{"id":2643,"date":"2010-11-25T07:32:34","date_gmt":"2010-11-25T05:32:34","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=2643"},"modified":"2010-11-25T08:33:18","modified_gmt":"2010-11-25T06:33:18","slug":"un-poco-del-saber-del-mundo-de-la-fisica","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/11\/25\/un-poco-del-saber-del-mundo-de-la-fisica\/","title":{"rendered":"Un Poco del saber del mundo de la F\u00edsica"},"content":{"rendered":"

Con las nuevas teorias la puerta de las dimensiones m\u00e1s altas qued\u00f3 abierta y a los te\u00f3ricos se les regal\u00f3 una herramienta maravillosa: el hiperespacio; todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad<\/a> general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, all\u00ed s\u00ed es posible encontrar esa so\u00f1ada teor\u00eda de la gravedad cu\u00e1ntica.<\/p>\n

As\u00ed que las teor\u00edas se han embarcado a la b\u00fasqueda de un objeto audaz: buscan una teor\u00eda que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intenso calor del universo en sus primeros tiempos; una teor\u00eda carente de par\u00e1metros, donde est\u00e9n presentes todas las respuestas. Todo debe ser contestado a partir de una ecuaci\u00f3n b\u00e1sica.<\/p>\n

\u00bfD\u00f3nde radica el problema?<\/p>\n

El problema est\u00e1 en que la \u00fanica teor\u00eda candidata no tiene conexi\u00f3n directa con el mundo de la observaci\u00f3n, o no lo tiene todav\u00eda si queremos expresarnos con propiedad. La energ\u00eda necesaria para ello, no la tiene ni el nuevo acelerador de part\u00edculas LHC que mencion\u00e9 en p\u00e1ginas anteriores.<\/p>\n

La verdad es que la teor\u00eda que ahora tenemos, el modelo est\u00e1ndar, concuerda de manera exacta con todos los datos a bajar energ\u00edas y contesta cosas sin sentido a altas energ\u00edas. \u00a1Necesitamos algo m\u00e1s avanzado!<\/p>\n

<\/p>\n

Se ha dicho que la funci\u00f3n de la part\u00edcula de Higgs<\/a> es la de dar masa a las part\u00edculas que carecen de ella, disfrazando as\u00ed la verdadera simetr\u00eda del mundo. Cuando su autor lanz\u00f3 la idea al mundo, result\u00f3 adem\u00e1s de nueva, muy extra\u00f1a. El secreto de todo radica en conseguir la simplicidad: el \u00e1tomo result\u00f3 ser complejo, lleno de esas infinitesimales part\u00edculas electromagn\u00e9ticas que bautizamos con el nombre de electrones<\/a>. Result\u00f3 que ten\u00eda un n\u00facleo que conten\u00eda, a pesar de ser tan peque\u00f1o, casi toda la masa del \u00e1tomo. El n\u00facleo, tan peque\u00f1o, estaba compuesto de otros objetos m\u00e1s peque\u00f1os a\u00fan; los quarks<\/a> que estaban instalados en nubes de otras part\u00edculas llamadas gluones<\/a>, y ahora queremos continuar profundizando, sospechando que despu\u00e9s de los quarks<\/a> puede haber algo m\u00e1s.<\/p>\n

Bueno, la idea nueva que surgi\u00f3 es que el espacio entero contiene un campo, el campo de Higgs<\/a>, que impregna el vac\u00edo y es el mismo en todas partes, es decir, que si miramos a las estrellas en una noche clara, estamos mirando el campo de Higgs<\/a>. Las part\u00edculas influidas por este campo toman masa. Esto no es por s\u00ed mismo destacable, pues las part\u00edculas pueden tomar energ\u00eda de los campos (gauge<\/a>) de los que hemos comentado: del campo gravitatorio o del electromagn\u00e9tico. Si llevamos un bloque de plomo a lo alto de la Torre Eiffel, el bloque adquirir\u00e1 energ\u00eda potencial a causa de la alteraci\u00f3n de su posici\u00f3n en el campo gravitatorio de la Tierra. Como E = mc2<\/sup><\/em>, ese aumento de la energ\u00eda potencial equivale a un aumento de la masa, en este caso la masa del sistema Tierra-bloque de plomo. Aqu\u00ed hemos de a\u00f1adirle amablemente un poco de complejidad a la venerable ecuaci\u00f3n de Einstein<\/a>: la masa, m<\/em>, tiene en realidad dos partes; una es la masa en reposo, m0<\/sub><\/em>, la que se mide en el laboratorio cuando la part\u00edcula est\u00e1 en reposo. La part\u00edcula adquiere la otra parte de la masa en virtud de su movimiento (como los protones<\/a> en el acelerador de part\u00edculas, o los muones<\/a>, que aumentan varias veces su masa cuando son lanzados a velocidades cercanas a c<\/em>), o en virtud de su energ\u00eda potencial de campo. Vemos una din\u00e1mica similar en los n\u00facleos at\u00f3micos. Por ejemplo, si separamos el prot\u00f3n<\/a> y el neutr\u00f3n<\/a> que componen un n\u00facleo de deuterio<\/a>, la suma de las masas aumenta.<\/p>\n

Pero la energ\u00eda potencial tomada del campo de Higgs<\/a> difiere en varios aspectos de la acci\u00f3n de los campos familiares. La masa tomada de Higgs<\/a> es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quiz\u00e1 sea la versi\u00f3n m\u00e1s apasionante de la teor\u00eda del campo de Higgs<\/a>, \u00e9ste genera toda la masa en reposo. Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas part\u00edculas. Los te\u00f3ricos dicen que las masas de las part\u00edculas de nuestro modelo est\u00e1ndar miden con qu\u00e9 intensidad se acoplan \u00e9stas al campo de Higgs<\/a>.<\/p>\n

La influencia de Higgs<\/a> en las masas de los quarks<\/a> y de los leptones<\/a> nos recuerda el descubrimiento por Pieter Zeeman, en 1.896, de la divisi\u00f3n de los niveles de energ\u00eda de un electr\u00f3n<\/a> cuando se aplica un campo magn\u00e9tico al \u00e1tomo. El campo (que representa metaf\u00f3ricamente el papel de Higgs<\/a>) rompe la simetr\u00eda del espacio de la que el electr\u00f3n<\/a> disfrutaba.<\/p>\n

Hasta ahora no tenemos ni idea de qu\u00e9 reglas controlan los incrementos de masa generados por Higgs<\/a> (de ah\u00ed la expectaci\u00f3n creada por el nuevo acelerador de part\u00edculas LHC), pero el problema es irritante: \u00bfpor qu\u00e9 s\u00f3lo esas masas \u00ad\u00ad\u2013 las masas de los W+<\/sup>, W–<\/sup>, Z0<\/sup>, y el up, down, encanto, estra\u00f1o, top y bottom, as\u00ed como los leptones<\/a> \u2013 que no forman ning\u00fan patr\u00f3n obvio?<\/p>\n

Las masas van desde la del electr\u00f3n<\/a> (0\u20190005 GeV) a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV. Deber\u00edamos recordar que esta extra\u00f1a idea (el Higgs<\/a>) se emple\u00f3 con mucho \u00e9xito para formular la teor\u00eda electrod\u00e9bil (Weinberg-Salam). All\u00ed se propuso el campo de Higgs<\/a> como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagn\u00e9tica y d\u00e9bil. En la unidad hay cuatro part\u00edculas mensajeras sin masa \u2013 los W+<\/sup>, W–<\/sup>, Z0<\/sup> y el fot\u00f3n<\/a> \u2013 que llevan la fuerza electrod\u00e9bil<\/a>. Adem\u00e1s est\u00e1 el campo de Higgs<\/a>, y r\u00e1pidamente, los W y Z absorben la esencia de Higgs<\/a> y se hacen pesados; el fot\u00f3n<\/a> permanece intacto. La fuerza electrod\u00e9bil<\/a> se fragmenta en la d\u00e9bil (d\u00e9bil porque los mensajeros son muy gordos), y la electromagn\u00e9tica, cuyas propiedades determina el fot\u00f3n<\/a>, carente de masa. La simetr\u00eda se rompe espont\u00e1neamente, dicen las teor\u00edas. Prefiero la descripci\u00f3n seg\u00fan la cual el Higgs<\/a> oculta la simetr\u00eda con su poder dador de masa.<\/p>\n

Las masas de los W y Z se predijeron con \u00e9xito a partir de los par\u00e1metros de la teor\u00eda electrod\u00e9bil, y las relajadas sonrisas de los f\u00edsicos te\u00f3ricos nos recuerdan que Hooft y Veltman dejaron sentado que la teor\u00eda entera est\u00e1 libre de infinitos.<\/p>\n

Todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista de cu\u00e1l era el origen de la masa fallaron. Feynman escribi\u00f3 su famosa pregunta: \u201c\u00bfpor qu\u00e9 pesa el mu\u00f3n?\u201d. Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa. Una voz potente y segura nos dice \u201c\u00a1Higgs<\/a>!\u201d. Durante m\u00e1s de sesenta a\u00f1os los f\u00edsicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo de Higgs<\/a> presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata s\u00f3lo del mu\u00f3n<\/a>. Proporciona, por lo menos, una fuente com\u00fan para todas las masas. La nueva pregunta feynmaniana podr\u00eda ser: \u00bfc\u00f3mo determina el campo de Higgs<\/a> la secuencia de masas, aparentemente sin patr\u00f3n, que da a las part\u00edculas de la materia?<\/p>\n

La variaci\u00f3n de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuraci\u00f3n del sistema y el que algunas part\u00edculas (el fot\u00f3n<\/a> seguramente, y los neutrinos<\/a> posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen en entredicho que el concepto de masa sea un atributo fundamental de la materia. Habr\u00e1 que recordar aquel c\u00e1lculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los f\u00edsicos s\u00f3lo se deshicieron de \u00e9l \u201crenormaliz\u00e1ndolo\u201d, ese truco matem\u00e1tico que empleam cuando no saben hacerlo bien.<\/p>\n

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks<\/a>, los leptones<\/a> y los veh\u00edculos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas. Hace que la historia de Higgs<\/a> se tenga en pie: la masa no es una propiedad intr\u00ednseca de las part\u00edculas, sino una propiedad adquirida por la interacci\u00f3n de las part\u00edculas y su entorno.<\/p>\n

La idea de que la masa no es intr\u00ednseca como la carga o el esp\u00edn<\/a> resulta a\u00fan m\u00e1s plausible por la id\u00edlica idea de que todos los quarks<\/a> y fotones<\/a> tendr\u00edan masa cero. En ese caso, obedecer\u00edan a una simetr\u00eda satisfactoria, la quiral, en la que los espines estar\u00edan asociados para siempre con su direcci\u00f3n de movimiento. Pero ese idilio queda oculto por el fen\u00f3meno de Higgs<\/a>.<\/p>\n

Una cosa m\u00e1s; hemos hablado de los bosones<\/a> gauge<\/a> y de su esp\u00edn<\/a> de una unidad. Hemos comentado tambi\u00e9n las part\u00edculas fermi\u00f3n<\/a>icas de la materia (esp\u00edn<\/a> de media unidad). \u00bfCu\u00e1l es el pelaje de Higgs<\/a>? Es un bos\u00f3n<\/a> de esp\u00edn<\/a> cero. El esp\u00edn<\/a> supone una direccionalidad en el espacio, pero el campo de Higgs<\/a> da masa a los objetos donde quiera que est\u00e9n y sin direccionalidad. Al Higgs<\/a> se le llama a veces \u201cbos\u00f3n<\/a> escalar\u201d (sin direcci\u00f3n) por esa raz\u00f3n.<\/p>\n

La interacci\u00f3n d\u00e9bil, recordar\u00e9is, fue inventada por E. Fermi<\/a> para describir la desintegraci\u00f3n radiactiva de los n\u00facleos, que era b\u00e1sicamente un fen\u00f3meno de poca energ\u00eda, y a medida que la teor\u00eda de Fermi<\/a> se desarroll\u00f3, lleg\u00f3 a ser muy precisa a la hora de predecir un enorme n\u00famero de procesos en el dominio de energ\u00eda de los 100 MeV. As\u00ed que ahora, con las nuevas tecnolog\u00edas y energ\u00edas del LHC, las esperanzas son enormes para, por fin, encontrar el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a> origen de la masa\u2026 y algunas cosas m\u00e1s.<\/p>\n

Hay que responder montones de preguntas: \u00bfcu\u00e1les son las propiedades de las part\u00edculas de Higgs<\/a>? y, lo que es m\u00e1s importante, \u00bfcu\u00e1l es su masa? \u00bfC\u00f3mo reconoceremos una si nos la encontramos en una colisi\u00f3n del LHC? \u00bfCu\u00e1ntos tipos hay? \u00bfGenera el Higgs<\/a> todas las masas o s\u00f3lo las hace incrementarse? \u00bfC\u00f3mo podemos saber m\u00e1s al respecto? C\u00f3mo es su part\u00edcula, nos cabe esperar que la veremos ahora despu\u00e9s de gastar m\u00e1s de 50.000 millones de euros en los elementos necesarios para ello.<\/p>\n

Tambi\u00e9n a los cosm\u00f3logos les fascina la idea de Higgs<\/a>, pues casi se dieron de bruces con la necesidad de tener campos escalares que participasen en el complejo proceso de la expansi\u00f3n del universo, a\u00f1adiendo pues, un peso m\u00e1s a la carga que ha de soportar el Higgs<\/a>.<\/p>\n

El campo de Higgs<\/a>, tal como se lo concibe ahora, se puede destruir con una energ\u00eda grande, o temperaturas altas. \u00c9stas generan fluctuaciones cu\u00e1nticas que neutralizan el campo de Higgs<\/a>. Por lo tanto, el cuado que las part\u00edculas y la cosmolog\u00eda pintan juntas de un universo primitivo puro y de resplandeciente simetr\u00eda es demasiado caliente para Higgs<\/a>. Pero cuando la temperatura cae bajo los 10-5<\/sup> grados Kelvin o 100 GeV, el Higgs<\/a> empieza a actuar y hace su generaci\u00f3n de masas. As\u00ed, por ejemplo, antes del Higgs<\/a> ten\u00edamos unos W, Z y fotones<\/a> sin masa y la fuerza electrod\u00e9bil<\/a> unificada.<\/p>\n

El universo se expande y se enfr\u00eda, y entonces viene el Higgs<\/a> (que \u201cengorda\u201d los W y Z, y por alguna raz\u00f3n ignora el fot\u00f3n<\/a>) y de ello resulta que la simetr\u00eda electrod\u00e9bil se rompe.<\/p>\n

Tenemos entonces una interacci\u00f3n d\u00e9bil, transportada por los veh\u00edculos de la fuerza W+<\/sup>, W–<\/sup>, Z0<\/sup>, y por otra parte una interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica, llevada por los fotones<\/a>. Es como si para algunas part\u00edculas del campo de Higgs<\/a> fuera una especie de aceite pesado a trav\u00e9s del que se moviera con dificultad y que les hiciera parecer que tienen mucha masa.\u00a0 Para otras part\u00edculas, el Higgs<\/a> es como el agua, y para otras, los fotones<\/a> y quiz\u00e1 los neutrinos<\/a>, es invisible.<\/p>\n

De todas formas, es tanta la ignorancia que tenemos sobre el origen de la masa que nos agarramos como a un clavo ardiendo, en este caso, a la part\u00edcula de Higgs<\/a>, que algunos han llegado a llamar \u201cla part\u00edcula divina\u201d.<\/p>\n

\u00a1Ya veremos en qu\u00e9 termina todo esto!<\/p>\n

Peter Higgs<\/a>, de la Universidad de Edimburgo, introdujo la idea en la f\u00edsica de part\u00edculas. La utilizaron los te\u00f3ricos Steven Weinberg y Abdus Salam, que trabajaban por separado, para comprender c\u00f3mo se convert\u00eda la unificada y sim\u00e9trica fuerza electrod\u00e9bil<\/a>, transmitida por una feliz familia de cuatro part\u00edculas mensajeras de masa nula, en dos fuerzas muy diferentes: la QED con un fot\u00f3n<\/a> carente de masa y la interacci\u00f3n d\u00e9bil con sus W+<\/sup>, W–<\/sup> y Z0<\/sup> de masa grande. Weinberg y Salam se apoyaron en los trabajos previos de Sheldon Glashow, quien, tras los pasos de Julian Schwinger, sab\u00eda s\u00f3lo que hab\u00eda una teor\u00eda electrod\u00e9bil unificada, coherente, pero no uni\u00f3 todos los detalles. Y estaban Jeffrey Goldstone y Martinus Veltman y Gerard\u2019t Hooft. Tambi\u00e9n hay otros a los que habr\u00eda que mencionar, pero lo que siempre pasa, quedan en el olvido de manera injusta. Adem\u00e1s, \u00bfcu\u00e1ntos te\u00f3ricos hacen falta para encender una bombilla? La verdad es que, casi siempre, han hecho falta muchos. Recordemos el largo recorrido de los m\u00faltiples detalles sueltos y f\u00edsicos que prepararon el terreno para que llegara Einstein<\/a> y pudiera, uni\u00e9ndolo todo, exponer su teor\u00eda relativista.<\/p>\n

Sobre la idea de Peter Higgs<\/a>, Veltman, uno de sus arquitectos, dice que es una alfombra bajo la que barremos nuestra ignorancia. Glashow es menos amable y lo llam\u00f3 retrete donde echamos las incoherencias de nuestras teor\u00edas actuales. La objeci\u00f3n principal: que no tenemos la menor prueba experimental. Ahora, por fin, la tendremos con el LHC. El modelo est\u00e1ndar es lo bastante fuerte para decirnos que la part\u00edcula de Higgs<\/a> de menor masa (podr\u00eda haber muchas) debe \u201cpesar\u201d menor de 1 TeV, \u00bfpor qu\u00e9?; si tiene m\u00e1s de 1 TeV el modelo est\u00e1ndar se vuelve incoherente y tenemos la crisis de la unitariedad.<\/p>\n

Despu\u00e9s de todo esto, llego a la conclusi\u00f3n de que el campo de Higgs<\/a>, el modelo est\u00e1ndar y nuestra idea de c\u00f3mo hizo Dios el universo dependen de que se encuentre el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>. Y ahora, por fin, tenemos un acelerador con la energ\u00eda necesaria para que nos la muestre, y que con su potencia pueda crear para nosotros una part\u00edcula que pese nada menos que 1 TeV.<\/p>\n

\u00a1La confianza en nosotros mismos no tiene l\u00edmites!<\/p>\n

De la nada, de pronto surge un destello cegador, un conjunto de energ\u00eda que dura unos segundos. Cuando se desvanece, all\u00ed queda la serena figura de un hombre. \u00bfDe d\u00f3nde ha salido? \u00bfDe d\u00f3nde viene? Bueno, estimo que ser\u00eda conveniente que me formul\u00e9is esas preguntas dentro de algunos miles de a\u00f1os. Ahora es pronto. De la misma manera es pronto para otras muchas preguntas, sin embargo, en unos meses sabremos sobre el bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>, hasta hace poco inalcanzable. \u00bfPasar\u00e1 igual en las cuerdas? S\u00ed, la mente humana es poderosa y tenemos la historia llena de pruebas que as\u00ed lo demuestran. La observaci\u00f3n, el estudio, el no rendirse nunca y continuar insistiendo en buscar las respuestas adecuadas ha sido una constante.<\/p>\n

Veamos un ejemplo cualquiera de lo que digo: la part\u00edcula emitida por un n\u00facleo radiactivo, por lo general lleva una considerable cantidad de energ\u00eda. \u00bfY de d\u00f3nde procede esa energ\u00eda? Es el resultado de la conversi\u00f3n en energ\u00eda de una peque\u00f1a parte del n\u00facleo (E = mc2<\/sup>); en otras palabras, el n\u00facleo siempre pierde un poco de masa en el acto de expeler la part\u00edcula.<\/p>\n

Los f\u00edsicos se vieron durante mucho tiempo turbados por el hecho de que, a menudo, la part\u00edcula beta<\/a> emitida en una desintegraci\u00f3n del n\u00facleo no alberga energ\u00eda suficiente para compensar la masa perdida por el n\u00facleo. En realidad, los electrones<\/a> no eran igualmente deficitarios. Emerg\u00edan con un amplio espectro de energ\u00edas, y el m\u00e1ximo (corregido por muy pocos electrones<\/a>) era casi correcto, pero todos los dem\u00e1s no llegaban a alcanzarlo en mayor o menos grado. Las part\u00edculas alfa<\/a> emitidas por un nucleido particular pose\u00edan iguales energ\u00edas en cantidades inesperadas. En ese caso, \u00bfqu\u00e9 era err\u00f3neo en la emisi\u00f3n de part\u00edculas beta<\/a>?, \u00bfqu\u00e9 hab\u00eda sucedido con la energ\u00eda perdida?<\/p>\n

En 1.922, Lise Maitner se hizo por primera vez esta pregunta, y hacia 1.936 Niels Bohr estaba dispuesto a abandonar el gran principio de conservaci\u00f3n de la energ\u00eda, al menos en lo concerniente a part\u00edculas subat\u00f3micas. En 1.931 Wolfgang Pauli sugiri\u00f3 una soluci\u00f3n para el enigma de la energ\u00eda desaparecida. Tal soluci\u00f3n era muy simple: junto con la part\u00edcula beta<\/a> del n\u00facleo se desprend\u00eda otra, que se llevaba la energ\u00eda desaparecida. Esa misteriosa segunda part\u00edcula ten\u00eda propiedades bastante extra\u00f1as; no pose\u00eda carga ni masa. Lo \u00fanico que llevaba mientras se mov\u00eda a la velocidad de la luz era cierta cantidad de energ\u00eda. A decir verdad, aquello parec\u00eda un cuerpo ficticio creado exclusivamente para equilibrar el contraste de energ\u00edas.<\/p>\n

Sin embargo, tan pronto como se propuso la posibilidad de su existencia, los f\u00edsicos creyeron en ella ciegamente. Y esta certeza se increment\u00f3 al descubrirse el neutr\u00f3n<\/a> y al saberse que se desintegraba en un prot\u00f3n<\/a> y liberaba un electr\u00f3n<\/a> que, como en la decadencia beta, portaba insuficientes cantidades de energ\u00eda. Enrico Fermi<\/a> dio a esta part\u00edcula putativa el nombre de neutrino<\/em>, palabra italiana que significa \u201cpeque\u00f1o neutro\u201d.<\/p>\n

El neutr\u00f3n<\/a> dio a los f\u00edsicos otra prueba palpable de la existencia del neutrino<\/a>. Como ya he comentado en otra p\u00e1gina de este trabajo, casi todas las part\u00edculas describen un movimiento rotatorio. Esta rotaci\u00f3n se expresa, m\u00e1s o menos, en m\u00faltiplos de una mitad, seg\u00fan la direcci\u00f3n del giro. Ahora bien, el prot\u00f3n<\/a>, el neutr\u00f3n<\/a> y el electr\u00f3n<\/a> tienen rotaci\u00f3n de una mitad. Por tanto, si el neutr\u00f3n<\/a> con rotaci\u00f3n de una mitad origina un prot\u00f3n<\/a> y un electr\u00f3n<\/a>, cada uno con rotaci\u00f3n de una mitad, \u00bfqu\u00e9 sucede con la ley sobre conservaci\u00f3n del momento angular? Aqu\u00ed hay alg\u00fan error. El prot\u00f3n<\/a> y el electr\u00f3n<\/a> totalizan una mitad con sus rotaciones (si ambas rotaciones siguen la misma direcci\u00f3n) o cero (si sus rotaciones son opuestas); pero sus rotaciones no pueden sumar jam\u00e1s una mitad. Sin embargo, por otra parte, el neutrino<\/a> viene a solventar la cuesti\u00f3n. Supongamos que la rotaci\u00f3n del neutr\u00f3n<\/a> sea +\u00bd, y admitamos tambi\u00e9n que la rotaci\u00f3n del prot\u00f3n<\/a> sea +\u00bd y la del electr\u00f3n<\/a> -\u00bd, para dar un resultado neto de cero. Demos ahora al neutrino<\/a> una rotaci\u00f3n de +\u00bd y la balanza quedar\u00e1 desequilibrada.<\/p>\n

+\u00bd (n) = +\u00bd (p) – \u00bd (e) + \u00bd (neutrino)<\/p>\n

Pero a\u00fan queda algo por desequilibrar. Una sola part\u00edcula (el neutr\u00f3n<\/a>) ha formado dos part\u00edculas (el prot\u00f3n<\/a> y el electr\u00f3n<\/a>), y si incluimos el neutrino<\/a>, tres part\u00edculas. Parece m\u00e1s razonable suponer que el neutr\u00f3n<\/a> se convierte en dos part\u00edculas y una antipart\u00edcula. En otras palabras: lo que realmente necesitamos equilibrar no es un neutrino<\/a>, sino un antineutrino.<\/p>\n

El propio neutrino<\/a> surgir\u00eda de la conversi\u00f3n de un prot\u00f3n<\/a> en un neutr\u00f3n<\/a>. As\u00ed pues, los productos ser\u00edan un neutr\u00f3n<\/a> (part\u00edcula), un positr\u00f3n (antipart\u00edcula) y un neutrino<\/a> (part\u00edcula). Esto tambi\u00e9n equilibra la balanza.<\/p>\n

En otras palabras, la existencia de neutrinos<\/a> y antineutrinos deber\u00eda salvar no una, sino tres importantes leyes de conservaci\u00f3n: la conservaci\u00f3n de la energ\u00eda, la conservaci\u00f3n del esp\u00edn<\/a> y la conservaci\u00f3n de part\u00edcula\/antipart\u00edcula.<\/p>\n

Es importante conservar esas leyes puesto que parece estar presentes en toda clase de relaciones nucleares que no impliques electrones<\/a> o positrones, y ser\u00eda muy \u00fatil si tambi\u00e9n se hallasen presentes en reacciones que incluyesen esas part\u00edculas. Las m\u00e1s importantes conversiones prot\u00f3n<\/a>-neutr\u00f3n<\/a> son las relacionadas con las reacciones nucleares que se desarrollan en el Sol y en los astros. Por consiguiente, las estrellas emiten radiaciones r\u00e1pidas de neutrinos<\/a>, y se calcula que tal vez pierdan a causa de esto el 6 u 8% de su energ\u00eda. Pero eso ser\u00eda meternos en otra historia y, por mi parte, con la anterior explicaci\u00f3n s\u00f3lo trataba de dar una muestra del ingenio del hombre que, como habr\u00e9is visto, no es poco.<\/p>\n

Desde que puedo recordar, he sido un amante de la f\u00edsica. Me asombran cuestiones como la luz, su naturaleza de un conglomerado de colores, ondas y part\u00edculas, su velocidad que nos marca el l\u00edmite del m\u00e1ximo que podemos correr en nuestro universo, y en fin, muchos otros misterios que encierra esa cosa tan cotidiana que nos rodea y lo inunda todo haciendo posible que podamos ver por donde vamos, que las plantas vivan y emitan ox\u00edgeno o que nos calentemos. Realmente, sin luz, nuestra vida no ser\u00eda posible. Entonces, \u00bfqu\u00e9 es realmente la luz?<\/p>\n

Muchos (casi todos) opinan que es algo inmaterial. Los objetos materiales grandes o muy peque\u00f1os como las galaxias o los electrones<\/a>, son materia. La luz, sin embargo, se cree que es inmaterial; dos rayos de luz se cruzan sin afectarse el uno al otro. Sin embargo, yo, que desde luego no soy un experto, opino en cambio que la luz es simplemente una forma de energ\u00eda lum\u00ednica, otra forma en la que se puede presentar la materia. Nosotros mismos, en \u00faltima instancia, somos luz.<\/p>\n

Est\u00e1 claro que los estudiosos de la \u00e9poca antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consist\u00eda en part\u00edculas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en l\u00ednea recta, que se reflejaba en un espejo con un \u00e1ngulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.<\/p>\n

Cuando la luz entra en un cristal o en alguna sustancia transparente, de una forma oblicua (es decir, en un \u00e1ngulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una direcci\u00f3n que forma un \u00e1ngulo menor respecto de la vertical. La exacta relaci\u00f3n entre el \u00e1ngulo original y el \u00e1ngulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1.621 por el f\u00edsico neerland\u00e9s Willerbrord Snell. No public\u00f3 sus hallazgos y el fil\u00f3sofo franc\u00e9s Ren\u00e9 Descartes descubri\u00f3 la ley, independientemente, en 1.637.<\/p>\n

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton<\/a> en 1.666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitaci\u00f3n oscura a trav\u00e9s de una grieta de las persianas, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta a\u00fan m\u00e1s en la misma direcci\u00f3n cuando sale por una segunda cara del prisma (las dos refracciones en la misma direcci\u00f3n se originan porque los lados del prisma se encuentran en \u00e1ngulo en vez de en forma paralela, como ser\u00eda el caso de una l\u00e1mina ordinaria de cristal).<\/p>\n

Newton<\/a> atrap\u00f3 el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracci\u00f3n reforzada. Descubri\u00f3 que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extend\u00eda en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo verde, azul y violeta, en este orden. Newton<\/a> dedujo de ello que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores. La amplia banda de sus componentes se denomin\u00f3 spectrum<\/em> (palabra latina que significa espectro o fantasma). Newton<\/a> lleg\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que la luz se compon\u00eda de diminutas part\u00edculas (\u201ccorp\u00fasculos\u201d), que viajaban a enormes velocidades. Le surgieron y se plante\u00f3 algunas inquietantes cuestiones: \u00bfpor qu\u00e9 se refractaban las part\u00edculas de luz verde m\u00e1s que las de luz amarilla? \u00bfC\u00f3mo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbarse mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre part\u00edculas?<\/p>\n

En 1.678, el f\u00edsico neerland\u00e9s Christian Huyghens (un cient\u00edfico polifac\u00e9tico que hab\u00eda construido el primer reloj de p\u00e9ndulo y realizado importantes trabajos astron\u00f3micos) propuso una teor\u00eda opuesta: la de que la luz se compon\u00eda de min\u00fasculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no ser\u00eda dif\u00edcil explicar las diversas difracciones de los diferentes tipos de luz a trav\u00e9s de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se mov\u00eda m\u00e1s despacio en ese medio refractante que en el aire. La cantidad de refracci\u00f3n variar\u00eda con la longitud de las ondas: cuanto m\u00e1s corta fuese tal longitud, tanto mayor ser\u00eda la refracci\u00f3n. Ello significaba que la luz violeta (la m\u00e1s sensible a este fen\u00f3meno) deb\u00eda de tener una longitud de onda m\u00e1s corta que la luz azul; \u00e9sta, m\u00e1s corta que la verde, y as\u00ed sucesivamente.<\/p>\n

Lo que permit\u00eda al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre longitudes de onda. Y como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podr\u00edan cruzarse sin dificultad alguna (las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades).<\/p>\n

Pero la teor\u00eda de Huyghens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qu\u00e9 se mov\u00edan en l\u00ednea recta los rayos luminosos, ni por qu\u00e9 proyectaban sombras recortadas, ni aclaraba por qu\u00e9 las ondas luminosas no pod\u00edan rodear los obst\u00e1culos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y de agua. Por a\u00f1adidura, se objetaba que si la luz consist\u00eda en ondas, \u00bfc\u00f3mo pod\u00eda viajar por el vac\u00edo, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las estrellas? \u00bfCu\u00e1l era esa mec\u00e1nica ondulatoria?<\/p>\n

Aproximadamente durante un siglo, contendieron entre s\u00ed estas teor\u00edas. La teor\u00eda corpuscular<\/em> de Newton<\/a> fue, con mucho, la m\u00e1s popular, en parte porque la respald\u00f3 el famoso nombre de su autor. Pero hacia 1.801, un f\u00edsico y m\u00e9dico ingl\u00e9s, de nombre Thomas Young, llev\u00f3 a cabo un experimento que arrastr\u00f3 la opini\u00f3n p\u00fablica al campo opuesto. Proyect\u00f3 un fino rayo luminoso sobre una pantalla, haci\u00e9ndolo pasar antes por dos orificios casi juntos; si la luz estuviera compuesta por part\u00edculas, cuando los dos rayos emergieran de ambos orificios, formar\u00edan presuntamente en la pantalla una regi\u00f3n m\u00e1s luminosa donde se superpusieran, y regiones menos brillantes, donde no se diera tal superposici\u00f3n. La pantalla mostr\u00f3 una serie de bandas luminosas, separadas entre s\u00ed por bandas oscuras; pareci\u00f3 incluso que en esos intervalos de sombra, la luz de ambos rayos contribu\u00eda a intensificar la oscuridad.<\/p>\n

Ser\u00eda f\u00e1cil explicarlo mediante la teor\u00eda ondulatoria; la banda luminosa representaba el refuerzo prestado por las ondas de un rayo a las ondas del otro, dicho de otra manera, entraban \u201cen fase\u201d dos trenes de ondas, es decir, ambos nodos, al unirse, se fortalec\u00edan el uno al otro. Por otra parte, las bandas oscuras representaban puntos en los que las ondas estaban \u201cdesfasadas\u201d porque el vientre de una neutralizaba el nodo de la otra. En vez de aunar sus fuerzas, las ondas se interfer\u00edan mutuamente, reduciendo la energ\u00eda luminosa neta a las proximidades del punto cero.<\/p>\n

Considerando la anchura de las bandas y la distancia entre los dos orificios por lo que surgen ambos rayos, se pudo calcular la longitud de las ondas luminosas, por ejemplo, de la luz roja a la violeta o de los colores intermedios. Las longitudes de onda resultaron ser muy peque\u00f1as. As\u00ed, la de la luz roja era de unos 0\u2019000075 cm. Hoy se\u00a0 expresan las longitudes de las ondas luminosas mediante una unidad muy pr\u00e1ctica ideada por \u00c1ngstrom; esta unidad, denominada igualmente \u00c1ngstrom (\u00c5) en honor a su autor, es la cienmillon\u00e9sima parte de un cent\u00edmetro. As\u00ed pues, la longitud de onda de la luz roja equivale m\u00e1s o menos a 7.500 \u00c5, y la de la luz violeta a 3.900 \u00c5, mientras que las de colores visibles en el espectro oscilan entre ambas cifras.<\/p>\n

La cortedad de estas ondas es muy importante. La raz\u00f3n de que las ondas luminosas se desplacen en l\u00ednea recta y proyecten sombras recortadas se debe a que todas son incomparablemente m\u00e1s peque\u00f1as que cualquier objeto; pueden contornear un obst\u00e1culo s\u00f3lo si este no es mucho mayor que la longitud de onda. Hasta las bacterias, por ejemplo, tienen un volumen muy superior al de una onda luminosa, y por tanto, la luz puede definir claramente sus contornos bajo el microscopio. S\u00f3lo los objetos cuyas dimensiones se asemejan a la longitud de onda luminosa (por ejemplo, los virus y otras part\u00edculas subat\u00f3micas) son lo suficientemente peque\u00f1os como para que puedan ser contorneados por las ondas luminosas.<\/p>\n

Un f\u00edsico franc\u00e9s, Agustin-Jean Fresnel, fue quien demostr\u00f3 por vez primera en 1.818 que si un objeto es lo suficientemente peque\u00f1o, la onda luminosa lo contornear\u00e1 sin dificultad. En tal caso, la luz determina el llamado fen\u00f3meno de \u201cdifracci\u00f3n\u201d. Por ejemplo, las fin\u00edsimas l\u00edneas paralelas de una \u201creja de difracci\u00f3n\u201d act\u00faan como una serie de min\u00fasculos obst\u00e1culos, que se refuerzan entre s\u00ed. Puesto que la magnitud de la difracci\u00f3n va asociada a la longitud de onda, se produce el espectro. A la inversa, se puede calcular la longitud de onda midiendo la difracci\u00f3n de cualquier color o porci\u00f3n del espectro, as\u00ed como la separaci\u00f3n de las marcas sobre el cristal.<\/p>\n

Fraunhofer explor\u00f3 dicha reja de difracci\u00f3n con objeto de averiguar sus finalidades pr\u00e1cticas, progreso que suele olvidarse, pues queda eclipsado por su descubrimiento m\u00e1s famoso, los rayos espectrales. El f\u00edsico americano Henry Augustus Rowland ide\u00f3 la reja c\u00f3ncava y desarroll\u00f3 t\u00e9cnicas para regularlas de acuerdo con 20.000 l\u00edneas por pulgada. Ello hizo posible la sustituci\u00f3n del prisma por el espectrosc\u00f3pio.<\/p>\n

Ante tales hallazgos experimentales, m\u00e1s el desarrollo met\u00f3dico y matem\u00e1tico del movimiento ondulatorio, debido a Fresnel, pareci\u00f3 que la teor\u00eda ondulatoria de la luz hab\u00eda arraigado definitivamente, desplazando y relegando para siempre a la teor\u00eda corpuscular.<\/p>\n

No s\u00f3lo se acept\u00f3 la existencia de ondas luminosas, sino que tambi\u00e9n se midi\u00f3 su longitud con una precisi\u00f3n cada vez mayor. Hacia 1.827, el f\u00edsico franc\u00e9s Jacques Babinet sugiri\u00f3 que se empleara la longitud de onda luminosa (una cantidad f\u00edsica inalcanzable) como unidad para medir tales longitudes, en vez de las muy diversas unidades ideadas y empleadas por el hombre. Sin embargo, tal sugerencia no se llev\u00f3 a la pr\u00e1ctica hasta 1.880 cuando el f\u00edsico germano-americano Albert Abraham Michelson invent\u00f3 un instrumento denominado \u201cinterfer\u00f3metro\u201d, que pod\u00eda medir las longitudes de ondas luminosas con una exactitud sin precedentes. En 1.893, Michelson midi\u00f3 la onda de la raya roja en el espectro del cadmio y determin\u00f3 que su longitud era de 1\/1.553.164 m.<\/p>\n

Pero la incertidumbre reapareci\u00f3 al descubrirse que los elementos estaban compuestos por is\u00f3topos diferentes, cada uno de los cuales aportaba una raya cuya longitud de inda difer\u00eda ligeramente de las restantes. En la d\u00e9cada de 1.930 se midieron las rayas del cript\u00f3n 86. Como quiera que este is\u00f3topo fuera gaseoso, se pod\u00eda abordar con bajas temperaturas, para frenar el movimiento at\u00f3mico y reducir el consecutivo engrosamiento de la raya.<\/p>\n

En 1.960, el Comit\u00e9 Internacional de Pesos y Medidas adopt\u00f3 la raya del cript\u00f3n 86 como unidad fundamental de la longitud. Entonces se reestableci\u00f3 la longitud del metro como 1.650.763\u201973 veces la longitud de onda de dicha raya espectral. Ello aument\u00f3 mil veces la precisi\u00f3n de las medidas de longitud. Hasta entonces se hab\u00eda medido el antiguo metro patr\u00f3n con un margen de error equivalente a una millon\u00e9sima, mientras que en lo sucesivo se pudo medir la longitud de onda con un margen de error equivalente a una milmillon\u00e9sima.<\/p>\n

Ahora, despu\u00e9s de todo esto, sabemos algo m\u00e1s sobre la luz, pero, \u00bfqu\u00e9 pasa con su velocidad? Ve\u00e1moslo<\/p>\n

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La velocidad de la luz<\/span><\/p>\n

Est\u00e1 claro que la luz se desplaza a enormes velocidades. Si pulsamos el interruptor apagado de la l\u00e1mpara de nuestro sal\u00f3n, todo queda a oscuras de manera instant\u00e1nea. La velocidad del sonido es m\u00e1s lenta; por ejemplo, si vemos a un le\u00f1ador que est\u00e1 cortando le\u00f1a en un lugar alejado de nosotros, s\u00f3lo oiremos los golpes momentos despu\u00e9s de que caiga el hacha. As\u00ed pues, el sonido tarda cierto tiempo en llegar a nuestros o\u00eddos. En realidad es f\u00e1cil medir la velocidad de su desplazamiento: unos 1.206 Km\/h en el aire y a nivel del mar.<\/p>\n

Galileo fue el primero en intentar medir la velocidad de la luz. Se coloc\u00f3 en lo alto de una colina, mientras que su ayudante se situaba en otro lugar alto de la colina vecina; luego sac\u00f3 una linterna encendida. Tan pronto como su ayudante vio la luz, hizo una se\u00f1al con otra linterna. Galileo repiti\u00f3 el experimento a distancias cada vez mayores, suponiendo que el tiempo requerido por su ayudante para responder mantendr\u00eda una uniformidad constante, por lo cual, el intervalo entre la se\u00f1al de su propia linterna y la de su ayudante representar\u00eda el tiempo empleado por la luz para recorrer cada distancia. Aunque la idea era l\u00f3gica, la luz viajaba demasiado aprisa como que Galileo pudiera percibir las sutiles diferencias con un m\u00e9todo tan rudimentario.<\/p>\n

En 1.676, el astr\u00f3nomo dan\u00e9s Olaus Roemer logr\u00f3 cronometrar la velocidad de la luz a escala de distancias astron\u00f3micas. Estudiando los eclipses de J\u00fapiter en sus cuatro grandes sat\u00e9lites, Roemer observ\u00f3 que el intervalo entre eclipses consecutivos era m\u00e1s largo cuando la Tierra se alejaba de J\u00fapiter, y m\u00e1s corto cuando se mov\u00eda en su \u00f3rbita hacia dicho astro. Al parecer, la diferencia entre las duraciones del eclipse reflejaba la diferencia de distancias entre la Tierra y J\u00fapiter. Y trataba, pues, de medir la distancia partiendo del tiempo empleado por la luz para trasladarse desde J\u00fapiter hasta la Tierra. Calculando aproximadamente el tama\u00f1o de la \u00f3rbita terrestre y observando la m\u00e1xima discrepancia en las duraciones del eclipse que, seg\u00fan Roemer, representaba el tiempo que necesitaba la luz para atravesar el eje de la \u00f3rbita terrestre, dicho astr\u00f3nomo comput\u00f3 la velocidad de la luz. Su resultado, de 225.000 Km\/s, parece excelente si se considera que fue el primer intento, y result\u00f3 bastante asombroso como para provocar la incredulidad de sus coet\u00e1neos.<\/p>\n

Sin embargo, medio siglo despu\u00e9s se confirmaron los c\u00e1lculos de Roemer en un campo completamente distinto. All\u00e1 por 1.728, el astr\u00f3nomo brit\u00e1nico James Bradley descubri\u00f3 que las estrellas parec\u00edan cambiar de posici\u00f3n con los movimientos terrestres; y no por el paralaje<\/a>, sino porque la traslaci\u00f3n terrestre alrededor del Sol era una fracci\u00f3n mensurable (aunque peque\u00f1a) de la velocidad de la luz. La analog\u00eda empleada usualmente es la de un hombre que camina con el paraguas abierto bajo un temporal. Aun cuando las gotas caigan verticalmente, el hombre debe inclinar hacia delante el paraguas, porque ha de abrirse paso entre las gotas. Cuanto m\u00e1s acelere su paso, tanto m\u00e1s deber\u00e1 inclinar el paraguas. De manera semejante, la Tierra avanza entre los ligeros rayos que caen desde las estrellas, y el astr\u00f3nomo debe inclinar un poco su telescopio y hacerlo en varias direcciones, de acuerdo con los cambios de la trayectoria terrestre (no olvidemos que nuestro planeta Tierra es como una enorme nave espacial que nos lleva en un viaje eterno, alrededor del Sol, a la velocidad de 30 Km\/s). Mediante ese dev\u00edo aparente de los astros (\u201caberraci\u00f3n de la luz\u201d), Bradley pudo evaluar la velocidad de la luz y calcularla con gran precisi\u00f3n. Sus c\u00e1lculos fueron de 285.000 Km\/s, bastante m\u00e1s exactos que los de Roemer, pero a\u00fan un 5\u20195% m\u00e1s bajos.<\/p>\n

Poco a poco, con medios tecnol\u00f3gicos m\u00e1s sofisticados y m\u00e1s conocimientos matem\u00e1ticos, los cient\u00edficos fueron obteniendo medidas m\u00e1s exactas a\u00fan, conforme se fue perfeccionando la idea original de Galileo y sus sucesores.<\/p>\n

En 1.849, el f\u00edsico franc\u00e9s Armand-Hippolyte-Louis Fizeau ide\u00f3 un artificio mediante el cual se proyectaba la luz sobre un espejo situado a 8 Km de distancia, que devolv\u00eda el reflejo al observador. El tiempo empleado por la luz en su viaje de ida y vuelta no rebas\u00f3 apenas la 1\/20.000 de segundo, pero Fizeau logr\u00f3 medirlo colocando una rueda dentada giratoria en la trayectoria del rayo luminoso. Cuando dicha rueda giraba a cierta velocidad, la luz pasaba entre los dientes y se proyectaba contra el siguiente, al ser devuelta por el espejo; as\u00ed, Fizean, colocando tras la rueda, no pudo verla. Entonces se dio m\u00e1s velocidad a la rueda y el reflejo pas\u00f3 por la siguiente muesca entre los dientes, sin interacci\u00f3n alguna. De esa forma, regulando y midiendo la velocidad de la rueda giratoria, Fizean pudo calcular el tiempo trascurrido y, por consiguiente, la velocidad a la que se mov\u00eda el rayo de luz.<\/p>\n

Un a\u00f1o m\u00e1s tarde, Jean Foucault (quien realizar\u00eda poco despu\u00e9s su experimento con los p\u00e9ndulos) precis\u00f3 m\u00e1s estas medidas empleando un espejo giratorio en vez de una rueda dentada. Entonces se midi\u00f3 el tiempo transcurrido desviando ligeramente el \u00e1ngulo de reflexi\u00f3n mediante el veloz espejo giratorio. Foucault obtuvo un valor de la velocidad de la luz de 300.883 Km\/s. Tambi\u00e9n el f\u00edsico franc\u00e9s utiliz\u00f3 su m\u00e9todo para determinar la velocidad de la luz a trav\u00e9s de varios l\u00edquidos. Averigu\u00f3 que era notablemente inferior a la alcanzada en el aire. Esto concordaba con la teor\u00eda ondulatoria de Huyghens.<\/p>\n

Michelson fue m\u00e1s preciso a\u00fan en sus medidas. Este autor, durante cuarenta a\u00f1os largos a partir de 1.879, fue aplicando el sistema Fizeau-Foucault cada vez con mayor refinamiento, para medir la velocidad de la luz. Cuando se crey\u00f3 lo suficientemente informado, proyect\u00f3 la luz a trav\u00e9s del vac\u00edo, en vez de hacerlo a trav\u00e9s del aire, pues \u00e9ste frena ligeramente su velocidad, y emple\u00f3 para ello tuber\u00edas de acero cuya longitud era superior a 1\u20195 Km. Seg\u00fan sus medidas, la velocidad de la luz en el vac\u00edo era de 299.730 Km\/s (s\u00f3lo un 0\u2019006% m\u00e1s bajo). Demostrar\u00eda tambi\u00e9n que todas las longitudes de ondas luminosas viajan a la misma velocidad en el vac\u00edo.<\/p>\n

En 1.972 un equipo de investigadores bajo la direcci\u00f3n de Kenneth M. Evenson efectu\u00f3 unas mediciones a\u00fan m\u00e1s exactas y vio que la velocidad de la luz era de 299.727\u201974 Km\/s. Una vez se conoci\u00f3 la velocidad de la luz con semejante precisi\u00f3n, se hizo posible usar la luz, o por lo menos formas de ella, para medir distancias.<\/p>\n

Aunque para algunos resulte algo tedioso el tema anterior, no he podido resistirme a la tentaci\u00f3n de exponerlo; as\u00ed podr\u00e1 saber algo m\u00e1s sobre la luz, y habr\u00e1n conocido a personajes que hicieron posible el que ahora nosotros la conozcamos mejor.<\/p>\n

Podr\u00eda continuar hasta el final de este trabajo hablando de la luz y sus distintas formas o aplicaciones: ondas de luz a trav\u00e9s del espacio, de c\u00f3mo se transmite la luz en el \u201cvac\u00edo\u201d, nos llega a trav\u00e9s del espacio desde galaxias situadas a miles de millones de a\u00f1os luz; las l\u00edneas de fuerzas electromagn\u00e9ticas de Faraday y Maxwell de campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos cambiantes (todo ello explicado en un simple conjunto de cuatro ecuaciones, que describ\u00edan casi todos los fen\u00f3menos referentes a esta materia electromagn\u00e9tica), o de los enigmas a\u00fan por descubrir (aunque predichos).<\/p>\n

En 1.931, Dirac, acometiendo el asunto de una forma matem\u00e1tica, lleg\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que si los monopolos magn\u00e9ticos exist\u00edan (si exist\u00eda siquiera uno en cualquier parte del universo), ser\u00eda necesario que todas las cargas el\u00e9ctricas fuesen m\u00faltiplos exactos de una carga m\u00e1s peque\u00f1a, como en efecto as\u00ed es. Y dado que todas las cargas el\u00e9ctricas son m\u00faltiplos exactos de alguna carga m\u00e1s peque\u00f1a, \u00bfno deber\u00eda, en realidad, existir los monopolos magn\u00e9ticos?<\/p>\n

En 1.974, un f\u00edsico neerland\u00e9s (yo lo he mencionado antes en este mismo trabajo), Gerard\u2019t Hooft, y un f\u00edsico sovi\u00e9tico, Alexander Poliakov, mostraron independientemente que pod\u00eda razonarse, a partir de las grandes teor\u00edas unificadas, que los monopolos magn\u00e9ticos deb\u00edan as\u00ed mismo existir, y que deb\u00edan poseer una masa enorme. Aunque un monopolo magn\u00e9tico ser\u00eda incluso m\u00e1s peque\u00f1o que un prot\u00f3n<\/a>, deber\u00eda tener una masa que ser\u00eda de 10 trillones a 10 cuatrillones mayor que la del prot\u00f3n<\/a>. Eso equivaldr\u00eda a la masa de una bacteria comprimida en una diminuta part\u00edcula subat\u00f3mica.<\/p>\n

Semejantes part\u00edculas s\u00f3lo pod\u00edan haberse formado en el momento de la gran explosi\u00f3n (otra vez volvemos al origen). Desde entonces no ha existido la suficientemente alta concentraci\u00f3n de energ\u00eda necesaria para formarla. Esas grandes part\u00edculas deber\u00edan avanzar a unos 225 Km\/s, aproximadamente, y la combinaci\u00f3n de una enorme masa y un peque\u00f1o tama\u00f1o le permitir\u00eda deslizarse a trav\u00e9s de la materia sin dejar el menor rastro de presencia. Esta propiedad, de hecho, est\u00e1 relacionada directamente con el fracaso obtenido en su b\u00fasqueda. Los f\u00edsicos est\u00e1n tratando de idear un mecanismo capaz de poder detectar con claridad el paso de monopolos magn\u00e9ticos.<\/p>\n

Podr\u00edamos decir que un monopolo magn\u00e9tico es una entidad magn\u00e9tica consistente en un polo norte o sur elemental aislado. Ha sido postulado como una enorme fuente de campo magn\u00e9tico en analog\u00eda a la forma en que las part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas producen un campo el\u00e9ctrico.<\/p>\n

Se han dise\u00f1ado numerosos experimentos ingeniosos para detectar monopolos, pero hasta ahora ninguno ha producido un resultado definitivo. Los monopolos magn\u00e9ticos son predichos en ciertas teor\u00edas gauge<\/a> con bosones<\/a> de Higgs<\/a>. En particular, algunas teor\u00edas de gran unificaci\u00f3n predicen monopolos muy pesados (con masas del orden de 1016<\/sup> GeV). Los monopolos magn\u00e9ticos tambi\u00e9n son predichos en las teor\u00edas de Kaluza-Klein<\/a> (5 dimensiones) y en teor\u00eda de supercuerdas<\/a> (10 y 26 dimensiones).<\/p>\n

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Preludio a la relatividad<\/a>. Las ecuaciones de Lorentz-Fitzgerald<\/span><\/p>\n

En 1.893 el f\u00edsico irland\u00e9s George Fancis Fitzgerald emiti\u00f3 una hip\u00f3tesis para explicar los resultados negativos del experimento conocido de Michelson-Morley. Adujo que toda la materia se contrae en la direcci\u00f3n del movimiento, y que esa contracci\u00f3n es directamente proporcional al ritmo (velocidad) del movimiento.<\/p>\n

Seg\u00fan tal interpretaci\u00f3n, el interfer\u00f3metro se quedaba corto en la direcci\u00f3n del \u201cverdadero\u201d movimiento terrestre, y lo hac\u00eda precisamente en una cantidad que compensaba con toda exactitud la diferencia de distancias que deber\u00eda recorrer el rayo luminoso. Por a\u00f1adidura, todos los aparatos medidores imaginables, incluyendo los \u00f3rganos sensoriales humanos, experimentar\u00edan ese mismo fen\u00f3meno.<\/p>\n

Parec\u00eda como si la explicaci\u00f3n de Fitzgerald insinuara que la naturaleza conspiraba con objeto de impedir que el hombre midiera el movimiento absoluto<\/em>, para lo cual introduc\u00eda un efecto que anulaba cualquier diferencia aprovechable para detectar dicho movimiento.<\/p>\n

Este asombroso fen\u00f3meno recibi\u00f3 el nombre de contracci\u00f3n de Fitzgerald<\/em>, y su autor formul\u00f3 una ecuaci\u00f3n para el mismo, que referido a la contracci\u00f3n de un cuerpo m\u00f3vil, fue predicha igualmente y de manera independiente por H. A. Lorente (1.853 \u2013 1.928) de manera que, finalmente, se quedaron unidos como contracci\u00f3n de Lorentz-Fitzgerald<\/em>.<\/p>\n

A la contracci\u00f3n, Einstein<\/a> le dio un marco te\u00f3rico en la teor\u00eda especial de la relatividad<\/a>. En esta teor\u00eda, un objeto de longitud l0<\/sub><\/em> en reposo en un sistema de referencia parecer\u00e1, para un observador en otro sistema de referencia que se mueve con velocidad relativa v<\/em> con respecto al primero, tener longitud , donde c<\/em> es la velocidad de la luz. La hip\u00f3tesis original atribu\u00eda esta contracci\u00f3n a una contracci\u00f3n real que acompa\u00f1a al movimiento absoluto del cuerpo. La contracci\u00f3n es en cualquier caso despreciable a no ser que v<\/em> sea del mismo orden o cercana a c<\/em>.<\/p>\n

Un objeto que se moviera a 11 Km\/s (la velocidad de escape<\/a> de nuestro planeta) experimentar\u00eda s\u00f3lo una contracci\u00f3n equivalente a 2 partes por cada 1.000 millones en el sentido del vuelo. Pero a velocidades realmente elevadas, tal contracci\u00f3n ser\u00eda sustancial. A unos 150.000 Km\/s (la mitad de la velocidad de la luz) ser\u00eda del 15%; a 262.000 Km\/s (7\/8 de la velocidad de la luz), del 50%. Es decir, que una regla de 30 cm que pasara ante nuestra vista a 262.000 Km\/s nos parecer\u00eda que mide s\u00f3lo 15\u201924 cm, siempre y cuando conoci\u00e9ramos alguna manera para medir su longitud en pleno vuelo. Y a la velocidad de la luz, es decir, 300.000 Km\/s en n\u00fameros redondos, su longitud en la direcci\u00f3n del movimiento ser\u00eda cero. Puesto que, presuntamente, no puede existir ninguna longitud inferior a cero, se deduce que la velocidad de la luz en el vac\u00edo es la mayor que puede imaginarse el universo.<\/p>\n

El f\u00edsico holand\u00e9s Henrik Ant\u00f3n Lorentz, como hemos dicho, promovi\u00f3 esta idea pensando en los rayos cat\u00f3dicos (que ocupaban su actividad por aquellas fechas). Se hizo el siguiente razonamiento: si se comprimiera la carga de una part\u00edcula para reducir su volumen, aumentar\u00eda su masa. Por consiguiente, una part\u00edcula voladora, escorzada en la direcci\u00f3n de su desplazamiento por la contracci\u00f3n de Fitzgerald, deber\u00eda crecer en t\u00e9rminos de masa. Lorentz present\u00f3 una ecuaci\u00f3n sobre el acrecentamiento de la masa, que result\u00f3 muy similar a la ecuaci\u00f3n de Fitzgerald sobre el acortamiento. A 149.637 Km\/s la masa de un electr\u00f3n<\/a> aumentar\u00eda en un 15%; a 262.000 Km\/s, en un 100% (es decir, la masa se duplicar\u00eda); y a la velocidad de la luz, su masa ser\u00eda infinita. Una vez m\u00e1s pareci\u00f3 que no podr\u00eda haber ninguna velocidad superior a la de la luz, pues, \u00bfc\u00f3mo podr\u00eda ser una masa mayor que infinita?<\/p>\n

El efecto Fitzgerald sobre longitudes y el efecto Lorentz sobre masas mantuvieron una conexi\u00f3n tan estrecha que aparecieron a menudo agrupadas como las ecuaciones Lorentz-Fitzgerald<\/em>.<\/p>\n

Mientras que la contracci\u00f3n Fitzgerald no pod\u00eda ser objeto de mediciones, el efecto Lorentz sobre masas s\u00ed pod\u00eda serlo, aunque indirectamente. De hecho, el mu\u00f3n<\/a> tom\u00f3 10 veces su masa original cuando fue lanzado, a velocidades relativistas, en el acelerador de part\u00edculas, lo que confirm\u00f3 la ecuaci\u00f3n de Lorentz. Los experimentos posteriores han confirmado las ecuaciones de ambos: a velocidades relativistas, las longitudes se contraen y las masas se incrementan.<\/p>\n

Como es conocido por todos, Einstein<\/a> adopt\u00f3 estos descubrimientos y los incorpor\u00f3 a su teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial, que aunque mucho m\u00e1s amplia, recoge la contracci\u00f3n de Fitzgerald y el aumento de la masa de Lorentz cuando se alcanzan grandes velocidades.<\/p>\n

Algunas veces pienso que los artistas en general, y los poetas en particular, tendr\u00edan que adaptar e incluir en sus esquemas art\u00edsticos y po\u00e9ticos los adelantos cient\u00edficos, para asimilarlos en las diversas expresiones y sentimientos que ser\u00e1n despu\u00e9s puestos al servicio del consumo humano. Estos adelantos cient\u00edficos ser\u00edan as\u00ed coloreados con las pasiones humanas, y transformados, de alguna forma, en la sangre, y por qu\u00e9 no, los sentimientos de la naturaleza humana. Posiblemente, de haberlo hecho, el grado general de conocimiento ser\u00eda mayor.<\/p>\n

S\u00f3lo uno de cada tres puede definir una mol\u00e9cula o nombrar a un solo cient\u00edfico vivo. De veinticinco licenciados escogidos al azar en la ceremonia de graduaci\u00f3n de Harvard, s\u00f3lo dos pudieron explicar por qu\u00e9 hace m\u00e1s calor en verano que en invierno. La respuesta, dicho sea de paso, no es \u201cporque el Sol est\u00e1 m\u00e1s cerca\u201d; no est\u00e1 m\u00e1s cerca. El eje de rotaci\u00f3n de la Tierra est\u00e1 inclinado, as\u00ed que cuando el hemisferio norte se inclina hacia el Sol, los rayos son m\u00e1s perpendiculares a la superficie, y la mitad del globo disfruta del verano. Al otro hemisferio llegan rayos oblicuos: es invierno. Es triste ver c\u00f3mo aquellos graduados de Harvard pod\u00edan ser tan ignorantes. \u00a1Aqu\u00ed los tenemos con faltas de ortograf\u00eda!<\/p>\n

Por supuesto, hay momentos brillantes en los que la gente se sorprende. Hace a\u00f1os, en una l\u00ednea de metro de Manhattan, un hombre mayor se las ve\u00eda y deseaba con un problema de c\u00e1lculo elemental de su libro de texto de la escuela nocturna; no hac\u00eda m\u00e1s que resoplar. Se volvi\u00f3 desesperado hacia el extra\u00f1o que ten\u00eda a su lado, sentado junto a \u00e9l, y le pregunt\u00f3 si sab\u00eda c\u00e1lculo. El extra\u00f1o afirm\u00f3 con la cabeza y se puso a resolverle al hombre el problema. Claro que no todos los d\u00edas un anciano estudia c\u00e1lculo en el metro al lado del f\u00edsico te\u00f3rico ganador del Nobel T. D. Lee.<\/p>\n

Leon Lederman cuenta una an\u00e9cdota parecida a la del tren, pero con final diferente. Sal\u00eda de Chicago en un tren de cercan\u00edas cuando una enfermera subi\u00f3 a \u00e9l a la cabeza de un grupo de pacientes de un hospital psi<\/a>qui\u00e1trico local. Se colocaron a su alrededor y la enfermera se puso a contarlos: \u201cuno, dos tres\u2026\u201d. Se qued\u00f3 mirando a Lederman y pregunt\u00f3 \u201c\u00bfqui\u00e9n es usted?\u201d; \u201csoy Leon Lederman\u201d \u2013 respondi\u00f3 \u2013 \u201cganador del premio Nobel y director del Fermilab\u201d. Lo se\u00f1al\u00f3 y sigui\u00f3 tristemente \u201cs\u00ed, cuatro, cinco, seis\u2026\u201d. Son cosas que ocurren a los humanos; \u00a1tan insignificantes y tan grandes! Somos capaces de lo mejor y de lo peor. Ah\u00ed tenemos la historia para ver los ejemplos de ello.<\/p>\n

Pero ahora m\u00e1s en serio, es necesario preocuparse por la incultura cient\u00edfica reinante, entre otras muchas razones porque la ciencia, la t\u00e9cnica y el bienestar p\u00fablico est\u00e1n cada d\u00eda m\u00e1s conectados. Y, adem\u00e1s, es una verdadera pena perderse la concepci\u00f3n del mundo que, en parte, he plasma<\/a>do en estas p\u00e1ginas. Aunque aparezca incompleta, se puede vislumbrar que posee grandiosidad y belleza, y va asom\u00e1ndose ya su simplicidad.<\/p>\n

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\u201cEl proceso de la ciencia es el descubrimiento a cada paso de un nuevo orden que d\u00e9 unidad a lo que desde hac\u00eda tiempo parec\u00eda desunirlo. Es lo que hizo Faraday cuando cerr\u00f3 el v\u00ednculo que uni\u00f3 la electricidad y el magnetismo. Es lo que hizo Clerk Maxwell cuando uni\u00f3 aqu\u00e9lla y \u00e9ste con la luz. Einstein<\/a> uni\u00f3 el tiempo y el espacio, la masa a la energ\u00eda y relacion\u00f3 las grandes masas cosmol\u00f3gicas con la curvatura y la distorsi\u00f3n del tiempo y el espacio para traernos la gravedad en un teor\u00eda moderna; y dedic\u00f3 los \u00faltimos a\u00f1os de su vida al intento de a\u00f1adir a estas similitudes otra manera nueva y m\u00e1s avanzada, que instaurara un orden nuevo e imaginativo entre las ecuaciones de Maxwell y su propia geometr\u00eda de la gravitaci\u00f3n.<\/p>\n

Cuando Coleridge intentaba definir la belleza, volv\u00eda siempre a un pensamiento profundo: la belleza, dec\u00eda, es la \u201cunidad de la variedad\u201d.<\/p>\n

La ciencia no es otra cosa que la empresa de descubrir la unidad en la variedad\u00a0 desaforada de la naturaleza, o m\u00e1s exactamente, en la variedad de nuestra experiencia que est\u00e1 limitada por nuestra ignorancia.\u201d<\/p>\n<\/blockquote>\n

Hay muchas cosas que no podemos controlar, sin embargo, algo dentro de nosotros, nos env\u00eda mensajes sobre lo que podr\u00eda ser importante para que nos fijemos mejor y continuemos profundizando.<\/p>\n

Para comprender mejor el panorama, hagamos una excursi\u00f3n hasta la astrof\u00edsica; hay que explicar por qu\u00e9 la f\u00edsica de part\u00edculas y la astrof\u00edsica se han fundido no hace muchos a\u00f1os, en un nivel nuevo\u00a0 de intimidad, al que alguien llam\u00f3 la conexi\u00f3n espacio interior\/espacio exterior.<\/p>\n

Mientras los expertos del espacio interior constru\u00edan aceleradores, microscopios cada vez m\u00e1s potentes para ver qu\u00e9 pasaba en el dominio subnuclear, los colegas del espacio exterior sintetizaban los datos que tomaban unos telescopios cada vez m\u00e1s potentes, equipados con nuevas t\u00e9cnicas cuyo objeto era aumentar su sensibilidad y la capacidad de ver detalles finos. Otro gran avance fueron los observatorios establecidos en el espacio, con sus instrumentos para detectar infrarrojos, ultravioletas, rayos X<\/a> y rayos gamma<\/a>; en pocas palabras, toda la extensi\u00f3n del espectro electromagn\u00e9tico, muy buena parte del cual era bloqueado por nuestra atm\u00f3sfera opaca y distorsionadora.<\/p>\n

La s\u00edntesis de la cosmolog\u00eda de los \u00faltimos cien a\u00f1os es el modelo cosmol\u00f3gico est\u00e1ndar<\/em>. Sostiene que el universo empez\u00f3 en forma de un estado caliente, denso, compacto, hace unos 15.000 millones de a\u00f1os. El universo era entonces infinitamente, o casi infinitamente, denso; infinita, o casi infinitamente, caliente. La descripci\u00f3n \u201cinfinito\u201d es inc\u00f3moda para los f\u00edsicos; los modificadores son el resultado de la influencia difuminadota de la teor\u00eda cu\u00e1ntica. Por razones que quiz\u00e1 no conozcamos nunca, el universo estall\u00f3, y desde entonces ha estado expandi\u00e9ndose y enfri\u00e1ndose.<\/p>\n

Ahora bien, \u00bfc\u00f3mo se han enterado de eso los cosm\u00f3logos? El modelo de la Gran Explosi\u00f3n (Big Bang<\/a>) naci\u00f3 en los a\u00f1os treinta tras el descubrimiento de que las galaxias (conjuntos de 100.000 millones de estrellas, aproximadamente) se estaban separando entre s\u00ed, descubrimiento hecho por Edwin Hubble<\/a>, que andaba midiendo sus velocidades en 1.929.<\/p>\n

Hubble<\/a> ten\u00eda que recoger de las galaxias lejanas una cantidad de luz que le permitiera resolver las l\u00edneas espectrales y compararlas con las l\u00edneas de los mismos elementos de la Tierra. Cay\u00f3 en la cuenta de que todas las l\u00edneas se desplazaban sistem\u00e1ticamente hacia el rojo. Se sab\u00eda que una fuente de luz que se aparta de un observador hace justo eso. El desplazamiento hacia el rojo<\/em> era, de hecho, una medida de la velocidad relativa de la fuente y del observador.<\/p>\n

M\u00e1s tarde, Hubble<\/a> hall\u00f3 que las galaxias se alejaban de \u00e9l en todas las direcciones; esto era una manifestaci\u00f3n de la expansi\u00f3n del espacio. Como el espacio expande las distancias entre todas las galaxias, la astr\u00f3noma Hedwina Knubble, que observase desde el planeta Penunbrio en Andr\u00f3meda, ver\u00eda el mismo efecto o fen\u00f3meno: las galaxias se apartar\u00eda de ella.<\/p>\n

Cuanto m\u00e1s distante sea el objeto, m\u00e1s deprisa se mueve. Esta es la esencia de la ley de Hubble<\/a>. Su consecuencia es que, si se proyecta la pel\u00edcula hacia atr\u00e1s, las galaxias m\u00e1s lejanas, que se mueven m\u00e1s deprisa, se acercar\u00e1n a los objetos m\u00e1s pr\u00f3ximos, y todo el l\u00edo acabar\u00e1 junt\u00e1ndose y se acumular\u00e1 en un volumen muy, muy peque\u00f1o, como, seg\u00fan se calcula actualmente, ocurr\u00eda hace 15.000 millones de a\u00f1os.<\/p>\n

La m\u00e1s famosa de las met\u00e1foras cient\u00edficas te pide que imagines que eres una criatura bidimensional, un habitante del Plano. Conoces el este y el oeste, el norte y el sur, pero arriba y abajo no existen; sacaos el arriba y debajo de vuestras mentes. Viv\u00eds en la superficie de un globo que se expande. Por toda la superficie hay residencias de observadores, planetas y estrellas que se acumulan en galaxias por toda la esfera; todo bidimensional. Desde cualquier atalaya, todos los objetos se apartan a medida que la superficie se expande sin cesar. La distancia entre dos puntos cualesquiera de este universo crece. Eso es lo que pasa, precisamente, en nuestro mundo tridimensional. La otra virtud de esta met\u00e1fora es que, en nuestro universo, no hay ning\u00fan lugar especial. Todos los sitios o puntos de la superficie sin democr\u00e1ticamente iguales a todos los dem\u00e1s. No hay centro; no hay borde. No hay peligro de caerse del universo. Como nuestra met\u00e1fora del universo en expansi\u00f3n (la superficie del globo) es lo \u00fanico que conocemos, no es que las estrellas se precipiten dentro del espacio. Lo que se expande es que espacio que lleva toda la barah\u00fanda. No es f\u00e1cil visualizar una expansi\u00f3n que ocurre en todo el universo. No hay un exterior, no hay un interior. S\u00f3lo hay este universo, que se expande. \u00bfEn qu\u00e9 se expande? Pensad otra vez en vuestra vida como habitante del Plano, de la superficie del globo: en nuestra met\u00e1fora no existe nada m\u00e1s que la superficie.<\/p>\n

Dos consecuencias adicionales de gran importancia que tiene la teor\u00eda del Big Bang<\/a> acabaron por acallar la oposici\u00f3n, y ahora reina un considerable consenso. Una es la predicci\u00f3n de que la luz de la incandescencia original (presuponiendo que fue muy caliente) todav\u00eda est\u00e1 a nuestro alrededor, en forma de radiaci\u00f3n remanente. Recordad que la luz est\u00e1 constituida por fotones<\/a>, y que la energ\u00eda de los fotones<\/a> est\u00e1 en relaci\u00f3n inversa con la longitud de onda. Una consecuencia de la expansi\u00f3n del universo es que todas las longitudes se expanden. Se predijo, pues, que las longitudes de onda, originalmente infinitesimales, como correspond\u00eda a unos fotones<\/a> de gran energ\u00eda, han crecido hasta pertenecer ahora a la regi\u00f3n de las microondas, en la que las longitudes son unos pocos mil\u00edmetros.<\/p>\n

En 1.965 se descubrieron los rescoldos del Big Bang<\/a>, es decir, la radiaci\u00f3n de fondo de microondas. Esos fotones<\/a> ba\u00f1an el universo entero, y se mueven en todas las direcciones posibles. Los fotones<\/a> que emprendieron viaje hace miles de millones de a\u00f1os cuando el universo era m\u00e1s peque\u00f1o y caliente, fueron descubiertos por una antena de los laboratorios Bell en Nueva Jersey.<\/p>\n

As\u00ed que el descubrimiento hizo imprescindible medir la distribuci\u00f3n de las longitudes de onda, y se hizo. Por medio de la ecuaci\u00f3n de Planck, esta medici\u00f3n de la temperatura media de lo que quiera (el espacio, las estrellas, polvo, un sat\u00e9lite, los pitidos de un sat\u00e9lite que se hubiese colado ocasionalmente) que haya estado ba\u00f1\u00e1ndose en esos fotones<\/a>.<\/p>\n

Las mediciones \u00faltimas efectuadas por la NASA con el sat\u00e9lite COBE dieron un resultado de 2\u201973 grados sobre el cero absoluto (2\u201973 \u00baK). Esta radiaci\u00f3n remanente es una prueba muy potente a favor de la teor\u00eda del Big Bang<\/a> caliente.<\/p>\n

Los astrof\u00edsicos pueden hablar tan categ\u00f3ricamente porque han calculado qu\u00e9 distancias separaban a dos regiones del cielo en el momento en que se emiti\u00f3 la radiaci\u00f3n de microondas observadas por el COBE. Ese momento ocurri\u00f3 300.000 a\u00f1os despu\u00e9s del Big Bang<\/a>, no tan pronto como ser\u00eda deseable, pero s\u00ed lo m\u00e1s cerca del principio que podemos.<\/p>\n

Resulta que temperaturas iguales en regiones separadas del espacio que nunca hab\u00edan estado en contacto y cuyas separaciones eran tan grandes que ni siquiera a la velocidad de la luz daba tiempo para que las dos regiones se comunicasen, y sin embargo, s\u00ed ten\u00edan la misma temperatura. La teor\u00eda del Big Bang<\/a> no pod\u00eda explicarlo; \u00bfun fallo?, \u00bfun milagro? Se dio en llamar a eso la crisis de la causalidad, o de la isotrop\u00eda.<\/p>\n

De la causalidad porque parec\u00eda que hab\u00eda una conexi\u00f3n causal entre distintas regiones del cielo que nunca debieran haber estado en contacto; de la isotrop\u00eda porque donde quiera que mires a gran escala ver\u00e1s pr\u00e1cticamente el mismo patr\u00f3n de estrellas, galaxias, c\u00famulos y polvo estelar. Se podr\u00eda sobrellevar esto en un modelo del Big Bang<\/a> diciendo que la similitud de las miles de millones de piezas del universo que nunca estuvieron en contacto es puro accidente. Pero no nos gustan los \u201caccidentes\u201d: los milagros est\u00e1n estupendamente si jugamos a la loter\u00eda, pero no en la ciencia. Cuando se ve uno, los cient\u00edficos sospechan que algo m\u00e1s importante se nos mueve entre bastidores. Me parece que mi inclinaci\u00f3n cient\u00edfica me hace poco receptivo a los milagros. Si algo para habr\u00e1 que buscar la causa.<\/p>\n

El segundo \u00e9xito de gran importancia del modelo del Big Bang<\/a> tiene que ver con la composici\u00f3n de nuestro universo. Puede parecer que el mundo est\u00e1 hecho de aire, tierra, agua y fuego, pero si echamos un vistazo arriba y medimos con nuestros telescopios espectrosc\u00f3picos, apenas s\u00ed encontramos algo m\u00e1s que hidr\u00f3geno, y luego helio. Entre ambos suman el 98% del universo que podemos ver. El resto se compone de los otros noventa elementos. Sabemos gracias a nuestros telescopios espectrosc\u00f3picos las cantidades relativas de los elementos ligero, y hete aqu\u00ed que los te\u00f3ricos del Big Bang<\/a> dicen que esas abundancias son precisamente las que cabr\u00eda esperar. Lo sabemos as\u00ed.<\/p>\n

El universo prenatal ten\u00eda en s\u00ed toda la materia del universo que hoy observamos, es decir, unos cien mil millones de galaxias, cada una con cien mil millones de soles. Todo lo que hoy podemos ver estaba comprimido en un volumen much\u00edsimos menos que la cabeza de un alfiler. La temperatura era alta, unos 1032<\/sup> grados Kelvin, mucho m\u00e1s caliente que nuestros 273 \u00baK actuales. Y en consecuencia la materia estaba descompuesta en sus componentes primordiales.<\/p>\n

Una imagen aceptable de aquello es la de una \u201csopa caliente\u201d, o plasma<\/a>, de quarks<\/a> y leptones<\/a> (o lo que haya dentro, si es que hay algo) en la que chocan unos contra otros con energ\u00edas del orden de 1018<\/sup> GeV, o un bill\u00f3n de veces la energ\u00eda del mayor colisionador que cualquier f\u00edsico pueda imaginarse construir. La gravedad era rugiente, con su poderoso (pero a\u00fan mal conocido) influjo en esta escala microsc\u00f3pica.<\/p>\n

Tras este comienzo fant\u00e1stico, vinieron la expansi\u00f3n y el enfriamiento. A medida que el universo se enfriaba, las colisiones eran menos violentas. Los quarks<\/a>, en contacto \u00edntimo los unos con los otros como partes del denso grumo que era el universo infantil, empezaron a coagularse en protones<\/a>, neutrones<\/a> y los dem\u00e1s hadrones<\/a>. Antes, esas uniones se habr\u00edan descompuesto en las inmediatas y violentas colisiones, pero el enfriamiento no cesaba; aumentaba con la expansi\u00f3n y las colisiones eran cada vez m\u00e1s suaves.<\/p>\n

A los tres minutos de edad, las temperaturas hab\u00edan ca\u00eddo lo bastante como para que pudiesen combinarse los protones<\/a> y los neutrones<\/a>, y se formaran n\u00facleos estables. Este fue el periodo de nucleos\u00edntesis<\/a>, y como se sabe lo suficiente de f\u00edsica nuclear se pueden calcular las abundancias relativas de los elementos qu\u00edmicos que se formaron. Son los n\u00facleos de elementos muy ligeros; los m\u00e1s pesados requieren de una \u201ccocci\u00f3n\u201d lenta en las estrellas.<\/p>\n

Claro que, los \u00e1tomos (n\u00facleos m\u00e1s electrones<\/a>) no se formaron hasta que la temperatura no cay\u00f3 lo suficiente como para que los electrones<\/a> se organizaran alrededor de los n\u00facleos, lo que ocurri\u00f3 300.000 a\u00f1os despu\u00e9s, m\u00e1s o menos. As\u00ed que, en cuanto se formaron los \u00e1tomos neutros, los fotones<\/a> pudieron moverse libremente, y \u00e9sta es la raz\u00f3n de que tengamos una informaci\u00f3n de fotones<\/a> de microondas todav\u00eda.<\/p>\n

La nucleos\u00edntesis<\/a> fue un \u00e9xito: las abundancias calculadas y las medidas coincid\u00edan. Como los c\u00e1lculos son una mezcla \u00edntima de f\u00edsica nuclear, reacciones de interacci\u00f3n d\u00e9bil y condiciones del universo primitivo, esa coincidencia es un apoyo muy fuerte para la teor\u00eda del Big Bang<\/a>.<\/p>\n

En realidad, el universo primitivo no era m\u00e1s que un laboratorio de acelerador con un presupuesto ilimitado. Nuestros astrof\u00edsicos ten\u00edan que saberlo todo acerca de los quarks<\/a> y los leptones<\/a> y las fuerzas para construir un modelo de evoluci\u00f3n del universo. Los f\u00edsicos de part\u00edculas reciben datos de su experimento grande y \u00fanico<\/em>. Por supuesto, para los tiempos anteriores a los 10-13<\/sup> segundos, est\u00e1n mucho menos seguros de las leyes de la f\u00edsica. As\u00ed que, los astrof\u00edsicos azuzan a los te\u00f3ricos de part\u00edculas para que se remanguen y contribuyan al torrente de art\u00edculos que los f\u00edsicos te\u00f3ricos lanzan al mundo con sus ideas: Higgs<\/a>, unificaci\u00f3n de cuerdas vibrantes, compuestos (qu\u00e9 hay dentro de los quarks<\/a>) y un enjambre de teor\u00edas especulativas que se aventuran m\u00e1s all\u00e1 del modelo est\u00e1ndar para construir un puente que nos lleve a la descripci\u00f3n perfecta del universo, de la Naturaleza. \u00bfSer\u00e1 posible alg\u00fan d\u00eda?<\/p>\n

Esperemos a ver qu\u00e9 pasa con la historia que comenzaron Grabielle Veneziano, John Schwartz, Andr\u00e9 Neveu, Pierre Ramond, Jeff Harvey, Joel Sheik, Michael Green, David Gross y un dotado flautista de Hamelin que responde al nombre de Edward Witten.<\/p>\n

La teor\u00eda de cuerdas es una teor\u00eda que nos habla de un lugar muy distante. Dice Leon Lederman que casi tan distante como Oz o la Atl\u00e1ntida; hablamos del dominio de Planck. No ha forma de que podamos imaginar datos experimentales en ese tiempo tan lejano; las energ\u00edas necesarias (las de la masa de Planck<\/a>) no est\u00e1n a nuestro alcance, lo que significa que no debemos perseverar.<\/p>\n

\u00bfPor qu\u00e9 no podemos encontrar una teor\u00eda matem\u00e1ticamente coherente (sin infinitos) que describa de alguna manera Oz? \u00a1Dejar de so\u00f1ar, como de re\u00edr, no es bueno!<\/p>\n

Pero en verdad, al final de todo esto, el problema es cu\u00e1nta masa gravitatoria hay en el universo. Que si la masa cr\u00edtica, que si el universo abierto, plano o cerrado\u2026 la materia y energ\u00eda del universo es m\u00e1s de la que se ve. Pasa lo contrario que con nuestra sabidur\u00eda (al menos eso decimos nosotros \u2013 me incluir\u00e9 \u2013), que parece mucha y en realidad es tan poca como la materia bari\u00f3nica (el 4-5% del total). Creo que nuestra ignorancia (haciendo un s\u00edmil) es equivalente a la materia oscura<\/a>, nos queda un 95% de la capacidad del cerebro por descubrir. Por eso precisamente, debemos tener la esperanza de poder alcanzar las teor\u00edas so\u00f1adas y poder desvelar alg\u00fan d\u00eda estos misterios como los de la materia oscura<\/a>, la masa del neutrino<\/a>, o si los quarks<\/a> est\u00e1n hechos de objetos m\u00e1s peque\u00f1os a\u00fan. \u00a1Todo llegar\u00e1!<\/p>\n

Como siempre me ocurre, me quedado sin hojas para seguir desarrollando ideas que me llegan a la mente a medida que escribo. Es (al menos para m\u00ed) fascinante ver c\u00f3mo me llegan ideas a montones cuando me pongo a contaros estas cosas de f\u00edsica, astronom\u00eda o cualquier otra rama de la ciencia, en realidad, como dije antes, todo es lo mismo: unidad de la variedad<\/em>, \u201ctodo est\u00e1 formado de peque\u00f1as partes diferentes\u201d.<\/p>\n

El trabajo se dar\u00e1 aqu\u00ed por finalizado para esta libreta, quedan (espero) muchas m\u00e1s en las os hablar\u00e9 de temas de f\u00edsica o de otras ramas del saber, tambi\u00e9n de los sentimientos y de la condici\u00f3n humana que no debemos perder de vista.<\/p>\n

Un solo ser humano, record\u00e9moslo, por muy pobre que sea su preparaci\u00f3n, puede ser el responsable de cambiar el mundo. Cualquiera puede ser el padre de un genio. Newton<\/a> era el hijo de un labrador que no sab\u00eda ni leer ni escribir pero, eso, no quiere decir nada.\u00a0Por si acaso, respetemos a todos por igual; nunca se sabe.<\/p>\n

\u00a1Buena lectura!<\/p>\n

Emilio Silvera V\u00e1zquez<\/em><\/p>\n

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Con las nuevas teorias la puerta de las dimensiones m\u00e1s altas qued\u00f3 abierta y a los te\u00f3ricos se les regal\u00f3 una herramienta maravillosa: el hiperespacio; todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, all\u00ed s\u00ed es posible encontrar esa so\u00f1ada teor\u00eda de la gravedad cu\u00e1ntica. As\u00ed que las teor\u00edas […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_s2mail":"","footnotes":""},"categories":[22],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2643"}],"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=2643"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2643\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2643"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2643"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2643"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}