La técnica de la interferometría de muy larga base a longitudes de onda milimétricas (mm-VLBI) ha permitido obtener imágenes de los motores centrales de las galaxias activas con una resolución angular de decenas de microsegundos de arco. Para aquellos objetos más cercanos (M87, SgrA) se obtienen resoluciones lineales del orden de las decenas de Radios de Schwarzschild, lo que permite estudiar con detalle único la vecindad de los agujeros negros  supermasivos.

Al sintonizar hacia el centro de la Vía Láctea, los radioastrónomos exploran un lugar complejo y misterioso donde está SgrA que…¡Esconde un Agujero Nefro descomunal! Las observaciones astronómicas utilizando la técnica de Interferometría de muy larga base, a longitudes de onda milimétricas proporcionan una resolución angular única en Astronomía. De este modo, observando a 86 GHz se consigue una resolución angular del orden de 40 microsegundos de arco, lo que supone una resolución lineal de 1 año-luz para una fuente con un corrimiento al rojo z = 1, de 10 días-luz para una fuente con un corrimiento al rojo de z = 0,01 y de 10 minutos-luz (1 Unidad Astronómica) para una fuente situada a una distancia de 8 Kpc (1 parcec = 3,26 años-luz), la distancia de nuestro centro galáctico. Debemos resaltar que con la técnica de mm-VLBI disfrutamos de una doble ventaja: por un lado alcanzamos una resolución de decenas de microsegundos de arco, proporcionando imágenes muy detalladas de las regiones emisoras y, por otro, podemos estudiar aquellas regiones que son parcialmente opacas a longitudes de onda más larga.

Las galaxias activas tienen nucleos que brillan tanto, que pueden llegar a ser más luminosos que las galaxias que los alberga. Estas galaxias activas sae caracterizan porque en sus núcleos ocurren procesos no-térmicos que liberan enormes cantidades de energía que parece provenir de una región muy pequeña y brillante situada en el corazón de la galaxia.

Son muchos los indicios que favorecen la hipótesis de que tales objetos son agujeros negros muy masivos (del orden de 100-1000 millones de veces la masa del Sol), con un tamaño de 1 minuto-luz o varios días-luz. La enorme fuerza gravitatoria que ejercen estos agujeros negros atrae el gas y las estrellas de las inmediaciones, formando el denominado disco de acrecimiento que está en rotación diferencial en torno al objeto masivo.

El modelo de “Agujero Negro + disco de acrecimiento” es el más satisfactorio hoy día para explicar las propiedades de los núcleos activos de galaxias. Un aspecto muy destacado en la morfología de las regiones compactas de los núcleos activos es la presencia de una intensa emisión radio en forma de chorros (los denominados Jets relativistas), que están formados por un plasma de partículas relativistas que emanan del núcleo central y viajan hasta distancias de varios megaparsec.

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Algunas veces, cuando nos adentramos en teorías muy avanzadas de la Física que pretende “desnudar” al Universo para conocerlo en su más absoluta desnudez, uno no puede dejar de generar la idea de que, estamos volviendo de nuevo a escenarios mitológicos en los que, la imaginaciónn del hombre dibujaba escenarios que ahora nos pueden parecer demenciales, y, sin embargo, acercarse a ésta nueva Teoria que llaman de supercuerdas… No estámucho más alejado de todo aquello guardando las distancias entre ambas imaginaciones.

Esta “nueva teoría” la de Supercuerdas, nos dice que el Universo consta de diez dimensiones de espacio y una de tiempo que están creadas por delgadas cuerdas que, al mismo modo que si se trataran de las cuerdas de una lira, pueden vibrar, y, al vibrar, van creando partículas con las resonancias o notas que se generan de sus vibraciones.

En la Mitología muchos dioses tocan instrumentos musicales formados por cuerdas que al ser rasgadas suavemente van generando melódicos sonidos y, las diosas tejedoras van hilando el destino del mundo. La lira de Apolo o el Arpa de Orfeo se me vienen a la mente recordando escenas que la mitología nos dejó.

Claro que, llegó Tales de Mileto el antiguos  filósofo griego que nació en Mileto en la Jonia griega. Él fue, la fuente principal para la filosofía y la ciencia. Identificado como la primera persona que investigó los principios básicos, la cuestión de las sustancias procedentes de la materia y, por tanto, como el fundador de la escuela de filosofía natural. Thales estaba interesado en casi todo, la investigación de casi todas las áreas del conocimiento, la filosofía, la historia, la ciencia, las matemáticas, la ingeniería, la geografía y la política.

Propuso teorías para explicar muchos de los eventos de la naturaleza, la sustancia primordial, la importancia que tenía el agua para la vida, el apoyo de la tierra, y las causas de los cambios. Thales estaba muy involucrado en los problemas de la astronomía y formuló una serie de explicaciones de los acontecimientos cosmológicos en los que, (se decía) que tradicionalmente participan entidades sobrenaturales.

Su enfoque cuestionador a la comprensión de los fenómenos celestes fue el comienzo de la astronomía griega. Las hipótesis de Thales eran nuevas y audaces, el fue el que liberó a los fenómenos naturales de la intervención divina, el que allanó el camino hacia la empresa científica. Fundó la escuela de Mileto de la filosofía natural, desarrolló el método científico que más tarde y pasado el tiempo iniciaó la iluminación occidental en el campo científico. Una serie de anécdotas está estrechamente relacionada con las investigaciones de Thales sobre el Cosmos. Tales fue muy apreciado en la antigüedad, y una carta citada por Diógenes Laercio, y que pretendía ser de Anaxímenes a Pitágoras, informó “…que todo nuestro discurso debe comenzar con una referencia a Thales.” Fue el primero que dejó la mitología para emplear la lógica.

Claro que el relato sobre Mileto, aunque irremediablemente relacionado con el presente, es cosa del pasado. Ahora, como entonces, nos seguimos haciendo las mismas preguntas de ¿dónde estamos?, ¿qué hacemos aquí? ¿qué es la materia? y ¿de qué manera se rige el Universo en realidad? Estas y mil preguntas más son las que nuestra curiosidad nos hace formular con la esperanza de que alguien… nos pueda ofrecer alguna respuesta.

La Física del último siglo ha sido asombrosa y los avances a la vista están. Hemos llegado con la Mecánica Cuántica y la Relatividad hasta un Universo dosdoblado en dos partes: Uno que nos cuenta como es el microcosmos, ese “mundo de lo muy pequeño” y, el otro, nos habla de lo macroscópico, lo muy grande. Partículas infinitesimales y supercúmulos de galaxias conforman nuestro saber del Cosmos y, queriendo desentrañar los secretos que nos esconde, imaginamos teorías que pretenden ir encaminadas a desvelarlos.

         Aquí, en la figura, dicen que hay 7 dimensiones

Y, mientras tanto buscamos y procuramos indagar en lo más profundo de la Naturaleza, por el camino, podemos encontrarnos con gente que dicen cosas: “Detectan huellas de otras siete dimensiones en nuestro Universo Un mapa alternativo de la energía cósmica en el big bang corroboraría la teoría de las supercuerdas.” Es entonces cuando uno, no sabe si reir o llorar, al ver la osadía que algunos tienen que, por buscar un poco de notoriedad y algunos minutos de “gloria”, no se recatan en decir sandeces que no tienen ninguna base científica. Pero, los medios de comunicación ¡lo soportan todo!

Quiero recordar que lfue la Revista Time la que vino a poner la guinda en el léxico de la Física de partículas al proclamar la teoría de las Supercuerdas a bombo y platillo, lanzando a los cuatro vientos la noticia de una Teoria de Tdo. Una teoría que proponía una descripción unificada de todas las fuerzas de la Naturaleza, hasta la Gravedad, tan díscola ella negándose a entrar en el Modelo Estándar de la Física de Partículas, estaría allí incluída y cómodamente instalada en una Teoría libre de parámetros aleatorios e infinitos. ¡Qué maravilla!

La premisa básica de la nueva teoría era que reemplazaba a las familiares partículas puntuales por otras que eran segmentos cortos “de cuerda”. La teoría de cuerdas se caracteriza por una estructura que empuja las fronteras de las matemáticas (como la física ya ha hecho en alguna otra ocasión en el pasado) y las limitaciones conceptuales de la imaginación humana hasta extremos antes nunca experimentados.

Como todo en este mundo, la creación de esta teoría tiene su propia historia y sus propios héroes: Gabrielle Veneziano, Johon Schwartz, André Neveu, Pierre Ramond, Jeff Harvey, Joel Sherk, Michael Green, David Gross y un  dotado flutista de Hamelin que responde al nombre de Edward Witten y cuya flauta, etá hecha de increibles ecuaciones de tal complijidad topológica que, hasta a los más afamados físicos, se les ponen de punta los pelos de las cejas al enfrentarse a ellas.

Hablamos y hablamos de un universo hecho con  dimensiones extra que, pueden ser 10, 11 o 26 y, lo curioso del caso es que, aparte de una temporal que está presente en todas esas variantes, con el resto siempre hacemos el mismo reparto: tres de espacio (que es en el que nos movemos y no podemos renegar de su existencia) y, el resto -no importa el número- son dimensiones compactadas en el límite de Planck, al que, naturalemte, no tenemos manera de llegar.

Los tiempos cambian, y, con los cambios llegan las nuevas doctrinas o creencias, y, ¿por qué no? nuevas teorías. Desde hace algún tiempo venimos dando vueltas y vueltas, en el campo de la Física, a estas avanzadas teorías que no podemos demostrar, toda vez que, al contrario del Modelo Estándar, no son -por ahora- verificables sus predicciones. Me estoy refiriendo, como habeis podido suponer a la Teoría de supercuerdas, La cuerdad Heterótica, la Supergravedad y Supersimetría, y, finalmente, la última versión que viene a ser un compendio de todas las demás, la Teoría M.

Como nos dice Brian Greene en uno de los capítulos del libro El tejido del cosmos, que él titula: “Especulaciones sobre el espacio y el tiempo en la teoría M”, hoy, tres décadas después de la articulación de la teoría de cuerdas,la mayoría de los que trabajan en ella, creen que aún no tenemos una respuesta general para la pregunta fundamental: ¿qué es la teoría de cuerdas? A pesar de que sabemos bastante de la teoría, sus características más elementales son familiares y, a estas alturas, casi cercanas. Tampoco debemos despreciar los éxitos que ha cosechado y, desde luego, es bien sabido todo lo que nos promete y también ¿cómo no? los desafíos que suponen lograr todas esas promesas que en ella están encerradas.

La relatividad especial tiene la constancia de la Velocidad de la luz, la relatividad general tiene el principio de Equivalencia, la mecánica cuántica tiene, el principio de Incertidumbre y, sin embargo, los teóricos de cuerdas aún siguen buscando algo de lo que carece la teoría de cuerdas que, precisamente es: el tipo de principio nuclear que se encontraron en aquellas otras teorías y le dan razón de ser y la sólida base que toda teoría necesita para ser…¡una auténtica teoría!

Esa nueva teorías quiere explicarlo todo. Nada puede estar fuera de ella: ¡El Universo que  es, todo lo que existe, ahí estará!

La Teoría de Cuerdas nos habla de un lugar muy distante, casi tan distante como Hoz o la Atlántida (no, no sonrías Kike, que hablo en serio). Esta Teoría nos quiere llevar hasta los dominios de Planck, un lugar que nadie ha visitado nunca. Ni con un LHC que tuviera un millón de veces la potencia de energía del que ahora busca el Bosón de Higgs, podríamos ir allí. Tan lejano está ese lugar que, cuando los científicos tratan de llegar a él, situado en los primeros instantes después del comienzo del Tiempo, no saben, las matemáticas no responden a sus planteamientos y, de esa manera, nunca hemos podido llegar a saber que sucedió en aquellas primeras fracciones de segundo en el nacimiento del Big Bang, donde, supuestamente, se encuentra el límite de Planck.

¿Será tan difícil encontrar las “cuerdas” como localizar el mundo perdido de la Atlántida? Bueno, por aquí cerca de mi casa, en las costas de Doñana, en el mismo epicentro del Golfo de Cádiz, un equipo de científicos están buscando, afanosamente esa Ciudad perdida que nadie sabe si es leyenda o fue realidad alguna vez. Queda un atisbo de esperanza de poder encontrarla. Algunos textos antiguos la mencionan. Sin embargo, de las cuerdas ¿qué tenemos? ¡La Imaginación de algunos! ¡Las esperanzas de muchos!

Ni observando con una lupa podremos descubrir más de tres dimensiones de espacio en nuestro mundo cotidiano, la otra que completa el cuadro en el que estamos inmersos, según Einstein, es el Tiempo que siempre nos acompaña. Hasta ahí todo está -más o menos- conforme. Sin emnbargo, cuando se nos habla de 11 dimensiones de las que quitamos las cuatro antes mencionada y nos quedan siete compactadas o enrolladas…pero,  enrollada ¿dónde y cómo? Bueno, la teoría arranca de la Gravedad, que se basa en la geometría, así que cabe visualizar que algunas de esas dimensiones estén enrolladas en una bola minúscula. El tamaño de la bola es el característico del régimen de Planck, 10^-33 centímetrtos que viene a ser el tamaño de la cuerda que reemplaza a la partícula puntual.

Así, las partículas que conocemos, surgen en la forma de vibraciones de esas cuerdas, es decir, sus resonancias producen las partículas y, esas cuerdas tensadas, tendrían un número infinito de modos vibración (ese es, el fundamento del violín o del laud -si os acordáis de lo que os conté aquí de aquel viejo músico Italiano llamado Galileo (sí, el padre del astrónomo)-. Las vibraciones de las cuerdas reales se clasifican a partir de la nota fundamental y de sus armónicos o modos de frecuencia, Las matemáticas de las microcuerdas son similares. Nuestras partículas salen de los modos de frecuencia menor.

No, no será fácil llegar a las respuestas de éstas difíciles preguntas que la física tiene planteadas. Y, sin embargo, ¿cómo podríamos describir lo que en esta teoría ha llegado a causar tanta pasión en esos físicos que llevan años luchando con ella? Recuerdo haber leído aquella conferencia apasionante que dio E. Witten en el Fermilab. Su pasión y forma de encausar los problemas, sus explicaciones, llevaron a todos los presentes a hacerse fervientes y apasionados fans de aquella maravillosa teoría. Todos hablaban subyugados mucho después de que el evento hubiera terminado. Según contó León Lederman, que asistió a aquella conferencia: “Yo nunca había visto nada igual, cuando Witten concluyó su charla, hubo muchos segundos de silencio -¿es mucho?- antes de los aplausos.

Claro que, a medida que la teoría fue topándose con unas matemáticas cada vez más difíciles y una proliferación de direcciones posibles, el progreso y la intensidad que rodeaban a las supercuerdas disminuyeron hasta un nivel más sensato, y ahora, sólo podemos seguir insistiendo y esperar para observar que nos puede traer el futuro de esta teoría que, es posible (y digo sólo posible) que se pueda beneficiar, de alguna manera, de las actividades del LHC que, en algunas de sus incursiones a ese mundo fantasmagórico de lo infinitesimal, podría -y digo podría- atisvar la sombra que puedan producir las supercuerdas.

No son pocos los físicos capaces que están empeñados en demostrar esa teoría. Por ejemplo, Físicos de SLAC desarrollan una prueba de marco de trabajo dependiente para la Teoría de Cuerdas Crítica. La Teoría de Cuerdas resuelve muchas de las cuestiones que arruinan la mente de los físicos, pero tiene un problema importante — no hay actualmente ningún método conocido para comprobarla y, si las energías requeridas para ello, es la de Planck  (10¹⁹ GeV), la cosa se pone fea.

                              ¿Cómo llegsar hasta la energía de Planck?

Lo cierto es que, de momento, sólo es un sueño y, la energía de Planck está muy lejos de nuestro alcance. Poder contar con la energía de Planck, por el momento y durante mucho, mucho, muchísimo tiempo, será sólo un sueño que algunos físicos tienen en la mente. Una regla universal en la física de partículas es que para partículas con energías cada vez mayores, los efectos de las colisiones están determinados por estructuras cada vez más pequeñas en el espacio y en el tiempo. El modelo estándar es una construcción matemática que predice sin ambigüedad cómo debe ser el mundo de las estructuras aún más pequeñas. Pero existen varias razones para sospechar que sus predicciones pueden, finalmente (cuando podamos emplear más energía en un nivel más alto), resultar equivocadas.

¡Un universo de Supercuerdas! El sueño de Einstein comienza a tomar realidad, a través de un nuevo paradigma de la ciencia que viene a romper con la toda la visión del mundo y del universo que teníamos hasta ahora, más allá de lo imaginable. Si la Teoría de cuerdas, finalmente resultase ser cierta, ese descubrimiento llevaría al mundo y a la humanidad hasta una nueva dimensión de su propia conciencia.

Habrá que tener paciencia con la Teoría de cuerdas y con el hallazgo tan esperado del Gravitón que nos confirmará, al fín, que la Gravedad como las demás interacciones, también está cuantizada y tiene su Bosón transmisor. De lo que no acabo de estar seguro es…del hecho en sí, de que podamos unir la Gravedad con la Cuántica…¡son tan dispares! y ¡habitan en reinos tan diferentes!

Aunque, ¿qué puedo saber yo?

emilio silvera

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Algunas fórmulas de la Física merecen estar en un lugar destacado para que, cualquiera quen pase por allí las puedan ver y, al ver aquellos jeroglificos matemáticos, poder preguntar por sus significados. Uno de esos casos es el que aquí contamos. Muy justamente, la fórmula a la que nos estamos refiriendo, está inscrita en la cabecera de la lápida que indica el lugar en donde descansan los restos de Ludwig Boltzmann en el cementerio Zentralfriedhof de Viena:

Cuando algo nos gusta y nos atrae, cuando es la curiosidad la que fluía nuestros deseos por saber sobre las cosas del mundo, del Universo y las fuerzas que lo rigen, cuando la Física se lleva dentro al poder reconocer que es el único camino que nos dará esas respuestas deseadas, entonces, amigos míos, los pasos te llevan a esos lugares que, por una u otra razón tienen y guardan los vestigios de aquellas cosas que quieres y admiras. Así me pasó cuando visité el Fermilab, la tumba de Hilbert y, también en Viena, donde no pude resistir la tentación de ver, con mis propios ojos esa imagen de arriba y, desde luego, pensar en lo mucho que significaba la escueta S = k log W que figura en la cabecera de la lápida de Boltzmann como reconocimiento a su ingenio.

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Ese era el título que le puse a una serie de fotografías que, verdaderamente, llaman la atención. Así que, las busqué y traté de ponerlas aquí para ustedes pero, ¡Ah! la sorpresa fue mayúscula cuando al enviarlas, salió la página con los títulos pero sin las fotografías.

Me ví obligado (aquello quedaba feo) a enviar un mensaje al Administrador que, lo quitó.

Pero resulta que, Google, como siempre hace con mis trabajos, sí lo pudo pasar a sus páginas, así que, si lo quereis ver, simplemente teneis que pinchar abajo a la derecha, donde dice: “Suscripciones Web” encima de Google y, las imágenes apareceran por arte de magia.

¿Quién entiende los ordenadores? Yo, desde luego que no.

¡Que disfruteis de las imágenes! ¡Ah! y ya podeis dar las gracias a Kike.

Saludos

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