{"id":1311,"date":"2008-12-02T08:36:11","date_gmt":"2008-12-02T07:36:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=1311"},"modified":"2010-03-29T09:18:47","modified_gmt":"2010-03-29T08:18:47","slug":"%c2%a1la-fisica-ii","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2008\/12\/02\/%c2%a1la-fisica-ii\/","title":{"rendered":"\u00a1LA F\u00cdSICA! II"},"content":{"rendered":"

E. Rutherford, quien descubri\u00f3 el n\u00facleo del \u00e1tomo (entre otras muchas cosas), dijo una vez: “Toda ciencia es o f\u00edsica o coleccionar sellos<\/em>“.\u00a0 Se refer\u00eda a la enorme importancia que tiene la f\u00edsica para la ciencia, aunque se le olvid\u00f3 mencionar que la f\u00edsica est\u00e1 sostenida por las matem\u00e1ticas que la explica.<\/p>\n

Pero, a pesar de todos sus inconvenientes, el Modelo Est\u00e1ndar, desde su implantaci\u00f3n, ha cosechado un \u00e9xito tras otro, con sus inconvenientes y sus diecinueve par\u00e1metros aleatorios, lo cierto es que es lo mejor que tenemos por el momento para explicar las familias de part\u00edculas que conforman la materia y c\u00f3mo act\u00faan las fuerzas de la naturaleza, todas las fuerzas menos la gravedad; esa nos la explica a la perfecci\u00f3n y sin fisuras las ecuaciones de Einstein<\/a> de la relatividad<\/a> general.<\/p>\n

Hace tiempo que los f\u00edsicos tratan de mejorar el Modelo Est\u00e1ndar con otras teor\u00edas m\u00e1s avanzadas y modernas que puedan explicar la materia y el espacio-tiempo con mayor amplitud y, sobre todo, incluyendo la gravedad.\u00a0 As\u00ed que retomando la teor\u00eda de Kaluza de la quinta dimensi\u00f3n, se propuso la teor\u00eda de supergravedad en 1.976 por los f\u00edsicos Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teor\u00eda en un espacio de once dimensiones.<\/p>\n

<\/p>\n

Para desarrollar la super teor\u00eda de Kaluza-Klein<\/a> en once dimensiones, uno tiene que incrementar\u00a0 enormemente las componentes del interior del Tensor m\u00e9trico de Riemann (que Einstein<\/a> utiliz\u00f3 en cuatro dimensiones, tres de espacio y una de tiempo para su relatividad<\/a> general y m\u00e1s tarde, Kaluza, a\u00f1adiendo otra dimensi\u00f3n de espacio, la llev\u00f3 hasta la quinta dimensi\u00f3n haciendo as\u00ed posible unir la teor\u00eda de Einstein<\/a> de la gravedad, con la teor\u00eda de Maxwell del electromagnetismo), que ahora se convierte en el supertensor m\u00e9trico<\/a> de Riemann.<\/p>\n

Esta nueva teor\u00eda de supergravedad pretend\u00eda la unificaci\u00f3n de todas las fuerzas conocidas con la materia, y, como en un rompecabezas, encajarlas en el Tensor de Riemann tan solo con elevar el n\u00famero de dimensiones que exig\u00eda m\u00e1s componentes y nos daba el espacio necesario para poder ubicar en sus apartados correspondientes, todas las fuerzas fundamentales y tambi\u00e9n la materia, la que pod\u00eda satisfacer, casi en su totalidad, el sue\u00f1o de Einstein<\/a>.<\/p>\n

Para visualizar esto, desarrollemos el tensor m\u00e9trico<\/a> y mostremos un sencillo diagrama de c\u00f3mo se las arregla la supergravedad para encajar el campo de Einstein<\/a>, el campo de Yang-Mills<\/a> y los campos de Maxwell y de la materia, todo ello en 11 dimensiones.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
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Einstein<\/a><\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Maxwell<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Yang-mills<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Quarks-leptones<\/a><\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Maxwell<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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\u00a0<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Yang-mills<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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\u00a0<\/em><\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Quarks-leptones<\/a><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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\u00a0<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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La supergravedad casi consigue satisfacer el sue\u00f1o de Einstein<\/a> de dar una derivaci\u00f3n puramente geom\u00e9trica de todas las fuerzas y part\u00edculas del universo. Al a\u00f1adir la supersimetr\u00eda<\/a> al Tensor m\u00e9trico de Riemann, la m\u00e9trica se duplica en tama\u00f1o, d\u00e1ndonos la supersimetr\u00eda<\/a> de Riemann. Las nuevas componentes del s\u00faper tensor de Riemann corresponden a quarks<\/a> y leptones<\/a>, casi todas las part\u00edculas y fuerzas fundamentales de la naturaleza: la teor\u00eda de la gravedad de Einstein<\/a>, los campos de Yang-Mills<\/a> y de Maxwell y los quarks<\/a> y leptones<\/a>. Pero el hecho de que ciertas part\u00edculas no est\u00e9n en esta imagen nos obliga a buscar un formalismo m\u00e1s potente:<\/p>\n

La teor\u00eda de Supercuerdas<\/em><\/p>\n

La caracter\u00edstica esencial de este diagrama es que la materia, junto con las ecuaciones de Yang-Mills<\/a> y de Einstein<\/a>, est\u00e1 ahora incluida en el mismo campo de supergravedad de 11 dimensiones. Ve\u00e1moslo as\u00ed:<\/p>\n\n\n\n
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\u00a0<\/strong><\/p>\n

Gravedad<\/strong><\/p>\n\n\n\n
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\n

?<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

(Einstein<\/a>)<\/em><\/td>\n

\n

Luz<\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Fuerza Nuclear<\/strong><\/p>\n

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(Yang-mills)<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

Materia<\/strong><\/p>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

Quarks-leptones<\/a><\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Maxwel<\/em><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Luz<\/strong><\/p>\n

(Maxwel)<\/em><\/p>\n<\/td>\n

\n

Fot\u00f3n<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

\n

Fuerza Nuclear<\/strong><\/p>\n

(Yang-mills)<\/p>\n<\/td>\n

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Gluones<\/strong><\/p>\n

W y Z<\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n

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Materia\u00a0\u00a0\u00a0 –\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0Quarks-leptones<\/a><\/strong><\/p>\n<\/td>\n

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Quarks<\/strong><\/p>\n

Leptones<\/strong><\/p>\n

Hadrones<\/strong><\/p>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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La materia con todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Los bosones<\/a> intermediarios o part\u00edculas portadoras de las fuerzas como el fot\u00f3n<\/a> para el electromagnetismo, los gluones<\/a> para la fuerza nuclear fuerte<\/a>, las part\u00edculas W y Z para la nuclear d\u00e9bil y, en la part\u00edcula portadora de la gravedad, el gravit\u00f3n<\/a>, ponemos el signo de interrogaci\u00f3n, ya que se sabe que esta ah\u00ed en alg\u00fan sitio pero hasta la fecha no ha sido detectado.<\/p>\n

Antes de continuar con la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, o con su versi\u00f3n m\u00e1s avanzada la teor\u00eda M<\/a>, parece conveniente recordar que hasta el momento los ladrillos del universo eran los quarks<\/a>, las part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as detectadas en los aceleradores del CERN y FERMILAB. Pero \u00bfest\u00e1n hechos de cosas m\u00e1s peque\u00f1as?, eso no lo sabemos. El Modelo Est\u00e1ndar, menos avanzado que las otras teor\u00edas, nos dice que los quarks<\/a> son las part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as y forman protones<\/a> y neutrones<\/a> constituyendo la formaci\u00f3n interna del \u00e1tomo, el n\u00facleo. En la actualidad, nuestros aceleradores de part\u00edculas no tienen capacidad para ahondar m\u00e1s all\u00e1 de los quarks<\/a> y averiguar si a su vez, \u00e9stos est\u00e1n formados por part\u00edculas a\u00fan m\u00e1s peque\u00f1as.<\/p>\n

Por otro lado, los f\u00edsicos est\u00e1n casi seguros de que los leptones<\/a> no est\u00e1n compuestos de part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as. Sin embargo, esta sospecha no se tiene en el caso de los quarks<\/a>; no se sabe qu\u00e9 puede haber detr\u00e1s de ellos.\u00a0 Tan s\u00f3lo se ha llegado a desconfinarlos junto con los gluones<\/a> y por un breve periodo de tiempo de los protones<\/a> y neutrones<\/a> que los manten\u00edan aprisionados, formando – en esos breves instantes – una materia plasmosa. No es raro oir dentro de la comunidad cient\u00edfica a los f\u00edsicos te\u00f3ricos hablando de prequarks.<\/p>\n

Como antes hemos comentado de pasada, el Modelo Est\u00e1ndar agrupa las part\u00edculas en familias:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
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Hadrones:<\/p>\n<\/td>\n

Bariones: prot\u00f3n<\/a>, neutr\u00f3n<\/a> , Lambda, omega<\/a>, etc.<\/td>\n<\/tr>\n
Mesones: pi\u00f3n<\/a>, ka\u00f3n<\/a>, ps\u00ed, etc.<\/td>\n<\/tr>\n
Quarks:<\/td>\nup, down, charmed, strange, top y botton<\/td>\n<\/tr>\n
Leptones:<\/td>\nelectr\u00f3n<\/a>, mu\u00f3n<\/a> y tau<\/a> (y sus neutrinos<\/a> asociados), \u00a0neutrino electr\u00f3nico, mu\u00f3nico y tau\u00f3nico<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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Y describe las interacciones que estas part\u00edculas tienen con las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, sobre todo con las nucleares fuerte y d\u00e9bil y la electromagn\u00e9tica; la gravedad se queda aparte del Modelo Est\u00e1ndar, ya que su incidencia con las part\u00edculas elementales es inapreciable como consecuencia de las infinitesimales masas de \u00e9stas, y ya sabemos que la gravedad se deja sentir y se hace presente cuando aparecen las grandes masas como planetas, estrellas y galaxias.<\/p>\n

Como el Modelo Est\u00e1ndar es limitado, los f\u00edsicos buscan desesperadamente nuevas teor\u00edas que puedan corregir y perfeccionar este modelo. As\u00ed aparecieron las teor\u00edas de supersimetr\u00eda<\/a>, supergravedad, supercuerdas, y ahora por \u00faltimo, la teor\u00eda M<\/a> propuesta por Edward Witten en 1.995 y que nos quiere explicar, de manera m\u00e1s perfecta, el universo desde su origen, c\u00f3mo y por qu\u00e9 est\u00e1 conformado ese universo, las fuerzas que lo rigen, las constantes de la naturaleza que establecen las reglas, y todo ello, a partir de peque\u00f1os objetos infinitesimales, las cuerdas, que sustituyen a las part\u00edculas del modelo est\u00e1ndar que cre\u00edamos elementales.<\/p>\n

Esta nueva teor\u00eda, permite adem\u00e1s, unificar o incluir la gravedad con las otras fuerzas, como teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad, todo ello mediante una teor\u00eda estructurada y fundamentada con originalidad y compactificaci\u00f3n de las cuatro fuerzas de la naturaleza y dejando un gran espacio matem\u00e1tico para eliminar anomal\u00edas o perturbaciones, y se propugna con coherencia que\u00a0 la cuerda es el elemento m\u00e1s b\u00e1sico de la estructura de la materia; lo que estar\u00eda bajo los quarks<\/a> ser\u00edan unas diminutos c\u00edrculos semejantes a una membrana vibrante circular y de diferentes conformaciones.<\/p>\n

Ed Witten, en su trabajo, present\u00f3 amplias evidencias matem\u00e1ticas de que las cinco teor\u00edas obtenidas de la primera revoluci\u00f3n, junto con la m\u00e1s reciente conocida como la supergravedad (supercuerda despu\u00e9s), en 11 dimensiones, eran de hecho parte de una teor\u00eda inherentemente cu\u00e1ntica y no perturbativa conocida como teor\u00eda M<\/a>. Las seis teor\u00edas est\u00e1n conectadas entre s\u00ed por una serie de simetr\u00edas de dualidad T, S, y U. Adem\u00e1s, de la teor\u00eda propuesta por Witten se encuentran impl\u00edcitas muchas evidencias de que la teor\u00eda M<\/a> no es s\u00f3lo la suma de las partes, sino que se vislumbra un alentador horizonte que podr\u00eda concluir como la teor\u00eda definitiva tan largamente buscada.<\/p>\n

Las supercuerdas, en realidad, s\u00f3lo es otra manera utilizada por los cient\u00edficos a la b\u00fasqueda de la verdad que la Humanidad necesita y reclama para continuar con su propia evoluci\u00f3n que, sin esos conocimientos, quedar\u00eda estancada.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Como se puede ver, las part\u00edculas implicadas en el Modelo Est\u00e1ndar est\u00e1n en un mundo microsc\u00f3pico de 10-17<\/sup> cm que s\u00ed dominan nuestros aceleradores, mientras que la cuerda est\u00e1 en una distancia de 10-33 <\/sup>cm que les est\u00e1 prohibida; all\u00ed no podemos llegar, no tenemos energ\u00eda suficiente para ello.<\/p>\n

Est\u00e1 muy claro para los f\u00edsicos que, aunque te\u00f3ricamente, en la TSC*<\/a> se pueden unir todas las fuerzas, todav\u00eda tenemos que seguir sosteniendo que la gravedad resulta una fuerza solitaria para todos los efectos, ya que ha resistido todos los intentos para saber, con certeza, si finalmente se podr\u00e1 unir a las otras fuerzas de la naturaleza. La gravedad est\u00e1 descrita por la teor\u00eda de la relatividad<\/a> general de Einstein<\/a> y tiene una naturaleza esencialmente geom\u00e9trica. Se entiende como la curvatura del espaciotiempo alrededor de un objeto masivo. En los gr\u00e1ficos, generalmente, se representa como un objeto pesado sobre una superficie fina y tensa (una pelota o bola pesada de jugar a los bolos que dejamos encima de una s\u00e1bana extendida tirando de las cuatro esquinas). El peso de la bola (materia) hundir\u00e1 la s\u00e1bana (espaciotiempo) con mayor intensidad en la distancia m\u00e1s cercana a donde se encuentre su
masa.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

El espacio tiempo se distorsiona all\u00ed donde residen objetos pesados como los planetas, las estrellas, galaxias y cualesquiera otros cuerpos masivos.<\/p>\n

La teor\u00eda de Einstein<\/a> goza de una amplia aceptaci\u00f3n debido a los aciertos macrosc\u00f3picos que han sido verificados de manera experimental. Los m\u00e1s recientes est\u00e1n referidos a los cambios de frecuencia de radiaci\u00f3n en p\u00falsares<\/a> binarios debido a la emisi\u00f3n de ondas gravitacionales, que actualmente estudia Kip S. Thorne, en relaci\u00f3n a los agujeros negros<\/a>. Entre las predicciones que Einstein<\/a> propugna en su teor\u00eda se encuentran, por ejemplo, la existencia de ondas gravitacionales, que el universo est\u00e1 en constante expansi\u00f3n y que, por lo tanto, tuvo un inicio: el Big Bang<\/a> o los agujeros negros<\/a>.<\/p>\n

Se trata de regiones donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de su atracci\u00f3n. Estas regiones se forman por el colapso gravitatorio de estrellas masivas en la etapa final de su existencia como estrella, acabado el combustible nuclear y no pudiendo fusionar hidr\u00f3geno en helio, fusiona helio en carbono, despu\u00e9s carbono en ne\u00f3n, m\u00e1s tarde ne\u00f3n en magnesio y as\u00ed sucesivamente hasta llegar a elementos m\u00e1s complejos que no se fusionan, lo que produce la \u00faltima resistencia de la estrella contra la fuerza de gravedad que trata de comprimirla, se degeneran los neutrones<\/a> como \u00faltimo recurso hasta que, finalmente, la estrella explota en supernova lanzando al espacio las capaz exteriores de su material en un inmenso fogonazo de luz; el equilibrio queda roto, la fuerza de expansi\u00f3n que contrarrestaba a la fuerza de gravedad no existe, as\u00ed que, sin nada que se oponga la enorme masa de la estrella supermasiva, se contrae bajo su propio peso, implosiona hacia el n\u00facleo, se reduce m\u00e1s y m\u00e1s, su densidad aumenta hasta lo inimaginable, su fuerza gravitatoria crece y crece, hasta que se convierte en una singularidad<\/a>, un lugar en el que dejan de existir el tiempo y el espacio. All\u00ed no queda nada, ha nacido un agujero negro<\/a> y a su alrededor nace lo que se ha dado en llamar el Horizonte de Sucesos, que es una regi\u00f3n del espacio, alrededor del agujero negro<\/a> que una vez traspasada no se podr\u00e1 regresar; cualquier objeto que pase esta l\u00ednea mortal, ser\u00e1 literalmente engullida por la singularidad<\/a> del agujero negro<\/a>. De hecho, el telescopio espacial Hubble<\/a>, ha enviado im\u00e1genes captadas cerca de Sagitario X-1, en el centro de nuestra galaxia, donde reside un descomunal agujero negro<\/a> que, en las fotos enviadas por el telescopio, aparece como atrapa la materia de una estrella cercana y se la engulle.<\/p>\n

Esta es la fuerza que se pretende unir a la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica en la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>, es decir, que Einstein<\/a> con su relatividad<\/a> general que nos describe el cosmos macrosc\u00f3pico, se pueda reunir con Max Planck y su cuanto infinitesimal del universo at\u00f3mico, lo muy grande con lo muy peque\u00f1o.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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*<\/a> TSC = Teor\u00eda de Supercuerdas.<\/p>\n

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<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

E. Rutherford, quien descubri\u00f3 el n\u00facleo del \u00e1tomo (entre otras muchas cosas), dijo una vez: “Toda ciencia es o f\u00edsica o coleccionar sellos“.\u00a0 Se refer\u00eda a la enorme importancia que tiene la f\u00edsica para la ciencia, aunque se le olvid\u00f3 mencionar que la f\u00edsica est\u00e1 sostenida por las matem\u00e1ticas que la explica. Pero, a pesar […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_s2mail":"","footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1311"}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1311"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1311\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1311"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1311"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1311"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}