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¿Alcanzaremos la energía de Planck?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física y cosmología    ~    Comentarios Comments (1)

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Lo cierto es que la ciencia actual no puede explicar los rayos cósmicos de alta energía. Durante más de una década, los físicos japoneses han estado observando rayos cósmicos que no debieran existir. Los rayos cósmicos son partículas (en su mayoría protones, pero a veces también núcleos pesados completos) que viajan a través del universo a velocidades cercanas a la de la luz. Algunos rayos cósmicos detectados en la Tierra han sido producidos en eventos catastróficos tales como las supernovas, pero todavía no conocemos el origen de los rayos cósmicos de alta energía, que constituyen las partículas más energéticas de la naturaleza. Pero ese no es el verdadero misterio.

Los rayos cósmicos son partículas que llegan desde el espacio y bombardean constantemente a la Tierra desde todas las direcciones. La mayoría de estas partículas son núcleos de átomos o electrones. Algunas de ellas son más energéticas que cualquier otra partícula observada en la naturaleza. Los rayos cósmicos ultra-energéticos viajan a una velocidad cercana a la de la luz y tienen cientos de millones de veces más energía que las partículas producidas por cualquier acelerador en el mundo.

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Posibles fuentes emisoras de rayos cósmicos

No conocemos ninguna fuente en el Cosmos que pueda producir partículas con estas energías, ni siquiera en las más violentas explosiones de estrellas.

De donde provengan, las partículas de alta energía mantienen secretos respecto de la evolución y posiblemente el origen del universo, debido al enigma de su enorme energía millones de veces mayores de lo que cualquier acelerador terrestre de partículas puede producir.

Hasta la fecha, el rayo cósmico más energético detectado tenía una energía de 1020 electrón voltios (eV). Esta cifra supone una increíble energía diez millones de veces mayor de la que se habría producido en un acelerador de partículas. Dentro de este siglo, seguramente será difícil alcanzar, con nuestras máquinas energías aproximadas.

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Aunque esta fantástica energía es todavía cien millones de veces menor que las energías necesarias para sondear la décima dimensión, se espera que energías producidas en el interior profundo de los agujeros negros en nuestra galaxia se acercaran a la energía de Planck.

Con grandes naves espaciales en órbita, deberíamos ser capaces (seremos) de sondear en lo más profundo de estas estructuras gigantescas de fuentes energéticas que, abundantemente, están repartidas a lo largo y ancho del Universo.

Según una teoría favorita, la mayor fuente de energía dentro de nuestra Galaxia (mucho más allá de cualquier cosa imaginable), está en el mismo corazón de la Vía Láctea, en el centro, a 30.000 – años – luz de nuestro Sistema Solar, y puede constar de millones de agujeros negros.

Imagen del centro de la Vía Láctea obtenido gracias al Observatorio de Rayos X Chandra

Imagen del centro de la Vía Láctea obtenido gracias al Observatorio de Rayos X ChandraNASA/CXC/MIT/F. BAGANOFF, R. SHCHERBAKOV ET AL.
 

 

 

“A 25.000 años luz de nuestro hogar en el extrarradio galáctico, el centro de la Vía Láctea bulle. Dominadas por un agujero negro monstruoso con cuatro millones de veces la masa del Sol, estrellas, enanas blancas y agujeros negros de menor tamaño se aprietan rodeadas de gas y polvo. O eso se suponía hasta ahora, porque la acumulación de objetos en la zona confundía a los astrónomos que tratan de averiguar lo que sucede en esa región clave de la galaxia.”

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“El hallazgo lo realizaron después de analizar datos recogidos por el Observatorio Chandra de Rayos X. A partir de estos datos, los autores del trabajo creen que puede haber cientos de agujeros negros emparejados con otras estrellas a las que van robando materia, un proceso en el que se emiten rayos X y permite localizar el agujero negro. El número de agujeros negros aislados, casi imposibles de detectar, sería mucho mayor.”

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En física nada se puede descartar, la inaccesibilidad de hoy a la energía de Planck se puede suplir por descubrimientos inesperados, poco a poco, nos lleve cada vez más cerca de ella, hasta que finalmente, tengamos el conocimiento y la tecnología necesarias para poder alcanzarla.

Resultado de imagen de la composicion de las estrellas

No olvidemos que, en el siglo XIX, algunos científicos declararon que la composición de las estrellas estaría siempre fuera del alcance del experimento, y, que la única manera que tendríamos de conocerlas sería la de mirar al cielo y verlas allí, inalcanzables como puntos de luz brillantes y lejanos en la oscuridad del vacío del cosmos. Sin embargo, podemos decir hoy, a comienzos del siglo XXI, año 2.006, que no solo podemos saber la composición de las estrellas, sino también como nacen y mueren, las distancias que los separan de nosotros y un sin fin de datos más.

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                                                             Las lunas Ganimedes y Europa

Particularmente creo que el ser humano es capaz de realizar todo aquello en lo que piensa dentro de unos limites racionales. Podremos, en un futuro no muy lejano, alargar de manera considerable la media de vida. Podremos colonizar otros planetas y explotar recurso mineros en las lunas de nuestro sistema solar, los turistas irán al planeta Marte o a las lunas Ganimedes o Europa. Los transportes de hoy serán reliquias del pasado y nos trasladaremos mediante sistemas de transportes más limpios, rápidos y exentos de colisiones. Tendremos computadoras de cifrado cuántico que harán más seguras las comunicaciones y el intercambio de datos será realmente el de la velocidad de c, así en todos los campos del saber humano.

Estamos inmersos en un avance exponencial, imparable.

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Otro ejemplo de una idea “inverificable” la tenemos en la existencia del átomo. En el siglo XIX, la hipótesis atómica se reveló como el paso decisivo en la comprensión de las leyes de la química y la termodinámica. Sin embargo, muchos físicos se negaban a creer que los átomos existieran realmente, los aceptaban como un concepto o herramienta matemática para operar en su trabajo que, por accidente, daba la descripción correcta del mundo.

Hoy somos todavía incapaces de tomar imágenes directas del átomo debido al principio de incertidumbre de Heisemberg, aunque ahora existen métodos indirectos. En 1.905, Einstein proporcionó la evidencia más convincente, aunque indirecta, de la existencia de átomos cuando demostró que el movimiento browniano (es decir, el movimiento aleatorio de partículas de polvo suspendidas en un líquido) puede ser explicado como colisiones aleatorias entre las partículas y los átomos del líquido.

Resultado de imagen de el movimiento browniano (es decir, el movimiento aleatorio de partículas de polvo suspendidas en un líquidoResultado de imagen de el movimiento browniano (es decir, el movimiento aleatorio de partículas de polvo suspendidas en un líquido

“El movimiento browniano es el movimiento aleatorio que se observa en las partículas que se hallan en un medio fluido (líquido o gas), como resultado de choques contra las moléculas de dicho fluido.”

Por analogía, podríamos esperar la confirmación experimental de la física de la décima dimensión utilizando métodos indirectos que aún ni se han inventado o descubierto. En lugar de fotografiar el objeto que deseamos, quizá nos conformaríamos, de momento, con fotografiar la “sombra” del mismo.

También la existencia de los neutrinos, propuestos por Wolfgang Pauli en 1.930, para dar cuenta de la energía perdida en ciertos experimentos sobre radiactividad que parecían violar la conservación de la materia y la energía, también digo, era inverificable (en aquel momento). Pauli comprendió que los neutrinos serían casi imposibles de observar experimentalmente, porque interaccionarían muy débilmente y, por consiguiente muy raramente con la materia.

Resultado de imagen de Pauli y los neutrinos

La materia, toda la materia, si profundizamos en ella a niveles microscópicos, podremos comprobar el hecho de que, en un 90% está constituida de espacios vacíos y, siendo así, los neutrinos pueden atravesarla sin rozar siquiera sus átomos, de hecho, pueden atravesar la Tierra como si ni siquiera existiera y, al mismo tiempo, también nosotros somos atravesados continuamente por billones de neutrinos emitidos por el sol, incluso por la noche.

Pauli admitió:”He cometido el pecado más grave, he predicho la existencia de una partícula que nunca puede ser observada”.

Resultado de imagen de Producción de neutrinos en reactores nucleares

Comportamiento termodinámico de los neutrinos en la formación de la proto-estrella de neutrones.

Pero incluso Pauli, con todos sus enormes conocimientos, se equivocaba, y el neutrino ha sido comprobado mediante distintos métodos que no dejan dudas de su existencia. Incluso producimos regularmente haces de neutrinos en colisionadores de átomos, realizamos experimentos con los neutrinos emitidos por reactores nucleares y, detectamos su presencia en enormes depósitos de agua pesada colocados en profundas minas abandonadas en las entrañas de la Tierra.

Cuando una espectacular supernova se iluminó en el cielo del hemisferio sur en 1.987, los físicos registraron una ráfaga de neutrinos que atravesaron sus detectores situados, precisamente, en profundas minas.

{\displaystyle E_{p}={\sqrt {\frac {\hbar c^{5}}{G}}}\approx } 1.956 × 109 J {aprox }\approx  1.22 × 1019 GeV

Según parece, hasta que no seamos capaces de llegar a la energía de Planck, la Teoría de súpercuerdas no podrá ser verificada.

Emilio Silvera

 

  1. 1
    Fandila Soria
    el 25 de noviembre del 2018 a las 12:37

    Un artículo muy interesante.

     Dos preguntas:

    – ¿De dónde procede el “c a la quinta” en la expresión de la energía de Planck? ¿ Se trata acaso de una quinta dimensión, o su procedencia matemática es otra?

    -Por qué el neutrino es tan penetrante. Por su pequeñísima masa, o por su neutralidad casi absoluta.
     El fotón, pese a su “neutralidad” y masa “cero” se comporta de forma muy diferente. ¿No será que su neutralidad y masa cero
     no lo son, y posee ciertos valores que no se consideran?

    Responder

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