La Naturaleza en la Tierra que no deja de asombrarnos

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Hace mucho tiempo ya, desde que adquirimos consciencia de Ser, comenzamos a hacernos preguntas y plantearlas a otros que tampoco, ellos podían satisfacer nuestra curiosidad. La ignorancia ha sido una fiel compañera de la Humanidad… ‘Y continúa siéndolo!

Lo cierto es que, a nuestra especie siempre le pasó lo mismo que al gato del dicho, no pocas veces arriesgaron sus vidas por saber qué podía existir más allá de sus dominios, y, en precarias condiciones de seguridad emprendían aventuras que, no pocas veces, causaron algunas muertes. Ese “ingrediente”, la Curiosidad, ha estado siempre con nosotros y, desde niños comenzamos a plantear preguntas que, no siempre tienen respuestas.

Cuando una estrella consume todo el combustible nuclear de fusión, queda a merced de la Gravedad, y, en ella se produce una serie de acontecimientos que, al final de todas aquellas transiciones, lo que allí queda es algo muy distinto a lo que había. En la región ha “nacido una Nebulosa producto de una explosión supernova y ha quedado el remanente que, en sus entrañas puede llevar la residual estrella de neutrones o bien un agujero negro, y, si la estrella es como el Sol, una Nebulosa planetaria y una estrella enana blanca-

               Con frecuencia son observadas grandes explosiones de rayos Gamma

En realidad, cuando observamos el Universo y vemos los fenómenos que ahí ocurren, las transiciones de fase que se producen en la materia, las energías desatadas que por todas partes son proyectadas en explosiones de supernovas y colisiones de estrellas de neutrones o agujeros negros, cuando dos inmensas galaxias se funden en una y se fusionan mediante un Vals de Gravedad que dura algunos millones de años… Cuando todo eso ocurre, podríamos pensar que, la Vida, no está preparada para ese entorno. Sin embargo, ¡aquí estamos!

Estas constantes y estas fuerzas hacen posible que estemos aquí, que el universo sea como lo podemos observar. Sin algunas de ellas, la vida no sería posible.

   En función de la materia que pudiera contener, el universo sería abierto, cerrado o plano

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Perdonad el tono desagradable del narrador.

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¿Cómo pueden unos simples imanes formar una imagen tan bella? La respuesta se encuentra en una de las interacciones fundamentales que hacen de nuestro universo lo que es.

“Click. Con un leve toque, las piezas de colores comienzan a saltar y bailar. Como si tuvieran vida propia, en apenas unos segundos, todas los pequeños círculos se unen uno tras otro, ordenándose bajo una fuerza misteriosa. O no tanto, porque es obvio que la fuerza no es otra que la atracción magnética. Estos curiosos imanes fueron lanzados en una campaña de crowdfunding bastante exitosa, como un juego. Pero las posibilidades que parecen ofrecer unos sencillos imanes van mucho más allá. ¿Qué hace que unos pedazos de metal ferromagnético recubierto de plástico se conviertan en algo tan bello?”

Las fuerzas que podemos sentir en la vida cotidiana, es decir, la Gravedad y el electromagnetismo, aumentan con la cercanía: así, cuando más cerca está un clavo de un imán o una manzana del suelo, más se verán atraídos.

La ralentización del tiempo cerca de un agujero negro se debe a su intensa gravedad, que deforma el espacio-tiempo, un concepto descrito por la teoría de la relatividad general. Esta deformación implica que el tiempo transcurre más lentamente cuanto más cerca se está del agujero negro, un fenómeno conocido como dilatación gravitacional del tiempo. 

Claro que me llama poderosamente la atención que esa intensa Gravedad  actúe sobre el Tiempo que no es material, y, lo mismo me pasa, cuando leo que la luz (hecha de fotones sin masa), tampoco puede escapar a la fuerza de Gravedad que genera el Agujero negro. Esta fuerza decrece con la distancia, cuanto más lejos estemos del objeto que la genera, menos la sentiremos.

Por el contrario, la interacción fuerte disminuye cuanto más cerca y juntas están las partículas en el interior de los átomos, aumentando cuando las partículas se alejan las unas de las otras. Así, los Quarks confinados dentro de los nucleones (protones y neutrones), cuando tratan de separarse son retenidos por la fuerza nuclear fuerte que se vale de emisarios de la familia de los Bosones que se llaman Gluones.

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

“Ha sido un gran alivio.  He estado pensando en ello durante mucho tiempo”, comentó al enterarse de la noticia Franck Wilczek, uno de los premiados. ä libertad asintótica de los Qurks es en el límite de distancias pequeñas entre quarks o, equivalentemente, de altas energías, que los quarks interactúan débilmente entre sí. La interacción fuerte puede estudiarse aproximada-mente en el límite de altas energías.

 

 

“Frank Wilczek es Premio Nobel de Física 2004 por sus contribuciones a la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría de la interacción fuerte, junto a David Gross y a David Politzer. En 1973, Wilczek, estudiante de doctorado, y Gross, su director de tesis en la Universidad de Princeton, descubrieron la libertad asintótica que afirma que mientras más próximos estén los quarks menor es la interacción fuerte entre ellos; cuando los quarks están muy próximos entre sí se comportan como partículas libres lo que permitió confirmar su existencia en los experimentos. Politzer descubrió la libertad asintótica de forma independiente.” Fuente: Ciencia de la Mula francis

“No estaba claro que fuera un adelanto en aquel momento. La teoría que propusimos era descabellada en muchos aspectos y tuvimos que dar muchas explicaciones”, reconoció el investigador.”

 

                Politzer                           Wilczek                            David J. Gross

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

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

        Los Quarks confinados dentro de los nucleones (protones y neutrones) sujetos por los Gluones

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

Al igual que en la teoría electromagnética, las partículas pueden tener carga positiva o negativa, los componentes más diminutos del núcleo atómico pueden ser rojos, verdes o azules.

Además, de manera análoga a como las cargas opuestas se atraen en el mundo de la electricidad y el magnetismo, también los quarks de distinto color se agrupan en tripletes para formar protones y neutrones del núcleo atómico.

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

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

Según Frank Wiczek, que ahora pertenece al Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), su descubrimiento “reivindica la idea de que es posible comprender a la Naturaleza racionalmente”.  El físico también recordó que “fue una labor arraigada en el trabajo experimental, más que en la intuición”, y agradeció “a Estados Unidos por un sistema de enseñanza pública que tantos beneficios me ha dado”.

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

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

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

Así que la Cromo-dinámica Cuántica (QCD) describe rigurosamente la interacción fuerte entre los quarks y, en el desarrollo de esta teoría, como se ha dicho, jugaron un papel fundamental los tres ganadores del Nobel de Física de 2004 cuyas fotos y nombres hemos puesto antes.

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

Mini Big Bang a 100 metros bajo tierra

Habiendo mencionado el CER (Centro Europeo de Investigación Nuclear.), me parece muy oportuno recordar aquí que está a punto de finalizar la construcción del LHC (el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande del mundo ).

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

Los haces de partículas lanzadas a la velocidad de la luz que chocan en un punto determinado y se rompen en mil pedazos para desentrañar los misterios que esconde la materia.

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

             Frontera Francia – Suiza                       A 100 m bajo tierra la inmensa máquina LHC

En el corazón de la cordillera del Jura, justo en la frontera entre Francia y Suiza, el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), está ultimando la construcción de esta maravilla que, cuando se finalice de instalar todos los componentes de esta faraónica obra científica (cuyo coste está ya en 40.000 millones de euros y se ha tardado 15 años en construirse), unos 10.000 investigadores de 500 instituciones académicas y empresas esperan descubrir nuevas claves sobre la naturaleza de la materia y los ladrillos fundamentales de las que se compone el Universo.

Por aquel entonces decíamos:

¿Podremos encontrar por fin, en 2.008, cuando funcione este Gran Acelerador de Hadrones, esa esperada y soñada partícula, a la que algunos han llegado a llamar La “Partícula Divina”, conocida por partícula de Higgs y que se tiene por la partícula que proporciona las masas a todas las demás?

Este acelerador tan largamente esperado, comenzó a funcionar en 2.008 y, las partículas que se inyecten en su interior colisionaran aproximadamente seiscientos millones de veces por segundo, desencadenando la mayor cantidad de energía jamás observada en las condiciones de un laboratorio, aunque aun estará muy alejada de la energía necesaria para comprobar la existencia de las cuerdas vibrantes.  Pero eso sí, nos dejará ver otras partículas nuevas hasta ahora esquivas, pertenecientes al grupo más elemental de los componentes de la materia.

El LHC producirá tantos datos que necesitarán una pila de CD de 20 km. de altura para almacenar tanta información generada por los experimentos y, una legión de físicos para estudiar resultados. Será fascinante.

           En la gran máquina colisiones que imitan un Big Bang en miniatura

El trabajo que se lleva a cabo en el CERN constituye una contribución muy importante al conocimiento de la Humanidad para comprender el mundo que nos rodea.

La pregunta clave: ¿De qué se compone la materia de nuestro Universo? Y ¿Cómo llegó a convertirse en lo que es?

Es increíble el logro de conocimiento y tecnología que el hombre tiene conquistado a principios del siglo XXI, este mismo artilugio al que llaman acelerador LHC, es la mejor prueba de ello: Por ejemplo, los sistemas criogénicos que deben mantener ese inimaginable frío de 271 grados bajo cero o los campos electromagnéticos que deben asegurar que la aceleración de los haces de partículas las recorran los 27 km del anillo subterráneo a un 99,99% de la velocidad de la luz.

Si todo sale como está previsto y se cumplen todas las expectativas de los científicos, se calcula que cada segundo, un protón dará 11.245 vueltas al anillo del LHC.  Teniendo en cuenta que cada haz de estas partículas tendrá una duración de 10 horas, se estima que recorrerá un total de 10.000 millones de kilómetros (suficiente para llegar a Neptuno y volver).

La energía requerida por el haz de protones al viajar por el acelerador es el equivalente a un coche viajando a 1 .600 km/h por el carril rápido de una autopista imposible, o la cantidad de energía almacenada en los imanes superconductores que mantendrán la temperatura a-271° sería suficiente para derretir 50 toneladas de cobre.

El LHC está dividido en 8 sectores de 3,3 km cada uno, y, de momento, sólo se ha logrado el enfriamiento de uno de los sectores a la temperatura necesaria para llevar a cabo las colisiones que simularán, en miniatura, las condiciones del Big Bang.

El Bosón de Higgs, el tesoro más buscado, será el premio.  Una partícula que predice el modelo teórico actual de la Física, pero para el que hasta ahora no existe evidencia alguna.  Se supone que este “ladrillo” fundamental del cosmos (cuyo nombre proviene del físico escocés que propuso su existencia en 1.964, Peter Higgs) es crucial para comprender cómo la materia adquiere su masa.

John Ellis, uno de los investigadores del CERN, decía:

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

Espero que no sea así y que la dichosa partícula aparezca.  Herman Tey Kate, otro físico del CERN, se atrevió a predecir que, la partícula de Higgs aparecería antes de ocho meses a partir del comienzo de la búsqueda en los primeros meses de 2.010.

Al final (parece) que se salieron con la suya.

Creo que me he extendido demasiado en el ejemplo, cuando me introduzco en temas de Física se me va el santo al cielo, pero estamos tratando sobre nosotros y la manera en que evolucionamos para adquirir los conocimientos y sensaciones que tenemos.

En lo que a la materia “oscura” se refiere ¿No estarán gastando recursos y tiempo en algo que nunca encontrarán?

Emilio Silvera V.

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El insigne apóstol del Espiritualismo que fue León Denis, ha dejado como herencia a la humanidad pensamientos llenos  de sabiduría en el vasto campo de la vida espiritual, para bien explicarnos, qué somos, de donde venimos y hacia donde vamos los seres humanos que poblamos este planeta.

Nos dice Denis, que el Estudio del Universo nos conduce al estudio del alma, a la indagación del principio que nos anima y dirige nuestros actos.

            La Entropía hace su trabajo en nosotros como sistema cerrado que somos

“En promedio, el cuerpo se renueva entero cada 15 años. Si lo pensamos un poco, vivimos en un cierto frenesí de reposición permanente de algunas -casi todas, en realidad- de nuestras estructuras corporales. Podría decirse, incluso, que ya no somos el mismo organismo que éramos hace un par de meses. El ser humano está compuesto por 37 billones de células, que se regeneran constantemente para mantener los órganos y tejidos en perfecto estado. Hay células que se renuevan a diario, mientras que otras lo hacen una vez al mes, al año o incluso una vez en la vida.

La Fisiología nos enseña que las diferentes partes  del cuerpo humano se renuevan en un período de algunos años. Bajo la acción de dos grandes corrientes vitales, se produce un cambio perpetuo de moléculas en nosotros; las que desaparecen del organismo son sustituidas una a una por otras que provienen de la alimentación.

Desde las sustancias blandas del cerebro hasta las partes más duras de la armadura ósea,  todo nuestro ser físico se halla sometido a continuos cambios. Nuestro cuerpo se deshace y se reforma muchas veces durante la vida, sin embargo, a pesar de las modificaciones constantes, a través  de las transformaciones del cuerpo material, continuamos siendo las mismas personas. La materia de nuestro cerebro puede renovarse, pero nuestro pensamiento subsiste, y, con él, nuestra memoria., el recuerdo de un pasado del que nuestro cuerpo actual no participó. Hay, pues, en nosotros un principio distinto de la materia, una fuerza indivisible que persiste y se mantiene en medio de esos perpetuos cambios.

Sabemos que la materia no puede por sí misma organizarse, y producir la vida. Desprovista de unidad, se disgrega y se divide hasta lo infinito. En nosotros, por el contrario, todas las facultades, todas las abarca, las une, las ilumina;  y esta unidad es la conciencia, la personalidad, el yo; en una palabra: el alma.

El alma es el principio de la vida, la causa de la sensación; es la fuerza invisible e indisoluble que rige nuestro organismo y mantiene el acuerdo entre todas las partes de nuestro ser. Las facultades del alma no tienen nada de común con la materia. La inteligencia, la razón, el juicio, la voluntad no podrían ser confundidos con la sangre de nuestras venas o con la carne de nuestros músculos. Lo mismo ocurre con la conciencia, con ese privilegio  con que hemos de pesar y discernir el bien del mal. Ese lenguaje íntimo que se dirige a todo hombre, al más humilde como al más elevado, esa voz cuyos murmullos pueden turbar el esplendor de las mayores glorias, que no tiene nada de material.

Unas corrientes opuestas se agitan en nosotros. Los apetitos, los deseos pasionales tropiezan contra la razón y el sentimiento del deber. Ahora bien, si nosotros no fuésemos más que materia, no reconoceríamos  esas luchas, esos combates; nos dejaríamos llevar sin pesar, sin remordimiento, por nuestras tendencias naturales. Por el contrario, nuestra voluntad se halla frecuentemente en un conflicto, respecto de nuestros instintos. Por ella, podemos escapar de la influencia de la materia, dominarla y hacer de ella un dócil instrumento.

Así, pues, débil o poderoso, ignorante o esclarecido, un espíritu vive en nosotros y rige este cuerpo que, bajo su dirección, no es más que un servidor, un simple instrumento. Este espíritu  es libre y perfectible, y, por consiguiente, responsable. Cuanto más grande y noble es el ideal más sutíl y gloriosas son las obras que inspira. ¡Dichosa el alma a la que un noble entusiasmo  sustenta en su marcha: amor a la verdad, a la justicia, a la patria, a la humanidad!.. Dicen que el Alma está con nosotros pero… ¿Dónde está?

Ideas de León Denis recopiladas por Dante Pracilio.

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