Particularmente creo que, si el neutrón tiene masa, si la masa es energía (E=mc²), y si la energía es electricidad y magnetismo (según Maxwell), el magnetismo del neutrón no es tan extraño, sino que es un aspecto de lo que en realidad es, ¡materia! La materia es la luz, la energía, el magnetismo.  En definitiva, la fuerza que reina en el Universo y que está presente, de una u otra forma en todas partes.

¡Es Curioso!

Sea como fuere, la rotación del neutrón nos de la respuesta a esas preguntas:

¿Qué es el antineutrón?  Pues, simplemente, un neutrón cuyo movimiento rotatorio se ha invertido; su polo sur magnético, por decirlo así, está arriba y no abajo.  En realidad, el protón y el antiprotón, el electrón y el positrón, muestran exactamente el mismo fenómeno de los polos invertidos.

Es indudable que las antipartículas pueden combinarse para formar la “antimateria”, de la misma forma que las partículas corrientes forman la materia ordinaria.

La primera demostración efectiva de antimateria se tuvo en Brookhaven en 1.965, donde fue bombardeado un blanco de berilio con 7 protones BeV y se produjeron combinaciones de antiprotones y antineutrones, o sea, un “antideuterón”. Desde entonces se ha producido el “antihielo 3″, y no cabe duda de que se pudiera crear otros antinúcleos más complicados aun si se abordara el problema con más interés.

Pero, ¿existe en realidad la antimateria? ¿Hay masas de antimateria en el Universo?

Si las hubiera, no revelarían su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran serían idénticos a los de la materia corriente.  Sin embargo, cuando se encontrasen las masas de las distintas materias, deberían ser claramente perceptibles las reacciones masivas del aniquilamiento mutuo resultante del encuentro.  Así, pues, los astrónomos observan especulativamente las galaxias, para tratar de encontrar alguna actividad inusual que delate dichas interacciones materia-antimateria.

• Protón que una partícula elemental estable que tiene una carga positiva igual en magnitud a la del electrón  y posee una masa de 1,672614×10^-27 kg, que es 1836,12 veces la del electrón.  El protón aparece en los núcleos atómicos, por eso es un nucleón que está formado por partículas más simples, los quarks.
• Neutrón que es un hadrón como el protón pero con carga neutra y también permanece en el núcleo, pero que se desintegra en un protón, un electrón y un antineutrino con una vida media de 12 minutos fuera del núcleo.  Su masa es ligeramente mayor que la del protón (símbolo m_n), siendo de 1,6749286(10)x10^-27 kg.  Los neutrones aparecen en todos los núcleos atómicos excepto en el del hidrógeno normal que está formado por un solo protón.  Su existencia fue descubierta y anunciada por primera vez en 1.932 por James Chadwick (1891-1974).
• Neutrino, que es un leptón que existe en tres formas exactas pero con distintas masas.  Tenemos el v_e (neutrino electrónico) que acompaña al electrón, v_u (neutrino múonico) que acompaña al muón, y, v_T (neutrinotan) que acompaña a la partícula tan, la más pesada de las tres.  Cada forma de neutrino tiene su propia antipartícula.
  El neutrino fue postulado en 1.931 para explicar la “energía perdida” en la desintegración beta, fue identificado de forma tentativa en 1.953 y, definitivamente, en 1.956.  Los neutrinos no tienen carga y se piensa que tienen masa en reposo nula y viajan a la velocidad de la luz, como el fotón.  Hay teorías de gran unificación que predicen neutrinos con masa no nula, pero no hay evidencia concluyente.
• Electrón, que es una partícula elemental clasificada como leptón, con una carga de 9, 109 3897 (54)x10^-31 Kg y una carga negativa de 1, 602 177 33 (49)x10^-19 culombios.  Los electrones están presentes en todos los átomos en agrupamientos llamados capas alrededor están presentes en todos los átomos en agrupamientos llamados capas alrededor del núcleo; cuando son arrancados del átomo se llaman electrones libres.  Su antipartícula es el positrón, predicha por Paul Dirac.
  El electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Joseph John Thomson (1.856-1940).  El problema de la estructura (si la hay) del electrón no está resuelto.  Si el electrón se considera como una carga puntual, su autoenergía es infinita y surgen dificultades en la ecuación conocida como de Lorente-Dirac.
  Es posible dar al electrón un tamaño no nulo con un radio p_°o =e²/(mc²)=2,82×10^-13 cm., donde e y m son la carga y la masa, respectivamente, del electrón y c es la velocidad de la luz.  Este modelo también tiene problemas, como la necesidad de postular las tensiones de Poincaré.
  Ahora se cree que los problemas asociados con el electrón deben ser analizados utilizando electrodinámica cuántica en vez de electrodinámica clásica.
• Pión, que es una partícula elemental clasificada como mesón de la familia de los Hadrones al igual que el protón y el neutron que siendo hadrones están clasificados como bariones.
  El pión existe entre formas diferentes: neutro, con carga positiva y, con carga negativa.
  Los piones cargados se desintegran en muones y neutrinos (leptones); el pión neutro se desintegra en dos fotones de rayos gamma.
  Los piones como los kaones y otros mesones, como hemos dicho son una subclase de los hadrones; están constituidos por pares quark-antiquark y se cree que participan en las fuerzas que mantienen a los nucleones juntos en el núcleo.  Al principio se pensó que el muón era un mesón, pero ahora se incluye entre los leptones como la variedad intermedia entre el electrón y la partícula tau.

Como Gauss, Riemann, Hamilton, Euler, Ramanujan y tantos otros antes, y ahora Perelman, pronto aparecerán otros que, seguramente, nos darán las respuestas que aún están pendientes, para que podamos plantear la definitiva teoría decadimensional y tengamos las respuestas a tantas preguntas que no han sido contestadas.

Un día Einstein fue conducido a postular la teoría de la relatividad general partiendo de un principio físico, el principio de equivalencia (que la masa gravitatoria y la masa inerte de un objeto son iguales, de modo que todos los cuerpos, por muy grande que sean, caen en la Tierra a la misma velocidad). Sin embargo, no se ha encontrado todavía la contrapartida del principio de equivalencia para la teoría de cuerdas.

Está claro, como dice Witten, que la teoría de cuerdas proporciona, de hecho, un marco lógicamente consistente que engloba la gravedad y la mecánica cuántica, pero el principio análogo al de equivalencia que Einstein encontró para su teoría no ha sido aún encontrado para la teoría de cuerdas.

¿Tendremos que esperar (como para la solución de la conjetura de Poincaré) cien años para resolver la teoría de supercuerdas?

¡Quién sabe! El problema es muy complejo y encierra muchas cuestiones teóricas que, experimentalmente, no estamos capacitados ni tenemos los medios para poder comprobar.

Un ejemplo sencillo de la dilatación del tiempo es la conocida paradoja de los gemelos. Uno viaja al espacio y el otro lo espera en la Tierra. El primero hace un viaje a la velocidad de la luz hasta Alfa de Centauri y regresa. Cuando baja de la nave espacial, tiene 8′6 años más que cuando partió de la Tierra. Sin embargo, el segundo gemelo que esperó en el planeta Tierra, al regreso de su hermano, era ya un viejo jubilado. El tiempo transcurrido había pasado más lento para el gemelo viajero.

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

Pero hablemos de las tres posibles maneras en que puede estar conformado nuestro universo, dependerá finalmente, de la densidad critica.

La densidad crítica está referida a la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansión de nuestro universo. Así que si la densidad es baja se expandirá para siempre, mientras que una densidad muy alta colapsará finalmente. Si tiene exactamente la densidad crítica ideal, de alrededor de 10^-29 g/cm³, es descrito por el modelo al que antes nos referimos conocido como de Einstein-de Sitter, que se encuentra en la línea divisoria de estos dos extremos. La densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo representa sólo el 20% del valor crítico. Puede haber, sin embargo, una gran cantidad de materia oscura que elevaría la densidad hasta el valor crítico. Las teorías de universo inflacionario predicen que la densidad presente debería ser muy aproximada a la densidad crítica; estas teorías requieren la existencia de materia oscura.

La velocidad de escape está referida a la velocidad mínima requerida para escapar de un campo gravitacional. El objeto que escapa puede ser cualquier cosa, desde una molécula de gas a una nave espacial. Como antes he reflejado está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo del que pretende escapar (del núcleo). Un objeto que se mueva a velocidad menor a la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita parabólica, y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica.

Así hemos comprendido que, a mayor masa del cuerpo del que se pretende escapar, mayor será la velocidad que necesitamos para escapar de él. Veamos algunas:

Como se ve en el cuadro anterior, cada objeto celeste, en función de su masa, tiene su propia velocidad de escape para que cualquier cosa pueda salir de su órbita y escapar de él.

Para mí, la cosa está clara: el tiempo es imparable, el reloj cósmico sigue y sigue andando sin que nada lo pare, miles o cientos de miles, millones y millones de estrellas súper masivas explotarán en brillantes supernovas para convertirse en temibles agujeros negros.

Llegará un momento que el número de agujeros negros en las galaxias será de tal magnitud que comenzarán a fusionarse unos con otros hasta que todo el universo se convierta en un inmenso agujero negro, una enorme singularidad, lo único que allí estará presente: la gravedad.

Esa fuerza de la naturaleza que ahora está sola, no se puede juntar con las otras fuerzas que, como se ha dicho, tienen sus dominios en la mecánica cuántica, mientras que la gravitación residen en la inmensidad del cosmos; las unas ejercen su dominio en los confines microscópicos del átomo, mientras que la otra sólo aparece de manera significativa en presencia de grandes masas estelares. Allí, a su alrededor, se aposenta curvando el espacio y distorsionando el tiempo.

Esa reunión final de agujeros negros será la causa de que la Densidad Crítica sea superior a la ideal. La gravedad generada por el inmenso agujero negro que se irá formando en cada galaxia tendrá la consecuencia de parar la expansión actual del universo. Todas las galaxias que ahora están separándose las unas de las otras se irán frenando hasta parar y, despacio al principio pero más rápido después, comenzarán a recorrer el camino hacia atrás.  Finalmente, toda la materia será encontrada en un punto común donde chocará violentamente formando una enorme bola de fuego, el Big Crunch.

Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron las primeras quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos.  Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.

Las estrellas evolucionan desde que en su núcleo se comienza a fusionar hidrógeno en helio, de los elementos más ligeros a los más pesados.  Avanza creando en el horno termonuclear, cada vez, metales y elementos más pesados. Cuando llega al hierro y explosiona en la forma explosiva de  una supernova. Luego, cuando este material estelar es otra vez recogido en una nueva estrella rica en hidrógeno, al ser de segunda generación (como nuestro Sol), comienza de nuevo el proceso de fusión llevando consigo materiales complejos de aquella supernova.

Para el cosmólogo, la única certeza es que el universo morirá un día. Algunos creen que la muerte final del universo llegará en la forma del Big Crunch. La gravitación invertirá la expansión cósmica generada por el Big Bang y comprimirá las estrellas y las galaxias, de nuevo, en una masa primordial. A medida que las estrellas se contraen, las temperaturas aumentarán espectacularmente hasta que toda la materia y la energía del universo estén concentradas en una colosal bola de plasma ardiente que será el resultado final de la destrucción del universo tal y como lo conocemos.

Todas las formas de vida serán borradas de la faz de los mundos que las pudieran contener: evaporados por las enormes temperaturas o aplastados… no habrá escape.

Científicos y filósofos, como Charles Darwin y Bertrand Russell, han escrito lamentándose de la futilidad de nuestras míseras existencias, sabiendo que nuestra civilización morirá inexorablemente cuando llegue el fin de nuestro mundo. Las leyes de la física, aparentemente, llevan la garantía de una muerte final e irrevocable para todas las formas de vida, inteligente o no, del universo.

Yo, como Gerald Feinberg, físico de la Universidad de Columbia (ya desaparecido), creo que sí puede haber, quizá sólo una, esperanza de evitar la calamidad final.

Los aceleradores construidos en los años cuarenta y cincuenta llegaron hasta la marca de un segundo.  El Tevatrón del Fermilab llevó el límite a menos de una milmillonésima de segundo después del comienzo del Tiempo.  El nuevo supercolisionador superconductor proporcionara un atisbo del medio cósmico cuando el Universo tenía menos de una billonésima de segundo de edad.

Esta es una edad bastante temprana: una diez billonésima de segundo es menos que un pestañeo con los párpados en toda la historia humana registrada.  A pesar de ello, extrañamente, la investigación de la evolución del Universo recién nacido indica que ocurrieron muchas cosas aún antes,  durante la primera ínfima fracción de un segundo.

Todos los teóricos han tratado de elaborar una explicación coherente de los primeros momentos de la historia cósmica.  Por supuesto, sus ideas fueron esquemáticas e incompletas, muchas de sus conjeturas, sin duda, se juzgaran deformadas o sencillamente erróneas, pero constituyeron una crónica mucho más aclaradora del Universo primitivo que la que teníamos antes.

A los cien millones de años desde el comienzo del tiempo, aún no se habían formado las estrellas, si acaso, algunas más precoces.  Aparte de sus escasas y humeantes almenaras, el Universo era una sopa oscura de gas hidrógeno y helio, arremolinándose aquí y allá para formar protogalaxias.

A la edad de mil millones de años, el Universo tiene un aspecto muy diferente.  El núcleo de la joven Vía Láctea arde brillantemente, arrojando las sobras de cumulonimbos galácticos a través del oscuro disco; en su centro billa un quasar blancoasulado.  El disco, aún en proceso de formación, es confuso y está lleno de polvo y gas; divide en dos partes un halo esférico que será oscuro en nuestros días, pero a la sazón corona la galaxia con un brillante conjunto de estrellas calientes de primera generación.

Comenzaré ésta introducción diciendo que existe materia interestelar  o material entre las estrellas. La materia interestelar de nuestra Galaxia consiste en masa en un 99% de gas y 1%  de finas partículas de polvo. También existen unas pocas partículas de rayos cósmicos muy energéticas.

La materia interestelar se encuentra muy esparcida, con una densidad promedio de sólo una partícula/cm3. Sin embargo, existen fuertes variaciones sobre este promedio. Las partes más densas que incluyen regiones con máseres que contienen 10   moléculas de hidrógeno  por cm3, son también las más frías con temperaturas próximas al cero absoluto.

El material más caliente tiene temperaturas de 10   K y densidades de una partícula/m³ o menos. La materia interestelar es la reserva de materia para la formación de nuevas estrellas.

Hay materiales que se encuentran entre los planetas de los sistemas solares y que incluyen las partículas eléctricamente cargadas del viento solar, las partículas sólidas de polvo interplanetatio, el material de los cometas y otros gases y polvo del espacio interestelar.

Generalmente, la materia que podemos ver es la que está formada por quarks y leptones, es decir la formada por los protones y neutrones que rodeadas de electrones forman los átomos que, a su vez, unidos forman las moléculas que finalmente dan lugar a todo lo que vemos: Planetas, estrellas, Galaxias, y demás objetos del Universo. Es la materia Bariónica.