¿El Misterio? Persistirá, ¡como el Tiempo!

Hay veces en las que nos cuentan cosas y hechos de los que nunca hemos tenido noticias y, resultan del máximo interés. Nuestra curiosidad nos llama a desentrañar los misterios y secretos que, tanto a nuestro alrededor, como en las regiones más lejanas del Universo, puedan haber ocurrido, puedan estar sucediendo ahora, o, en el futuro pudidieran tener lugar, ya que, de alguna manera, todas ellas tienen que ver con nosotros que, de alguna manera, somos parte de la Naturaleza, del Universo y, lo que sucedió, lo que sucede y lo que sucederá… ¡Nos importa!

Cinturón de Gould. La linea indicada como 500 PC (500 Parsecs) equivales a una distancia al Sol (en el centro) de 1.630 años-luz que son 31.000 billones de kilómetros. Las distancias del Espacio no son Humanas, nosotros, aunque estamos y formamos parte del mundo, del Universo, en realidad, no hemos llegado a poder asimilar distancias como las que, en el Cosmos, podemos constatar.

El Cinturón de Gould es un sector del Brazo de Orión. El Brazo de Orión es la primera gran estructura a la que pertenecemos; grande en sentido galáctico. Es un larguísimo arco estelar de 10.000 años-luz de longitud y 3.500 de ancho. Mucho más del 99% de lo que ven nuestros ojos a simple vista, en una noche normal, está aquí. Muchas personas de ciudad vivirán y morirán sin ver en persona nada más allá del Brazo de Orión.

Se ha discutido, argumentado y teorizado sobre la vida durante siglos, quizás milenios. Lo que conocemos como vida es ni más ni menos que una estructura formada de átomos que se han organizado y que lograron crear mecanismos que les permiten mantener esa organización. Decir que los átomos “se han organizado” es una locura. En el mundo material no hay nada más básico que un átomo, y algo tan básico no es capaz de hacer algo tan complejo como “organizarse”.

¿O sí?

Una célula es un sistema muy complejo (célula animal)

La realidad es que sí. Los átomos, en cumplimiento de leyes físicas simples, se organizan en estructuras. La más sencilla es una molécula, que puede estar formada por algunos átomos, pero se llega a estructuras bastante complejas y ordenadas, como los cristales y fibras.

naturales y maravillosas formas como las buckyballs. Buckyballs es el nombre coloquial utilizado para describir un fullereno. Los avances logrados por la Humanidad, son tan grandes que, estando a nuestro alrededor, no somos conscientes de su verdadero alcance.

Nanomateriales aplicados a dispositivos electrónicos y los tres tipos de geometrías de nanotubos de carbono

mecánica cuántica explicaron el funcionamiento global del universo a escalas muy grandes y muy pequeñas respectivamente, mientras el descubrimiento de la estructura del ADN y el modo en que éste se copia de una generación a otra hizo que la propia vida, así como la evolución, parecieran sencillas a nivel molecular. Sin embargo, persistió la complejidad del mundo a nivel humano –al nivel de la vida-. La cuestión más interesante de todas, la que planteaba cómo la vida pudo haber surgido a partir de la materia inerte, siguió sin respuesta.

Un descubrimiento así no podía dejar al mundo indiferente. En unos años el mundo científico se puso al día y la revolución genética cambió los paradigmas establecidos. Mucha gente aún no está preparada para aceptar el comienzo de una era poderosa en la que el ser humano tiene un control de sí mismo mayor al habitual. Había nacido la Ingeniería genética. No debe extrañarnos que sea precisamente a escala humana donde se den las características más complejas del universo.

Claro que nada de esto se aproxima al nivel de organización que implica la vida. Recordemos ahora la parte de la frase sobre los átomos que dice “lograron crear mecanismos”, lo cual jamás puede ser cierto… al menos no en la forma directa que uno se imagina al primer momento. Un virus, por ejemplo, es una especie de “máquina” capaz de propagarse. No de reproducirse, al menos no en el sentido que se le da a la palabra en biología, pero sí de activar un mecanismo que permite obtener copias de sí mismo.

Los virus infectan tanto células como bacterias porque no pueden multiplicarse por sí mismos. Al hacerlo, usan las moléculas y enzimas de su desafortunado hospedero para replicar su genoma y construir sus cápsulas virales, las cuales son muy parecidas a unas sondas espaciales pero que, en este caso, sólo transportan ADN o ARN con el único fin de repetir el ciclo en otra víctima.

Antes de seguir quiero hacer una salvedad: todo lo que diga encontrará alguien para discutirlo. Los conceptos básicos que se aplican a la vida aún no están del todo definidos. Por ejemplo, sé que hay corrientes de pensamiento para las cuales los virus no son seres vivos. De acuerdo, sólo es cuestión de definiciones, y no es necesario —ni posible— discutirlas aquí. Yo prefiero incluir a los virus en este análisis porque son algo así como el primer nivel de estructura a discutir (sí, sé que existen estructuras menores, pero no con tanta entidad).

Siguiendo en la línea que venía, la cuestión es que parece haber una barrera entre el nivel de organización que pueden alcanzar los átomos por leyes simples de la física y la estructura que presenta la vida. ¿Es esto cierto? Da para discutir mucho, pero creo, en base a muchas líneas de investigación y descubrimientos que se vienen presentando, que no. La estructuración de la vida es gradual. De un evento físico no surge una célula ni, mucho menos, un ratón, pero la realidad es que cada uno de los pasos intermedios que llevan desde un amasijo de átomos a una de estas formas de vida son dados por fenómenos que tienen que ver con la física, la química y… la propia orientación de lo que es la vida. Digamos que la vida, una vez aparecida, crea un entorno de leyes propias que impulsan su desarrollo. ¿Cómo y por qué se crean estas leyes, en base a qué voluntad? Ninguna. (Y aquí surgirán de nuevo las discusiones.) Simplemente, no puede existir la vida sin esas leyes. El hecho de que estemos en un planeta que tenga vida por doquier, y muy desarrollada, es porque la vida, cuando existe, sigue estas reglas que le permiten desarrollarse, y si no las sigue desaparece. Es como decir que hay leyes físicas, leyes básicas del universo, que han sido puestas especialmente para la vida. De hecho, considerando la vida una forma de la materia, creo que es así. Es decir, la vida —cumpliendo los requisitos— sería algo inevitable en el Universo…

 

            Kepler-16b, un mundo que orbita dos soles (NASA).

Kepler A y Kepler B son dos astros con el 69% y el 20% de la masa del Sol respectivamente, mientras que Kepler-16b es un exosaturno que tiene 0,33 veces la masa de Júpiter. Posee un periodo de 229 días y se halla situado a 105 millones de kilómetros del par binario, la misma distancia que separa a Venus del Sol en nuestro Sistema Solar. Pero debido a que Kepler-16 AB son dos estrellas relativamente frías, la temperatura “superficial” de este gigante gaseoso ronda unos gélidos 170-200 K dependiendo de la posición orbital. Es decir, nada que ver con el infierno de Venus. Otros mundos, más parecidos a nuestra Tierra, ¿por qué no tendrían formas de vida? Lo lógico es pensar que sí, que albergue la vida más o menos inteligente y conforme se haya producido su evolución.

Me estoy extendiendo fuera del tema. No pretendo estudiarlo filosóficamente, sino usar un poco de lógica para llegar a una respuesta para una pregunta que se hacen los científicos, y que nos hacemos todos, excepto aquellos que quieren creer en entidades superiores que se ocuparon de ello (lo cual es, simplemente, pasar el problema a otro nivel, sin resolverlo): ¿Cómo es que la vida evolucionó desde átomos, moléculas, células, seres simples, a una especie como la nuestra, tan tremendamente compleja y capaz de, como lo estoy haciendo yo, reflexionar sobre sí misma, transmitirlo y, además, cambiar el mundo como lo estamos cambiando?

Lo estamos cambiando de muchas maneras.  Estuve pensando que, si se prueba que es cierta, esta teoría de los georreactores planetarios se debe aplicar a todos los cuerpos planetarios del universo. Estoy seguro de que ustedes deben conocer la ecuación de Drake que intenta estimar el número de inteligencias que podrían existir en el universo, algo que se tiene en gran consideración en el SETI. ¿Se debería agregar un nuevo valor a esta fórmula que represente el tiempo esperado de vida del georreactor en un planeta tipo Tierra? Quizá en el núcleo de los planetas que forman ese escudo magnético a su alrededor, esté el secreto del surgir de la vida en ellos.

 

                                   Los estromatolitos de las ciénagas con agua precursores de la vida

Yo creo en una cosa, y esto puede desatar miles de discusiones: llegar desde materiales básicos a la creación del ser humano se basó en juntar los materiales (átomos), tener las leyes físicas actuando y a la casualidad (o azar). ¿Qué quiero decir con “casualidad”? Que la existencia de la vida está ligada a un sorteo permanente. Que hay una enormidad de cosas que son necesarias para que pueda haber vida (es innegable que se han dado en este planeta) y para que pueda continuar una vez producida. Que fue necesario un transcurso determinado de hechos y situaciones para que los microorganismos aparecieran, se propagaran, compitieran y se fueran haciendo más y más complejos. Que se debieron dar infinidad de circunstancias para que estos organismos se convirtieran en estructuras multicelulares y para que estas estructuras se organizaran en órganos ubicados dentro de seres complejos. Y que se necesitaron enormidad de coincidencias y hechos casuales para que las condiciones llevaran a algunos de estos seres terrestres, vertebrados, pequeños mamíferos (por los cuales durante una enormidad de tiempo ningún juez cósmico hubiese apostado), a evolucionar para convertirse en los animales que más influimos en este mundo: nosotros.

La cantidad de circunstancias, situaciones y condiciones en juego es enorme. En un libro muy interesante de Carl Sagan, anterior a Cosmos, llamado Vida inteligente en el Cosmos (junto a I. S. Shklovskii), se plantea muy bien este tema. Se puede encontrar allí una enumeración de las condiciones que requiere la vida y una especie como la nuestra para existir. Desde las características de nuestra galaxia, su edad, composición, situación, forma; a las de nuestro Sol, su sistema de planetas, la ubicación de la Tierra, su tamaño, su rotación, su inclinación, su composición, los vecinos que tiene… y mucho más.

Llegar a esta red compleja que es nuestra mente, ha costado, más de diez mil millones de años, el tiempo que necesitaron las estrellas para fabricar esos elementos de los que estamos hechos. El suministro de datos que llega en forma de multitud de mensajes procede de los sentidos, que detectan el entorno interno y externo, y luego envía el resultado a los músculos para dirigir lo que hacemos y decimos. Así pues, el cerebro es como un enorme ordenador que realiza una serie de tareas basadas en la información que le llega de los sentidos. Pero, a diferencia de un ordenador, la cantidad de material que entra y sale parece poca cosa en comparación con la actividad interna. Seguimos pensando, sintiendo y procesando información incluso cuando cerramos los ojos y descansamos. Pero sigamos.

Yo voy a agregar algunas cosas que me parecen significativas, que han surgido de los últimos descubrimientos y observaciones. Enumero algunas, aunque ya verán que hay más. Extinciones y cambios físicos producidos por impactos de asteroides; influencia de estrellas cercanas, fijas y viajeras; el “clima” interestelar; el “clima” galáctico; las circunstancias que han sufrido los otros planetas; nuestras circunstancias, nada comunes…

Extinciones

 

     Hoy sólo viven el 1% de todas las especies que han existido

Grandes rocas errantes pululan por el Sistema Solar. Los asteroides no son ni cosa del pasado ni riesgos de muy baja probabilidad. Hay pruebas muy concretas sobre diversos impactos de consideración sobre nuestro mundo y, no hace mucho, tuvimos un ejemplo de ello. Encima, hasta parecen tener una regularidad.  No es sólo que tenemos la suerte de que en los últimos 10 millones de años no haya caído un gran asteroide en la Tierra, lo que nos hubiese hecho desaparecer incluso antes de que apareciéramos, sino que tenemos la suerte de que antes de eso sí cayeron de esos asteroides, y de que cambiaran las cosas a nuestro favor. ¿Estaríamos aquí si no hubiese impactado un cuerpo de unos 10 km de diámetro en el Caribe, más precisamente sobre el borde de la península de Yucatán, y hubiese producido una hecatombe para quienes reinaban en el mundo en esa época, los dinosaurios? ¿Quién puede saberlo? ¿Y si no hubiesen ocurrido las extinciones anteriores, fueran por las causas que fueran, estaríamos aquí? Quizás un día se sepa lo suficiente como para simular en computadoras una ecología planetaria entera y ver qué hubiera pasado. Será muy interesante.

Los asteroides cayeron, es un hecho. Y forman parte de las condiciones necesarias —algunos discutirán que no— para que estemos aquí… Veamos algunas nuevas informaciones:

 Los Amonites fueron contemporáneos de los Dinosaurios. Los amonites eran una de las clases de moluscos cefalópodos que existieron en las eras del Devónico hasta el Cretácico. Hay de diferentes tipologías según la profundidad en la que estaban inmersos, dependiente las distintas zonas de todo el mundo. Al ser un fósil, poco se puede saber de las partes blandas de este organismo marino, suponiéndose que fueron similares a los actuales nautilos, cuyo cuerpo constaba de una corona de tentáculos en la cabeza que asoman por la abertura de la llamada concha. El fósil encontrado en las cercanías de El Chaltén pertenecería al cretácico inferior del estrato llamado Río MAYER, con una antigüedad de unos 500 millones de años.

Vivieron en la Tierra como dueño y selñores más de 150 millones de años.

Hace 380 millones de años se produjo una importante extinción entre los animales que poblaban el mar, en especial de los amonites, unos moluscos emparentados con los pulpos y calamares pero cubiertos con una concha espiralada y de tamaños a veces gigantescos. Nunco se supo por qué fue. Ahora surgen pistas de que esta mortalidad estuvo relacionada —igual que hace 65 millones de años, en el momento en que los dinosaurios dominaban nuestro mundo— con el impacto de un cuerpo extraterrestre.

Algunos geólogos dicen que hace unos 380 millones de años, un asteroide llegado desde el espacio golpeó contra la Tierra. Creen que el impacto eliminó una importante fracción de los seres vivos. Esta idea puede fortalecer la discutida conexión entre las extinciones masivas y los impactos. Hasta ahora, el único candidato para hacer esta relación era el meteoro que habría causado el exterminio de los dinosaurios, caído en la península de Yucatán, en México.

Brooks Ellwood, de Louisiana State University en Baton Rouge, Estados Unidos, dice que los signos de una antigua catátrofe coinciden con la desaparición de muchas especies animales. “Esto no quiere decir que el impacto en sí mismo haya matado a los animales; la sugerencia es que tuvo algo que ver.” Y agregó que hoy, aunque no se puedan encontrar rastros del cráter de una roca del espacio, se puede saber dónde ha caído.

Otros investigadores coinciden en que hubo un impacto más o menos en esa época, pero creen que la evidencia de que produjo una extinción masiva es muy débil. Claro que, tal valoración no está avalada por hechos y, si tenemos en cuenta el tiempos transcurrido desde los hechos, buscar pruebas materiales…no es nada fácil

El equipo de Ellwood descubrió rocas en Marruecos que fueron enterradas alrededor de 380 millones de años atrás bajo una capa de sedimento que parece formada por restos de una explosión cataclísmica. El sedimento tiene propiedades magnéticas inusuales y contiene granos de cuarzo que parecen haber experimentado tensiones extremas.

Más o menos para esa época se produjo la desaparición del registro fósil de alrededor del 40% de los grupos de animales marinos.

El geólogo Paul Wignall, de la Leeds University, Reino Unido, dice que hay una fuerte evidencia del impacto. Si se lo pudiese relacionar con una extinción masiva sería un gran hallazgo. Si fuera cierto, el potencial letal de los impactos crecería enormemente.

Pero no está claro cuántas desapariciones se produjeron en la época del impacto. Wignall dice que la mortalidad puede haber sido mucho menor que lo que sugiere el equipo de Ellwood. Él piensa que los paleontólogos deberían buscar las pistas que les den una mejor imagen de lo que pasó en aquella época.

El paleontólogo Norman MacLeod, que estudia las extinciones masivas en el Natural History Museum de Londres, coincide en que aunque 40% es el valor correcto para aquel período de la historia de la Tierra, no es una extinción masiva, sino parte de una serie de sucesos mucha más extensa. MacLeod duda de que las extinciones masivas sean resultado de intervenciones extraterrestres. “Los impactos son un fenómeno bastante común”, dice. “Pero no coinciden significativamente con los picos de extinción.”

Las estrellas vecinas

Aunque nuestro entorno es inmenso, hemos llegado a conocer muy bien nuestra vecindad

Nuestro vecindario galáctico es muy humilde. Nada de supergigantes o exóticas estrellas de neutrones. La mayoría de estrellas vecinas -unas 41- son simples enanas rojas (estrellas de tipo espectral M), las estrellas más comunes del Universo. Cinco son estrellas de tipo K, dos de tipo solar (tipo G, Alfa Centauri  A y Tau  Ceti), una de tipo F (Procyon) y una de tipo A (Sirio). Los tipos espectrales se ordenan según la secuencia OBAFGKM, siendo las estrellas más calientes (y grandes) las de tipo O y las más pequeñas y frías las de tipo M (siempre y cuando estén en la secuencia principal, claro). Además tenemos tres enanas blancas y tres candidatas a enanas marrones. Como vemos, no nos podemos quejar. Hay toda una multitud de posibles objetivos para nuestra primera misión interestelar. ¿Cuál elegir?

El llamado Grupo Local de galaxias al que pertenecemos es, afortunadamente, una agrupación muy poco poblada, sino podríamos ser, en cualquier momento (o haber sido aún antes de existir como especie) destruidos en catástrofes cósmicas como las que ocurren en los grupos con gran población de galaxias. Los astrónomos comprenden cada vez más el porqué de las formas de las galaxias, y parece que muchas (incluso la nuestra) han sufrido impactos contra otras para llegar a tener la figura que tienen. Gracias al telescopio espacial Hubble se están viendo en los últimos tiempos muy buenas imágenes de colisiones entre galaxias.

El “clima” interestelar

La Nube Interestelar Local se encuentra dentro de una estructura mayor: la Burbuja Local. La Burbuja Local es una acumulación de materia aún mayor, procedente de la explosión de una o varias supernovas que estallaron hace entre dos y cuatro millones de años. Pero aunque estemos atravesando ahora mismo la Nube Interestelar y la Burbuja locales, nuestra materia no procede de ellas. Sólo estamos pasando por ahí en este momento de la historia del universo. Entramos hace unos cinco millones de años, y saldremos dentro de otros tantos. Nuestro sistema solar –y la materia que contiene, incluyéndonos a ti y a mí– se formó mucho antes que eso, hace más de 4.500 millones de años.

 

“Banda de estrellas calientes y brillantes que forman un círculo alrededor del cielo. Representa una estructura local de estrellas jóvenes y material interestelar inclinada unos 16º con respecto al plano galáctico. Entre los componentes más prominentes del cinturón se encuentran las estrellas brillantes de Orión, Can mayor, constelación de la Popa, Carina, Centauro y Escorpio, incluyendo la asociación Sco-Cen. El cinturón tiene el diámetro de unos 3.000 años luz (alrededor de una décima parte del radio de la Galaxia), hallándose el Sol en él. Visto desde la Tierra, el Cinturón de Gould se proyecta por debajo del plano de nuestra Galaxia desde el borde inferior del Brazo de Orión, y por encima en la dirección opuesta. El cinturón se estima que tiene unos 50 millones de años de antigüedad, aunque su origen es desconocido. Su nombre proviene del astrónomo Benjamin Apthorp Gould, quien lo identificó durante la década de 1879.”

 

 

Al parecer, la Vía Láctea, nuestra galaxia, reside dentro de una “burbuja local” en una red de cavidades en el medio interestelar que probablemente fue esculpida por estrellas masivas que explotaron hace millones de años. Se le llama Medio Interestelar a la materia que existe en el espacio y que se encuentra situada entre los sistemas estelares. Esta materia está conformada por gas en forma de iones, átomos y moléculas, además de gas y rayos cósmicos.

Nuestra Burbuja Local forma a su vez parte del Cinturón de Gould que presentamos más arriba.  El Cinturón de Gould es ya una estructura mucho más compleja y mayor. Es un anillo parcial de estrellas, de unos 3.000 años luz de extensión. ¿Recuerdas aquella nave espacial tan rápida que utilizamos antes? Pues con ella, tardaríamos 12.800.000 años en atravesarlo por completo. Vaya, esto empieza a ser mucho tiempo.

La Burbuja Local es una cavidad en el medio interestelar en el Brazo de Orión de la Vía Láctea. Tiene al menos un diámetro de 300 años luz. El gas caliente y difuso en la Burbuja Local emite rayos X.

Vivimos dentro de una burbuja. El planeta, el Sistema Solar, nuestro grupo local. El estallido de una supernova ha dejado un resto fósil en nuestro entorno: creó una enorme burbuja en el medio interestelar y nosotros nos encontramos dentro de ella. Los astrónomos la llaman “Burbuja local”. Tiene forma de maní, mide unos trescientos años luz de longitud y está prácticamente vacía. El gas dentro de la burbuja es muy tenue (0,001 átomos por centímetro cúbico) y muy caliente (un millón de grados), es decir, mil veces menos denso y entre cien y cien mil veces más caliente que el medio interestelar ordinario. Esta situación tiene influencia sobre nosotros, porque estamos inmersos dentro. ¿Qué pasaría si nos hubiese tocado estar dentro de una burbuja de gases ardientes resultantes de una explosión más reciente o de otro suceso catastrófico? ¿O si estuviésemos en una zona mucho más fría del espacio? No estaríamos aquí.

En algunos lugares de la Tierra, podemos ir viajando por caminos y carreteras y encontrarnos de frente con imágenes que, por su magnificencia, ¡asustan! Nuestra galaxia está en movimiento constante. No es una excepción en relación con el resto del universo. La Tierra se mueve alrededor del Sol, este último gira en torno a la Vía Láctea, y la gran mancha blanca a su vez forma parte de súper cúmulos que se mueven en relación a la radiación remanente de la gran explosión inicial. Pero hablemos del…

 ”Clima” galáctico

 

Dado que la Vía Láctea se está moviendo hacia la constelación de Hydra con una velocidad de 550 km / s, la velocidad del sol es de 370 km / s, …

La galaxia en que vivimos podría tener una mayor influencia en nuestro clima que lo que se pensaba hasta ahora. Un reciente estudio, controvertido aún, asegura que el impacto de los rayos cósmicos sobre nuestro clima puede ser mayor que el del efecto invernadero que produce el dióxido de carbono.

Según uno de los autores de este estudio, el físico Nir Shaviv de la Universidad Hebrea de Jerusalén, en Israel, el dióxido de carbono no es tan “mal muchacho” como dice la gente. Shaviv y el climatólogo Ján Veizer de la Universidad Ruhr, de Alemania, estiman que el clima terrestre, que exhibe subas y bajas de temperatura global que al graficarse forman una figura de dientes de sierra, está relacionado con los brazos espirales de nuestra galaxia. Cada 150 millones de años, el planeta se enfría a causa del impacto de rayos cósmicos, cuando pasa por ciertas regiones de la galaxia con diferente cantidad de polvo interestelar.

               

Los rayos de todo tipo se nos vienen encima desde todos los rincones del Universo, y, algunos no llegan a la superficie de nuestro planeta gracias al escudo protector que salvaguarda nuestra integridad física.

Los rayos cósmicos provenientes de las estrellas moribundas que hay en los brazos de la Vía Láctea, ricos en polvo, incrementan la cantidad de partículas cargadas en nuestra atmósfera. Hay algunas evidencias de que esto ayuda a la formación de nubes bajas, que enfrían la Tierra.

Shaviv y Veizer crearon un modelo matemático del impacto de rayos cósmicos en nuestra atmósfera. Compararon sus predicciones con las estimaciones de otros investigadores sobre las temperaturas globales y los niveles de dióxido de carbono a lo largo de los últimos 500 millones de años, y llegaron a la conclusión de que los rayos cósmicos por sí solos pueden ser causa del 75% de los cambios del clima global durante ese período y que menos de la mitad del calentamiento global que se observa desde el comienzo del siglo veinte es debido al efecto invernadero.

La teoría, como es normal en la ciencia, no es del todo aceptada. Los expertos en clima mundial están a la espectativa, considerando que algunas de las conexiones que se han establecido son débiles. Se debe tener en cuenta, dicen los paleontólogos, que se trata de una correlación entre la temperatura, que es inferida de los registros sedimentarios, de la cantidad de dióxido de carbono, que se deduce del análisis de conchas marinas fosilizadas, y de la cantidad de rayos cósmicos, que se calculan a partir de los meteoritos. Las tres técnicas están abiertas a interpretaciones. Además, uno de los períodos fríos de la reconstrucción matemática es, en la realidad, una época que los geólogos consideran caliente. De todos modos, también hay muchos otros que están muy interesados e intrigados.

 

La variabilidad solar afecta la cantidad de rayos cósmicos que impactan a nuestro planeta. El Sol produce radiaciones similares a los rayos cósmicos, especialmente en el período más caliente, llamado máximo solar (maximum), de su ciclo de 11 años. Estudios anteriores no pudieron separar el impacto climático de esta radiación, de los rayos cósmicos que llegan desde la galaxia y de la mayor radiación calórica que llega desde el Sol.

Los otros planetas y la Luna

Recientemente, se ha anunciado el hallazgo de un sistema planetario que podría ser similar al nuestro. En realidad no se ha logrado aún una observación tan directa que permita afirmarlo, sino que se deduce como posibilidad. Este sistema presenta un planeta gaseoso gigante similar a nuestro Júpiter, ubicado a una distancia orbital similar a la que tiene Júpiter en nuestro sistema. El sol es similar al nuestro, lo que deja lugar a que haya allí planetas ubicados en las órbitas interiores, dentro de la franja de habitabilidad en la que la radiación solar es suficiente para sostener la vida y no es excesiva como para impedirla.

Si nuestro sistema no tuviese las características que posee, la vida en la Tierra tendría problemas. Por ejemplo, podría haber planetas, planetoides o grandes asteroides (de hecho algo hay) que giraran en planos diferentes y con órbitas excéntricas y deformes. Cuerpos así podrían producir variaciones cíclicas que hicieran imposible —o difícil— la vida. Venus parece haber sufrido un impacto que le cambió el sentido de rotación sobre sí mismo. Es posible que este impacto también haya desbaratado su atmósfera y su clima. Podría habernos pasado a nosotros, y de hecho parecería que nos ocurrió, sólo que fue durante el génesis del sistema planetario y además (otra gran casualidad y premio cósmico) nos dejó a la Luna, excelente compañera para facilitar la vida.

           ¿Características especiales de nuestro mundo?

Según una teoría del geofísico J. Marvin Herndon, la Tierra es una gigantesca planta natural de generación nuclear. Nosotros vivimos en su delgada coraza, mientras a algo más de 6.000 kilómetros bajo nuestros pies se quema por la fisión nuclear una bola de uranio de unos ocho kilómetros de diámetro, produciendo un intenso calor que hace hervir el metal del núcleo, lo que produce el campo magnético terrestre y alimenta los volcanes y los movimientos de las placas continentales.

La cosa no acaba aquí: si el calor del reactor es el que produce la circulación de hierro fundido (por convección) que genera el campo magnético terrestre, entonces los planetas que no tienen su reactor natural no tendrían un campo magnético (magnetósfera) que los proteja de las radiaciones de su sol —como Marte y la Luna— lo que hace que difícilmente puedan sostener vida.

Pero ésta es sólo una teoría. Lo que está más en firme es que nuestro mundo y su luna forman un sistema muy particular, mucho más estable que si se tratara de un planeta solitario. Gracias a esto —a nuestra Luna— tenemos un clima más o menos estable, conservamos la atmósfera que tenemos y la velocidad y el ángulo de nuestro giro son los que son. Si no estuviese la Luna, el planeta se vería sujeto a cambios en su eje de rotación muy graves para los seres vivos.

emilio silvera

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La Vía Láctea (como otras galaxias espirales) es una zona de reducción de entropía…,  así se deduce de varios estudios realizados  y  se puede argumentar que,  las galaxias deben ser consideradas, por su dinámica muy especial, como sistemas vivos. En planteamiento más prudente se señala que el test de Lovelock constituye lo que se llama una condición “necesaria, pero no suficiente” para la existencia de vida. Si un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico -si no supera el test de Lovelock-, podemos tener la seguridad de que está muerto. Si está vivo, debe producir una reducción de la entropía y superar dicho test.

Pero un sistema podría producir emtropía negativa sin estar vivo, como en el caso de contracción por efecto de la gravedad que hemos comentado a lo largo de estos trabajos. Desde este punto de vista, no hay frontera claramente definida entre los objetos vivos y la materia “inerte”. Yo, por mi parte creo que, la materia nunca es inerte y, en cada momento, simplemente ocupa la fase que le ha tocado representar en ese punto del espacio y del tiempo.

                                      James y Sandy Lovelock  ¿Qué haríamos sin ellas?

El mero hecho de que la frontera entre la vida y la ausencia de vida sea difuso, y que el lugar en el que haya que trazar la línea sea un tema de discusión, es, sin embargo, un descubrimiento importante. Contribuye a dejar claro que en relación con la vida no hay nada insólito en el contexto del modo en que funciona el Universo.

Como ya hemos visto en las explicaciones de otros trabajos expuestos aquí, es natural que los sistemas simples se organicen en redes al borde del caos y, una vez que lo hacen, es natural que la vida surja allí donde hay  “una pequeña charca caliente” que sea adecuada para ello. Esto es parte de un proceso más o menos continuo, sin que haya un salto repentino en el que comience la vida. Desde ese punto de vista,  lo más importante que la ciencia podría lograr sería el descubrimiento de, al menos, otro planeta en el que haya surgido la vida.

Gracias a la teoría de Lovelock sobre la naturaleza de la vida estamos a punto de poder conseguirlo, y es posible que antes de los próximos 50 años se lance al espacio un telescopio capaz de encontrar planetas con sistemas como el de Gaia, nuestra Tierra.

Hay dos etapas del descubrimiento de estas otras Gaias. En primer lugar debemos ser capaces de detectar otros planetas del tamaño de la Tierra que describan órbitas alrededor de otras estrellas; luego tenemos que analizar la atmósfera de esos planetas para buscar pruebas de que los procesos de reducción de la entropía están en marcha. Los primeros planetas “extrasolares” se detectaron utilizando técnicas Doppler, que ponían de manifiesto unos cambios pequeñísimos en el movimiento de las estrellas alrededor de las cuales orbitaban dichos planetas. Este efecto, que lleva el nombre del físico del siglo XIX Christian Doppler, modifica la posición de las líneas en el espectro de la luz de un objeto, desplazándolas en una cantidad que depende de lo rápido que el objeto se mueva con respecto al observador.

Zonas habitables, los astrónomos han ignorado las enanas blancas en su búsqueda de exoplanetas. Esto puede haber sido un error, de acuerdo con un nuevo estudio de zonas habitables en enanas blancas. Aunque los agujeros negrosy las estrellas de neutrones captan toda la atención como destinos finales de las estrellas, la mayor parte nunca llegarán a ese extremo. Aproximadamente el 97 por ciento de las estrellas de nuestra galaxia no son lo bastante masivas para acabar en ninguna de esas dos opciones.

En lugar de eso, los astrónomos creen que terminarán sus vidas como enanas blancas, densos y calientes trozos de materia inerte en los que las reacciones nucleares terminaron hace mucho. Estas estrellas tienen aproximadamente el tamaño de la Tierra y se mantienen en contra del colapso gravitatorio mediante el Principio de Exclusión de Pauli, el cual evita que los electrones ocupen el mismo estado al mismo tiempo (son fermiones). Pero, a todo esto, hay que pensar en el tirón gravitatoria que una de estas estrellas podría incidir sobre cualquier planeta.

Para hacernos una idea de lo que es este tipo de observaciones, pensemos que el tirón gravitatorio que  Júpiter  ejerce sobre el Sol y produce en éste un cambio de velocidad de unos 12,5 metros por segundo, y lo desplaza (con respecto al centro de masa del Sisterma solar) a una distancia de 800.000 kilómetros, más de la mitad del diámetro de este astro, cuando el Sol y Júpiter orbitan en torno a sus recíprocos centros de masa. La velocidad de este movimiento es comparable a la de un corredor olímpico de 100 metros lisos y, para un observador situado fuera del Sistema solar, esto, por el efecto Doppler, produce un pequeñísimo desplazamiento de vaivén en la posición exacta de las líneas del espectro de luz emitida por el Sol.

Se trata del tipo de desplazamiento que se ha detectado en la luz a partir de los datos de algunas estrellas de nuestro entorno, y demuestra que en torno a ellas orbitan cuerpos celestes similares a Júpiter. Como ilustración diremos que la Tïerra induce en el Sol, mientras orbita alrededor de él, un cambio de velocidad de tan sólo 1 metro por segundo (la velocidad de un agradable paseo), y desplaza al Sol unicamente 450 kilómetros, con respecto al centro de masa del Sistema solar. No se dispone aún de la tecnología necesaria para medir un efecto tan pequeño a distancias tales como las de nuestras estrellas, y, pensemos que, la más cercana (Alfa Centauri), está situada a 4,3 a.l. de la Tierra, esta es la razón por la cual no se han detectado aún planetas similares a la Tierra.

                                                                               Sistema Alpha Centauri

Hay otras técnicas que podrían servir para identificar planetas más pequeños. Si el planeta pasa directamente por delante de su estrella (una ocultación o un tránsito), se produce un empalidecimiento regular de la luz procedente de dicha estrella. Según las estadísticas, dado que las órbitas de los planetas extrasolares podrían estar inclinadas en cualquier dirección con respecto a nuestra posición, sólo el 1 por ciento de estos planetas estará en órbitas tales que podríamos ver ocultaciones y, en cualquier caso, cada tránsito dura sólo unas pocas horas (una vez al año para un planeta que tenga una órbita como la de la Tierra; una vez cada once años para uno cuya órbita sea como la de Júpiter.

 Cuando los humanos miramos al espacio y pensamos en sus increíbles distancias, es inevitable imaginar que sería posible encontrar algún sitio como nuestra casa. No sería lógico creer que sólo en la Tierra se han dado las condiciones para la vida. En nuestra misma Galaxia, planetas como la Tierra los hay a miles o cientos de miles.

Existen, sin embargo, proyectos que mediante el sistema de lanzar satélites al espacio que controlaran el movimiento (cada uno de ellos) de un gran número de estrellas con el fin de buscar esas ocultaciones. Si se estudian 100.000 estrellas, y 1.000 de ellas muestran tránsitos, la estadística resultyante implicaría que prácticamente

toda estrella similar al Sol está acompañada por planetas. Sin embargo, aunque todas las búsquerdas de este tipo son de un valor inestimable, la técnica Doppler es la que, de momento, se puede aplicar de manera más general a la búsqueda de planetas similares a la Tierra. De cualquier manera, independientemente de los planetas de este tipo que se descubran, lo que está claro es que, de momento, carecemos de la tecnología necesaria para dicha búsqueda.

La mejor perspectiva que tenemos en el momento inmediato, es la que nos ofrece el satélite de la NASA llamado SIM (Space Interforometry Mission) que mediante la técnica de interferometría (combinar los datos de varios telescopios pequeños para imitar la capacidad de observación de un telescopio mucho mayor) ver y medir la posición de las estrellas con la exactitud necesaria para descubrir las oscilaciones que delaten la presencvia de planetas como la Tierra que describen orbitas alrededor de cualquiera de las 200 estrellas más cercanas al Sol, así como por cualquiera de los planetas similares a Júpiter hasta una distancia del Sol que podría llegar hasta los 3.000 años luz.

La Agencia Espacial Europea lanzó con éxito un satélite cuyo nombre es GAIA y que tiene como misión principal, no precisamente buscar otras Gaias, sino trazar un mapa con las posiciones de los mil millones de objetos celestes más brillantes. Dado que GAIA tendrá que observar tantas estrellas, no mirará cada una muchas veces ni durante mucho tiempo, por lo que no podría detectar las oscilaciones ocasionadas por planetas similares a la Tierra; pero si podría detectar planetas del tamaño de Júpiter y, si estos planetas son tan abundantes como parece indicar los datos obtenidos hasta ahora, no es descabellado pensar que, puedan estar acompañados, como en nuestro propio Sistema solar, por otros planetas más pequeños.

                      En las grandes alturas naturales están situados los telescopios terrestres

Dentro de los próximos 10 años, deberíamos tener localizados decenas de miles de sistemas planetarios extrasolares en las zonas de la Vía Láctea próxima a nosotros. Sin embargo, seguiría tratándose de observaciones indirectas y, para captar los espectros de algunos de esos planetas, se necesita dar un salto más en nuestra actual tecnológía que, como he dicho, resulta indificiente para realizar ciertas investigaciones que requieren y exigen mucha más precisión.

Los nuevos proyectos y las nuevas generaciones de sofisticados aparatos de alta precisión y de IA avanzada, nos traerán, en los próximos 50 años, muchas alegrías y sorpresas que ahora, ni podemos imaginar.

Cambiemos de tema: ¿Qué es una partícula virtual?

En primer lugar un diagrama de Feynmann. No pocas veces hemos dicho que, en una partícula virtual las relaciones que normalmente existen entre las magnitudes físicas de cualquier partícula no tienen por qué cumplirse. En particular, nos interesan dos magnitudes, que seguro que conocéis de sobras: energía y momento.

Por partícula-antipartícula que aparece de la “nada” y luego se aniquila rápidamente sin liberar energía.  Las partículas virtuales pueblan la totalidad del espacio en enormes cantidades, aunque no pueden ser observadas directamente.

En estos procesos no se viola el principio de conservación de la masa y la energía siempre que las partículas virtuales aparezcan y desaparezcan lo suficientemente rápido como para que el cambio de masa o energía no pueda ser detectado.  No obstante, si los miembros de una partícula virtual se alejan demasiado como para volverse a juntar, pueden convertirse en partículas reales, según ocurre en la radiación Hawking de un agujero negro; la energía requerida para hacer a las partículas reales es extraída del agujero negro.

En el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) a  las 14:22 del dia 23 de Noviembre del 2009, el detector ATLAS registro la primera colision de protones en el LHC, seguido del detector CMS, y mas tarde los detectores ALICE y LHCb. Estas primeras colisiones solo son para probar la sincronizacion de las colisiones de haces de protones con cada uno de los detectores, lo cual resultó  con éxito en cada uno de los experimentos y, marca un avance muy alentador hacia la tan esperada etapa (pasada en parte)  de toma de datos donde se pueda buscar la partícula dadora de masas a las demás partículas,  Super Simetria, Dimensiones Extras, y tantas otras cosas mas que surgen de la inmensa imaginación del  intelecto humano.

Es sin duda un momento para recordar, especialmente para aquellos que han invertido parte de su vida en un proyecto tan grande e importante como este con la esperanza de alcanzar el conocimiento sobre la materia, la Naturaleza y el Universo mismo que, nunca pudimos soñar.

Pero, continuémos con la virtualidad de las partículas. La vida media de una partícula virtual aumenta a medida que disminuye la masa o energía involucrada.   Así pues, un electrón y un positrón pueden existir durante unos 4×10^-21 s, aunque un par de fotones de radio con longitud de onda de 300.000 km pueden vivir hasta un segundo.

En realidad, lo que llamamos espacio vacío, está rebosante de partículas virtuales que bullen en esa “nada” para surgir y desaparecer continuamente en millonésimas de segundo.  ¡los misterios del Universo!

                                                 Era de Planck

En la teoría del Big Bang, fugaz periodo de tiempo entre el propio Big Bang y el llamado Tiempo de Planck, cuando el Universo tenía 10^-43 segundo de edad y la temperatura era de 10³⁴ k.

Durante este periodo, se piensa que los efectos de la Gravitación cuántica fueron dominantes.  La comprensión teórica de esta fase es virtualmente inexistente.

Plasma.

El plasma forma las estrellas y otros objetos estelares que podemos ver, es la mayor concentración de materia del univeros visible. Según algunos el cuarto estado de la materia que consiste en electrones y otras partículas subatómicas sin ninguna estructura de un orden superior a la de los núcleos atómicos.

Se trata de un Gas altamente ionizado en el que el número de electrones libres es aproximadamente igual al número de iones positivos.  Como dije antes, a veces descrito como el cuarto estado de la materia, las plasmas aparecen en el espacio interestelar, en las atmósferas de las estrellas (incluyendo el Sol), en tubos de descarga y en reactores nucleares experimentales.

             El plasma está bien presente en todos los remanentes de supernovas

Debido a que las partículas en un plasma están cargadas, su comportamiento difiere en algunos aspectos a un gas.  Los plasmas pueden ser creados en un laboratorio calentando un gas a baja presión hasta que la energía cinética media de las partículas del gas sea comparable al potencial de ionización de los átomos o moléculas de gas.  A muy altas temperaturas, del orden de 50.000 K en adelante, las colisiones entre las partículas del gas causan una ionización en cascada de este.  Sin embargo, en algunos casos, como en lámparas fluorescentes, la temperatura permanece muy baja al estar las partículas del plasmacontinuamente colisionando con las paredes del recipiente, causando enfriamiento y recombinación.  En esos casos la ionización es solo parcial y requiere un mayor aporte de energía.

En los reactores termonucleares, es posible mantener una enorme temperatura del plasma confinándolo lejos de las paredes del contenedor usando campos electromagnéticos.

El estudio de los plasmas se conoce como física de plasmas y, en el futuro, dará muy buenos beneficios utilizando en nuevas tecnologías como la nanotecnología que se nos viene encima y será el asombro del mundo.

Pluralidad de mundos.

Muchos mundos, como la Tierra, estarán situados en la zona habitable de sus estrellas y, el agua líquida, correra por los riachuelos y océanos.  Si eso es así (que lo será), muchos mundos estarán habitados y, algún día lejano en el futuro, podremos saber de ellos con precisión antes de que se produzca el contacto.

Desde tiempos inmemoriales, grandes pensadores de los siglos pasados, dejaron constancia de sus pensamientos y creencia de que, allá arriba, en los cielos, otras estrellas contenían mundos con diversidad de vida, como en el planeta Tierra.  Tales ideas, han acompañado al hombre que, no en pocas oportunidades, fueron tachados de locos.

Hoy, con los conocimientos que poseemos, lo que sería una locura es precisamente pensar lo contrario.  ¡que estamos solos!

La Vía Lactea (una sola Galaxia de los cientos de miles de millones que pueblan el Universo), tiene más de 100.000 millones de estrellas.  Miles de millones de Sistemas Solares.  Cientos de miles de millones de planetas.  Muchos miles y miles de estrellas como el Sol de tamaño mediano, amarillas de tipo G.

¿Cómo podemos pensar que solo el planeta Tierra alberga vida?

                               Protogalaxia.

Galaxia en proceso de formación.  A pesar de la enorme técnica y sofisticación de los aparatos con que contamos para la observación del cosmos, no se ha podido encontrar ninguna protogalaxia cercana, lo cual indica que todas o la mayoría de las galaxias se formaron hace mucho tiempo. Por otra parte, los cientificos pensaban que no existía nada mas pequeño que un protón. En 1968 se escubrieron nuevas particulas dentro del protón, las cuales fueron llamadas quarks. Existen tres quarks dentro de cada protón, estos quarks se mantienen unidos entre sí mediante otras partículas llamadas gluones.

                                   Protón.

Partícula masiva del Grupo o familia de los Hadrones que se clasifica como Barión.  Esta hecho por dos quarks up y un quark down y es, consecuentemente una partícula masiva con 938,3 MeV, algo menos que la del neutron.  Su carga es positiva y su lugar está en el núcleo de los átomos, por lo que se les llama de manera genérica con los neutrones con la denominación de nucleones.

Este diagrama esquemático de un púlsar ilustra las líneas de campo magnético en blanco, el eje de rotación en verde y los dos chorros polares de radiación en azul. Un Pulsar es…  Una fuente de radio desde la que se recibe un tren de pulsos altamente regular.  Ha sido catalogado más de 600 púlsaresdesde que se descubriera el primero en 1.976.  Los púlsares son estrellas de neutrones en rápida rotación, con un diámetro de 20-30 km.  Las estrellas se hallan altamente magnetizadas (alrededor de 10⁸ teslas), con el eje magnético inclinado con respecto, al eje de rotación.  La emisión de radio se cree que surge por la aceleración de partículas cargadas por encima de los polos magnéticos. A medida que rota la estrella, un haz de ondas de radio barre la Tierra, siendo entonces observado el pulso, de forma similar a un faro.

Los periodos de los pulsos son típicamente de 1 s., pero varían desde los 1’56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los cuatro con tres s. Estos periodos rotacionales van decreciendo a medida que la estrella pierde energía rotacional, aunque unos pocos púlsares jóvenes son propensos a súbitas perturbaciones conocidas como ráfagas.

Las medidas precisas de tiempos en los púlsares han revelado la existencia de púlsares binarios, y un púlsar, PSR 1257+12, se ha demostrado que está acompañado de objetos de masa planetaria.  Han sido detectado objetos ópticos (destellos) procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los púlsares del Cangrejo y Vela.

Se crean en explosiones de supernovas de estrellas supergigantes y otros a partir de enanas blancas, se piensa que puedan existir cien mil en la Vía Láctea.

                                                                                     Quasars

Objeto con un alto desplazamiento al rojo y con apariencia de estrella, aunque es probablemente el núcleo activo muy luminoso de una galaxia muy distante. El nombre es una contracción del ingles quasi stellar, debido a su apariencia estelar. Los primeros quasars descubiertos eran intensos fuentes de radio. Debido a las grandes distancias indicadas por el desplazamiento al rojo del núcleo debe ser hasta 100 veces más brillante que la totalidad de una galaxia normal.  Además algunos quasars varían en brillo en una escala de tiempo de semanas, indicando que esta inmensa cantidad de energía se origina en un volumen de unas pocas semanas-luz de longitud.  La fuente puede, por tanto, ser un disco de acreción alrededor de un agujero negro de 10⁷ o 10⁸ masas solares.

                      Imagen de 3C273 recogida por el telescopio Hubble

El primer quasar en ser identificado como tal en 1.963 fue la radiofuente 3c 273 con un desplazamiento al rojo de 0,158, siendo todavía el quasar más brillante, óptimamente hablando, observado desde la Tierra, con magnitud 13.  Miles de quasar han sido descubiertos desde entonces.  Algunos tienen desplazamiento al rojo tan grandes como 4,9, implicando que lo vemos tal como eran cuando el Universo tenía sólo una décima parte de la edad actual.

En esta brevísima reseña no puede dejarse constancia de todo lo que se sabe sobre quasars, sin embargo, dejamos los rasgos más sobresalientes para que el lector obtenga un conocimiento básico de estos objetos estelares. Para finalizar la reseña diré que, algunas galaxias aparentemente normales pueden contener remanentes de actividad quasar en sus núcleos, y algunas galaxias Seyfert y galaxias Markarian tienen núcleos que son intrínsecamente tan brillantes como algunos quasars. Existen algunas evidencias de que los quasars aparecen en los núcleos de los espirales, y es esa interacción con una galaxia vecina la que proporciona gas o estrellas al núcleo formado por un agujero negro masivo, alimentando así la emisión del quasar.  Salvo mejor parecer.

Antes, hemos comentado por alguna parte que, se trata de emisión radio de microondas proveniente de todas las direcciones (isotrópica) y que corresponde a una curva de cuerpo negro. Estas propiedades coinciden con las predichas por la teoría del Big Bang, como habiendo sido generada por fotonesliberados del Big Bang cuando el Universo tenía menos de un millón de años (Universo bebé) de antigüedad.

La teoría del Big Bang también supone la existencia de radiaciones de fondo de neutrinos y gravitatoria, aunque aun no tenemos los medios para detectarlas.  Sin embargo, los indicios nos confirman que la teoría puede llevar todas las papeletas para que le toque el premio.

Últimamente se ha detectado que la radiación cósmica de fondo no está repartida por igual por todo el Universo, sino que, al contrario de lo que se podía esperar, su reparto es anisotrópico, el reparto está relacionado con la clase de materia que produjo tal radiación, su densidad.  ¡Ya veremos!

De todas lasm maneras, ¿No es una maravilla todo el Universo? El que nosotros, estemos aquí para contarlo así lo testifica.

emilio silvera.

[?]

Como Gauss, Riemann, Hamilton, Euler, Ramanujan y tantos otros antes, y ahora Perelman, pronto aparecerán otros que, seguramente, nos darán las respuestas que aún están pendientes, para que podamos plantear la definitiva teoría decadimensional y tengamos las respuestas a tantas preguntas que no han sido contestadas.

Un día Einstein fue conducido a postular la teoría de la relatividad general partiendo de un principio físico, el principio de equivalencia (que la masa gravitatoria y la masa inerte de un objeto son iguales, de modo que todos los cuerpos, por muy grande que sean, caen en la Tierra a la misma velocidad). Sin embargo, no se ha encontrado todavía la contrapartida del principio de equivalencia para la teoría de cuerdas.

Está claro, como dice Witten, que la teoría de cuerdas proporciona, de hecho, un marco lógicamente consistente que engloba la gravedad y la mecánica cuántica, pero el principio análogo al de equivalencia que Einstein encontró para su teoría no ha sido aún encontrado para la teoría de cuerdas.

¿Tendremos que esperar (como para la solución de la conjetura de Poincaré) cien años para resolver la teoría de supercuerdas?

¡Quién sabe! El problema es muy complejo y encierra muchas cuestiones teóricas que, experimentalmente, no estamos capacitados ni tenemos los medios para poder comprobar.

Perelman, un extraño personaje ruso que, desveló el misterio de la Conjetura de Poincaré después de 100 años, y, no acudió a recoger ni la Medalla Field ni el Premio de un millón de dolores. Vive en un pueblecito de Rusia con su madre, en un piso de 60 metros cuadrados y, sale al campo con un canasto y un pincho para buscar setas. Él dice que el mundo no comprende lo que hace.

No debemos desanimarnos, el sino de la humanidad, a lo largo de toda su historia, siempre ha sido una constante de ir salvando obstáculos que cuando se presentaban parecían insalvables.

Ahora nuestra esperanza media de vida ronda los 80 años y el tiempo que tenemos por delante (me refiero al tiempo del universo) es muy largo. ¿Qué no seremos capaces de conseguir?

Basta repasar los logros de los últimos 150 años en las distintas ramas del saber humano para asombrarnos de la enorme capacidad de trabajo, sacrificio, inventiva e ingenio de nuestra especie que, sobre todo, tiene ¡¡curiosidad!!

Espero que sigamos así, con esta curiosidad inanta que nos empuja a saber.

Hay seres humanos que, desgraciadamente, por su lugar de nacimiento, su entorno, sus genes, e incluso en muchas ocasiones porque así les interesa a quienes les explotan, se pasan la vida sin tener el más elemental conocimiento de las cuestiones importantes del mundo en el que habitan, de las fuerzas de la naturaleza que rigen en el universo del que, cual mota de polvo, forman parte.

Su ignorancia es su felicidad. Trabajan, comen y duermen, como auténticos animales, sin gozar de esos momentos inigualables en los que, en posesión del conocimiento de las cosas, de las leyes de la naturaleza, sentimos con fuerza la conciencia de “SER”, ese pensamiento que nos lleva a un nivel superior, un nivel inmaterial y sublime al que hemos llamado alma y que en realidad es el don de la sabiduría, el saber buscar y encontrar el por qué de las cosas.

Desde que atemorizados mirábamos, en la tormenta, caer los rayos del cielo, oíamos los truenos que seguían a los relámpagos y, hacinados en una cueva oscura y húmeda nos resguardábamos del frío y de los peligros de la noche, desde entonces digo, muchas cosas han cambiado para nosotros.

Será mejor que no perdamos el interés por saber…

¿Qué es…?

La geometría del Universo está determinada por los cuerpos que ocupan el Espacio-Tiempo

Curvatura del espacio-tiempo, relatividad, relatividad especial, relatividad general, teoría cuántica, partícula elemental y partícula virtual, densidad crítica y densidad media de materia, estrella de neutrones, agujero negro, el Big Bang, el Big Crunch, el universo plano, abierto o cerrado, la materia oscura;  y, en fin, mil preguntas más que la mayoría de la gente no se las han planteado nunca y si oyeron hablar de ellas no saben a qué se refieren.

Así que en el presente comentario (como es mi costumbre), vamos a explicar una serie de cosas que ocurren y están aquí con nosotros en el universo, e incluso forman parte de nosotros mismos o hace posible que nosotros podamos estar aquí.

¿Qué haríamos, por ejemplo, sin la gravedad que nos mantiene bien unidos a la superficie del planeta? Lo que vemos en la imagen… ¡Saldríamos flotando!

¿Por qué la velocidad de la luz es el límite que impone el universo a la materia para moverse?

El comienzo de este trabajo, la primera media página, está lleno de preguntas y podríamos llenar toda la libreta preguntando algunas de las cosas que no sabemos.

Fue Popper el que dijo:

“Cuánto más sé y más profundizo en el conocimiento de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mi conocimiento es limitado, mi ignorancia…, infinita.”

Procuremos reducir esa ignorancia, al menos para que no sea infinita con el conocimiento de algunas cuestiones. Empezaré por explicar lo que se entiende por…

Curvatura del Espacio-Tiempo

          El Espacio se curva en presencia de grandes masas y, el Tiempo, se distorsiona

Hay que entender que el espacio-tiempo es la descripción en cuatro dimensiones del universo en la que la posición de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo.

De acuerdo con la relatividad especial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simultáneos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar. El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como lo son las posiciones en el espacio (Euclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio-tiempo. La trayectoria de un objeto en el espacio-tiempo se denomina por el nombre de línea de universo. La relatividad general nos explica lo que es un espacio-tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las partículas de materia.

La curvatura del espacio-tiempo es la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometría no son aplicables en regiones donde los campos gravitatorios son intensos. La relatividad general de Einstein, nos explica y demuestra que el espacio-tiempo está íntimamente relacionado con la distribución de materia en el universo, y nos dice que el espacio se curva en presencia de masas considerables como planetas, estrellas o galaxias (entre otros).

En un espacio de sólo dos dimensiones, como una lámina de goma plana, la geometría de Euclides se aplica de manera que la suma de los ángulos internos de un triángulo en la lámina es de 180°. Si colocamos un objeto masivo sobre la lámina de goma, la lámina se distorsionará y los caminos de los objetos que se muevan sobre ella se curvaran. Esto es, en esencia, lo que ocurre en relatividad general.

En los modelos cosmológicos más sencillos basados en los modelos de Friedmann, la curvatura de espacio-tiempo está relacionada simplemente con la densidad media de la materia, y se describe por una función matemática denominada métrica de Robertson-Walker. Si un universo tiene una densidad mayor que la densidad crítica, se dice que tiene curvatura positiva, queriendo decir que el espacio-tiempo está curvado sobre sí mismo, como la superficie de una esfera; la suma de los ángulos de un triángulo que se dibuje sobre la esfera es entonces mayor que 180°. Dicho universo sería infinito y se expandiría para siempre, es el universo abierto. Un universo de Einstein-de Sitter tiene densidad crítica exacta y es, por consiguiente, espacialmente plano (euclideo) infinito en el espacio y en el tiempo.

Hay otros modelos de universos que son distintos, sin embargo, como en realidad no podemos saber en el universo que nos encontramos hasta que no tengamos la certeza de la Densidad de la Materia que el universo contiene, lo dejaré aquí por hoy.

emilio silvera.

[?]

¿Qué no será capaz de inventar el hombre para descubrir los misterios de la naturaleza?

Ha pasado mucho tiempo desde que Rutherford identificara la primera partícula nuclear (la partícula alfa). El camino ha sido largo y muy duro, con muchos intentos fallidos antes de ir consiguiendo los triunfos (los únicos que suenan), y muchos han sido los nombres que contribuyen para conseguir llegar al conocimiento que actualmente tenemos del átomo y del núcleo; los electrones circulando alrededor del núcleo, en sus diferentes niveles, con un núcleo compuesto de protones y neutrones que, a su vez, son constituidos por los quarks allí confinados por los gluones, las partículas mediadoras de la fuerza nuclear fuerte. Pero, ¿qué habrá más allá de los quarks?, ¿las supercuerdas vibrantes? Algún día se sabrá.

Partículas

El universo de las partículas es fascinante. Cuando las partículas primarias chocan con átomos y moléculas en el aire, aplastan sus núcleos y producen toda clase de partículas secundarias. En esta radiación secundaria (aún muy energética) la que detectamos cerca de la Tierra, por los globos enviados a la atmósfera superior, han registrado la radiación primaria.

El físico estadounidense Robert Andrews Millikan, que recogió una gran cantidad de información acerca de esta radiación (y que le dio el nombre de rayos cósmicos), decidió que debería haber una clase de radiación electromagnética. Su poder de penetración era tal que, parte del mismo, atravesaba muchos centímetros de plomo. Para Millikan, esto sugería que la radiación se parecía a la de los penetrantes rayos gamma, pero con una longitud de onda más corta.

Otros, sobre todo el físico norteamericano Holly Compton, no estaban de acuerdo en que los rayos cósmicos fuesen partículas. Había un medio para investigar este asunto; si se trataba de partículas cargadas, deberían ser rechazadas por el campo magnético de la Tierra al aproximarse a nuestro planeta desde el espacio exterior. Compton estudió las mediciones de la radiación cósmica en varias latitudes y descubrió que en realidad se curvaban con el campo magnético: era más débil cera del ecuador magnético y más fuerte cerca de los polos, donde las líneas de fuerza magnética se hundían más en la Tierra.

Las partículas cósmicas primarias, cuando entran en nuestra atmósfera, llevan consigo unas energías fantásticas, muy elevadas. En general, cuanto más pesado es el núcleo, más raro resulta entre las partículas cósmicas. Núcleos tan complejos como los que forman los átomos de hierro se detectaron con rapidez; en 1.968, otros núcleos como el del uranio. Los núcleos de uranio constituyen sólo una partícula entre 10 millones. También se incluirán aquí electrones de muy elevada energía.

Ahora bien, la siguiente partícula inédita (después del neutrón) se descubrió en los rayos cósmicos. A decir verdad, cierto físico teórico había predicho ya este descubrimiento. Paul Adrien Dirac había aducido, fundándose en un análisis matemático de las propiedades inherentes a las partículas subatómicas, que cada partícula debería tener su antipartícula (los científicos desean no sólo que la naturaleza sea simple, sino también simétrica). Así pues, debería haber un antielectrón, salvo por su carga que sería positiva y no negativa, idéntico al electrón; y un antiprotón, con carga negativa en vez de positiva.

En 1.930, cuando Dirac expuso su teoría, no llamó demasiado la atención en el mundo de la ciencia. Pero, fiel a la cita, dos años después apareció el antielectrón. Por entonces, el físico americano Carl David Anderson trabajaba con Millikan en un intento por averiguar si los rayos cósmicos eran radiación electromagnética o partículas. Por aquellas fechas, casi todo el mundo estaba dispuesto a aceptar las pruebas presentadas por Compton, según las cuales, se trataría de partículas cargadas; pero Millikan no acababa de darse por satisfecho con tal solución.

Anderson se propuso averiguar si los rayos cósmicos que penetraban en una cámara de ionización se curvaban bajo la acción de un potente campo magnético. Al objeto de frenar dichos rayos lo suficiente como para detectar la curvatura, si la había, puso en la cámara una barrera de plomo de 6’35 mm de espesor. Descubrió que, cuando cruzaba el plomo, la radiación cósmica trazaba una estela curva a través de la cámara; y descubrió algo más. A su paso por el plomo, los rayos cósmicos energéticos arrancaban partículas de los átomos de plomo. Una de esas partículas dejó una estela similar a la del electrón. ¡Allí estaba, pues, el antielectrón de Dirac! Anderson le dio el nombre de positrón. Tenemos aquí un ejemplo de radiación secundaria producida por rayos cósmicos. Pero aún había más, pues en 1.963 se descubrió que los positrones figuraban también entre las radiaciones primarias.

Abandonado a sus propios medios, el positrón es tan estable como el electrón (¿y por qué no habría de serlo si el idéntico al electrón, excepto en su carga eléctrica?). Además, su existencia puede ser indefinida. Ahora bien, en realidad no queda abandonado nunca a sus propios medios, ya que se mueve en un universo repleto de electrones. Apenas inicia su veloz carrera (cuya duración ronda la millonésima de segundo), se encuentra ya con uno.

Así, durante un momento relampagueante quedaron asociados el electrón y el positrón; ambas partículas girarán en torno a un centro de fuerza común. En 1.945, el físico americano Arthur Edwed Ruark sugirió que se diera el nombre de positronio a este sistema de dos partículas, y en 1.951, el físico americano de origen austriaco  Martin Deutsch consiguió detectarlo guiándose por los rayos gamma característicos del conjunto.

Pero no nos confundamos, aunque se forme un sistema positronio, su existencia durará, como máximo, una diezmillonésima de segundo. El encuentro del electrón-positrón provoca un aniquilamiento mutuo; sólo queda energía en forma de radiación gamma. Ocurre pues, tal como había sugerido Einstein: la materia puede convertirse en energía y viceversa. Por cierto, que Anderson consiguió detectar muy pronto el fenómeno inverso: desaparición súbita de rayos gamma para dar origen a una pareja electrón-positrón. Este fenómeno se llama producción en pareja. Anderson compartió con Hess el premio Nobel de Física de 1.936.

Poco después, los Joliot-Curie detectaron el positrón por otros medios, y al hacerlo así realizaron, de paso, un importante descubrimiento. Al bombardear los átomos de aluminio con partículas alfa, descubrieron que con tal sistema no sólo se obtenían protones, sino también positrones. Cuando suspendieron el bombardeo, el aluminio siguió emitiendo positrones, emisión que sólo con el tiempo se debilitó. Aparentemente habían creado, sin proponérselo, una nueva sustancia radiactiva. He aquí la interpretación de lo ocurrido según los Joliot-Curie: cuando un núcleo de aluminio absorbe una partícula alfa, la adición de los dos protones transforma el aluminio (número atómico 13) en fósforo (número atómico 15). Puesto que las partículas alfa contienen cuatro nucleones en total, el número masivo se eleva 4 unidades, es decir, del aluminio 27 al fósforo 31. Ahora bien, si al reaccionar se expulsa un protón de ese núcleo, la reducción en una unidad de sus números atómicos y masivos hará surgir otro elemento, o sea, el silicio 30.

Puesto que la partícula alfa es el núcleo del helio, y un protón es el núcleo del hidrógeno, podemos escribir la siguiente ecuación de esta reacción nuclear:

aluminio 27 + helio 4 = silicio 30 + hidrógeno 1

Nótese que los números másicos se equilibran:

27 + 4 = 30 + 1

Adentrarse en el universo de las partículas que componen los elementos de la tabla periódica, y en definitiva, la materia conocida, es verdaderamente fantástico.

Tan pronto como los Joliot-Curie crearon el primer isótopo radiactivo artificial, los físicos se lanzaron en tropel a producir tribus enteras de ellas. En realidad, las variedades radiactivas de cada elemento en la tabla periódica son producto de laboratorio. En la moderna tabla periódica, cada elemento es una familia con miembros estables e inestables, algunos procedentes de la naturaleza, otros sólo del laboratorio. Por ejemplo, el hidrógeno presenta tres variedades: en primer lugar, el corriente, que tienen un solo protón. En 1.932, el químico Harold Urey logró aislar el segundo. Lo consiguió sometiendo a lenta evaporación una gran cantidad de agua, de acuerdo con la teoría de que los residuos representarían una concentración de la forma más pesada del hidrógeno que se conocía, y, en efecto, cuando se examinaron al espectroscopio las últimas gotas de agua no evaporadas, se descubrió en el espectro una leve línea cuya posición matemática revelaba la presencia de hidrógeno pesado.

El núcleo de hidrógeno pesado está constituido por un protón y un neutrón. Como tiene un número másico de 2, el isótopo es hidrógeno. Urey llamó a este átomo deuterio (de la voz griega deutoros, “segundo”), y el núcleo deuterón. Una molécula de agua que contenga deuterio se denomina agua pesada, que tiene puntos de ebullición y congelación superiores al agua ordinaria, ya que la masa del deuterio es dos veces mayor que la del hidrógeno corriente. Mientras que ésta hierve a 100º C y se congela a 0º C, el agua pesada hierve a 101’42º C y se congela a 3’79º C. El punto de ebullición del deuterio es de -23’7º K, frente a los 20’4º K del hidrógeno corriente. El deuterio se presenta en la naturaleza en la proporción de una parte por cada 6.000 partes de hidrógeno corriente. En 1.934 se otorgó a Urey el premio Nobel de Química por su descubrimiento del deuterio.

El deuterio resultó ser una partícula muy valiosa para bombardear los núcleos. En 1.934, el físico australiano Marcus Lawrence Edwin Oliphant y el austriaco P. Harteck atacaron el deuterio con deuterones y produjeron una tercera forma de hidrógeno, constituido por un protón y dos neutrones. La reacción se planteó así:

hidrógeno 2 + hidrógeno 2 = hidrógeno 3 + hidrógeno 1

Este nuevo hidrógeno superpesado se denominó tritio (del griego tritos, “tercero”); su ebullición a 25º K y su fusión  a 20’5º K.

Como es mi costumbre, me desvío del tema y sin poderlo evitar, mis ideas (que parecen tener vida propia), cogen los caminos más diversos. Basta con que se cruce en el camino del trabajo que realizo un fugaz recuerdo; lo sigo y me lleva a destinos distintos de los que me propuse al comenzar. Así, en este caso, me pasé a la química, que también me gusta mucho y está directamente relacionada con la física; de hecho son hermanas: la madre, las matemáticas, la única que finalmente lo podrá explicar todo.

emilio silvera

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Estamos hablando de las partículas y no podemos dejar a un lado el tema del movimiento rotatorio de las mismas. Usualmente se ve cómo la partícula gira sobre su eje, a semejanza de un trompo, o como la Tierra o el Sol, o nuestra galaxia o, si se me permite decirlo, como el propio universo. En 1.925, los físicos holandeses George Eugene Uhlenbeck y Samuel Abraham Goudsmit aludieron por primera vez a esa rotación de las partículas. Éstas, al girar, generan un minúsculo campo electromagnético; tales campos han sido objeto de medidas y exploraciones, principalmente por parte del físico alemán Otto Stern y el físico norteamericano Isaac Rabi, quienes recibieron los premios Nobel de Física en 1.943 y 1.944 respectivamente, por sus trabajos sobre dicho fenómeno.

Esas partículas (al igual que el protón, el neutrón y el electrón), que poseen espines que pueden medirse en números mitad, se consideran según un sistema de reglas elaboradas independientemente, en 1.926, por Fermi y Dirac; por ello, se las llama y conoce como estadísticas Fermi-dirac. Las partículas que obedecen a las mismas se denominan fermiones, por lo cual el protón, el electrón y el neutrón son todos fermiones.

Hay también partículas cuya rotación, al duplicarse, resulta igual a un número par. Para manipular sus energías hay otra serie de reglas, ideadas por Einstein y el físico indio S. N. Bose. Las partículas que se adaptan a la estadística Bose-Einstein son bosones, como por ejemplo la partícula alfa.

Las reglas de la mecánica cuántica tienen que ser aplicadas si queremos describir estadísticamente un sistema de partículas que obedece a reglas de esta teoría en vez de los de la mecánica clásica. En estadística cuántica, los estados de energía se considera que están cuantizados. La estadística de Bose-Einstein se aplica si cualquier número de partículas puede ocupar un estado cuántico dad. Dichas partículas (como dije antes) son bosones, que tienden a juntarse.

Los bosones tienen un momento angular nh/2π, donde n es 0 o un entero, y h es la constante de Planck. Para bosones idénticos, la función de ondas es siempre simétrica. Si sólo una partícula puede ocupar un estado cuántico, tenemos que aplicar la estadística Fermi-Dirac y las partículas (como también antes dije) son los fermiones que tienen momento angular (n + ½)h / 2π y cualquier función de ondas de fermiones idénticos es siempre antisimétrica. La relación entre el espín y la estadística de las partículas está demostrada por el teorema espín-estadística.

En un espacio de dos dimensiones es posible que haya partículas (o cuasipartículas) con estadística intermedia entre bosones y fermiones. Estas partículas se conocen con el nombre de aniones; para aniones idénticos, la función de ondas no es simétrica (un cambio de fase de +1) o antisimétrica (un cambio de fase de -1), sino que interpola continuamente entre +1 y -1. Los aniones pueden ser importantes en el análisis del efecto Hall cuántico fraccional y han sido sugeridos como un mecanismo para la superconductividad de alta temperatura.

Debido al principio de exclusión de Pauli, es imposible que dos fermiones ocupen el mismo estado cuántico (al contrario de lo que ocurre con los bosones). La condensación Bose-Einstein es de importancia fundamental para explicar el fenómeno de la superfluidez. A temperaturas muy bajas (del orden de 2×10^-7K) se puede formar un condensado de Bose-Einstein, en el que varios miles de átomos dorman una única entidad (un superátomo). Este efecto ha sido observado con átomos de rubidio y litio. Como ha habréis podido suponer, la condensación Bose-Einstein es llamada así en honor al físico Satyendra Nath Bose (1.894 – 1.974) y a Albert Einstein. Así que, el principio de exclusión de Pauli tiene aplicación no sólo a los electrones, sino también a los fermiones; pero no a los bosones.

Si nos fijamos en todo lo que estamos hablando aquí, es fácil comprender cómo forma  un campo magnético la partícula cargada que gira, pero ya no resulta tan fácil saber por qué ha de hacer lo mismo un neutrón descargado. Lo cierto es que cuando un rayo de neutrones incide sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma forma que lo haría si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo del neutrón sigue siendo un misterio; los físicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalente a cero, aunque por alguna razón desconocida, logran crear un campo magnético cuando gira la partícula.

Particularmente creo que, si el neutrón tiene masa, si la masa es energía (E = mc²), y si la energía es electricidad y magnetismo (según Maxwell), el magnetismo del neutrón no es tan extraño, sino que es un aspecto de lo que en realidad es materia. La materia es la luz, la energía, el magnetismo, en  definitiva, la fuerza que reina en el universo y que está presente de una u otra forma en todas partes (aunque no podamos verla).

Sea como fuere, la rotación del neutrón nos da la respuesta a esas preguntas:

¿Qué es el antineutrón? Pues, simplemente, un neutrón cuyo movimiento rotatorio se ha invertido; su polo sur magnético, por decirlo así, está arriba y no abajo. En realidad, el protón y el antiprotón, el electrón y el positrón, muestran exactamente el mismo fenómeno de los polos invertidos.

Es indudable que las antipartículas pueden combinarse para formar la antimateria, de la misma forma que las partículas corrientes forman la materia ordinaria.

La primera demostración efectiva de antimateria se tuvo en Brookhaven en 1.965, donde fue bombardeado un blanco de berilio con 7 protones BeV y se produjeron combinaciones de antiprotones y antineutrones, o sea, un antideuterón. Desde entonces se ha producido el antihelio 3, y no cabe duda de que se podría crear otros antinúcleos más complicados aún si se abordara el problema con más interés.

Pero, ¿existe en realidad la antimateria? ¿Hay masas de antimateria en el universo? Si las hubiera, no revelarían su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran serían idénticos a los de la materia corriente. Sin embargo, cuando se encontrasen las masas de las distintas materias, deberían ser claramente perceptibles las reacciones masivas del aniquilamiento mutuo resultante del encuentro. Así pues, los astrónomos observan especulativamente las galaxias, para tratar de encontrar alguna actividad inusual que delate interacciones materia-antimateria.

No parece que dichas observaciones fuesen un éxito. ¿Es posible que el universo esté formado casi enteramente por materia, con muy poca o ninguna antimateria? Y si es así, ¿por qué? Dado que la materia y la antimateria son equivalente en todos los aspectos, excepto en su oposición electromagnética, cualquier fuerza que crease una originaría la otra, y el universo debería estar compuesto de iguales cantidades de la una y de la otra.

                                Aquí detectaron lograron encontrar la anti-materia por primera vez

Este es el dilema. La teoría nos dice que debería haber allí antimateria, pero las observaciones lo niegan, no lo respaldan. ¿Es la observación la que falla? ¿Y qué ocurre con los núcleos de las galaxias activas, e incluso más aún, con los quásares? ¿Deberían ser estos fenómenos energéticos el resultado de una aniquilación materia-antimateria? ¡No creo! Ni siquiera ese aniquilamiento parece ser suficiente, y los astrónomos prefieren aceptar la noción de colapso gravitatorio y fenómenos de agujeros negros, como el único mecanismo conocido para producir la energía requerida.

Con esto de la antimateria me ocurre igual que con el hecho, algunas veces planteado, de la composición de la materia en lugares lejanos del universo. “Ha caído una nave extraterrestre y nuestros científicos han comprobado que está hecha de un material desconocido, casi indestructible”. Este comentario se ha podido oír en alguna película de ciencia ficción. Podría ser verdad (un material desconocido), sin embargo, no porque la nave esté construida por una materia distinta, sino porque la aleación es distinta y más avanzada a partir de los materiales conocidos del universo. En cualquier parte del universo, por muy lejana que pueda estar, rigen los mismos principios y las mismas fuerzas: la materia y la energía son las mismas en cualquier parte. Lo único que puede diferir es la forma en que se utilice, el tratamiento que se le pueda dar, y sobre todo, el poseer el conocimiento y la tecnología necesarios para poder obtener el máximo resultado de las propiedades que dicha materia encierra, porque, en última instancia, ¿es en verdad inerte la materia?

            Todo lo que podemos ver en el Universo, sin excepción, está hecho de materia

Tiene y encierra tantos misterios la materia que estamos aún a años luz de saber y conocer sobre su verdadera naturaleza. Nos podríamos preguntar miles de cosas que no sabríamos contestar. Nos maravillan y asombran fenómenos naturales que ocurren ante nuestros ojos, pero que tampoco sabemos, en realidad, a qué son debidas. Sí, sabemos ponerles etiquetas como la fuerza nuclear débil, la fisión espontánea que tiene lugar en algunos elementos como el protactinio o el torio, y con mayor frecuencia, en los elementos que conocemos como transuránidos.

A medida que los núcleos se hacen más grandes, la probabilidad de una fisión espontánea aumenta. En los elementos más pesados de todos (einstenio, fermio y mendelevio), esto se convierte en el método más importante de su ruptura, sobrepasando a la emisión de partículas alfa. ¡Parece que la materia está viva! Son muchas las cosas que desconocemos, y nuestra curiosidad nos empuja continuamente a buscar esas respuestas.

El electrón y el positrón son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o el antineutrón), y por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega leptos, que dignifica “delgado”).

Aunque el electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Joseph John Thomson (1.856 – 1.940), el problema de su estructura, si la hay, aún no está resuelto. Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9’1093897 (54) × 10^-31 Kg la primera, y 1’60217733 (49) × 10^-19 culombios la segunda, y también su radio clásico r₀ igual a e²/(mc²) = 2’82 × 10^-13 cm. No se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos masiva que el electrón (o positrón) y que lleve una carga eléctrica, sea la que fuese (sabemos cómo actúa y cómo medir sus propiedades, pero aún no sabemos qué es), que tenga asociada un mínimo de masa.

Lo cierto es que el electrón es una maravilla en sí mismo. El universo no sería como lo conocemos si el electrón fuese distinto a como es; bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.

                                          Muchos granos de arena conforman la inmensa playa

¡No por pequeño se el insignificante!

Recordémoslo, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas. En realidad, existen partículas que no tiene asociada ninguna masa en absoluto, es decir, ninguna masa en reposo. Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnética se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones*). Esta manifestación en forma de partículas de lo que, de ordinario, concebimos como una onda, se denomina fotón, de la palabra griega que significa “luz”.

El fotón tiene una masa de 1, una carga eléctrica de 0, pero posee un espín de 1, por lo que es un bosón. ¿Cómo se puede definir lo que es el espín? Los fotones toman parte en las reacciones nucleares, pero el espín total de las partículas implicadas antes y después de la reacción deben permanecer inmutadas (conservación del espín). La única forma de que esto suceda en las reacciones nucleares que implican a los fotones radica en suponer que el fotón tiene un espín de 1. El fotón no se considera un leptón, puesto que este término se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula tau, con sus correspondiente neutrinos: υ_e, υ_μ y υ_τ.

Existen razones teóricas para suponer que cuando  las masas se aceleran (como cuando se mueven en órbitas elípticas en torno a otra masa o llevan a cabo un colapso gravitacional), emiten energía en forma de ondas gravitaciones. Esas ondas pueden, así mismo, poseer aspecto de partícula, por lo que toda partícula gravitacional recibe el nombre de gravitón.

La forma gravitatoria es mucho, mucho más débil que la fuerza electromagnética. Un protón y un electrón se atraen gravitacionalmente con sólo 1/10³⁹ de la fuerza en que se atraen electromagnéticamente. El gravitón (aún sin descubrir) debe poseer, correspondientemente, menos energía que el fotón, y por tanto, ha de ser inimaginablemente difícil de detectar.

   No será fácil detectar gravitones

De todos modos, el físico norteamericano Joseph Weber emprendió en 1.957 la formidable tarea de detectar el gravitón. Llegó a emplear un par de cilindros de aluminio de 153 cm de longitud y 66 de anchura, suspendidos de un cable en una cámara de vacío. Los gravitones (que serían detectados en forma de ondas) desplazarían levemente esos cilindros, y se empleó un sistema para detectar el desplazamiento que llegase a captar la cienbillonésima parte de un centímetro. Las débiles ondas de los gravitones, que proceden del espacio profundo, deberían chocar contra todo el planeta, y los cilindros separados por grandes distancias se verán afectados de forma simultánea. En 1.969, Weber anunció haber detectado los efectos de las ondas gravitacionales. Aquello produjo una enorme excitación, puesto que apoyaba una teoría particularmente importante (la teoría de Einstein de la relatividad general). Desgraciadamente, nunca se pudo comprobar mediante las pruebas realizadas por otros equipos de científicos que duplicaron el hallazgo de Weber.

En cualquier caso, no creo que a estas alturas alguien pueda dudar de la existencia de los gravitones, el bosón mediador de la fuerza gravitatoria. La masa del gravitón es 0, su carga es 0, y su espín es 2. Como el fotón, no tiene antipartícula; ellos mismos hacen las dos versiones.

emilio silvera

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