Seguimos buscando nuestro origen

La célula viva es un sistema dinámico, en cambio constante en el cual las sustancias químicas se tornan ordenados por un tiempo en estructuras microscópicas, tan solo para disolverse nuevamente cuando otras moléculas se juntan para formar los mismos tipos de estructuras nuevamente, o para sustituirlas nuevamente en la misma estructura. Las organelas de las cuales las células están hechas no son más estáticas que la llama de una vela. En cualquier instante, la vela exhibe un patrón dinámico de casamientos y divorcios químicos, de procesos que producen energía y procesos que la consumen, de estructuras formándose y estructuras desapareciendo. La vida es proceso no una cosa.

¿Que serán, estos extraños cuerpos. Lo llaman Objeto de Hanny es una extraña y brillante nube de gas verde que ha intrigado a los astrónomos desde que se descubrió en 2007. La nube destaca cerca de una galaxia espiral porque un cuásar (un agujero negro supermasivo) en su núcleo la ha iluminado como si fuera un foco. Ahora está siendo estudiada con mucho más detalle gracias a las imágenes tomadas por el telescopio Hubble, que se han presentado en Seattle (EE UU).

Considerado uno de los objetos más extraños de los muchísimos observados en el espacio, en Hanny’s Voorwerp (en holandés), que tiene el tamaño de la Vía Láctea, el Hubble ha descubierto delicados filamentos de gas y un grupo de cúmulos de jóvenes estrellas. El color verde de la nube se debe al oxígeno ionizado.

Su descubridora, Hanny van Arkel, explicó en sublog que está encantada de asistir a la reunión de la Sociedad Americana de Astronomía , donde se han presentado las nueva imágenes, y en general, de haber entrado en contacto con el mundo de la astronomía. Ella es una profesora que descubrió la estructura celeste en 2007 mediante el proyecto Galaxy Zoo, que estimula la participación de no especialistas para que ayuden a clasificar las más de un millón de galaxias catalogadas en el Sloan Digital Sky Survey y las captadas por el propio Hubble en sus imágenes de campo profundo.

Nuestro vecina del Grupo Local

Un astrónomo persa, al-Sufi, ha sido reconocido como el primero en describir el débil fragmento de luz en la constelación Andrómeda que sabemos ahora que es una galaxia compañera de la nuestra. En 1780, el astrónomo francés Charles Messier publicó una lista de objetos no estelares que incluía 32 objetos que son, en realidad, galaxias. Estas galaxias se identifican ahora por sus números Messier (M); la galaxia Andrómeda, por ejemplo, se conoce entre los astrónomos como M31.

En la primera parte del siglo XIX, miles de galaxias fueron identificadas y catalogadas por William y Caroline Herschel, y John Herschel. Desde 1900, se han descubierto en exploraciones fotográficas gran cantidad de galaxias. Éstas, a enormes distancias de la Tierra, aparecen tan diminutas en una fotografía que resulta muy difícil distinguirlas de las estrellas. La mayor galaxia conocida tiene aproximadamente trece veces más estrellas que la Vía Láctea.

Plutón fue descubierto a raíz de una búsqueda telescópica iniciada en 1905 por el astrónomo estadounidense Percival Lowell, quien supuso la existencia de un planeta situado más allá de Neptuno como el causante de ligeras perturbaciones en los movimientos de Urano.

El camino que condujo a su descubrimiento se atribuye a Percival Lowell quien fundó el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona y patrocinó tres búsquedas separadas del “Planeta X”, del que por cierto, aquí hemos hablado en alguna otra ocasión.

En 1912 el astrónomo estadounidense Vesto M. Slipher, trabajando en el Observatorio Lowell de Arizona (EEUU), descubrió que las líneas espectrales de todas las galaxias se habían desplazado hacia la región espectral roja. Su compatriota Edwin Hubble interpretó esto como una evidencia de que todas las galaxias se alejaban unas de otras y llegó a la conclusión de que el Universo se expandía. No se sabe si continuará expandiéndose o si contiene materia suficiente para frenar la expansión de las galaxias, de forma que éstas, finalmente, se junten de nuevo, parece que ésto último no sucederá nunca. La materia del Universo pararece estar aproximadamente en la tasa del la Densidad Crítica.

 

El telescopio espacial Hubble enfocó regiones del espacio aparentemente vacías y negras, y después de muchos días de exposición obtuvo unas bellísimas fotos de galaxias muy lejanas, entre las cuales se distinguen unas cuantas pequeñas galaxias rojas, color que deben a un corrimiento al rojo tan elevado que se calcula por la ley de Hubble que su luz fue emitida hace unos 13000 millones de años. (foto recortada de foto cortesía de la NASA).

La galaxia se está acercando a nosotros a unos 300 kilómetros por segundo, y se cree que estará aquí aproximadamente en 3.000 millones de años cuando podría colisionar con la nuestra y fusionarse ambas formando una galaxia elíptica gigante. Claro que, no se está de acuerdo con la velocidad a la que Andrómeda, se acerca a nosotros. Según ésta nota, podría llegar cuando nuestro Sol, esté en la agonía de su final para convertirse en gigante Roja primero y enana Blanca después.

La semilla desde la que se desarrolló nuestro Universo fue una Bola de fuego de pura energía inmensamente densa e inmensamente caliente. La pregunta es, ¿Cómo llegó esta bola de fuego hasta el tipo de materia bariónica que podemos ver alrededor de todos nosotros, mientras el Universo se expandía y se enfriaba? O, si se prefiere ¿de donde salieron los quarks y los leptones? Y, puestos a preguntar, esa materia oscura de la que tanto hablamos, ¿estaba ya allí cuando llegó la bariónica? Si no fuese así, ¿Cómo se pudieron formar las Galaxias?

Creemos que conocemos la respuesta, aunque, en realidad, lo que sí tenemos es un modelo de cómo creemos que sucedió, ya que, como a menudo es el caso de las historias, la explicación es más especulativa cuanto más atrás en el tiempo miremos y, en el caso del Universo, esto también corresponde a las energías más altas que se tienen que considerar.

Nos vamos hacia atrás en el tiempo y ponemos señales y nombres como los del límite y tiempo de Planck, era hadrónica (quarks: protones y neutrones, etc.) y era leptónicas (electrones, muones y partícula tau con sus neutrinos asociados). Ahí amigos, está toda la materia que podemos ver. Sin embargo, ¿Qué sabemos en realidad de la materia? No olvidemos que de la materia llamada inerte, provenimos nosotros cuyos materiales fueron fabricados en los hornos nucleares de las estrellas.

Científicos de EEUU detectan ondas gravitacionales que serían la primera evidencia directa de la inflación, el momento de la historia del universo en que en menos de un segundo pasó de ser un punto diminuto a convertirse en una inmensidad. Han captado los primeros momentos del Big Bang. De acuerdo con la teoría de la Relatividad de Einstein, aquel cataclismo debió generar ondas gravitacionales, una especie de ondas expansivas cuyos efectos, aunque débiles, aún podrían observarse ahora, 13.800 millones de años después. Los investigadores del experimento BICEP 2, un telescopio de microondas situado en pleno Polo Sur, dicen haber fotografiado esas ondas por primera vez. Estas ondas son “los primeros temblores del Big Bang”,según el CFA.

Esas sombras serían una especie de eco del Big Bang en las microondas, lo que pone en duda la validez de la popular teoría sobre el origen del Universo. El trabajo se publica en la edición del 1 de septiembre de 2006 del Astrophysical Journal.

Existen otros estudios llevados a cabo por observaciones realizadas con el observatorio orbital de la NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – prueba Wilkinson de la anisotropía en microondas), que tiene como objetivo estudiar la radiación cósmica de fondo. Para ello se estudiaron las sombras dejadas en esta radiación cósmica de fondo por 31 cúmulos de galaxias.

El Dr. Lieu, especialista en el tema expresa que “Estas sombras son algo bien conocido que había sido previsto hace años”, y es “el único método directo para determinar la distancia al origen de la radiación cósmica de fondo”, hasta ahora toda la evidencia apuntaba a que era originada por una gran bola de fuego denominada big bang y ha sido circunstancial.

Lieu menciona también que “si usted ve una sombra, indica que la radiación viene más allá del cúmulo de galaxias, y si no las ve, hay un problema, entre los 31 cúmulos estudiados, algunos mostraron el efecto de sombra y otras no”.

Diagrama del WMAP.

En estudios previos, se han reportado la presencia de este tipo de sombras en la radiación cósmica de fondo, estos estudios sin embargo no usaron los datos proporcionados por el WMAP el cual está diseñado y construido específicamente para estudiar esta radiación de fondo.

Si la teoría estándar de la creación del Universo o Big Bang es la correcta y la radiación cósmica de fondo viene a la Tierra desde los confines del Universo, los cúmulos masivos de galaxias que emiten rayos X, cercanos a la Vía Láctea, deberían mostrar todos, la presencia de estas sombras en la radiación cósmica de fondo.

Imagen del WMAP de la anisotropía de la temperatura del CMB.

Los científicos aseguran también que basados en todo el conocimiento, hasta ahora, de las fuentes de radiación y halos alrededor de los cúmulos de galaxias, es imposible que estos cúmulos galácticos puedan emitir microondas a una frecuencia e intensidad idénticos a la radiación cósmica de fondo.

La predicción de la radiación cósmica de fondo data del año 1948 y fue descubierta en 1965. La predicción del efecto de sombra fue realizada en 1969, por los científicos rusos Rashid Sunyaev y Yakov Zel’dovich. El efecto se crearía de la siguiente forma: los cúmulos de galaxias emiten luz en rayos X por acción de la gravedad de su centro, que atrapa gas y lo calienta enormemente.

Este gas es tan caliente que pierde sus electrones, o sea que se ioniza, produciendo, a su vez, enormes espacios llenos de electrones libres. Estos electrones libres interactúan con los fotones individuales de la radiación cósmica de fondo, originando con esto la desviación de sus trayectorias originales y produciendo el efecto de sombra.

Como veréis, siempre habrán motivos más que sobrados para la polémica y, a medida que se avanza la polémica crece, toda vez que, esos avances, dejan al descubierto muchas de las creencias largamente asentadas que ahora, con las nuevas tecnologías, podemos descubrir que, en realidad, eran distintas de como se habían imaginado.

          ¿Qué hace la Entropía con nosotros?

Si hablamos del Universo no podemos olvidar “El Tiempo” con su hermana “La Entropía” destructora de todo lo que existe que, a medida que el primero transcurre, la segunda lo transforma todo. Debemos aprovechar ese corto espacio de tiempo que nos otorga el transcurrir entre las tres imágenes de arriba, sin no sabemos aprovecharlos…¿para qué estamos aquí? ¿Acaso será cierto que todo comenzó con la explosión de una singularidad que produjo lo que llamamos Big Bang?

Sí, es posible que todo comenzara así. Sin embargo, nadie lo puede asegurar. Y, algunos dicen que somos uno de tantos universos que en el Multiverso están. Si eso fuese así ¿Habrá otros seres en esos otros universos?

¿Será ésta la última frontera? No,  creo que no, el Universo que nosotros conocemos, por mucho que corramos tras él, nunca podremos alcanzar el final. Siendo así, hablar de la última frontera, es…, al menos, arriesgado. No conocemos bien ni los objetos que pueblan nuestro propio Sistema solar, esos mundos enormes y gaseosos que, a su vez, están rodeados de otros pequeños mundos en los que, posiblemente, la vida esté presente. Sin embargo, nos permitimos hablar de los confines del Universo situados en lugares inaccesibles para nosotros. Bueno, al menos de momento. Incluso algún grupo de astrónomos han realizado un trabajo queriendo llegar a los confines del Universo y, de manera sorprendente, han declarado que mucho más hallá, han detectado la presencia de un inmenso bloque de materia que, según todos los indicios… ¡Es otro Universo!

El poco tiempo que estamos aquí, si podemos disfrutar de Imágenes como ésta, de nuestra amiga Anadelagua, lo podemos dar por bien empleado. Vistas así consiguen sacar de nosotros lo mejor y, si eso es así (que lo es), mirémosla durante un largo rato, si es posible oyendo cantar a Sarah Brightman, oyendo el Sueño de las Hadas de Enya, o, cualquier otra melodía que nos eleve el Alma para que nos transporte a otro mundo sin salir de este mundo nuestro.

¡Que sentimiento de paz! ¡De simbiosis con la Naturaleza!

emilio silvera

Nunca han importado muchos los peligros que tengamos que correr para buscar las respuestas de lo profundamente escondido en la Naturaleza, ni tampoco ha importado hasta donde ha tenido que viajar la imaginación para configurar modelos y teorías que, más tarde, queremos verificar.

También una teoría cuántica de la gravedad debería ampliar nuestro conocimiento de efectos cuánticos predichos por enfoques tentativos de otras teorías cuánticas, como la existencia de radiación de Hawking.”

¡Y mucho más sobre este mismo tema!

Entre los teóricos, el casamiento de la relatividad general y la teoría cuántica es el problema central de la física moderna. A los esfuerzos teóricos que se realizan con ese propósito se les llama “super-gravedad”, “súpersimetría”, “supercuerdas” “teoría M” o, en último caso, “teoría de todo o gran teoría unificada”.

“El concepto de una “teoría del todo” está arraigado en el principio de causalidad y su descubrimiento es la empresa de acercarnos a ver a través de los ojos del demonio de Laplace.  Aunque dicha posibilidad puede considerarse como determinista, en una “simple fórmula” puede todavía sobrevivir la física fundamentalmente probabilista, como proponen algunas posturas actuales de la mecánica cuántica. Esto se debe a que aun si los mecanismos que gobiernan las partículas son intrínsecamente azarosos, podemos conocer las reglas que gobiernan dicho azar y calcular las probabilidades de ocurrencia para cada evento posible. Sin embargo, otras interpretaciones de la ecuación de Schrödinger conceden poca importancia al azar: este solo se tendría importancia dentro del átomo y se diluiría en el mundo macroscópico. Otras no obstante la niegan completamente y la consideran una interpretación equivocada de las leyes cuánticas. En consecuencia, la mayor dificultad de descubrir una teoría unificada ha sido armonizar correctamente leyes que gobiernan solo un reducido ámbito de la naturaleza y transformarlas en una única teoría que la explique en su totalidad, tanto en su mundo micro como macroscópico y explique la existencia de todas las interacciones fundamentales: las fuerzas gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.”

 

Ahí tenemos unas matemáticas exóticas que ponen de punta hasta los pelos de las cejas de algunos de los mejores matemáticos del mundo (¿y Perelman? ¿Por qué nos se ha implicado?). Hablan de 10, 11 y 26 dimensiones, siempre, todas ellas espaciales menos una que es la temporal. Vivimos en cuatro: tres de espacio (este-oeste, norte-sur y arriba-abajo) y una temporal. No podemos, ni sabemos o no es posible instruir, en nuestro cerebro (también tridimensional), ver más dimensiones. Pero llegaron Kaluza y Klein y compactaron, en la longitud de Planck las dimensiones que no podíamos ver. ¡Problema solucionado!

¿Quién puede ir a la longitud de Planck para poder contemplar esas cuerdas vibrantes si es que están allí?

Ni vemos la longitud de Planck ni las dimensiones extra y, nos dicen que para poder profundizar hasta esa distancia, necesitamos disponer de la Energía de Planck, es decir 10¹⁹ GeV, una energía que ni en las próximas generaciones estará a nuestro alcance. Pero mientras tanto, se habló, allá por el 2.015 de que, en el LHC buscará las partículas de la “materia oscura”. ¡Qué gente!

La puerta de las dimensiones más altas quedó abierta y, a los teóricos, se les regaló una herramienta maravillosa. En el Hiperespacio, todo es posible. Hasta el matrimonio de la relatividad general y la mecánica cuántica, allí si es posible encontrar esa soñada teoría de la Gravedad cuántica.

Así que, los teóricos, se han embarcado a la búsqueda de un objetivo audaz: buscan una teoría que describa la simplicidad primigenia que reinaba en el intenso calor del universo en sus primeros tiempos, una teoría carente de parámetros, donde estén presentes todas las respuestas. Todo debe ser contestado a partir de una ecuación básica.

¿Dónde radica el problema?

Nuestro universo ¿es tridimensional y no podemos esas dimensiones extra de las que tanto hablan en las teorías más avanzadas pero, no verificadas?

El problema está en que la única teoría candidata no tiene conexión directa con el mundo de la observación, o no lo tiene todavía si queremos expresarnos con propiedad. La energía necesaria para ello, no la tiene ni el nuevo acelerador de partículas LHC que con sus 14 TeV no llegaría ni siquiera a vislumbrar esas cuerdas vibrantes de las que antes os hablaba.

La verdad es que, la teoría que ahora tenemos, el Modelo Estándar, concuerda de manera exacta con todos los datos a bajas energías y contesta cosas sin sentido a altas energías. Ya sabéis lo que pasa cuando queremos juntar la relatividad con la cuántica: ¡Aparecen los infinitos que no son re-normalizables!

                                           El experimento que desafía al Modelo Estándar

Con sus 20 parámetros aleatorios (parece que uno de ellos ha sido hallado -el bosón de Higgs-), el Modelo estándar de la física de partículas que incluye sólo tres de las interacciones fundamentales -las fuerzas nucleares débil y fuerte y el electromagnetismo-, ha dado un buen resultado y a permitido a los físicos trabajar ampliamente en el conocimiento del mundo, de la Naturaleza, del Universo. Sin embargo, deja muchas preguntas sin contestar y, lo cierto es que, se necesitan nuevas maneras, nuevas formas, nuevas teorías que nos lleven más allá.

¡Necesitamos algo más avanzado!

Se ha dicho que la función de la partícula de Higgs  es la de dar masa a las partículas que conocemos y están incluidas en el Modelo estándar, se nos ha dicho que ha sido encontrada y el hallazgo ha merecido el Nobel de Física. Sin embargo… nada se ha dicho de cómo ésta partícula transmite la masa a las demás. Faltan algunas explicaciones.

El secreto de todo radica en conseguir la simplicidad: el átomo resulto ser complejo lleno de esas infinitesimales partículas electromagnéticas que bautizamos con el nombre de electrones, resultó que tenía un núcleo que contenía, a pesar de ser tan pequeño, casi toda la masa del átomo. El núcleo, tan pequeño, estaba compuesto de otros objetos más pequeños aún, los quarks que estaban instalados en nubes de otras partículas llamadas gluones y, ahora, queremos continuar profundizando, sospechamos, que después de los quarks puede haber algo más.

¿Es el efecto frenado que sufren las partículas que corren por el océano de Higgs, el que les da la masa?

Bueno, la idea nueva que surgió es que el espacio entero contiene un campo, el campo de Higgs, que impregna el vacío 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. Las partículas influidas por este campo, toman masa. Esto no es por sí mismo destacable, pues las partículas pueden tomar energía de los campos (gauge) de los que hemos comentado, del campo gravitatorio o del electromagnético. Si llevamos un bloque de plomo a lo alto de la Torre Eiffel, el bloque adquiriría energía potencial a causa de la alteración de su posición en el campo gravitatorio de la Tierra.

Como E=mc², ese aumento de la energía potencial equivale a un aumento de la masa, en este caso la masa del Sistema Tierra-bloque de plomo. Aquí hemos de añadirle amablemente un poco de complejidad a la venerable ecuación de Einstein. La masa, m, tiene en realidad dos partes. Una es la masa en reposo, m₀, la que se mide en el laboratorio cuando la partícula está en reposo. La partícula adquiere la otra parte de la masa en virtud de su movimiento (como los protones en el acelerador de partículas, o los muones, que aumentan varias veces su masa cuando son lanzados a velocidades cercanas a c) o en virtud de su energía potencial de campo. Vemos una dinámica similar en los núcleos atómicos. Por ejemplo, si separamos el protón y el neutrón que componen un núcleo de deuterio, la suma de las masas aumenta.

Peor la energía potencial tomada del campo de Higgs difiere en varios aspectos de la acción de los campos familiares. La masa tomada de Higgs es en realidad masa en reposo. De hecho, en la que quizá sea la versión más apasionante de la teoría del campo de Higgs, éste genera toda la masa en reposo. Otra diferencia es que la cantidad de masa que se traga del campo es distinta para las distintas partículas.

Los teóricos dicen que las masas de las partículas de nuestro modelo estándar miden con qué intensidad se acoplan éstas al campo de Higgs.

La influencia de Higgs en las masas de los quarks y de los leptones, nos recuerda el descubrimiento por Pieter Zeeman, en 1.896, de la división de los niveles de energía de un electrón cuando se aplica un campo magnético al átomo. El campo (que representa metafóricamente el papel de Higgs) rompe la simetría del espacio de la que el electrón disfrutaba.

Hasta ahora no tenemos ni idea de que reglas controlan los incrementos de masa generados por el Higgs (de ahí la expectación creada por el acelerador de partículas LHC). Pero el problema es irritante: ¿por qué sólo esas masas –Las masas de los W⁺, W^-, y Z^º, y el up, el down, el encanto, el extraño, el top y el bottom, así como los leptones – que no forman ningún patrón obvio?

No dejamos de experimentar para saber cómo es nuestro mundo, la Naturaleza, el Universo que nos acoge en los dos extremos: El infinitesimal de los átomos y las partículas que los conforman, y, las galaxias más lejanas.

Las masas van de la del electrón 0’0005 GeV, a la del top, que tiene que ser mayor que 91 GeV. Deberíamos recordar que esta extraña idea (el Higgs) se empleó con mucho éxito para formular la teoría electrodébil (Weinberg-Salam). Allí se propuso el campo de Higgs como una forma de ocultar la unidad de las fuerzas electromagnéticas y débiles. En la unidad hay cuatro partículas mensajeras sin masa –los W⁺, W^-, Z^º y fotón que llevan la fuerza electrodébil. Además está el campo de Higgs, y, rápidamente, los W y Z chupan la esencia de Higgs y se hacen pesados; el fotón permanece intacto. La fuerza electrodébil se fragmenta en la débil (débil porque los mensajeros son muy gordos) y la electromagnética, cuyas propiedades determina el fotón, carente de masa. La simetría se rompe espontáneamente, dicen los teóricos. Hay otra descripción según la cual el Higgs oculta la simetría con su poder dador de masa.

Las masas de los W y el Z se predijeron con éxito a partir de los parámetros de la teoría electrodébil. Y las relajadas sonrisas de los físicos teóricos nos recuerdan que Gerard ^t Hooft y Veltman dejaron sentado que la teoría entera esta libre de infinitos.