“Habiendo inventado la “materia oscura” para explicar lo que no pueden, se inventan también, las partículas que la conforma: Axiones, unas partículas supersimétricas que buscará el LHC.

El Axión es una partícula muy ligera (pero presumiblemente muy común) que, si existiera, resolvería un problema antiguo en la teoría de las partículas elementales. Se estima que tiene una masa menor que una millonésima parte de la del electrón y se supone que impregna el universo de una manera semejante al fondo de microondas. La materia oscuraconsistiría en agregaciones de axiones por encima del nivel general de fondo.”

 

NGC 346 en la Pequeña Nube de Magallanes. Entre los cúmulos de SMC y la nebulosa NGC 346 hay una región de formación de estrellas de unos 200 años luz -fotografía arriba-, por el telescopio espacial Hubble. Explorando esta Nebulosa, los astrónomos han identificado una población de estrellas embrionarias concatenadas a través  de las sombrías, entrelazadas franjas de polvo, que se ven aquí, a la derecha.

Ha habido dos momentos de grandes cambios en la Física occidental. El primero llegó con Galileo y Newton, que hicieron que la ciencia abandonara los antiguos ideales griegos de la razón pura, haciéndola rigurosa y dependiente de los datos experimentales y de la causalidad, rechazando conceptos tales como que la luz es una “cualidad”, e intentando cualificar cosas tales como luz y las fuerzas de la materia. Algunos, como Weinberg, siguen considerando a Newton como el científico más importante que ha existido:

Curvas de potencial en un sistema de dos cuerpos (aquí el Sol y la Tierra), mostrando los cinco puntos de Lagrange. Las flechas indican pendientes alrededor de los puntos L –acercándose o alejándose de ellos. Contra la intuición, los puntos L₄ y L₅  son máximos.

Big Bang, Big Bounce, Big Crunch y otros modelos que del Universo hemos creado para intentar exponer lo que el Universo es, como “nació” y como “morirá”, la inflación y expansión, la contracción final, el nuevo comienzo, las fuerzas fundamentales y las constantes que hace de nuestro Universo el que podemos contemplar.

Analizando las ideas del físico teórico David Bohm, que exploraba la sustitución de geodésicas clásicas (el menor camino entre dos punto en una superficie curva se conoce como geodésica) a través de trayectorias cuánticas. Estas curvas fueron aplicadas a ecuaciones cuánticas creadas en la década de 1950 por el físico indio Amal Kunar Raychaudhuri.

Empleando las ecuaciones de Raychaudhuri corregidas para la mecánica cuántica, Saurya y Ahmed derivaron ecuaciones de Friedmann también corregidas para la mecánica cuántica. Estas ecuaciones de Friedmann son una forma de describir la expansión y evolución del universo dentro del contexto de la Relatividad General.

Puede que todo surgiera a partir de esa densidad infinita. Allí comenzó el Tiempo y nació el Universo que se expandió, se crearon las partículas de materia, que se juntaron para formar los núcleos que al verse arropados por los electrones con sus cargas negativas, venían a equilibrar las positivas de los protones y, de esa manera, se pudieron unir para formar moléculas y materia. Sustancia cósmica primero, estrellas y galaxias después, y, dentro de toda esa vorágine, miles de millones de años más tarde, llegaron a surgir en los mundos ¡la vida! Pensando en todo esto, a uno se le viene a la cabeza pensamientos del pasado, enseñanzas escolares y preguntas que no tienen respuestas.

Lo de no mirar atrás… ¡No me gusta! Si lo hubiéramos hecho , ¿cómo habríamos aprendido lo que sabemos?

Desde que asustados mirábamos los relámpagos en las tormentas, hemos observado la Naturaleza y, de ella, hemos podido ir aprendiendo. Esos conocimientos han hecho posible que nuestras mentes evolucionen, que surjan las ideas, que la imaginación se desboque y, vaya siempre un poco más allá de la realidad. Imaginar ha sido siempre una manera de evadir la realidad. El viaje en el tiempo ha sido una de esas fantásticas ideas y ha sido un arma maravillosa para los autores de ciencia ficción que nos mostraban paradojas tales como aquella del joven que viajó hacia atrás en el tiempo, buscó a su bisabuelo y lo mató. Dicha muerte produjo de manera simultánea que ni su abuelo, su padre ni él mismo hubieran existido nunca. Claro que, tal suceso es imposible; existe una barrera o imposibilidad física que impide esta de paradoja y, si no existe tal barrera, debería exisitir. Creo que, aún en el hipotético caso de que algún día pudiéramos viajsar en el tiempo, nunca podríamos cambiar lo que pasó. El pasado es inamovible.

¡El Tiempo! ¿Es acaso una abstracción? ¿Por qué no es igual para todos? ¿Podremos dominarlo alguna vez?  Claro que saber lo que es el tiempo… ¡No lo sabemos!, y, según las circunstancias, siempre será diferente para cada uno de nosotros dependiendo de sus circunstancias particulares: Quien está con la amada no siente su transcurrir, una hora será un minuto, mientras que, el aquejado por el dolor, vivirá en otro tiempo, un minuto será una eternidad. En cuanto dominar lo que entendemos por tiempo… Si pensamos con lógica, en lugar de introducir posibilidades físicas particulares o locales,  pensaremos como nos enseño Einstein, a una mayor escala,  en la utilidad de un y un tiempo únicos y unidos en un bloque de espacio-tiempo que se moldea en presencia de la materia y se estira o encoge con la velocidad.

                        Hay en todas las cosas un ritmo que es parte de nuestro Universo.

“Hay simetría, elegancia y gracia…esas cualidades a las que se acoge el verdadero artista. Uno puede ver ese ritmo en la sucesión de las estaciones, en la forma en que la arena modela una cresta, en las ramas de un arbusto creosota o en el diseño de sus hojas. Intentamos copiar ese ritmo en nuestras vidas y en nuestra sociedad, buscando la medida y la cadencia que reconfortan. Y sin embargo, es posible ver un peligro en el descubrimiento de la perfección última. Está claro que el último esquema contiene en sí mismo su propia fijeza. En esta perfección, todo conduce hacia la muerte.”

De “Frases escogidas de Muad´Dib”, por la Irulan.

 

                            hemos imaginado estar en otros niveles

Salgamos ahora fuera del espacio-tiempo y miremos lo que sucede allí.  Las historias de los individuos son trayectorias a través del bloque. Si se curvan sobre sí mismas para formar lazos cerrados entonces juzgaríamos que se ha producido un en el tiempo. Pero las trayectorias son las que son. No hay ninguna historia que “cambie” al hacerla. El viaje en el tiempo nos permite ser parte del pasado pero no cambiar el pasado. Las únicas historias de viaje en el tiempo posibles son las trayectorias autoconsistentes.  En cualquier trayectoria cerrada no hay una división bien definida entre el futuro y el pasado.

                                          Siempre nos ha gustado imaginar

Si este tipo de viaje hacia atrás en el tiempo es una vía de escape del final termodinámico del universo, y nuestro universo parece irremediablemente abocado hacia ese final, hacia ese borrador termodinámico de todas las posibilidades de procesamiento de información, entonces quizá seres súper avanzados en nuestro futuro estén ya viajando hacia atrás, hacia el ambiente cósmico benigno que proporciona el universo de nuestro tiempo. No descarto nada. Si le dicen a mi abuelo hace más de un siglo y medio que se podría meter un documento en una maquinita llamada fax, y el documento, de manera instantánea, aparecería en otra máquina similar situada a kilómetros de la primera…, los habría tachado de locos.

Si se marcha en línea recta está claro quién va delante de quién. Si se marcha en círculo cualquiera está delante y detrás de cualquier otro. Como pregona la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista desde el que miremos las cosas.

“Lo primero que hay que comprender sobre los universos paralelos… es que no son paralelos. Es comprender que ni siquiera son, estrictamente hablando, universos, pero es más fácil si uno lo intenta y lo comprende un poco más tarde, después de haber comprendido que todo lo que he comprendido hasta ese momento no es verdadero.”

 

 

        Los hay que creen, que la vida, es única en la Tierra. De la misma forma nuestros sentidos actuales solo nos permiten percibir la parte física del Universo. A medida que vayamos evolucionando iremos accediendo a planos más sutiles de la Creación.

Lo cierto es que siempre nos hemos creído especiales, los elegidos, ¿los únicos? ¿Qué vamos a hacer con esta idea antrópica fuerte? ¿Puede ser algo más que una nueva presentación del aserto de que nuestra forma de vida compleja es muy sensible a cambios pequeños en los valores de las constantes de la naturaleza? ¿Y cuáles son estos “cambios”? ¿Cuáles son estos “otros mundos” en las constantes son diferentes y la vida no puede existir?

En ese sentido, una visión plausible del universo es que hay una y sólo una forma para las constantes y leyes de la naturaleza. Los universos son trucos difíciles de hacer, y cuanto más complicados son, más piezas hay que encajar. Los valores de las constantes de la naturaleza determinan a su vez que los elementos naturales de la tabla periódica, desde el hidrógeno 1 de la tabla, hasta el uranio, número 92, sean los que son y no otros. Precisamente, por ser las constantes y leyes naturales como son y tener los valores que tienen, existe el nitrógeno, el carbono o el oxígeno… ¡Y, también nosotros!

                            Nuestro Universo es como es las constantes son las que son

Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica, la que conforma todos los objetos del universo. Hay elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales, inestables y emiten radiación nosiva para la vida.

Hay varias propiedades sorprendentes del universo astronómico que parecen ser cruciales para el desarrollo de la vida en el universo. no son constantes de la naturaleza en el sentido de la constante de estructura fina o la masa del electrón. Incluyen magnitudes que especifican cuán agregado está el universo, con que rapidez se está expandiendo y cuánta materia y radiación contiene. En última instancia, a los cosmólogos les gustaría explicar los números que describen estas “constantes astronómicas” (magnitudes).  Incluso podrían ser capaces de demostrar que dichas “constantes” están completamente determinadas por los valores de las constantes de la naturaleza como la constante de estructura fina. ¡¡El puro y adimensional, 137!!

                         En nuestro planeta, como en otros, en cualquier charca caliente surgir la vida

Lo cierto es que, las características distintivas del universo que están especificadas por estas “constantes” astronómicas desempeñan un papel clave en la generación de las condiciones para la evolución de la complejidad bioquímica. Si miramos más cerca la expansión del universo descubrimos que está equilibrada con enorme precisión. Está muy cerca de la línea divisoria crítica que separa los universos que se expanden con suficiente rapidez para superar la atracción de la gravedad y así para siempre, de aquellos otros universos en los que la expansión finalmente se invertirá en un estado de contracción global y se dirigirán hacia un Big Grunch cataclísmico en el futuro lejano. Las tres formas de Universo que nos ponen los cosmólogos para que podamos elegir uno que será el que realmente se asemeja al nuestro. Abierto, plano y cerrado todo será en función de la Densidad Crítica que el Universo pueda tener-

                                         Todo dependerá de cual sea el de la densidad de materia.

De hecho, estamos tan cerca de esta divisoria crítica que nuestras observaciones no pueden decirnos con seguridad cuál es la válida a largo plazo. En realidad, es la estrecha proximidad de la expansión a la línea divisoria lo que constituye el gran misterio: a priori parece altamente poco probable que se deba al azar. Los universos que se expanden demasiado rápidamente son incapaces de agregar material para la formación de estrellas y galaxias, de modo que no pueden formarse bloques constituyentes de materiales necesarios para la vida compleja. Por el contrario, los universos que se expanden demasiado lentamente terminan hundiéndose antes de los miles de millones de años necesarios para que se tomen las estrellas.

Sólo universos que están muy cerca de la divisoria crítica pueden vivir el tiempo suficiente y tener una expansión suave para la de estrellas y planetas…y ¡vida!

Gráfico: Sólo en el modelo de universo que se expande de la divisoria crítica (en el centro), se forman estrellas y los ladrillos primordiales para la vida. La expansión demasiado rápida no permite la creación de elementos complejos necesarios para la vida. Si la densidad crítica supera la (más cantidad de materia), el universo será cerrado y terminará en el Big Crunch.

No es casual que nos encontremos viviendo miles de millones de años después del comienzo aparente de la expansión del universo y siendo testigos de un estado de expansión que está muy próximo a la divisoria que la “Densidad Crítica”. El hecho de que aún estemos tan próximos a esta divisoria crítica, después de algo más de trece mil millones de años de expansión, es verdaderamente fantástico. Puesto que cualquier desviación respecto a la divisoria crítica crece continuamente con el paso del tiempo, la expansión debe haber empezado extraordinariamente próxima a la divisoria para seguir hoy tan cerca (no podemos estar exactamente sobre ella).

Gráfico: La “inflación” es un breve periodo de expansión acelerada durante las primeras etapas de la Universo.

Pero la tendencia de la expansión a separarse de la divisoria crítica es tan solo otra consecuencia del carácter atractivo de la fuerza gravitatoria. Está claro con sólo mirar el diagrama dibujado en la página que los universos abiertos y cerrados se alejan más y más de la divisoria crítica a medida que avanzamos en el tiempo. Si la gravedad es repulsiva y la expansión se acelera, esto hará, mientras dure, que la expansión se acerque cada vez más a la divisoria crítica. Si la inflación duró el tiempo suficiente, podría explicar por qué nuestro universo visible está aún tan sorprendentemente próximo a la divisoria crítica. Este rasgo del universo que apoya la vida debería aparecer en el Big Bang sin necesidad de de partida especiales.

Todas estas explicaciones nos llevan a pensar que entre los miles de millones de galaxias conocidas que se extienden por el Universo, cada una de las cuales contiene a su vez miles de millones de estrellas, no es nada descabellado pensar que existen también, cientos de miles de millones de planetas que giran alrededor de muchas de esas estrellas, y que en alguno de estos últimos debe haber, como en el nuestro formas de vida, algunas inteligentes.

Han creado un mapa muy detallado del Universo cercano en 3D (según publica Europa Press). Un equipo internacional han podido completar el mapa más preciso y completo hecho hasta el momento y, con este avance, se puede conocer el universo y sus contenidos con una mayor precisión.

Así, nos hacemos una idea más o menos plausible del conjunto, podemos llegar a la conclusión de que, para llegar al estadio de evolucioón en el que nos encontramos, las estrellas tuvieron que más de 10.000 millones de años para hacer posible la existencia de materiales complejos aptos para la bio-química de la vida y, una vez conformado el primigenio material, se necesitaron otros 1.000 millones de años para que, las primeras y rudimentarias células vivas precursoras de la vida inteligente aparecieran.

Situada a 12.900 M de años-luz, descubren la Galaxia lejana y, seguramente, de la primeras

Hemos podido, observando a la Naturaleza, saber de todo esto que más arriba hemos comentado, y, todos los obtenidos, todos los secretos desvelados, todos los nuevos conocimientos, nos han acercado más y más al Universo infinito del que formamos parte y, al ritmo del universo, nuestras mentes han evolucionado para poder imaginar… ¡Hasta viajar en el Tiempo! Incluso pensamos en manejar las estrellas como ya, de hecho, podemos hacer con los átomos que las conforman.

emilio silvera

Un equipo del Lawrence Livermore National Laboratory hizo público en febrero que acaba de conseguir, por vez primera, que un reactor de fusión nuclear produzca más energía de la que consume. Se trata de un paso clave en el camino de lograr «ganancias de combustible» mayores que la unidad, algo fundamental en el objetivo de poder usar en el futuro una fuente energética inagotable y limpia, la misma que utilizan las estrellas.

Interacciones magnéticas entre dos electrones

Físicos del Instituto Weizmann de Ciencia en Israel han medido la interacción extremadamente débil entre los imanes más pequeños, dos electrones individuales, algo muy difícil de observar. Para ello, tuvieron que neutralizar el ruido magnético, que era un millón de veces más fuerte que la señal que tenían detectar.

Cada día que pasa, los físicos experimentales consiguen nuevos logros que nos llevan a un mayor conocimiento del funcionamiento de la naturaleza en su más infinitesimal expresión.

Antes ficciones, ahora, realidad

 

 

Investigadores de la Universidad de California Riverside (EE.UU.) crearon un nuevo tipo de dispositivo de memoria holográfica que mejora considerablemente las limitaciones de almacenamiento, al leer datos de manera paralela en vez de lineal, como lo hacen los sistemas convencionales. De esta forma, es capaz de almacenar múltiples imágenes en la misma zona utilizando luz y ángulos diferentes.

Tenemos por delante (y no a muy largo plazo) un futuro inimaginable.

 

Siempre queriendo saber: Una explosión Supernova en el Laboratorio

 

 

 

Un equipo de la Universidad de Oxford en Reino Unido utilizó una de las instalaciones de láser más poderosas del mundo para crear pequeñas versiones de explosiones de supernovas en el laboratorio. En concreto, la supernova simulada es Casiopea A, que ha desconcertado a los astrónomos debido a su estructura nudosa irregular que sugiere la presencia de campos magnéticos muy fuertes.

El resultado fueron fuertes campos magnéticos similares a los observados en Casiopea A. La técnica también podría ser utilizado para simular una amplia gama de procesos astrofísicos, según los investigadores.

 

Comprimen datos cuánticos por primera vez

Físicos de la Universidad de Toronto (Canadá) demostraron por primera vez que es posible comprimir datos cuánticos en una serie de qubits idénticos, uno de los retos a los que se enfrentarán los ordenadores del futuro, que se esperan mucho más rápidos y eficaces. La técnica podría allanar el camino para un uso más eficaz de memorias cuánticas.

La experiencia nos dice que, será mejor apartar la palabra imposible, ya que, a la vista de los descubrimientos que se van realizando en el ámbito de la mecánica cuántica… ¡cualquier cosa que podamos imaginar, será posible!

El rayo tractor acústico

Investigadores de la Universidad Dundee en Reino Unido y de la de Wesleyan en Illinois (EE.UU.) crearon el primer rayo tractor acústico, que puede atraer un objeto disparándole ondas ultrasónicas. La técnica podría tener una amplia gama de aplicaciones en la medicina, como la manipulación de objetos, fluidos y tejidos dentro del cuerpo, o la entrega de fármacos encapsulados a la ubicación exacta en el organismo que requiere tratamiento.”

          Los impactos de la vida moderno con los avances científicos y tecnológicos

Los avances se producen en todos los ámbitos y disciplinas del saber Humano, cada rama científica avanza en una carrera sin fin, lo que antes era un “milagro” hoy resulta lo natural y cotidiano y, en un futuro, si pudiéramos estar aquí para verlo, al igual que les pasaría a nuestros abuelos si vieran nuestro mundo presente, el asombro nos dejaría sin habla.

Hilbert llevaba razón cuando dejó en su tumba de Gotinga en Alemania, aquel mensaje:

Tenemos que saber, sabremos.

Lo que tradicionalmente llamamos “universo” puede que sea un pedazo de espacio en un archipiélago quizás infinito.

Tras décadas de intentos, los astrónomos han detectado la emisión del ion hidruro de helio, la primera especie molecular que se formó en el universo primitivo

El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.

Tras décadas de intentos, los astrónomos han detectado la emisión del ion hidruro de helio (HeH+), la primera especie molecular que se formó en el universo primitivo.

Química primordial

Poco después del big bang, hace 13.800 millones de años, el universo no era más que una masa de gas hidrógeno con trazas de helio y otros elementos ligeros. Una de las principales tareas del astrónomo actual es comprender cómo, a partir de esta sopa elemental, el universo fue evolucionando para formar la complejidad de planetas, estrellas y galaxias que lo componen hoy.

La temperatura media del universo primordial era muy alta pero, según el espacio se expande de forma adiabática, ha ido decreciendo desde entonces hasta enfriarse considerablemente. Unos 700.000 años después del big bang, cuando esta temperatura media bajó a unos 4000 grados, los átomos pudieron empezar a combinarse formando los primeros enlaces que, según predice la teoría, debieron estar constituidos por un átomo de hidrógeno y otro de helio.

A partir del ión HeH+ se debió formar la molécula de hidrógeno puro (H2), una especie fundamental cuya abundancia creciente fue dando lugar a la creación de nubes interestelares densas constituidas principalmente por tales moléculas. Estas nubes son los únicos lugares capaces de formar estrellas y fueron, por tanto, un ingrediente clave en la constitución del universo actual.

Terahercios

Tratando de verificar estas ideas teóricas, los astrónomos llevan décadas buscando la emisión de HeH+ en el espacio, pero hasta ahora de manera infructuosa. El ión fue primero producido de manera artificial en laboratorios terrestres en 1925 lo que permitió medir las longitudes de onda de sus emisiones. En las condiciones del medio interestelar actual, tales emisiones se concentran en el infrarrojo lejano, concretamente en torno a 149 micras y 75 micras (frecuencias de 2 y 4 terahercios) que, en la jerga espectroscópica, corresponden a las dos líneas rotacionales J=1-0 y J=2-1. Las medidas de estas emisiones resultaban extremadamente difíciles, y por eso han sido imposibles durante décadas debido a tres razones principales:

1. Son emisiones muy débiles pues el ión HeH+, formado a partir de un gas noble (muy poco reactivo) como el helio, es muy frágil y, por tanto, muy poco abundante. En el espacio interestelar se destruye rápidamente mediante su combinación con un electrón, lo que da lugar a un átomo neutro de hidrógeno y otro de helio (HeH+ + e- -> He + H).

2. Esta región del infrarrojo lejano, en torno a las 100 micras de longitud de onda (3 terahercios de frecuencia) resulta muy difícil de observar desde tierra, pues la atmósfera la apantalla completamente. Sin embargo, el telescopio superligero SOFIA que va montado en un avión jumbo Boeing 747, y del que ya hemos hablado en estas Crónicas del Cosmos, permite situarse por encima de la pantalla atmosférica para medir así en esta región del espectro electromagnético.

3. La tecnología necesaria para estas medidas suponía otro reto que ha podido ser superado gracias al espectrómetro GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) que cubre las longitudes de onda del lejano infrarrojo y que ha sido instalado recientemente en el telescopio SOFIA.

Rompecabezas químico

Ralf Güsten, del Instituto Max-Planck de Radioastronomía (Alemania), y su equipo de colaboradores han superado todas estas dificultades apuntando el telescopio SOFIA hacia la nebulosa planetaria NGC7027. Ésta es una nebulosa muy compacta, formada hace tan solo unos 600 años, a partir de la explosión de una estrella de tipo solar.

El residuo estelar que ha quedado en el centro de la nebulosa es una enana blanca cuya temperatura superficial alcanza los 200.000 grados, por lo que emite una intensa radiación ultravioleta que, al alcanzar el gas de la nebulosa, arranca fácilmente los electrones de los átomos como el hidrógeno y el helio. La zona en la que el helio está ionizado es ligeramente mayor que la del hidrógeno ionizado, por lo que queda una zona en la que coexiste el helio ionizado con el hidrógeno neutro. Ahí puede tener lugar la reacción de asociación radiativa que forma el ión de hidruro de helio.

Estas medidas permiten estimar los mecanismos por los que se forma y destruye el HeH+, incluyendo las tasas de producción y destrucción. Se logra así identificar una pieza muy importante del puzle de la química primordial, pues estas reacciones son el pilar sobre el que reposa gran parte de nuestro conocimiento sobre la evolución química del universo.

Los resultados de Ralf Güsten y colaboradores han sido publicados en el último número de la prestigiosa revista Nature.