sábado, 17 de abril del 2021 Fecha
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¡Son tántas las cosas que no sabemos!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Carnaval de Física    ~    Comentarios Comments (5)

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NeutrinosNeutrino - Wikipedia, la enciclopedia libre

NeutrinosLa suma de la masa de los neutrinos según los últimos datos cosmológicos -  La Ciencia de la Mula FrancisLa masa del neutrino: una crisis y el futuro | Conexión causalEl misterio de la masa de los neutrinos: ¿tiene la teoría de cuerdas la  clave?

Esas partículas fantasmales que llamamos neutrinos y que velozmente marchan por el Espacio atravesándolo todo en ausencia de su masa misteriosa que, a veces, a engañado a los físicos haciéndoles creer que eran taquiones.

bosón Z | Cuentos Cuánticoslos neutrinos y el modelo estándar - Ciencia y educación en Taringa!

En el modelo estándar se consideraba inicialmente al neutrino como a una partícula sin masa. De hecho, en muchos sentidos se la puede considerar de masa nula pues ésta es, por lo menos diez mil veces menor que la del electrón. Esto implica que los neutrinos viajan a velocidades muy cercanas a la de la luz.

El misterios de los neutrinosNobel de Física para investigadores de los neutrinos | TECNOLOGIA | EL  COMERCIO PERÚ

      El estudio de los neutrinos le dieron el Nobel

Son muchas las cosas que no sabemos. Por ejemplo, no sabemos si los neutrinos tienen alguna masa en reposo. Tenemos que saber cómo la violación de la simetría CP (el proceso que originó la materia) aparece, y, lo que es más importante, hemos de introducir un nuevo fenómeno, al que llamamos campo de Higgs, para preservar la coherencia matemática del modelo estándar.  La idea de Higgs, y su partícula asociada, el bosón de Higgs, cuenta en todos los problemas que he mencionado antes.  Parece, con tantos parámetros imprecisos (19) que, el modelo estándar se mueve bajo nuestros pies.

Qué es la supergravedad, la teoría por la que tres científicos recibieron  el "Oscar de la ciencia" - BBC News MundoReconocimiento a los padres de la supergravedad | En perspectiva | SciLogs  | Investigación y Ciencia

“El estadounidense Daniel Z. Freedman (MIT y Stanford), el holandés Peter van Nieuwenhuizen (Stony Brook) y el italiano Sergio Ferrara (CERN) han sido recientemente galardonados con el premio especial Breakthrough en física fundamental. Son los padres de la “Súper-Gravedad”.

Entre los teóricos, el casamiento de la relatividad general y la teoría cuántica es el problema central de la física moderna. A los esfuerzos teóricos que se realizan con ese propósito se les llama “super-gravedad”, “súper-simetría”, “supercuerdas” “teoría M” o, en último caso, “teoría de todo o gran teoría unificada”.

Gravedad Cuántica de Lazos, la prima fea de la gravedad cuántica. - NaukasGravedad cuántica, pesando lo muy pequeño (Tercera parte) - Naukas

Ahí tenemos unas matemáticas exóticas que ponen de punta hasta los pelos de las cejas de algunos de los mejores matemáticos del mundo (¿y Perelman? ¿Por qué nos se ha implicado?).  Hablan de 10, 11 y 26 dimensiones, siempre, todas ellas espaciales menos una que es la temporal.  Vivimos en cuatro: tres de espacio (este-oeste, norte-sur y arriba-abajo) y una temporal. No podemos, ni sabemos o no es posible instruir, en nuestro cerebro (también tridimensional), ver más dimensiones. Pero llegaron Kaluza y Klein y compactaron, en la longitud de Planck las dimensiones que no podíamos ver. ¡Problema solucionado!

¿Quién puede ir a la longitud de Planck para verla?

Leonard Susskind y el Paisaje Cósmico Stanford University - Silicon Valley  Lifestyle

“Como profesor de física, odio contar a los estudiantes algo importante y luego decirles que no puedo explicarlo. Que es demasiado avanzado. O que es demasiado técnico. Paso mucho tiempo imaginando la forma de explicar cosas difíciles en términos elementales. Una de mis mayores frustraciones es que nunca he conseguido encontrar una explicación elemental de por qué la teoría de cuerdas es acertada solo si el número de dimensiones es de diez. Ni lo ha conseguido nadie.”

Leonard Susskind

La puerta de las dimensiones más altas quedó abierta y, a los teóricos, se les regaló una herramienta maravillosa.  En el Hiperespacio, todo es posible.  Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mecánica cuántica, allí si es posible encontrar esa soñada teoría de la Gravedad cuántica.

Cuál es la ecuación matemática más hermosa del mundo? - BBC News MundoCuál es la ecuación matemática más hermosa del mundo? - BBC News Mundo

La ecuación que Stephen Hawking quería en su tumba - 15/03/2018 - EL PAÍS  UruguayProponen nuevo enfoque de Ecuación de Euler | Boletín BoCESCuestionando fundamentos, los 100 años de la Relatividad General de Einstein

NO, ninguna de estas ecuaciones (aunque todas son muy importantes), describen esa que buscan sin cesar y que llaman la de la Teoría del Todo, que lo podrá explicar todo… Einstein se pasó los últimos 30 años de su vida buscándola, recuerdo haber visto a la gente amontonada delante de un escaparate de la Quinta Avenida de Nueva York, y, al preguntar, me dijeron que allí exponían las últimas ecuaciones de Einstein de esa Teoría.

Así que, los teóricos, se han embarcado a la búsqueda de un objetivo audaz: buscan una teoría que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intento calor del universo en sus primeros tiempos, una teoría carente de parámetros, donde estén presentes todas las respuestas.  Todo debe ser contestado a partir de una ecuación básica.

¿Dónde radica el problema?

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La mecánica cuántica - YouTubeLa Mecánica Cuántica explicada en mis propias palabras y sin matemáticas |  Uruguay OC

Mecánica cuántica - Wikipedia, la enciclopedia libreLa Mecánica Cuántica

¡La Mecánica Cuántica!

Conoce qué significa E=MC2 y por qué es tan importante en la historia -  INVDESRelatividad general I: conceptos – Sólo es Ciencia

Ambas ecuaciones pusieron “patas arriba” a toda la física del momento y nos trajo la nueva cosmología

Algunos buenos físicos, desde siempre, han hablado de la belleza implícita en las matemáticas y, generalmente, se refieren a que con una gran economía de números nos pueden hablar de muchas cosas y además profundas. Como ejemplo de lo que digo, podríamos recordar la fórmula de Einstein de la Relatividad especial que a todos nos es familiar E = mc² y, la que nos describe la más compleja Relatividad general que no llena ni una línea de este comentario y que, sin embargo, nos habla de uno de los pensamientos más profundos que el ser humano haya podido tener. De hecho, a partir de esa ecuación de campo de la R.G., comenzó realmente la historia de lo que hoy conocemos como cosmología, tantos son sus mensajes sobre el Universo.

Por ejemplo

Para construir un campo de Yang-Mills cuyo grupo de gauge {\displaystyle {\mathcal {G}}_{s}} de dimensión m, necesitamos un campo multicomponente{\displaystyle {\boldsymbol {\Psi }}(\mathbf {x} )} (cuyas componentes {\displaystyle \Psi _{i}(\mathbf {x} )} suelen ser espinores de Dirac). Todas las componentes del campo están definidas sobre un espacio-tiempo \mathcal{M}:

 

{\displaystyle {\boldsymbol {\Psi }}(\mathbf {x} )={\begin{pmatrix}\Psi _{1}(\mathbf {x} )\\\Psi _{2}(\mathbf {x} )\\\ldots \\\Psi _{n}(\mathbf {x} )\end{pmatrix}}\qquad \mathbf {x} \in {\mathcal {M}}}

En la teoría de la Supersimetría, las matemáticas son realmente bellas y lo mismo podríamos decir de la teoría de Yang-Mills. La primera nos habla de una simetría que puede ser aplicada a las partículas elementales con el fin de transformar un Bosón en un fermión y viceversa. En las teorías supersimétricas más simples, cada Bosón tiene un compañero fermiónico y cada fermión tiene un compañero bosónico. Los compañeros bosónicos de los fermiones tienen nombres formados añadiendo “s” al principio del nombre del fermión, por ejemplo, selectrón, squark y sleptón.

El fin de la supersimetría?

Los compañeros fermiónicos de los Bosones tienen nombres formados reemplazando el “on” del final del nombre del Bosón por “ino” o añadiendo “-ino”, por ejemplo gluino, fotino, wino, y zino.

Los infinitos que causan problemas en las teorías cuánticas de campo relativistas (obligando a la renormalización) son menos severos en las teorías supersimétricas, porque las contribuciones a los infinitos de los Bosones y los fermiones se pueden cancelar unos a otros.

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El límite de la información está dado por las constantes de la...

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Se muestran resultados de LOgros de Einstein
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Qué es la Relatividad General? | El Cultural

Einstein hizo más que cualquier otro científico por crear la imagen moderna de las leyes de la naturaleza. Desempeñó un papel principal en la creación de la perspectiva correcta sobre el carácter atómico y cuántico del mundo material a pequeña escala, demostró que la velocidad de la luz introducía una relatividad en la visión del espacio de cada observador, y encontró por sí solo la teoría de la gravedad que sustituyó la imagen clásica creada por Isaac Newton más de dos siglos antes que él. Su famosa fórmula de      E = mc2 es una fórmula milagrosa, es lo que los físicos definen como la auténtica belleza. Decir mucho con pocos signos y, desde luego, nunca ningún físico dijo tanto con tan poco. En esa reducida expresión de E = mc2, está contenido uno de los mensajes de mayor calado del universo: masa y energía, son la misma cosa.

100 años de la Teoría de la Relatividad General | Space science,  Astrophysics, Albert einstein

Einstein siempre estuvo fascinado por el hecho de que algunas cosas deben parecer siempre iguales, independientemente de cómo se mueva el que las ve, como la luz en el vacío, c.

Él nos dijo el límite con que podríamos recibir información en el universo, la velocidad de c.

Él reveló todo el alcance de lo que Stoney y Planck simplemente habían supuesto: que la velocidad de la luz era una constante sobrehumana fundamental de la naturaleza. También sabía el maestro que, en el proceso de nuevas teorías, la búsqueda de la teoría final que incluyera a otras fuerzas de la naturaleza distintas de la gravedad, daría lugar a teorías nuevas y cada vez mejores que irían sustituyendo a las antiguas teorías. De hecho, él mismo la buscó durante los 30 últimos años de su vida pero, desgraciadamente, sin éxito. Ahora se ha llegado a la teoría de supercuerdas que sólo funciona en 10 y 26 dimensiones y es la teoría más prometedora para ser la candidata a esa teoría final de la que hablan los físicos.

Las constantes de la Naturaleza : Blog de Emilio Silvera V.Ciencias Planetarias y Astrobiología : La constante de estructura fina en  nuestro Universo

El número 137, es un número puro y adimensional de la constant3e de estructura fina. El Nobel Lederman decía: Todos los físicos del mundo deberían tener un cuadro en el lugar más destacados de sus casas, en el que pusiera un sólo número: 137 para que les recordara lo que no sabían.

La magia del número 137 - Blog de UnicoosLa Mecánica Cuántica: La estructura fina del hidrógeno

El físico espera que las constantes de la naturaleza respondan en términos de números puros que pueda ser calculado con tanta precisión como uno quiera. En ese sentido se lo expresó Einstein a su amiga Ilse Rosenthal-Schneider, interesada en la ciencia y muy amiga de Planck y Einstein en la juventud.

Lo que Einstein explicó a su amiga por cartas es que existen algunas constantes aparentes que son debidas a nuestro hábito de medir las cosas en unidades particulares. La constante de Boltzmann es de este tipo. Es sólo un factor de conversión entre unidades de energía y temperatura, parecido a los factores de conversión entre las escalas de temperatura Fahrenheit y centígrada. Las verdaderas constantes tienen que ser números puros y no cantidades con “dimensiones”, como una velocidad, una masa o una longitud.  Las cantidades con dimensiones siempre cambian sus valores numéricos si cambiamos las unidades en las que se expresan.

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Neutrinos, electrones, fotones, luz

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PARTÍCULAS BETA » Qué son, Características, Usos - Cumbre PueblosDesintegración beta - Wikipedia, la enciclopedia libre

Los físicos se vieron durante mucho tiempo turbados por el hecho de que a menudo, la partícula beta emitida en una desintegración del núcleo no alberga energía suficiente para compensar la masa perdida por el núcleo.  En realidad, los electrones no eran igualmente deficitarios.  Emergían con un amplio espectro de energías, y el máximo (conseguido por muy pocos electrones), era casi correcto, pero todos los demás no llegaban a alcanzarlo en mayor o menor grado.  Las partículas alfa emitidas por un nucleído particular poseían iguales energías en cantidades inesperadas.  En ese caso, ¿Qué era errónea en la emisión de partículas beta? ¿Qué había sucedido con la energía perdida?

Una Nobel no reconocida, Lise Meitner (1878-1968)

Lise Maitner

En 1.922, Lise Maitner se hizo por primera vez esta pregunta, y, hacia 1.930, Niels Bohr estaba dispuesto a abandonar el gran principio de conservación de la energía, al menos en lo concerniente a partículas subatómicas.  En 1.931, Wolfgang Pauli sugirió una solución para el enigma de la energía desaparecida.

Tipos de Emisiones

Tal solución era muy simple: junto con la partícula beta del núcleo se desprendía otra, que se llevaba la energía desaparecida.  Esa misteriosa segunda partícula tenía propiedades bastante extrañas.  No poseía carga ni masa.  Lo único que llevaba mientras se movía a la velocidad de la luz era cierta cantidad de energía.  A decir verdad, aquello parecía un cuerpo ficticio creado exclusivamente para equilibrar el contraste de energías.

Partícula beta - Wikipedia, la enciclopedia libre

Sin embargo, tan pronto como se propuso la posibilidad de su existencia, los físicos creyeron en ella ciegamente. Y esta certeza se incrementó al descubrirse el neutrón y al saberse que se desintegraba en un protón y se liberaba un electrón, que, como en la decadencia beta, portaba insuficientes cantidades de energía.  Enrico Fermi dio a esta partícula putativa el nombre de “neutrino”, palabra italiana que significa “pequeño neutro”.

La Desintegración Radiactiva, Partículas Beta, La Desintegración Beta  imagen png - imagen transparente descarga gratuita

El neutrón dio a los físicos otra prueba palpable de la existencia del neutrino.  Como ya he comentado en otra página de este trabajo, casi todas las partículas describen un movimiento rotatorio. Esta rotación se expresa, más o menos, en múltiples de una mitad según la dirección del giro.  Ahora bien, el protón, el neutrón y el electrón tienen rotación de una mitad. Por tanto, si el neutrón con rotación de una mitad origina un protón y un electrón, cada uno con rotación de una mitad, ¿qué sucede con la ley sobre conservación del momento angular? Aquí hay algún error. El protón y el electrón totalizan una mitad con sus rotaciones (si ambas rotaciones siguen la misma dirección) o cero (si sus rotaciones son opuestas); pero sus rotaciones no pueden sumar jamás una mitad. Sin embargo, por otra parte, el neutrino viene a solventar la cuestión.

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El núcleo atómico

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Carnaval de Física    ~    Comentarios Comments (3)

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El propio Rutherford empezó a vislumbrar la respuesta. Entre 1.906 y 1.908 (hace ahora un siglo) realizó constantes experimentos disparando partículas alfa contra una lámina sutil de metal (como oro o platino), para analizar sus átomos. La mayor parte de los proyectiles atravesaron la barrera sin desviarse (como balas a través de las hojas de un árbol), pero no todos.

El experimento de Rutherford

En la placa fotográfica que le sirvió de blanco tras el metal, Rutherford descubrió varios impactos dispersos e insospechados alrededor del punto central. Comprobó que algunas partículas habían rebotado. Era como si en vez de atravesar las hojas, algunos proyectiles hubiesen chocado contra algo más sólido. Rutherford supuso que aquella “balas” habían chocado contra una especie de núcleo denso, que ocupaba sólo una parte mínima del volumen atómico y ese núcleo de intensa densidad desviaban los proyectiles que acertaban a chocar contra él. Ello ocurría en muy raras ocasiones, lo cual demostraba que los núcleos atómicos debían ser realmente ínfimos, porque un proyectil había de encontrar por fuerza muchos millones de átomos al atravesar la lámina metálica

Las Dimensiones de un Átomo | Imperio de la Ciencia

El núcleo es minúsculo en relación al átomo. Sin embargo, ahí se encuentran los principales mecanismos y objetos que lo conforman, y, además, tiene el 99,99% de la masa del átomo.

Era lógico suponer, pues, que los protones constituían ese núcleo duro. Rutherford representó los protones atómicos como elementos apiñados alrededor de un minúsculo “núcleo atómico” que servía de centro (después de todo eso, hemos podido saber que el diámetro de ese núcleo equivale a algo más de una cienmilésima del volumen total del átomo).

En 1.908 se concedió a Rutherford el premio Nobel de Química por su extraordinaria labor de investigación sobre la naturaleza de la materia. Él fue el responsable de importantes descubrimientos que permitieron conocer la estructura de los átomos en esa primera avanzadilla.

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