Oct
8
¿La sustancia cósmica? ¡La semilla de la materia!
por Emilio Silvera ~
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La Tierra se estaba enfriando todavía, habían pasado mil trescientos millones de años desde que se formó, ya se habían hecho realidad los océanos y los mares del planeta, la radiación del Sol, una atmósfera enrarecida, poco oxígeno o total ausencia de él, y, sin embargo, ahí surgieron las primeras células replicantes que dieron comienzo a la fascinante historia de la vida.

Debajo de ésta imagen se puede leer:
“Hallan indicios de materia oscura unida al Cosmos. La evidencia muestra nuevos fenómenos físicos que podrían ser la extraña y desconocida materia oscura o la energía que se origina de los pulsares. Un detector de rayos cósmicos de dos mil millones de dólares en la Estación Espacial Internacional halló la huella de algo que pudiera ser la materia oscura, la misteriosa sustancia que se cree mantiene unido al cosmos.”
Instalan el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) en la Estación Espacial
“Pero los primeros resultados del Espectrómetro Magnético Alfa (AMS, por sus siglas en inglés) son casi tan enigmáticos como la materia oscuraen sí, la cual nunca ha sido observada directamente. Muestran evidencia de nuevos fenómenos físicos que podrían ser la extraña y desconocida materia oscura o la energía que se origina de los pulsares, anunciaron un miércoles científicos en el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra.”
Como no me canso de repetir, cualquiera de estas noticias nos vienen a decir que, de la “materia oscura”, nada sabemos. Sería conveniente, para que las cuentas cuadren, que exista esa dichosa clase de materia o lo que pueda ser, toda vez que, sin ella, no resulta fácil llegar a una conclusión lógica de cómo se pudieron formar las galaxias, o, de por qué se mueven las estrellas de la manera que lo hacen.

hace treinta años, los astrofísicos se enfrentan a este dilema: o bien las galaxias tienen mucha materia que no vemos, pero que causa una fuerte atracción gravitatoria sobre las estrellas externas (que por ello orbitarían tan rápido) o bien ni la ley de la gravedad de Newton ni la de Einstein serían válidas esas regiones externas de las galaxias. Las dos opciones son revolucionarias para la física: la primera implica la existencia de materia oscura en el universo (materia que no vemos pero que sí afecta al movimiento de las estrellas y galaxias), y la segunda implica que una ley básica (la de Newton/Einstein de la gravitación) es incorrecta.

En el momento actual, no sabemos cual de esas dos opciones es la buena (podrían incluso ser buenas las dos, es decir, que existiera materia oscura y además que la teoría de Newton/Einstein estuviera mal. No creo que sea ese el problema, debe haber una tercera opción desconocida que debemos encontrar). La gran mayoría de los astrofísicos prefieren explicarlo con la materia oscura (un camino cómodo y fácil) antes que dudar de las leyes de la gravitación de Newton/Einstein. Esto no es sólo cuestión de gustos, es que las leyes de la gravitación funcionan con una increíble exactitud en todos los demás casos donde las hemos puesto a prueba (en los laboratorios, en las naves espaciales y los interplanetarios, en la dinámica del Sistema Solar, etc.).
El problema de la materia oscura (si es que realmente existe y no es que las leyes de Newton/Einstein sean incompletas) es uno de los más importantes con los que se enfrenta la astrofísica hoy en día.
Cuando pienso en la existencia ineludible de esa “materia cósmica” primigenia, la primera y más sencilla clase de materia que se formó en las primeras fracciones del primer segundo del Big Bang, en la mente se me aparece una imagen llena de belleza creadora a partir de la cual, todo lo que ahora podemos contemplar es posible. La belleza de la idea es que toma dos problemas -la ventana del tiempo inadecuada para la formación de las galaxias y la existencia de la “materia oscura”- y los une para conformar una solución al dilema central de la estructura del universo.

La “materia oscura”, por hipótesis, tiene una ventana de tiempo mucho más larga que la materia ordinaria, porque se desapareja más pronto en el Big Bang. Tiene mucho tiempo para acumularse antes de que la materia ordinaria sea libre para hacerlo y formar los átomos. La “materia oscura o sustancia cósmica primera, es de porte más sencillo y no tiene ni requiere la complejidad de la materia bariónica para formarse, es totalmente translúcida y se sitúa por todas partes, es decir, permea todo el universo invadiendo todas sus regiones a medida que este se expande más y más. Y fue esa “invisible” sustancia cósmica, la que realmente hizo posible que las galaxias se pudieran formar a pesar de la expansión de Hubble.
El hecho de que la materia ordinaria caiga entonces en el agujero gravitatorio creado de este modo sirve para explicar por qué encontramos galaxias rodeadas por un halo de algo que hemos dado en llamar “materia oscura”. Tal hipótesis mata dos pájaros de un sólo tiro.
Pero debemos recordar que en este punto sólo tenemos una idea que puede funcionar, no una teoría bien construida. Para pasar de la idea a la teoría, tenemos que responder dos preguntas importantes y difíciles:
¿Cómo sería en realidad si existiera?
1. ¿Cómo explicamos la estructura de la “materia oscura”?
2. ¿Que es la “materia oscura”?
3. ¿Qué partículas son las que conforman ésta materia fantasmal?
Se habla de materia oscura caliente y fría. También, algunas veces me veo sorprendido por las ocurrencias que tienen algunos científicos de hoy que, como los antiguos, imaginan respuestas para acomodar las cuestiones que realmente desconocen y, buscan así, una salida airosa sin que se note la inmensa ignorancia que llevan consigo.

Podríamos comenzar a examinar estas cuestiones pensando en el modo en que la “materia oscura” pudo separarse de la nube caliente en expansión, de materiales que constituía el universo en sus comienzos. Por analogía de la discusión del desaparejamiento de la materia ordinaria después de la formación de los átomos, llamaremos también desaparejamiento a la separación de la “materia oscura” de aquella fuente “infinita” de energía primera. Una transformación como la que condujo a la formación de los átomos es necesaria para que ocurra el desaparejamiento. Todo lo que tiene que suceder es que la fuerza de la interacción de las partículas que forman la “materia oscura” caigan por debajo del punto en que el resto del universo puede ejercer una presión razonable sobre él. Después de esto, la “materia oscura” continuará a su aire, indiferente a todo lo que la rodee.


Resulta que desde el punto de vista de la creación de la estructura observada del universo, la característica más importante del proceso de desaparejamiento para la “materia oscura” es la velocidad de las partículas cuando son libres. Si el desaparejamiento tiene lugar muy pronto en el Big Bang, la “materia oscura” puede salir con sus partículas moviéndose muy rápidamente, casi a la velocidad de la luz. Si es así, decimos que la “materia oscura” está caliente. Si el desaparejamiento tiene lugar cuando las partículas están moviéndose poco a poco -velocidad significativamente menor que la de la luz- decimos que la materia está fría.
De los tipos de “materia oscura” que los cosmólogos toman en consideración, los neutrinos serán el mejor ejemplo de “materia oscura” caliente. Los neutrinos han llamado la atención de los científicos en relación a la “materia oscura” durante mucho tiempo. Para tener una idea aproximada del número de neutrinos del universo, podríamos decir que existe actualmente un neutrino por cada reacción nuclear que tuvo lugar desde siempre. Los cálculos indican que hubo aproximadamente mil millones de neutrinos producidos durante el Big Bang por cada protón, neutrón o electrón. Cada volumen del espacio del tamaño de nuestro cuerpo contiene unos diez millones de estos neutrinos-reliquias y en ellos no se encuentran los que se produjeron más tarde en las estrellas. Está claro que toda partícula tan corriente como ésta podría tener en principio un efecto muy grande sobre la estructura del Cosmos, si tuviera una masa.
Un alto en el camino para ver qué cosas se ven desde el Espacio:
Sigamos con la “materia oscura”
Pero resulta que la “materia oscura” caliente, actuando sola, casi con toda seguridad no podría explicar lo que observamos en el universo y que el escenario de “materia oscura-fria” debe modificarse por completo si queremos mantenerla como candidata a esa teoría última de la materia que “debe” existir en el universo pero, que no sabemos lo que es y la llamamos, precisamente por eso “materia oscura”.
El tema de la materia desconocida, invisible, oculta y misteriosa que hace que nuestro universo se comporte como la hace… ¿sigue siendo una gran incognita! Nadie sabe el por qué las galaxias se alejan las unas de las otras, el motivo de que las estrellas en la periferia de las galaxias se muevan a mayor velocidad de lo que deberían y otros extraños sucesos que, al desconocer los motivos, son achacados a la “materia oscura”, una forma de evadirse y cerrar los ojos ante la inmensa ignorancia que tenemos que soportar en relación a muchos secretos del Universo a los que no podemos dar explicación.

Claro que otros, han imaginado cuestiones y motivos diferente para explicar las cosas
Aunque no todas si son muchas las GUT y teorías de supersimetría las que predicen la de cuerdas en la congelación del segundo 10-35 después del comienzo del tiempo, cuando la fuerza fuerte se congeló y el universo se infló. Las cuerdas se deben considerar un subproducto del proceso mismo de congelación. Es cierto que aunque las diversas teorías no predicen cuerdas idénticas, sí predicen cuerdas con las mismas propiedades generales. En primer lugar las cuerdas son extremadamente masivas y también extremadamente delgadas; la anchura de una cuerda es mucho menor que la anchura de un protón. Las cuerdas no llevan carga eléctrica, así que no interaccionan con la radiación como las partículas ordinarias. Aparecen en todas las formas; largas lineas ondulantes, lazos vibrantes, espirales tridimensionales, etc. Sí, con esas propiedades podrían ser un candidato perfecto para la “materia oscura”. Ejercen una atracción gravitatoria y no pueden ser rotas por la presión de la radiación en los inicios del Universo.

El espesor estimado de una cuerda es de 10-30 centímetros, comparados con los 10-13 de un protón. Además de ser la más larga, y posiblemente la más vieja estructura del universo conocido, una cuerda cósmica sería la más delgada: su diámetro sería 100.000.000.000.000.000 veces más pequeño que el de un protón.. Y la cuerda sería terriblemente inquieta, algo así como un látigo agitándose por el espacio casi a la velocidad de la luz. Las curvas vibrarían como enloquecidas bandas de goma, emitiendo una corriente continua de ondas gravitacionales: rizos en la misma tela del espacio-tiempo. ¿Qué pasaría si una cuerda cósmica tropezara con un planeta? Al ser tan delgada, podría traspasarlo sin tropezar con un solo núcleo atómico. Pero de todos modos, su intenso campo gravitatorio causaría el caos.
El el LHC se afanan por encontrar evidencias de las cuerdas
Lo cierto es que todavía no se ha encontrado ninguna cuerda de este tipo. Si bien en los últimos años han surgido muchas candidatas a estar formadas por un efecto de lente de este tipo, la mayoría han resultado ser dos cuerpos distintos pero muy similares entre sí. Pese a ello, los astrofísicos y los teóricos de cuerdas no pierden la esperanza de encontrar en los próximos años, y gracias a telescopios cada vez más potentes, como el GTC y aceleradores como el LHC las evidencias directas de la existencia de este tipo de cuerdas; evidencias que no sólo nos indicarían que las teorías de cuerdas van por buen camino, sino que el modelo del Big Bang es un modelo acertado.
Podría ser el efecto de lente generado por una cuerda cósmica
Por tanto, cuando observásemos un objeto con una cuerda cósmica en la trayectoria de nuestra mirada, deberíamos ver este objeto dos veces, con una separación entre ambas del orden del defecto de ángulo del cono generado por la curvatura del espacio-tiempo. Esta doble imagen sería característica de la presencia de una cuerda cósmica, pues otros cuerpos, como estrellas o agujeros negros, curvan el espacio-tiempo de manera distinta. Por tanto, una observación de este fenómeno no podría dar lugar a un falso positivo.
En este sentido, el nombre de cuerda cósmica está justificado debido a que son impresionantemente pesadas, pasando a ser objetos macroscópicos aun cuando su efecto es pequeño. Una cuerda de seis kilómetros de longitud cuya separación entre ambas geodésicas es de apenas 4 segundos de arco tendría ¡la masa de la Tierra!. Evidentemente, cuerdas de este calibre no se espera que existan en la naturaleza, por lo que los defectos de ángulo esperados son aún menores y, por tanto, muy difíciles de medir.

Una de las virtudes de la teoría es que puede detectarse por la observación. Aunque las cuerdas en sí son invisibles, sus efectos no tienen por qué serlo. La idea de las supercuerdas nació de la física de partículas, más que en el de la cosmología (a pesar de que, la cuerdas cósmicas, no tienen nada que ver con la teoría de las “supercuerdas”, que mantiene que las partículas elementales tienen forma de cuerda). Surgió en la década de los sesenta cuando los físicos comenzaron a entrelazar las tres fuerzas no gravitacionales – electromagnetismo y fuerzas nucleares fuertes y débiles – en una teoría unificada.
En 1976, el concepto de las cuerdas se había hecho un poco más tangible, gracias a Tom Kibble. Kibble estudiaba las consecuencias cosmológicas de las grande teorías unificadas. Estaba particularmente interesado en las del 10^-35 segundo después del Big Bang.
Podrían estar por todas partes
Aunque no todas si son muchas las Grandes Teorías Unificadas y teorías de supersimetría las que predicen la formación de cuerdas en la congelación del segundo 10-35 despues del comienzo del tiempo, cuando la fuerza fuerte se congeló y el universo se infló. Las cuerdas se deben considerar un subproducto del proceso mismo de congelación. Es cierto que aunque las diversas teorías no predicen cuerdas idénticas, sí predicen cuerdas con las mismas propiedades generales. En primer lugar las cuerdas son extremadamente masivas y también extremadamente delgadas; la anchura de una cuerda es mucho menor que la anchura de un protón. Las cuerdas no llevan carga eléctrica, así que no interaccionan con la radiación como las partículas ordinarias. Aparecen en todas las formas; largas líneas ondulantes, lazos vibrantes, espirales tridimensionales, etc. Sí, con esas propiedades podrían un candidato perfecto la “materia oscura”. Ejercen una atracción gravitatoria, no pueden ser rotas por la presión de la radiación en los inicios del Universo.
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Como habéis podido comprender, todas estas teorías están por demostrar y sólo son conjeturas derivadas de profundos pensamientos de lo que puso ser y de lo que podría ser. Nada relacionado con la materia oscura, las supercuerdas o las cuerdas cósmicas ha sido demostrado ni se han observado por medio alguno en nuestro Universo. Sin embargo, no descartar nada y hacer lo posible por demostrarlas, es la obligación de los científicos que tratan de buscar una explicación irrefutable de cómo es el Universo y por qué es así.
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El misterioso “universo” de los campos cuánticos que nadie sabe lo que esconde
A los cosmólogos les gusta visualizar esta revolucionaria transición como una especie de “cristalización”: el espacio, en un principio saturado de energía, cambió a la más vacía y más fría que rodea actualmente nuestro planeta. Pero la cristalización fue, probablemente, imperfecta. En el cosmos recién nacido podría haberse estropeado con defectos y grietas, a medida que se enfriaba rápidamente y se hinchaba. En fin, muchas elucubraciones y conjeturas que surgen siempre que no sabemos explicar esa verdad que la Naturaleza esconde y, mientras tanto nosotros, simples mortales de la especie Homo, seguimos dejando volar nuestra imaginación que trata, cargada siempre de curiosidad, de desvelar esos misterios insondables del Universo.
Finalmente sabremos sobre esa sustancia cósmica que impregna todo el universo pero, no será la “materia oscura” de la que todos hablan, será otra cosa muy diferente e inimaginable en estos momentos en los que, nuestra ignorancia, echa mano de cualquier cosa para poder ocultarla… ¡materia oscura! ¿Qué es eso?
emilio silvera
Oct
7
¡Las estrellas! Esa Gran Familia
por Emilio Silvera ~
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Cuando en 2009, se celebró el Año Internacional de la Astronomía y pudimos ser uno de los colaboradores de aquel evento Internacional, en éste página, cada día, se exhibieron trabajos de interés para explicar cuestiones del Universo, cosas que la gente de la calle desconocían, y, con la intención de que les llegará esta información, así nos empeñamos durante todo el año en presentar diversos temas del Universo contados y explicados de manera sencilla para su mejor entendimiento.
Uno de los temas que se trataron, fue el de la variedad de estrellas que habían en el cielo, ya que, no todas son iguales ni están compuestas por los mismos materiales, así que, relacionamos aquí algunas de ellas para que, al menos, nuestros lectores tuvieran una idea más amplia sobre lo que realmente son las estrellas que cada noche pueden contemplar brillando en el cielo.

Símbolo del AIA
Oct
6
El Universo y la Vida… ¡Nuestra imaginación!
por Emilio Silvera ~
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¿Secretos del Universo? ¡Muchos!
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“Una inteligencia que conociese, en un momento determinado, todas las fuerzas que operan en la Naturaleza, así como las posiciones momentáneas de todas las cosas que constituyen el universo, sería capaz de condensar en una sola fórmula los movimientos de los cuerpos más grandes del mundo y los de los átomos más ligeros, siempre que su intelecto sea bastante poderoso para someter a análisis todos los datos; para él nada sería incierto, el pasado y el futuro estarían presentes ante sus ojos.”

Inmensas galaxias cuajadas de estrellas, nebulosas y mundos. Espacios interestelares en los que se producen transmutaciones de materia que realizan el asombroso “milagro” de convertir unas cosas en otras distintas. Un Caos que lleva hacia la normalidad. Estrellas que explosionan y riegan el espacio de gas y polvo constituyentes de materiales en el que se forjarán nuevas estrellas, nuevos mundos y nuevas formas de vida.

Criaturas de otros mundos que, como nosotros, sienten y padecen
No pocas veces nos tenemos que maravillar ante las obras de la Naturaleza, en ocasiones, con pinceladas de las propias obras que nosotros mismos hemos sido capaces de crear. Así, no es extraño que algunos piensen que la Naturaleza nos creó para conseguir sus fines, que el universo nos trajo aquí para poder contemplarse así mismo.
Siempre hemos tratado de saber lo que el Universo es, lo que la Naturaleza esconde para conocer los mecanismos de que ésta se vale para poder hacer las maravillas que podemos contemplar tanto en la tierra como en el cielo. Valles, ríos y montañas, hermosos bosques de lujuriante belleza , océanos inmensos llenos de formas de vida y, criaturas que, conscientes de todo eso, aunque algunas veces temerosas ante tanto poder, no por ello dejan de querer saber el origen de todo.

Hemos tenido la suerte de venir a parar a un mundo acogedor y maravilloso
Es posible que nos creamos más de lo que en realidad somos. Queremos jugar con fuerzas que no hemos llegado a comprender y, desde las estrellas y las inmensas galaxias, hasta los mundos y las fuerzas que todo lo rigen en el Universo, hemos querido conocer para poder, con esos conocimientos, crear la misma creación. Los científicos han dado ya el primer paso para la creación de la vida sintética, han sido capaces de crear un cromosoma completo a partir de una célula de levadura. El logro es considerado un gran hallazgo dentro de la biología sintética, que busca diseñar organismos desde sus principios más básicos.
¿Hasta dónde queremos llegar? ¿Seremos capaces de desvelar los secretos de la luz? ¿Qué pasará entonces, cuando no tengan secretos para nosotros los símbolos que representan c, h, e (la velocidad de la luz, la constante de Planck y el electromagnetismo, es decir, Planck y la mecánica cuántica, Einstein y la relatividad y Maxwell con los misterios de la luz)?

A veces, viendo como se desarrollan las cosas y cómo se desenvuelven los hechos a medida que el Tiempo transcurre, no tenemos más remedio que pensar que parece como sí, la Naturaleza, supiera que estamos aquí y, desde luego, nos tiene impuesto límites que no podemos traspasar hasta que “ella” no considera que estamos preparado para ello. Un amigo asiduo a éste lugar nos decía que la Naturaleza nos preserva de nosotros mismos. Nosotros, los humanos, no conocemos ninguna regla que nos prohíba intentar todo aquello que podamos imaginar y, de esa manera, a veces, jugamos a ser dioses, sin caer en la cuenta que, tales juegos pueden ser… ¡muy peligrosos! La Inteligencia Artificial, podría ser el mejor ejemplo: ¡Queremos darle entendimiento y hasta sentimientos a los robots!
¿Estamos locos? No es eso, es simplemente que la imaginación humana nunca dejará de trabajar y siempre tenderá a ir más allá de lo que podamos ni siquiera imaginar. He dicho muchas veces que adquirir un nuevo conocimiento nos posibilita para plantear nuevas preguntas que, antes de conseguir ese nuevo saber, no podíamos plantear. Los conocimientos son como llaves que nos van abriendo nuevas puertas y, los avances son exponenciales, a mayor conocimiento mayores avances y más rápidamente cada vez. Esperemos que no tengamos que arrepentirnos nunca de nuestra osadía irresponsable.

Siempre hemos mirado hacia el Universo
Pero, ¿acaso no somos, nosotros mismos universo? Dicen que genio es aquel que puede plasmar en realidad sus pensamientos y, aunque nos queda mucho camino por recorrer, lo cierto es que, hasta el momento presente, mucho de eso se ha realizado ya. Es decir, hemos sabido de qué están hechas las estrellas, conocemos la existencias de las grandes estructuras del Universo constituidas por cúmulos y supercúmulos de galaxias, sabemos de mundos en los que, con mucha probabilidad puedan existir criaturas diversas que, conscientes o no, piensen, como nosotros, en todos los secretos que el Universo esconde.

Estamos hechos de polvo de estrellas
Sinceramente creo que, dentro de nosotros, están todas las respuestas a las preguntas que podamos plantear, toda vez que, como parte del Universo que somos, en nuestros genes, en lo más profundo de nuestras mentes están grabados todos los recuerdos y, siendo así, solo se trata de recordar para saber lo que pasó, para comprender los orígenes y, finalmente saber, el por qué estamos aquí y para qué. Nos hemos olvidado de que somos “polvo de estrellas”, los materiales que nos conforman se forjaron en los “hornos” nucleares de los astros que brillan en el firmamento lejano. A temperaturas de millones de grados se pudieron fusionar los elementos que hoy están en nosotros. Una Supernova, hace miles de millones de años, hizo brillar el cielo con un resplandor cegador, una enorme región quedó sembrada de materiales en forma de Nebulosa que, con el paso de los eones, conformó un sistema planetario con un Sol central que le daba luz y calor a un pequeño planeta que, mucho después, llamaron Tierra. Los seres que allí surgieron y evolucionaron, eran el producto de grandes transiciones de fase y cambios que, desde el Caos hizo todo el recorrido necesario hasta la creación de la Vida consciente.
De esa manera, sin lugar a ninguna duda, podemos hablar de un Universo viviente en el que, la materia evoluciona hasta la vida y los pensamientos. En el que en un carrusel sin fin surgen nuevas estrellas y nuevos mundos en los que, como en la Tierra, pasando el tiempo, también surgirá la vida que, podrá ser… ¡de tantas maneras! Una galaxia como la Vía Láctea puede tener más de cien mil millones de estrellas, en el universo pueden estar presentes más de cien mil millones de galaxias, los mundos que existen en una sola galaxia son cientos de miles de millones y, sabiendo todo eso, ¿Cómo poder pensar que la vida sea única en la Tierra?
“La vida se abre paso… ¡imparable!”
“…en alguna pequeña charca caliente, tendrían la oportunidad de hacer el trabajo y organizarse en sistemas vivos…” Eso comentaba Darwin sobre lo que podría ocurrir en la Naturaleza. Hemos podido constatar la persistencia con la que la vida, se abre paso en este mundo, la hemos podido hallar en lugares tan insólitos como fumarolas marinas a más de 100 ºC, o en aguas con una salinidad extrema, o, a varios kilómetros de profundidad bajo tierra, o, nutriéndose de metales, o metanógenas y alófilas y tantas otras infinitesimales criaturas que nos han causado asombro y maravilla.
Si, amigos míos, en lo que a la vida se refiere, ésta se abre paso en los lugares más extremos e inesperados por muy malas condiciones que allí puedan estar presentes. De la misma manera, podrían estar situadas en mundos lejanos que, con unas condiciones distintas a las de la Tierra, se puedan haber creado criaturas que ni nuestra desbordante imaginación pueda configurar en la mente.
Maravillosa imagen de una Nebulosa creadora de estrellas, de mundos y… ¿De vida?
Hasta que supimos que existían otros sistemas planetarios en nuestra Galaxia, ni siquiera se podía considerar esta posibilidad como una prueba de que la vida planetaria fuera algo común en la Vía Láctea. Pero se sabe que más de cien estrellas de nuestra zona de la galaxia tienen planetas que describen órbitas alrededor de ellas. Casi todos los planetas descubiertos hasta ahora son gigantes de gas, como Júpiter y Saturno (como era de esperar, los planetas grandes se descubrieron primero, por ser más fáciles de detectar que los planetas pequeños), sin embargo es difícil no conjeturar que, allí, junto a estos planetas, posiblemente estarán también sus hermanos planetarios más pequeños que, como la Tierra, pudieran tener condiciones para generar la vida en cualquiera de sus millones de formas.
Es cierto que en todo el Universo rigen las mismas leyes y están presentes las mismas constantes universales que, ni con el paso del tiempo pueden variar, así la luz siempre irá a 300.000 Km/s, la carga del electrón será siempre la misma como la masa del protón y, gracias a que eso es así, podemos estar nosotros aquí para contarlo. Sin embargo, el Universo, no es uniforme y en el inmenso espacio interestelar impera la diversidad.

Existe una amplia variedad de densidades dentro del medio interestelar. En la modalidad más ligera, la materia que está entre las estrellas es tan escasa que sólo hay un átomo por cada mil centímetros cúbicos de espacio: en la modalidad más densa, las nubes que están a punto de producir nuevas estrellas y nuevos planetas contienen un millón de átomos por centímetro cúbico. Sin embargo, esto es algo muy diluido si se compara con el aire que respiramos, donde cada centímetro cúbico contiene más de diez trillones de moléculas, pero incluso una diferencia de mil millones de veces en densidad sigue siendo un contraste espectacular.
La cuestión es que, unos pocos investigadores destacaron allá por 1.990 en que todos estos aspectos -composición, temperatura y densidad- en el medio interestelar dista mucho de ser uniforme. Por decirlo de otra manera más firme, no está en equilibrio, y parece que lo que lo mantiene lejos del equilibrio son unos pocos de procesos asociados con la generación de las pautas espirales.

Aquí se crea entropía negativa. También nosotros, tenemos una manera de vencer a la inexorable Entropía que siempre acompaña al Tiempo, su transcurrir deja sentir sus efectos sobre las cosas que se hacen más viejas. Sin embargo, sabemos, como las galaxias, generar energía reproductora y, mientras que las galaxias crean estrellas nuevas y mundos, nosotros, recreamos la vida a partir de la unión entre hombre y mujer, y, de esa unión surgen otros seres que, perpetúan nuestra especie. Es la entropía negativa que lucha contra la extinción.

En realidad somos parte del Universo, La parte que ama, siente y piensa
Esto significa que la Vía Láctea (como otras galaxias espirales) es una zona de reducción de la entropía. Es un sistema auto-organizador al que mantienen lejos del equilibrio, por una parte, un flujo de energía que atraviesa el sistema y, por otra, como ya se va viendo, la retroalimentación. En este sentido, nuestra Galaxia supera el test de Lovelock para la vida, y además prestigiosos astrofísicos han argumentado que las galaxias deben ser consideradas como sistemas vivos.

Tan insignificantes y tan grandes
Puede que podamos ser más de lo que parece y que, seamos menos de lo que nosotros mismos nos podamos creer. No parece muy aconsejable que estemos situados en un plano de superioridad en el cual podamos mirarlo todo por encima del hombro. Precisamente por ser Naturaleza nosotros mismos, estamos supeditados a sus cambios y, por lo tanto, a merced de ellos.
Claro que, como dijo aquel hombre sabio: “¡Somos parte del problema que tratamos de resolver!”
emilio silvera
Oct
6
Siempre queriendo saber
por Emilio Silvera ~
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Estamos tratando de recrear la creación

Recreando el universo remoto
El llamado CMS (Solenoide Compacto de Muones) es uno de los cuatro grandes detectores del Gran Colisionador de Hadrones. Estos instrumentos detectan y analizan las colisiones de partículas subatómicas.
La temperatura mínima, de -271,3 °C, roza el cero absoluto, y la más alta, de 10 billones de grados, rebasa unas 100.000 veces la que se da en el interior del Sol. ¿Su finalidad? Colisionar hadrones, un grupo de partículas subatómicas que incluye los protones (las partículas que principalmente circulan en el LHC), recreando las condiciones que existieron justo después del Big Bang.

Sala de control del detector LHCb
El físico del CERN Héctor García-Morales, que trabaja en el LHC y realiza estudios y cálculos destinados a mejorar el rendimiento del mismo, explica que estas colisiones, extraordinariamente energéticas, recrean las circunstancias que hubo durante la primera milbillonésima de segundo después de esa «Gran Explosión» que tuvo lugar hace 13.800 millones de años, el inicio de un período de tres minutos que fue capital para el devenir del universo. En ese breve lapso de tiempo el universo era tan extremadamente energético, denso y caliente que no permitía la formación de átomos. Ni siquiera los fotones, componentes de la luz, podían moverse. Todo era plasma y oscuridad, hasta que las temperaturas descendieron lo suficiente para que los primeros núcleos atómicos pudieran constituirse y, literalmente, se hiciera la luz.

Sincrociclotrón
El sincrociclotrón de 600 MeV, construido en 1957, fue el primer acelerador del CERN y proporcionó haces de iones para los primeros experimentos en física de partículas y nuclear. Haciendo una u otra labor, esta máquina estuvo en activo durante 33 años, hasta que fue clausurada en 1990.
«Cuando los protones chocan a energías tan grandes como las que se alcanzan en el Gran Colisionador, esa energía se transforma convirtiéndose en otro tipo de partículas, siguiendo la célebre ecuación de Einstein E=mc2, que postula la equivalencia entre energía y masa. Algunas de esas partículas componen la materia conocida, pero otras solo pudieron existir bajo aquellas condiciones tan concretas, y son las que más nos interesa estudiar», dice García-Morales
Además de descifrar los secretos de ese universo remoto, las investigaciones llevadas a cabo en el LHC abren la puerta a que algún día se puedan aportar los datos necesarios para consolidar la que sería la revolución de la física más grande de todos los tiempos: una única teoría que en lo que a la materia se refiere lo explique todo, tanto a escala macroscópica como microscópica. Algo que hoy no pasa, pues ambas escalas parecen estar sometidas a leyes diferentes.
«La física que ocurre a nivel subatómico se rige por el denominado modelo estándar –explica el físico–. Esta teoría describe la interacción entre partículas a través de tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: el electromagnetismo, que vincula electricidad y magnetismo; la fuerza nuclear débil, responsable de la radiactividad, y la fuerza nuclear fuerte, gracias a la cual las partículas de los núcleos atómicos se mantienen unidas. La cuarta fuerza fundamental, la gravedad, es un fenómeno natural por el cual los objetos masivos se atraen entre sí y que fue descrita por la teoría de la relatividad general de Einstein.
Al tener una naturaleza diferente al resto de las fuerzas, es muy difícil de describir en términos cuánticos y no se ha podido incluir en el modelo estándar».
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Pero bajo condiciones más energéticas, que es lo que procuran los aceleradores, se ha podido constatar experimentalmente que el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil se unen en una sola fuerza, la electrodébil. Y si consiguieran energías aún más descomunales –cosa harto improbable por el momento–, los físicos estiman que la fuerza nuclear fuerte se uniría a la electrodébil, obteniendo así una sola «normativa física» que integraría todas las fuerzas menos la gravedad. Aunque, ya puestos, los físicos han ideado también una teoría para incorporarla: se trata de la teoría de cuerdas, a la que va vinculada la idea de los universos múltiples, o multiversos.
Pero eso, hoy por hoy, es una quimera. Aunque, teóricamente, un supercolisionador podría dar respuesta a ello. Si lo que sucede con la energía que se desprende de esas tremendas colisiones entre protones no disminuye ni aumenta, sino que se transforma en la masa de las nuevas partículas… entonces ¿qué conclusión se debería extraer si, en el hipotético caso de que se lograra reproducir energías muchísimo más altas de las que hoy se consigue generar, resultara que tras una colisión la energía resultante fuera menor que la que había antes del choque? ¿Se habría escabullido ese sobrante a un universo paralelo?


Por el momento todo son cábalas. «Aún sabemos muy poco acerca de lo que sucedió en los inicios del universo –admite este físico que divulga sus conocimientos en el canal de YouTube CERNtrípetas–. Quizá por eso se barajan posibilidades inéditas. Hace un par de décadas era absurdo preguntarse qué hubo antes del Big Bang porque el tiempo “nació” en ese momento y por tanto no existía un “antes”. Ahora, a falta de datos concretos, se consideran otras hipótesis que plantean un antes del Big Bang. ¿Quién sabe qué hipótesis será la correcta?». De momento, nadie. Mientras tanto, en esa especie de máquina del tiempo que es el LHC y que está siempre operativa menos cuando requiere labores de mantenimiento, siguen intentando emular el universo temprano en la Tierra. Para ello hacen colisionar haces de protones, constituidos por 2.500 paquetes de 100.000 millones de protones cada uno, provocando hasta 600 millones de colisiones por segundo.

«Los protones se extraen del hidrógeno, un elemento muy común que está formado por un electrón y un protón. Con esta estructura tan simple solo es necesario aislar los protones y eliminar los electrones sometiéndolos a un campo eléctrico», explica la física Marta Sabaté, que colabora con el CERN desde 2012. Una vez eliminados los electrones, los protones pasan por varios aceleradores antes de ingresar en el túnel del LHC. Allí, a una velocidad cercana a la de la luz gracias a la acción de campos eléctricos, dos haces de protones circulan en sentidos inversos en sendos tubos de vacío paralelos, dando 11.245 vueltas por segundo. Un potente campo magnético, generado por cavidades de radiofrecuencia, curva su trayectoria y mantiene los protones unidos en el haz. Unos imanes especiales (llamados tripletes o inner triplets) modifican la trayectoria de los dos haces y los focalizan para que se crucen en cuatro puntos donde se hallan los cuatro grandes detectores: ATLAS, ALICE, CMS y LHCb.

Un enorme esfuerzo internacional (el CERN cuenta hoy con 22 estados miembros) que no solo busca entender las características del universo remoto y, con ello, la naturaleza de las partículas fundamentales (y, entre otras muchas cosas, descubrir qué son esas desconocidas materia y energía oscuras que conforman más del 90% del universo), sino que también genera una transferencia tecnológica enorme.

Una nueva instalación del CERN puede ayudar a la investigación médica contra el cáncer | CPAN – Centro Nacional de Física de Partículas, Astro-partículas y Nuclear
«Los sectores beneficiados son múltiples –apunta Sabaté–: ingeniería civil, tecnología de materiales, robótica y automatización, física de aceleradores para aplicaciones médicas, sistemas de detección muy útiles en dosimetría, tratamiento masivo de datos…». No olvidemos, añade García-Morales, que muchos desarrollos tecnológicos necesarios para construir el LHC han hecho posibles muchos inventos que hoy forman parte de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, las pantallas táctiles, inventadas en el CERN. O la World Wide Web, la red informática mundial accesible a través de internet. No hace falta añadir nada más.
Oct
6
Seguimos con el LHC
por Emilio Silvera ~
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