ha roto. La simetría está allí, en las ecuaciones subyacentes de la teoría M, pero no es evidente en las partículas mismas. Por eso las W y la Z son mucho más pesadas que el fotón.

El Universo temprano
Hubo un tiempo, en el universo temprano, en que la temperatura estaba por encima de algunos cientos de veces de la masa del protón, cuando
la simetría aún no se había roto, y la fuerza débil y la electromagnética, no sólo eran la misma matemáticamente, sino realmente la misma. Un físico que hubiera podido estar allí por aquel entonces, lo que no es fácil de imaginar, no habría contemplado ninguna diferencia real entre las fuerzas producidas por el intercambio de estas cuatro partículas: las W, la Z y el Fotón.
De la misma manera, aunque menos
clara, las nacientes teorías de la supersimetría conjeturan que las cuatro fuerzas tal vez estaban ligadas por una simetría que se manifestaba en aquellos niveles de energías aún mayores que caracterizaban al universo incluso ya antes
del Big Bang.

La introducción de un eje de tiempo histórico en la cosmología y la física de partículas, benefició a ambos campos. Los físicos proporcionaron a los cosmólogos una serie de herramientas útiles para
saber como se desarrolló el universo. Evidentemente, el Big Bang no fue la muralla de fuego de la que se burló Hoyle, sino un ámbito de sucesos de altas energías que muy posiblemente pueden ser comprensibles en términos de la teoría de campo relativista y cuántica.
La cosmología por su parte
, le dio un tinte de realidad histórica a las teorías unificadas. Aunque ningún Acelerador concebible podría alcanzar las titánicas energías supuestas por las grandes teorías unificadas y la supersimetría, esas exóticas ideas aún pueden ser puestas a prueba, investigando su las partículas constituyentes del universo actual son compatibles con el tipo
de historia primitiva que implican las teorías.
“Las partículas elementales aparentemente proporcionan la clave de algunos de los misterios fundamentales de la cosmología temprana… y, resulta que la cosmología nos brinda una especie de terreno de prueba para alguna de las ideas de la física de partículas elementales.”
A pesar de todo, de lo mucho que hemos avanzado y de los descubrimientos ciertos que se han podido conquistar y que están debidamente contrastados una y mil veces para estar seguros de que, todo eso es así. A pesar de ello, digo, no creo que aún sepamos, a ciencia cierta, lo que las fuerzas fundamentales son, y, nos quedan algunos flecos que añadir a ese “traje” para que, la “niña” (en este
caso la Naturaleza), se nos pueda mostrar con toda su belleza y esplendor.

El Modelo Estandar5 de la Física de Partículas es un buen ejemplo, ahí hemos querido significar la perfección, y, para ello, hemos introducido veinte parámetros con calzador (para que salieran las cuentas), y, uno de ellos ha sido encontrado (el Bosón de Higgs). Sin embargo, los otros diecinueve ¿Dónde están? Y, además, falta una fuerza, la Gravedad no quierte estar ahí.
¿Qué son las fuerzas?

Sí, más o menos, aunque con ciertas carencias y faltas de completitud, podemos dar una idea de lo que las fuerzas son y, para andar por casa, podría ser una explicación suficiente pero, si queremos dar un paseo más largo, y llegar hasta los confirnes de la Galaxia, entonces, no podemos confiar en esta
exigua explicación a la que, como antes decía, le faltan esos flecos que la adornan y completan y las acercarían a nuestra total comprensión.

Sabemos del nacimiento de las estrellas, la acumulación de estas en galaxias, que a la vez se agrupan en cúmulos y por si fuera poco, esparciéndose en forma uniforme mientras el Universo sigue y sigue expandiéndose. La formación de nebulosas en todas partes, de ellas las nacientes estrellas, blancas, azules, rojas y amarillas, y a su alrededor la formación de planetas. Todo un ciclo que se repite y se repite por miles de millones de años
, entregándonos un formato claro y que podemos aventurarnos a predecir sin temor a fallar y, sabemos que, todo eso es posible gracias a que, las cuatro fuerzas fundamentales del universo están presentes y, el ritmo que imponen, hacen posible que las cosas sean tal como las podemos contemplar.

Quarks que se unen para
formar nucleones, estos que conforman los núcleos, la llegada de los electrones atraídos por la carga eléctrica positiva de los núcleos hacen que se formen los átomos del universo que, unidos forman moléculas que, a su vez, se unen para formar cuerpos como
las estrellas y los mundos que las rodean, grupos de estrellas que dan lugar a enormes galaxias y estas, reunidas, forman cúmulos que son las estructuras más grandes del universo y, todo ello, es posible gracias a esas fuerzas y a esas “insignificantes” partículas que conforman la materia.
Ahí los tenéis y aunque pueda parecer sencillo, el lidiar con estas tres familias de partículas que son, enn realidad las que conforman todo lo que existe en el mundo (entendiéndose por el mundo el universo entero), no es fácil y de ellas, surgen muchas implicaciones, algunas que no hemos podido llegar a entender aunque, en honor a la verdad tendremos que decir que, en lo más básico, podemos formular hipótesis y teorías que las implican y que están acordes con la realidad observada en el laboratorio experimental. Sin embargo, muchos son, todavía, los secretos que nos esconden y al que nuestro intelecto no ha podido llegar aún. Sin embargo, si nos dan más tiempo, todo llegará.
Y, a todo esto, no debemos olvidar que, aparte de las propiedades que dichas partículas pueden tener de manera individual, todas tienen que convivir con las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza que, de alguna manera, inciden en ellas de mil maneras diferentes.
No sólo toda la materia del Universo, nosotros también, supeditamos nuestros comportamientos a lo que rige la norma que establen esas cuatro fuerzas fundamentales del Universo que, junto con las constantes universales, hacen de nuestro universo lo que es y permite, que la vida esté presente para
observar todas estas maravillas.
Ayer por la tarde (como
hago tantas veces por estas fechas si el tiempo lo permite), acompañado de mi inseparable esposa, me di una vueltecita por todos estos parajes y, nos paramos en un “chiringuito” situado en un lugar apartado. Ella, mi mujer, después de tomarnos un café, se marcha un rato a la playa a tomar un baño y echarse en la fina arena a tomar el Sol, y, mientras tanto, saco mi libreta (que siempre me acompaña) y, mirando ese inmenso horizonte escribo de todo esto que antes habéis podido leer.
Realmente, cuando te acercas a la Naturaleza, las cosas se ven diferentes, te sientes más cerca de lo verdadero y puedes
llegar a comprender algunas cosas, la simbiosis del momento te acercan a la comprensión. Recordé que desede estos mismos lugares partíó Colón para “las Américas” lo que después llamamos el nuevo mundo, y, aunque él creía que se dirigía a otro lugar, el descrito por Marco Polo, el hombre llegó a ese nuevo Mundo que ahora (a pesar de todo lo que hicimos), sentimos hermanos.
Gabriel’s oboe – Nella fantasia – YouTube
¿La Humanidad? ¡Ni ella misma se entiende!
¿Cuándo llegaremos a comprender? ¿Entenderemos alguna vez por qué hicimos aquellas cosas? ¿Sabrán ellos perdonarnos? y, sobre todo, comprenderemos de una vez por todas que todos somos uno… ¡falta mucho para que eso sea una realidad!
Emilio Silvera V.
Nov
27
¿Sabemos ya, lo que la materia es?
por Emilio Silvera ~
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« ¿Qué habrá en los Océanos de Higgs? ¡Si existen!

Ahora creemos saber de qué está hecha la materia y, aunque sabemos que los átomos están constituidos de otros objetos más pequeños aún, decimos que está formada por ellos que se juntan para formar moléculas, células y cuerpos que pueden encontrarse en distintos estados según el medio y, los tres estados más corrientes: Líquido, sólido y gaseoso no es el más abundante en el Universo, la materia que está presente en mayor grado es en estado de Plasma, el que conforma las estrellas.

En primaria, nos decían que la materia estaba en tres estados (sólido, líquido y gaseoso), Se profundizaba poco más y, el desconocimiento de la materia era grande. La materia de los cientos de miles de millones de estrellas del Universo están en estado de plasma.
Nobel de Física para los descubridores de los secretos de la materia exótica.
Hasta podría ser verdad la existencia de materia invisible
Tiene y encierra tantos misterios la materia que estamos aún y años-luz de saber y conocer sobre su verdadera naturaleza. Nos podríamos preguntar miles de cosas que no sabríamos contestar. Nos maravillan y asombran fenómenos naturales que ocurren ante nuestros ojos pero que tampoco sabemos, en realidad, a que son debidos. Si, sabemos ponerles etiquetas como, por ejemplo, la fuerza nuclear débil, la fisión espontánea que tiene lugar en algunos elementos como el protactinio o el torio y, con mayor frecuencia, en los elementos que conocemos como transuránicos.
A medida que los núcleos se hacen más grandes, la probabilidad de una fisión espontánea aumenta. En los elementos más pesados de todos (einstenio, fermio y mendelevio), esto se convierte en el método más importante de ruptura, sobrepasando a la emisión de partículas alfa.
Maravillas como el proceso triple Alfa nos hace pensar que la materia está viva. La radiación ha sido muy bien estudiada y hoy se conocen sus secretos. Sin embargo, son muchas las cosas que desconocemos y, nuestra curiosidad nos empuja continuamente a buscar esas respuestas.
El electrón y el positrón son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lepto que significa “delgado”).

El electrón es onda y partícula
Aunque el electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Josepth John Thomson (1856-1940), el problema de su estructura, si la hay, no está resuelto. Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9,1093897 (54)x10-31kg la primera y, 1,602 177 33 (49)x10-19 culombios, la segunda, y también su radio clásico. No se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos masiva que el electrón (o positrón) y que lleve una carga eléctrica, sea lo que fuese (sabemos como actúa y cómo medir sus propiedades, pero aun no sabemos qué es), tenga asociada un mínimo de masa, y que esta es la que se muestra en el electrón.
Lo cierto es que, el electrón, es una maravilla en sí mismo. El Universo no sería como lo conocemos si el electrón (esa cosita “insignificante”), fuese distinto a como es, bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.
(“Aunque no se trata propiamente de la imagen real de un electrón, un equipo de siete científicos suecos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Lund consiguieron captar en vídeo por primera vez el movimiento o la distribución energética de un electrón sobre una onda de luz, tras ser desprendido previamente del átomo correspondiente.

El “universo” de lo infinitesimal es mágico, en el podemos ver lo inimaginable
Previamente dos físicos de la Universidad Brown habían mostrado películas de electrones que se movían a través de helio líquido en el International Symposium on Quantum Fluids and Solids del 2006. Dichas imágenes, que mostraban puntos de luz que bajaban por la pantalla fueron publicadas en línea el 31 de mayo de 2007, en el Journal of Low Temperature Physics.
En el experimento que ahora nos ocupa y dada la altísima velocidad de los electrones el equipo de investigadores ha tenido que usar una nueva tecnología que genera pulsos cortos de láser de luz intensa (“Attoseconds Pulses”), habida cuenta que un attosegundo equivalente a la trillonésima parte de un segundo”.)

La infinitesimal pequeñez de las neuronas y su importancia
¡No por pequeño, se es insignificante! Recordémoslo, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas. Las inmensas galaxias son el conjunto de muchos pequeños átomos unidos para formar moléculas que a su vez se juntan y forman cuerpos. Los océanos de la Tierra, las montañas de Marte, los lagos de metano de Titán, los hielos de Europa… ¡Todo está hecho de materia bariónica! Es decir, son pequeños Quarks y Leptones que conforman los átomos de lo que todo está hecho en nuestro Universo. Bueno, al menos todo lo que podemos ver.
Un “simple” átomo está conformado de una manera muy compleja. Por ejemplo, un protón está hecho de tres quarks: 2 up y 1 down. Mientras tanto, un neutrón está constituido de 2 quarks down y 1 quark up. Los protones y neutrones son hadrones de la rama barión, es decir, que emiten radiación. También son fermiones y, debido a su función en el átomo, se les suele llamar nucleones. Dichos quarks existen confinados dentro de los protones y neutrones inmersos en una especie de pegamento gelatinoso formado por unas partículas de la familia de los Bosones que se llaman Gluones y son los transmisores de la Fuerza nuclear fuerte. Es decir, si los quarks se quieren separar son atrapados por esa fuerza que los retiene allí confinados.

Estudiar el “universo” de las partículas subatómicas es fascinante y se pueden llegar a entender las maravillas que nos muestra la mecánica cuántica, ese extraño mundo que nada tiene que ver con el nuestro cotidiano situado en el macromundo. En realidad, existen partículas que no tienen en absoluto asociada en ellas ninguna masa (es decir, ninguna masa en reposo). Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnéticas se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones.)

Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el cual se puede ver cómo un mismo fenómeno puede tener dos percepciones distintas. Esta manifestación en forma de partículas de lo que, de ordinario, concebimos como una onda se denomina fotón, de la palabra griega que significa “luz”. Recientemente he podido leer que unos científicos han logrado (de alguna manera) “congelar” la luz y hacerla sólida. Cuando recabe más información os lo contaré con todo detalle. El fotón, el cuanto de luz, es en sí mismo una maravilla.

El fotón tiene una masa de 1, una carga eléctrica de 0, pero posee un espín de 1, por lo que es un bosón. ¿Cómo se puede definir lo que es el espín? Los fotones toman parte en las reacciones nucleares, pero el espín total de las partículas implicadas antes y después de la reacción deben permanecer inmutadas (conservación del espín). La única forma que esto suceda en las reacciones nucleares que implican a los fotones radica en suponer que el fotón tiene un espín de 1. El fotón no se considera un leptón, puesto que este termino se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula Tau con sus correspondientes neutrinos: Ve, Vu y VT.

Existen razones teóricas para suponer que, cuando las masas se aceleran (como cuando se mueven en órbitas elípticas en torno a otra masa o llevan a cabo un colapso gravitacional), emiten energía en forma de ondas gravitacionales. Esas ondas pueden así mismo poseer aspecto de partícula, por lo que toda partícula gravitacional recibe el nombre de gravitón.
La fuerza gravitatoria es mucho, mucho más débil que la fuerza electromagnética. Un protón y un electrón se atraen gravitacionalmente con sólo 1/1039 de la fuerza en que se atraen electromagnéticamente. El gravitón (aún sin descubrir) debe poseer, correspondientemente, menos energía que el fotón y, por tanto, ha de ser inimaginablemente difícil de detectar.

El gravitón parece estar riéndose de todos y no se deja ver. El gravitón es la partícula elemental responsable de la fuerza de la gravedad. Todavía no ha sido descubierto experimentalmente. Teóricamente debería tener masa en reposo nula. ¿Qué límites para la masa del gravitón ofrece el fondo cósmico de microondas? El gravitón es la partícula elemental responsable de la “versión” cuántica de gravedad. No ha sido descubierto aún, aunque pocos dudan de su existencia. ¿Qué propiedades tiene? Debe ser un bosón de espín 2 y como la gravedad parece ser una fuerza de largo alcance, debe tener masa en reposo muy pequeña (billones de veces más pequeña que la del electrón), posiblemente es exactamente cero (igual que parecer ser la del fotón).

De todos modos, el físico norteamericano Joseph Weber emprendió en 1.957 la formidable tarea de detectar el gravitón. Llegó a emplear un par de cilindros de aluminio de 153 cm., de longitud y 66 de anchura, suspendidos de un cable en una cámara de vacío. Los gravitones (que serían detectados en forma de ondas), desplazarían levemente esos cilindros, y se empleó un sistema para detectar el desplazamiento que llegare a captar la cienmillonésima parte de un centímetro.

Joseph Weber
Para detectar ondas gravitacionales necesitamos instrumentos extremadamente precisos que puedan medir distancias en escalas diminutas. Una onda gravitacional afecta longitudes en escalas de una millonésima de billonésima de metro, así que ¡necesitamos un instrumento que sea lo suficientemente sensible para “ver” a esas escalas!
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El interferómetro funciona enviando un haz de luz que se separa en dos haces; éstos se envían en direcciones diferentes a unos espejos donde se reflejan de regreso, entonces los haces al combinarse presentarán interferencia.
Las débiles ondas de los gravitones, que producen del espacio profundo, deberían chocar contra todo el planeta, y los cilindros separados por grandes distancias se verán afectados de forma simultánea. En 1.969, Weber anunció haber detectado los efectos de las ondas gravitatorias. Aquello produjo una enorme excitación, puesto que apoyaba una teoría particularmente importante (la teoría de Einstein de la relatividad general). Desgraciadamente, nunca se pudo comprobar mediante las pruebas realizadas por otros equipos de científicos que duplicaran el hallazgo de Weber.
Todas las fuerzas fundamentales son intermediadas por los emisarios de la familia de los Bosones, y, el Gravitón (se supone) que es el de la Gravedad.
De todas formas, no creo que, a estas alturas, nadie pueda dudar de la existencia de los gravitones, el bosón mediador de la fuerza gravitatoria. La masa del gravitón es 0, su carga es 0, y su espín de 2. Como el fotón, no tiene antipartícula, ellos mismos hacen las dos versiones.
Tenemos que volver a los que posiblemente son los objetos más misteriosos de nuestro Universo: Los agujeros negros. Si estos objetos son lo que se dice (no parece que se pueda objetar nada en contrario), seguramente serán ellos los que, finalmente, nos faciliten las respuestas sobre las ondas gravitacionales y el esquivo gravitón.

Imagen de un agujero negro en el núcleo de una galaxia arrasando otra próxima- NASA
La onda gravitacional emitida por el agujero negro produce una ondulación en la curvatura del espacio-temporal que viaja a la velocidad de la luz transportada por los gravitones. Algunos proyectos como LIGO, se llevaron años a la caza de esas ondas gravitatorias y, los expertos dicen que, cuando podamos leer sus mensajes, se presentará ante nosotros todo un nuevo universo que aíún no conocemos. Ahora, todo lo que captamos, las galaxias y estrellas lejanas, son gracias a la luz que viaja desde miles de millones de años luz hasta nosotros, los telescopios la captan y nos muestran esas imágenes de objetos lejanos pero, ¿Qué veremos cuando sepamos captar esas ondas gravitatorias que viajan por el Espacio a la velocidad de la luz como los fotones y, son el resultado del choque de galaxias, de agujeros negros y de estrellas de neutrones?
Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla, me obligan a pensar y me transporta de este mundo material nuestro a otro fascinante donde residen las maravillas del Universo. Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler,
es la escala de longitud por debajo de la cual el espacio tal como lo conocemos deja de existir y se convierte en espuma cuántica. El tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler o aproximadamente 10-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que puede existir; si dos sucesos están separados por menos que esto, no se puede decir cuál sucede antes y cuál después. El área de Planck-Wheeler (el cuadrado de la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2,61×10-66cm2) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro.

Me llama poderosamente la atención lo que conocemos como las fluctuaciones de vacío, esas oscilaciones aleatorias, impredecibles e in-eliminables de un campo (electromagnético o gravitatorio), que son debidas a un tira y afloja en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada momentáneamente energía de regiones adyacentes y luego la devuelven. Hace un par de días que hablamos de ello.
Ordinariamente, definimos el vacío como el espacio en el que hay una baja presión de un gas, es decir, relativamente pocos átomos o moléculas. En ese sentido, un vacío perfecto no contendría ningún átomo o molécula, pero no se puede obtener, ya que todos los materiales que rodean ese espacio tienen una presión de vapor finita. En un bajo vacío, la presión se reduce hasta 10-2 pascales, mientras que un alto vacío tiene una presión de 10-2-10-7 pascales. Por debajo de 10-7 pascales se conoce como un vacío ultra-alto.

El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra a aproximadamente 500 millones de años luz de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacíos no sorprende a la comunidad de astrónomos y cosmólogos, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes. Claro que, según creo yo personalmente, ese vacío, finalmente, resultará que está demasiado lleno, hasta el punto de que su contenido nos manda mensajes que, aunque lo hemos captado, no lo sabemos descifrar.
El vacío theta es el punto de partida para comprender el estado de vacío de las teoría gauge fuertemente inter-accionantes, como la cromodinámica cuántica.
No puedo dejar de referirme al vacio theta (vació θ) que, es el estado de vacío de un campo gauge no abeliano (en ausencia de campos fermiónicos y campos de Higgs). En el vacío theta hay un número infinito de estados degenerados con efecto túnel entre estos estados. Esto significa que el vacío theta es análogo a una fundón de Bloch en un cristal.
Se puede derivar tanto como un resultado general o bien usando técnicas de instantón. Cuando hay un fermión sin masa, el efecto túnel entre estados queda completamente suprimido. Cuando hay campos fermiónicos con masa pequeña, el efecto túnel es mucho menor que para campos gauge puros, pero no está completamente suprimido.
El “sumergirse” en el fantástico mundo de lo muy pequeño… ¡Es mágico!
















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