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Los del LHC quieren encontrar partículas de la “Materia...

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El CERN    ~    Comentarios Comments (2)

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La modulación anual observada por DAMA/LIBRA y la existencia de materia oscura | Francis (th)E mule Science's News

Mujer mayor paseando con sus tres perros por un bosque. stock photo

Los del LHC quieren encontrar partículas de la “Materia Oscura” : Blog de Emilio Silvera V.

 

Hace unos días, cerca de Cessy (Francia), una mujer paseaba con su perro ajena a lo que se cocía bajo sus pies. Era un entorno idílico. Campos verdes con nieve en las umbrías, granjas de vacas y los Alpes recortados en el horizonte. Mientras, a 100 metros bajo tierra, cientos de operarios, ingenieros y físicos hacían los últimos ajustes para encender la mayor máquina del mundo, capaz de reproducir lo que pasó en el universo poco después del Big Bang.

 

     Vista lateral del experimento CMS, uno de los mayores del CERN

El Gran Colisionador de Hadrones, o LHC, en la frontera entre Francia y Suiza, intenta localizar partículas de la “materia oscura”. Entre sus muchos logros aún está en la memoria de todos el famoso Bosón que según nos dicen da masa a las partículas. En esa ocasión ya se consiguió todo un récord mundial con el descubrimiento del bosón de Higgs. Lo que deparará esta segunda etapa, que durará hasta 2018, no lo sabe nadie. Tras un tiempo de reparación y acondicionamiento el acelerador se puso a funcionar al doble de potencia y cruzará una frontera de la física nunca antes traspasada. ¡Veremos que nos encontramos! Incluso podría ser alguna sorepresa ¿desagradable? Bueno, si las cosas se hacen bien, no tiene por que producirse ningún acontecimiento negativo (aunque hace unos días el LHC “fue atacado” y se paralizaron los trabajos, ¡una ardilla tuvo la osadía de introducirse en la máquina!

 

Imagen relacionada

 

El Large Hadron Collider (LHC) hace unos años nos sorprendía con la confirmación de la existencia del bosón de Higgs, Después de aquello volvió a tener una parada para revisiones hasta que de nuevo, los protones volvieron a circular por este túnel de 27 kilómetros de longitud, preparados para ofrecernos nuevos hallazgos científicos. Bueno, eso dicen los del LHC que se empeñan en buscar partículas de materia oscura que llaman WIMPs, cuando no se sabe ni si la materia oscura existe en realidad. Es toda una paradoja el que una maquinaria tan enormemente grande que dispone de tan descomunal energía, se disponga a realizar experimentos en busca de la “nada”, ya que, lo cierto es que no saben ni si encontraran alguna cosa.

 

Las esperanzas de encontrar una nueva partícula se esfuman con los nuevos datos del LHC

      Nuevos detectores nos darán mucha más información

El último parón ha servido para que los ingenieros a cargo del CERN hayan realizado importantes mejoras en esta estructura, y la nueva puesta en funcionamiento con el doble de la energía de lo que lo había hecho en el pasado ciclo de experimentos, seguramente, dará alguna sorpresa. A mí me gustaría que los resultados nos dijeran si existe algo más allá de los Quarks.

 

Primeras colisiones a 13 TeV en el experimento CMS. / CERN</p> <p>

 

Los protones son inyectados en ese particular circuito, al principio a una energía relativamente pequeña, pero poco a poco la van aumentando hasta alcanzar los 13 teraelectronvoltios (TeV). Al incrementar el número de protones aumentará el número de colisiones y la temperatura, y a finales de Abril de 2.016 se alcanzó su pico de energía de las partículas que circulen en el interior del LHC. Ahora a esperar resultados. Son muchos los datos que han quedado para su análisis.

El descubrimiento del bosón de Higgs fue crucial para “completar” la formulación del modelo estándar de la física de partículas, pero dicha teoría está aún incompleta, y otra teoría llamada supersimetría sugiere que hay una partícula aún no descubierta que acompaña a cada una de las existentes en el modelo estándar. Estas son algunas de las partículas que los científicos esperan detectar en la nueva ronda de experimentos, y sobre todas ellas destaca la “partícula de materia oscura, que según los físicos constituye el 26% del universo.

 

 

“El experimento Cosine-100, instalado a 700 metros debajo del suelo en Corea del Sur, cuenta con participación brasileña. Los primeros datos recabados se dieron a conocer en un artículo publicado en Nature (imagen: cristales de yoduro de sodio dopados con talio que componen la estructura del nuevo detector de materia oscura.”

“El experimento italiano DAMA (Dark Matter) para la búsqueda directa de la materia oscura ha observado con 8,9 sigmas una modulación anual con un máximo entre mayo y junio, consistente con lo esperado para una señal de la materia oscura. El experimento ha acumulado datos durante 13 años de operación, primero DAMA/NaI entre 1995 y 2002, y luego DAMA/LIBRA entre 2003 y 2010. La amplitud de la modulación en la energía de retroceso de las moléculas de yoduro de sodio (dopado con talio) NaI(Tl) se puede interpretar como la colisión de una partícula WIMP de materia oscura de unos 10 GeV de masa que colisione con los núcleos de sodio, o con una de unos 80 GeV que colisione con los núcleos de yodo. Los datos de otros experimentos, como CoGeNT descartan una WIMP con 80 GeV de masa, luego todo apunta a una partícula WIMP de unos 10 GeV. El problema es que los resultados de DAMA están en contradicción con los resultados de otros experimentos (como CDMS o XENON100). Se han propuesto explicaciones de la modulación sin materia oscura, pero ninguna ha sido confirmada. Nos lo cuentan Katherine Freese, Mariangela Lisanti, Christopher Savage, «Annual Modulation of Dark Matter: A Review,» To appear in Review of Modern Physics, arXiv:1209.3339, Subm. 14 Sep 2012.”

Fuente: Ciencia de la Mula Francis

 

Los del LHC quieren encontrar partículas de la “Materia Oscura” : Blog de Emilio Silvera V.

 

Datos de mayo de 2004. La zona verde representa el resultado del experimento DAMA, en comparación con los límites de precisión de los experimentos CDMS y EDELWEISS. Desde entonces, as mejoras en los resultados han sido significativas.

 

“El CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), situado en la mina Soudan (MinnesotaEstados Unidos), utiliza una técnica basada en el almacenamiento de cristales de germanio y silicio a una temperatura muy fría. Los cristales, que tienen un tamaño similar al de un disco de hockey, son enfriados a la temperatura de 50 milikelvin (0,05 K). Esta temperatura tan cercana al cero absoluto hace que los átomos del cristal vibren muy lentamente, por lo que, si cualquier WIMP impactara contra un átomo del cristal, se produciría una onda de sonido, pues el átomo que recibe el impacto desplaza en su vibración a los átomos de su alrededor, tarea de la que se encarga una capa de metal (aluminio y tungsteno). Este tungsteno se encuentra a una temperatura crítica, por lo que ejerce de superconductor, y las vibraciones que se generan en el cristal calientan la capa de metal, que se detecta a través del cambio en la resistencia del mismo.”

Sí los WIMPS han sido buscados por muchos y de muchas maneras pero, sin encontrarlos hasta el momento, y, en ello, está empeñado el LHC que cuenta con más potencia que otros experimentos.

 

 

Si los WIMPs, finalmente resultan ser las partículas responsables de la “materia oscura” no bariónica ( si es que realmente existen), deberían tener propiedades muy concretas al hacer “imposible” o “difícil” que no podamos verlos a pesar de que conforma una gran parte de la masa del Universo, no interacciona mediante la fuerza electromagnética, lo que nos lleva a pensar que son neutras y, sin embargo, sí parece que emitan fuerza gravitatoria… ¡Es todo tan raro!

 

Dibujo20150417 dark matter - gas temperature - illustris project - dark matter particle mass - marco cirelli - neutel 2015

 

En física, el consenso científico es que la materia oscura existe con una certeza del 100% (Bueno, yo no entro en ese 100 x 100 y soy muy escéptico en cuanto a la existencia de esa materia oscura a la que se agarran los cosmólogos como el ahogado a un clavo ardiendo, ya que, de otra manera no sabrían explicar por qué las galaxias se alejan unas de otras a tanta velocidad y lo mismo las estrellas en las galaxias, y, la explicación más fácil para ellos… ¡la materia oscura!. Sabemos que interacciona muy poco con la materia ordinaria, por ello detectarla es extremadamente difícil, pero la están buscando con ahínco y tesón en un rango de 90 órdenes de magnitud. Has leído bien, buscamos una partícula con una masa entre los yocto-gramos y los yotta-gramos. La han descartado en muchos lugares, pero hay muchos otros en los que aún podría esconderse.

Uno de los grandes objetivos del LHC Run 2 es buscar una partícula candidata a la materia oscura si es que hay alguna que esté a su alcance. No sabemos si está a su alcance. Pero no perdemos la esperanza de que la encuentre. (Dicen algunos físicos del LHC).

 

Dibujo20150417 spin-independent - wimp-nucleon scattering - evolution in time - Snowmass CF1 Summary WIMP

 

“La materia oscura es un corpúsculo (si es macroscópico) o una partícula (si es microscópica) neutro (para la carga eléctrica y para la carga de color), que tiene una vida media muy larga y que interacciona débilmente con la materia ordinaria, quizás sólo gracias al bosón de Higgs. Uno de los objetivos del LHC Run 2 es explorar la búsqueda de una partícula de materia oscura en un pequeño rango de energías (la escala débil entre cientos y miles de GeV). Nos gusta creer que hay muchas razones físicas por las cuales debería esconderse en dicha escala. Pero la Naturaleza es sutil, aunque no perversa. Igual que el borracho que ha perdido sus llaves al entrar en casa de noche las busca debajo de la farola, donde hay luz, aunque esté a unos metros de distancia, buscamos la partícula donde podemos hacerlo. Y nuestra esperanza es encontrarla, pero si no la encontramos allí, como somos tercos, seguiremos buscándola.”

 

Todo lo que debes saber sobre la materia oscura

Nos dicen:

  • No interacciona con la fuerza electromagnética (no absorbe, ni refleja, ni emite luz).
  • Tampoco interacciona con la materia bariónica (ordinaria).
  • No la podemos ver, pero ejerce un efecto gravitatorio medible sobre la materia ordinaria, y de esta manera la podemos detectar.

El punto dos y el tres son contradictorios. Sino interacciona con la materia bariónica ordinaria ¿Cómo puede interaccionar por medio de la Gravedad? Todo esto genera incredulidad.

Nos van a volver locos, nos hablan de:

Y, como no saben a ciencia cierta lo que pueda ser esa “materia oscura”, si realmente existe, nos hablan de:

MACHOs

 

Los MACHOS dejan de ser candidatos para la materia oscura del universo, en su lugar surgen las partículas SIMPS – UNIVERSITAM

Los MACHOS dejan de ser candidatos para la materia oscura del universo, en su lugar surgen las partículas SIMPS.

Contradicciones una tras otra.

Pues bien, la materia bariónica, aún podría formar la materia oscura si estuviera toda confinada en el interior de enanas marrones: estrellas «fallidas» que nunca se encendieron por carecer de la masa necesaria para comenzar a arder.

Pero la materia oscura también podrían ser enanas blancas, restos de núcleos de estrellas muertas de tamaño pequeño a mediano, o incluso estrellas de neutrones o agujeros negros, los restos de la explosión de estrellas masivas.

Estas posibilidades se conocen como objetos masivos de halo compacto, o «MACHO».

Sin embargo, existen problemas con esta suposición: Los científicos tienen pruebas sólidas de que no hay suficientes enanas marrones o enanas blancas para explicar toda la materia oscura, y además los agujeros negros y estrellas de neutrones también son raros.

WIMPs

La ventana WIMP para la materia oscura sigue con las puertas abiertas - La Ciencia de la Mula Francis

Dicen que la ventana WIMPs para la “materia oscura” sigue abierta

Las WIMP, se moverían lo suficientemente despacio en comparación con la luz (partículas «frías») como para fusionarse y formar pozos gravitacionales, que habrían creado agrupaciones de materia por atracción gravitatoria.

Las WIMPs podrían interactuar por medio de la gravedad con la materia visible y también a través de interacciones nuevas no asociadas al Modelo Estándar, de magnitud similar a las interacciones asociadas a la fuerza nuclear débil.

No se pueden ver directamente, ya que no interactúan con la luz y no emiten radiación electromagnética. Tampoco reaccionan enérgicamente con el núcleo del átomo, debido a que no interactúan con la fuerza nuclear fuerte.

Debido a que las teorías super-simétricas predicen una nueva partícula con las propiedades de las WIMPs, una coincidencia conocida como el «milagro WIMP», durante mucho tiempo el principal candidato a WIMP ha sido una pareja super-simétrica estable.

Sin embargo, los recientes resultados negativos en experimentos de detección directa, junto con la imposibilidad de producir evidencia de supersimetría en el experimento del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), han puesto en duda esta hipótesis.

Aun no sabemos si, en realidad, existe la materia oscura. Pero buscamos las hipotéticas partículas de las que pudiera estar constituida.

Axiones

 

Científicos proponen cómo detectar axiones, los ladrillos constituyentes de la materia oscura

Científicos proponen cómo detectar axiones, los ladrillos constituyentes de la materia oscura.

En realidad tendrían que decir: … los supuestos ladrillos de la “materia oscura”…

Pero… ¡Qué es un Axión?

El axión es una partícula hipotética que lleva el nombre de un detergente para ropa, porque sus supuestas propiedades «limpiaron» un conflicto entre una teoría conocida como cromodinámica cuántica y ciertos resultados experimentales.

A diferencia de los otros candidatos a materia oscura, los axiones serían extremadamente fríos y ligeros.

Con una masa inferior a la millonésima parte de la diminuta masa del electrónlos axiones son tan ligeros que se los describe mejor como ondas, cuyos campos asociados pueden extenderse a lo largo de kilómetros.

A pesar de ser tan extremadamente ligeros, los axiones existirían en cantidades tan grandes, que podrían explicar gran parte de la materia oscura del Universo.

Debido a que existen cerca del cero absoluto, la temperatura donde se detiene todo movimiento, los axiones esencialmente no se mueven, por lo que son una especie de fluido fantasmal, a través del cual se mueve todo lo demás.

Si los axiones existiesen en abundancia, los campos magnéticos que impregnan la Vía Láctea los dispersarían ocasionalmente, lo que generaría ondas de radio de una frecuencia que depende de la masa del axión.

El detector de axiones más avanzado del mundo, en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, busca esas ondas de radio en una amplia banda de frecuencias. Sin embargo, hasta ahora todas las búsquedas de axiones han resultado infructuosas.

Como veréis, estos hablan de las partículas y de la materia oscura como si fueran objetos familiares con los que estamos a diario interaccionando, cuando en realidad, todo son hipótesis y creencias asentadas a través de indicios y conexiones “lógico-mentales” que no sabemos, aún, si van en la buena dirección.

¡Ya veremos que pasa! Me gustaría que acertaran y aparecieran los dichos WIMPs, confirmando todas esas teorías, así podríamos comenzar la búsqueda de otras partículas que, como el Gravitón, están por ahí perdidas y tampoco podemos encontrarla.

 

Las partículas fantasma del universo - Revista Mètode

De Neutrinos, de materia Fría y materia Caliente…. La sensación es que, a pesar de las afirmaciones de muchos… ¡Están dando palos de ciego!

Emilio Silvera Vázquez

La Vida se abre paso

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Las criaturas descubiertas al abrir una cueva sellada durante 5 millones de años.

La gruta descubierta ha permitido conocer cómo se desarrolla la vida en condiciones extremas. La apertura de una cueva sellada en Rumanía, permite un enorme descubrimiento, ha permitido conocer como se desarrolla la vida en condiciones extremas. La gruta ha estado sellada durante 5 millones de años.

 

Sellada durante millones de años y habitada por extraños animales: claves de la misteriosa cueva encontrada en Rumanía

 

La caída de una gran roca hizo que una cueva situada en Rumanía quedara sellada y su interior quedó aislado completamente del mundo exterior hace 5,5 millones de años. Teóricamente, el lugar era inhabitable, no sólo por la falta de luz, sino también por el aire tóxico que quedó en su interior. Sin embargo, la vida se abrió paso y un curioso ecosistema se generó con diferentes formas de vida absolutamente desconocidas para el ser humano. Hace sólo unas pocas décadas esta cueva fue descubierta por los humanos y dejó al descubierto un nuevo mundo desconocido.

 

Obiectiv - Crystal Cave from Farcu - turderomania.com

 

 

 

Ubicada a solo unas pocas millas al oeste del Mar Negro en Rumania, la cueva Movile fue descubierta por primera vez por humanos en 1986 cuando un grupo de trabajadores buscaba un terreno para construir una planta de energía nuclear. Hoy en día, el acceso al lugar está bloqueado por las autoridades y solo se puede acceder a él con un permiso especial, aunque las cavernas centrales están naturalmente “protegidas” por una serie de pozos verticales y estrechos túneles de piedra caliza.

Una vez en las profundidades de la gruta, el aire contiene menos de la mitad de la cantidad de oxígeno que se encuentra al aire libre y rebosa de altos niveles de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. El interior, además, es completamente oscuro y no ha visto un rayo de luz solar durante millones de años.

 

FARCU CAVE (THE CAVE OF CRYSTALS) (Rosia): Ce qu'il faut savoir pour votre visite (avec critiques)

Gracias a este cóctel de condiciones extremas, el lugar ha demostrado ser una mina de oro para los biólogos. Uno de los primeros intentos de documentar este extraño ecosistema se puede encontrar en un artículo escrito en 1996 por un trío de biólogos de la Universidad de Cincinnati (EEUU) y publicado en la revista Science. Posteriormente, nuevos estudios han confirmado lo excepcional de este ecosistema, que literalmente parece de otro mundo.

 

 

El fascinante mundo de las arañas y los escorpiones

CUEVA: Lo que se encontró al abrir una cueva sellada durante 5 millones de años

Escorpiones, arañas, caracoles y otras especies nunca vistas

los tres científicos identificaron 48 especies, 33 de las cuales eran totalmente exclusivas de esta cueva.

La mayoría de las diminutas criaturas de la cueva no tienen visión y carecen de pigmento. Pero en realidad, ¿quién necesita ver en la oscuridad total? También son, en general, un grupo de aspecto larguirucho, con extremidades muy largas y antenas que les ayudan a navegar en la oscuridad.

Según el microbiólogo J. Colin Murrell de la Universidad East Anglia, lo más normal es que las bacterias que existen en la gruta vivieran ya en su interior mucho tiempo antes de que la cueva quedara aislada. El resto de los insectos, debieron de caer y quedar atrapados cuando el suelo calizo se desplomó sellando la cueva. Luego los invertebrados se reprodujeron y se adaptaron a este hábitat subterráneo y sin luz solar hasta nuestros días. La cueva se extiende por unos 100 kms cuadrados, la mayor parte inaccesibles.

 

2,842 Cave Crystals Stock Photos - Free & Royalty-Free Stock Photos from DreamstimeMina Farcu Stock Photos - Free & Royalty-Free Stock Photos from Dreamstime

 

Como si esta cueva no fuera lo suficientemente extraña, fue el primer ecosistema terrestre descubierto que se basa en bacterias quimiosintéticas. La mayoría de los ecosistemas requieren la fotosíntesis para aprovechar la energía de la luz solar. Sin embargo, dado que no hay luz natural en la cueva, las bacterias necesitan obtener su energía y carbono directamente de reacciones químicas, como la oxidación de sulfuro o la oxidación de amonio.

¿De dónde salía el alimento?

 

Visita Rumania - La cueva Scarisoara situada en el... | Facebook

 

Análisis del agua del lago demostraron que no se veían partículas de alimentos. “Así que la gran pregunta fue, ¿de dónde viene la comida para alimentar a todas estas criaturas? La comida proviene de una película espumosa que se encuentra en la parte superior del agua del lago y en las paredes de la cueva. Esta película es como papel higiénico, e incluso se puede rasgar como un pedazo de papel higiénico. Está lleno de miles de millones de autótrofos de bacterias», afirmó en el momento de su descubrimiento el microbiólogo Rich Boden, que entonces estaba en la Universidad de Warwick en Coventry, Reino Unido.

 

 

Quimiosíntesis | CK-12 Foundation

 

El ecosistema de la cueva dependía enteramente de estas bacterias quimiosintéticas. Pueden extraer carbono sin necesidad de luz solar, y las bacterias más numerosas usan dióxido de carbono, mientras que otras obtienen su carbono del metano. La película bacteriana en el agua del lago y las paredes de la cueva es donde todos los nutrientes ingresan al ecosistema de la cueva y es el único ejemplo conocido de un sistema de este tipo. El ciclo de la vida puede continuar a medida que las pequeñas criaturas se comen el limo y las criaturas más grandes se comen a las más pequeñas.

«Estas bacterias obtienen su carbono del dióxido de carbono al igual que las plantas», dice Boden. «El nivel de dióxido de carbono en la cueva es aproximadamente 100 veces más alto que el aire normal. Pero a diferencia de las plantas, obviamente no pueden usar la fotosíntesis ya que no hay luz.»

Una ventana abierta al pasado

 

QUIMIOSÍNTESIS – BIOLOGÍA y GEOLOGÍA

 

El ecosistema y las criaturas únicas de Movile Cave quizás podrían ayudarnos a entender cómo era la vida en el pasado primordial del planeta, así como darnos algunas pistas para luchar contra los gases de efecto invernadero. En los primeros años de nuestro mundo, la luz solar estaba oscurecida por una sopa atmosférica que contenía dióxido de carbono, metano y amoníaco. Es posible que las primeras células vivas fueran similares a las encontradas en la cueva.

Más impresionante es la capacidad de las bacterias de la cueva para oxidar el metano y descomponer el dióxido de carbono, ambos gases de efecto invernadero importantes en el actual proceso de cambio climático. Los investigadores creen que sería realmente interesante descubrir cómo estas bacterias logran oxidar o descomponer estos dos gases para desarrollar así una tecnología que sea capaz de descomponer los dos gases de nuestra atmósfera a niveles más aceptables que los actuales.

 

Ilustración del interior de la cueva Movile, en Rumanía

Cerrada durante millones de años y con una atmósfera tóxica: ¡La vida surgió!

Todavía hay muchos misterios que yacen en lo profundo de la Cueva Movile. Incluso después de décadas de saber que existe, los investigadores creen que todavía hay muchos más habitantes por descubrir, algunos de los cuales podrían tener conocimientos sobre la biología evolutiva e incluso sobre la naturaleza de la vida misma.

 

Velocidades inimaginables

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El núcleo atómico — Cuaderno de Cultura Científica

En el centro del átomo se encuentra un pequeño grano compacto aproximadamente 100.000 veces más pequeño que el propio átomo: el núcleo atómico. Su masa, e incluso más aún su carga eléctrica, determinan las propiedades del átomo del cual forma parte. Debido a la solidez del núcleo parece que los átomos, que dan forma a nuestro mundo cotidiano, son intercambiables entre sí, e incluso cuando interaccionan entre ellos para formar sustancias químicas (los elementos). Pero el núcleo, a pesar de ser tan sólido, puede partirse. Si dos átomos chocan uno contra el otro con gran velocidad podría suceder que los núcleos llegaran a chocar entre sí y entonces, o bien se rompen en trozos, o se funden liberando en el proceso partículas subnucleares. La nueva física de la primera mitad del siglo XX estuvo dominada por los nuevos acertijos que estas partículas planteaban.

 

Las cuatro claves fundamentales que necesitas para comprender la física  cuántica

Pero tenemos la mecánica cuántica; ¿es que no es aplicable siempre?, ¿Cuál es la dificultad? Desde luego, la mecánica cuántica es válida para las partículas subatómicas, pero hay más que eso. Las fuerzas con que estas partículas interaccionan y que mantienen el núcleo atómico unido son tan fuertes que las velocidades a las que tienen que moverse dentro y fuera del núcleo están cerca de la velocidad de la luz, c, que es de 299.792’458 Km/s. Cuando tratamos con velocidades tan altas se necesita una segunda modificación a las leyes de la física del siglo XIX; tenemos que contar con la teoría de la relatividad especial de Einstein.

1.905 fue uno de esos hitos. En aquel «año milagroso», Albert Einstein, entonces todavía un desconocido empleado de la Oficina de Patentes de Berna, publicó cinco artículos, hoy imprescindibles para conocer el desarrollo de la física, y, en más de un sentido, de la humanidad.

 

Albert Einstein: la Teoría de la Relatividad General cumple 100 años |  LAPRENSA | PERU.COM

En 1902, gracias a la mediación de su amigo, el matemático suizo Marcel Grossman, Einstein logró en la Oficina Federal para la Propiedad Intelectual de Berna un puesto de examinador auxiliar de patentes (nivel III) con un sueldo de 3500 francos anuales.

Era un total desconocido en el “mundo” de la Física. Sin embargo, publicó cinco trabajos que removieron los cimientos de la Ciencia en el campo de la Física Teórica. Todos se preguntaban qué quién era aquel personaje. Máx Planck (Director por aquel entonces de una prestigiosa revista científica) que leyó sus trabajos, comprendió el alcance profundo que contenían y, los publicó.

Cada uno de ellos tenía un valor considerable. Sin embargo no todos se entendieron, aquello había sido un terremoto, Einstein había entrado en la Física como elefante en una cacharrería. ¡Las cosas que decía: “Masa y Energía son dos aspectos de la misma cosa”, “El transcurrir del Tiempo, se ralentiza si viajamos a velocidades cercanas a la de la luz en el vacío”, La luz marca el límite de la velocidad que un cuerpo puede alcanzar en nuestro universo…

Relaciono aquellos memorables cinco trabajos, y, por el primero, le concedieron el Nobel. Ha merecido algún Nobel más pero, los tacaños de la Academia se lo negaron.

  • Efecto fotoeléctrico. 
  • Determinación de las dimensiones moleculares. 
  • Movimiento browniano. 
  • Electrodinámica de los cuerpos en movimiento o “relatividad especial”.
  • Equivalencia de la masa y energía.

La enorme importancia de la Relatividad Especial (Y, más tarde, de la General).

Esta teoría también fue el resultado de una publicación de Einstein de 1905. en esta teoría quedaron sentadas las bases de que el movimiento y el reposo son conceptos relativos, no son absolutos, como tampoco habrá un sistema de referencia absoluto con respecto al cual uno pueda medir la velocidad de la luz.

Pero había más cosas que tenían que ser relativas. En este teoría, la masa y la energía también dependen de la velocidad, como lo hacen la intensidad del campo eléctrico y del magnético. Einstein descubrió que la masa de una partícula es siempre proporcional a la energía que contienen, supuesto que se haya tenido en cuenta una gran cantidad de energía en reposo de una partícula cualquiera, como se denota a continuación:

E = mc2

Como la velocidad de la luz es muy grande, esta ecuación sugiere que cada partícula debe almacenar una cantidad enorme de energía, y en parte esta predicción fue la que hizo que la teoría de la relatividadtuviese tanta importancia para la física (¡y para todo el mundo!). Para que la teoría de la relatividadtambién sea autoconsistente tiene que ser holista, esto es, que todas las cosas y todo el mundo obedezcan a las leyes de la relatividad. No son sólo los relojes los que se atrasan a grandes velocidades, sino que todos los procesos animados se comportan de la forma tan inusual que describe esta teoría cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. El corazón humano es simplemente un reloj biológico y latirá a una velocidad menor cuando viaje en un vehículo espacial a velocidades cercanas a la de la luz. Este extraño fenómeno conduce a lo que se conoce como la “paradoja de los gemelos”, sugerida por Einstein, en la que dos gemelos idénticos tienen diferente edad cuando se reencuentran después de que uno haya permanecido en la Tierra mientras que el otro ha viajado a velocidades relativistas.

 

Un sueño de Einstein se hace realidad: pesar una estrella con la gravedad

Los fenómenos que ocurren en el universo, resumidos en elegantes  expresiones matemáticas (3). En física, las ecuaciones de campo de Einstein  son un conjunto de diez ecuaciones de la teoría de la

“Aquí Gμν es el tensor de Einstein que depende de la métrica gμν y de sus primeras y segundas derivadas con respecto a las coordenadas del espacio-tiempo. El tensor de Einstein contiene solamente magnitudes geométricas y su cálculo explícito se obtiene a partir de la curvatura del espacio-tiempo. La parte derecha de las ecuaciones contiene el tensor de energía-momento Tμν que depende directamente de magnitudes físicas como la masa, presión, volumen, etc. Consecuentemente, las ecuaciones de Einstein tienen un sentido físico muy profundo ya que se pueden interpretar conceptualmente como:

 

La constante de proporcionalidad  contiene la velocidad de la luz en el vacío c y la constante gravitacional de Newton G, de forma tal que nos permite relacionar la magnitud geométrica curvatura con magnitudes físicas como la energía, presión, etc. Esta equivalencia entre magnitudes geométricas fue propuesta por primera vez por Einstein para el campo gravitacional, pero hoy en día sabemos que es válida para todos los demás campos conocidos en la naturaleza.”

 

Por qué se curva la luz cerca de una gran masa? | Las científicas responden  | Ciencia | EL PAÍS

Einstein demostró matemáticamente que la gravedad no es en realidad una fuerza de atracción entre todos los objetos con masa, como pensaba Newton. En su lugar, Einstein mostró que la gravedad es un resultado de la deformación, o curvatura, del espacio y el tiempo, que forman el mismo “tejido” del espacio-tiempo.

Einstein comprendió rápidamente que las leyes de la gravedad también tendrían que ser modificadas para que cumplieran el principio relativista.

 

 

La formulación de newton es bien conocida, en la segunda imagen que se representan en este esquema dos partículas que se acercan entre sí siguiendo un movimiento acelerado. La interpretación newtoniana supone que el espacio-tiempo es llano y que lo que provoca la curvatura de las líneas de universo es la fuerza de interacción gravitatoria entre ambas partículas. Por el contrario, la interpretación einsteiniana supone que las líneas de universo de estas partículas son geodésicas (“rectas”), y que es la propia curvatura del espacio tiempo lo que provoca su aproximación progresiva.

Para poder aplicar el principio de la relatividad a la fuerza gravitatoria, el principio tuvo que ser extendido de la siguiente manera: no sólo debe ser imposible determinar la velocidad absoluta del laboratorio, sino que también es imposible distinguir los cambios de velocidad de los efectos de una fuerza gravitatoria.

 

Me arruga el espacio | El Gato y La CajaCómo se produce la gravedad? | Meer

La Gravedad arruga el Espacio-Tiempo en presencia de grandes masas

Einstein comprendió que la consecuencia de esto era que la gravedad hace al espacio-tiempo lo que la humedad a una hoja de papel: deformar la superficie con desigualdades que no se pueden eliminar. Hoy en día se conocen muy bien las matemáticas de los espacios curvos, pero en el época de Einstein el uso de estas nociones matemáticas tan abstractas para formular leyes físicas era algo completamente nuevo, y le llevó varios años encontrar la herramienta matemática adecuada para formular su teoría general de la relatividad que describe cómo se curva el espacio en presencia de grandes masas como planetas y estrellas.

Einstein tenía la idea en su mente desde 1907 (la relatividad especial la formuló en 1905), y se pasó 8 años buscando las matemáticas adecuadas para su formulación.

 

Leyendo el material enviado por un amigo al que pidió ayuda, Einstein quedó paralizado. Ante él, en la primera página de una conferencia dada ante el Sindicato de Carpinteros, 60 años antes por un tal Riemann, tenía la solución a sus desvelos: el tensor métrico de Riemann, que le permitiría utilizar una geometría espacial de los espacios curvos que explicaba su relatividad general.

“En la geometría de Riemann, el tensor métrico es un tensor de rango 2 que se utiliza para definir conceptos métricos como distancia, ángulo y volumen en un espacio localmente euclídeo. Paraboloide de Flamm (solución exterior de Schwarzschild).”

Pero comentemos otros temas de interés.

 

Desde que se puso en órbita el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, el 11 de junio de 2008, ha detectado poblaciones enteras de objetos nunca antes vistos. El último hallazgo de Fermi afecta al púlsar J1823-3021A, avistado en 1994 con el radiotelescopio Lovell, en Inglaterra. Un equipo internacional de expertos se ha dado cuenta de que esta estrella pulsante emite rayos gamma y gracias a Fermi ha podido caracterizar sus inusuales propiedades. Los resultados de su investigación se publican en el último número de Science. Lo cierto es que han descubierto el púlsar de milisegundos más joven y con la fuerza magnética más potente

Resultado de imagen de Dirección de la fuerza magnetica de las partículas

No está mal que en este punto recordemos la fuerza magnética y gravitatoria que nos puede ayudar a comprender mejor el comportamiento de las partículas subatómicas.

El electromagnetismo, decíamos al principio, es la fuerza con la cual dos partículas cargadas eléctricamente se repelen (si sus cargas son iguales) o se atraen (si tienen cargas de signo opuesto).

La interacción magnética es la fuerza que experimenta una partícula eléctricamente cargada que se mueve a través de un campo magnético. Las partículas cargadas en movimiento generan un campo magnético como, por ejemplo, los electrones que fluyen a través de las espiras de una bobina.

 

Por qué las leyes de Maxwell no se pueden aplicar en la empresa?

Faraday que no era matemático, sino un gran experimentador, le dio la idea con sus trabajos

Las fuerzas magnéticas y eléctricas están entrelazadas. En 1873, James Clerk Maxwell consiguió formular las ecuaciones completas que rigen las fuerzas eléctricas y magnéticas, descubiertas experimentalmente por Michael Faraday. Se consiguió la teoría unificada del electromagnetismo que nos vino a decir que la electricidad y el magnetismo eran dos aspectos de una misma cosa.

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DEBATE!! Sobre las estrellas y lo que suponen en el conjunto del Universo,  sus clases, nacimiento, vida y evolución : Blog de Emilio Silvera V.Las maravillas del Universo : Blog de Emilio Silvera V.

 

La interacción es universal, de muy largo alcance (se extiende entre las estrellas), es bastante débil. Su intensidad depende del cociente entre el cuadrado de la carga del electrón y 2hc (dos veces la constante de Planck por la velocidad de la luz). Esta fracción es aproximadamente igual a 1/137’036…, o lo que llamamos α y se conoce como constante de estructura fina.

En general, el alcance de una interacción electromagnética es inversamente proporcional a la masa de la partícula mediadora, en este caso, el fotón, sin masa.

También antes hemos comentado sobre la interacción gravitatoria de la que Einstein descubrió su compleja estructura y la expuso al mundo en 1915 con el nombre de teoría general de la relatividad, y la relacionó con la curvatura del espacio y el tiempo. Sin embargo, aún no sabemos cómo se podrían reconciliar las leyes de la gravedad y las leyes de la mecánica cuántica (excepto cuando la acción gravitatoria es suficientemente débil).

La teoría de Einstein nos habla de los planetas y las estrellas del cosmos. La teoría de Planck, Heisemberg, Schrödinger, Dirac, Feynman y tantos otros, nos habla del comportamiento del átomo, del núcleo, de las partículas elementales en relación a estas interacciones fundamentales. La primera se ocupa de los cuerpos muy grandes y de los efectos que causan en el espacio y en el tiempo; la segunda de los cuerpos muy pequeños y de su importancia en el universo atómico. Cuando hemos tratado de unir ambos mundos se produce una gran explosión de rechazo. Ambas teorías son (al menos de momento) irreconciliables.

  • La interacción gravitatoria actúa exclusivamente sobre la masa de una partícula.
  • La gravedad es de largo alcance y llega a los más lejanos confines del universo conocido.
  • Es tan débil que, probablemente, nunca podremos detectar esta fuerza de atracción gravitatoria entre dos partículas elementales. La única razón por la que podemos medirla es debido a que es colectiva: todas las partículas (de la Tierra) atraen a todas las partículas (de nuestro cuerpo) en la misma dirección.

Los gravitones son el bosón hipotético de la fuerza fundamental gravedad. Con esta partícula se podria unificar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad especial. Un dato interesante es que se según la teoría de cuerdas los gravitones están...

La partícula mediadora es el hipotético gravitón. Aunque aún no se ha descubierto experimentalmente, sabemos lo que predice la mecánica cuántica: que tiene masa nula y espín 2.

La ley general para las interacciones es que, si la partícula mediadora tiene el espín par, la fuerza entre cargas iguales es atractiva y entre cargas opuestas repulsiva. Si el espín es impar (como en el electromagnetismo) se cumple a la inversa.

Pero antes de seguir profundizando en estas cuestiones hablemos de las propias partículas subatómicas, para lo cual la teoría de la relatividad especial, que es la teoría de la relatividad sin fuerza gravitatoria, es suficiente.

 

 

Si viajamos hacia lo muy pequeño tendremos que ir más allá de los átomos, que son objetos voluminosos y frágiles comparados con lo que nos ocupará a continuación: el núcleo atómico y lo que allí se encuentra. Los electrones, que ahora vemos “a gran distancia” dando vueltas alrededor del núcleo, son muy pequeños y extremadamente robustos. El núcleo está constituido por dos especies de bloques: protones y neutrones. El protón (del griego πρώτος, primero) debe su nombre al hecho de que el núcleo atómico más sencillo, que es el hidrógeno, está formado por un solo protón. Tiene una unidad de carga positiva. El neutrón recuerda al protón como si fuera su hermano gemelo: su masa es prácticamente la misma, su espín es el mismo, pero en el neutrón, como su propio nombre da a entender, no hay carga eléctrica; es neutro.

La masa de estas partículas se expresa en una unidad llamada mega-electrón-voltio o MeV, para abreviar. Un MeV, que equivale a 106 electrón-voltios, es la cantidad de energía de movimiento que adquiere una partícula con una unidad de carga (tal como un electrón o un protón) cuando atraviesa una diferencia de potencial de 106 (1.000.000) voltios. Como esta energía se transforma en masa, el MeV es una unidad útil de masa para las partículas elementales.

 

 

La mayoría de los núcleos atómicos contienen más neutrones que protones. Los protones se encuentran tan juntos en el interior de un núcleo tan pequeño que se deberían repeles entre sí fuertemente, debido a que tienen cargas eléctricas del mismo signo. Sin embargo, hay una fuerza que los mantiene unidos estrechamente y que es mucho más potente e intensa que la fuerza electromagnética: la fuerza o interacción nuclear fuerte, unas 102 veces mayor que la electromagnética, y aparece sólo entre hadronespara mantener a los nucleones confinados dentro del núcleo. Actúa a una distancia tan corta como 10-15 metros, o lo que es lo mismo, 0’000000000000001 metros.

La interacción fuerte está mediada por el intercambio de mesones virtuales, 8 gluones que, como su mismo nombre indica (glue en inglés es pegamento), mantiene a los protones y neutrones bien sujetos en el núcleo, y cuanto más se tratan de separar, más aumenta la fuerza que los retiene, que crece con la distancia, al contrario que ocurre con las otras fuerzas.

 

LA LUZ (Parte I): Concepto y Naturaleza según la ciencia actual - Aquí  Estamos Online

Gracias a los fotones que viajan por el universo creando la luz, podemos contemplar maravillas como esta

La luz es una manifestación del fenómeno electromagnético y está cuantizada en “fotones”, que se comportan generalmente como los mensajeros de todas las interacciones electromagnéticas. Así mismo, como hemos dejado reseñado en el párrafo anterior, la interacción fuerte también tiene sus cuantos (los gluones). El físico japonés Hideki Yukawa (1907 – 1981) predijo la propiedad de las partículas cuánticas asociadas a la interacción fuerte, que más tarde se llamarían piones. Hay una diferencia muy importante entre los piones y los fotones: un pión es un trozo de materia con una cierta cantidad de “masa”. Si esta partícula está en reposo, su masa es siempre la misma, aproximadamente 140 MeV, y si se mueve muy rápidamente, su masa parece aumentar en función E = mc2. Por el contrario, se dice que la masa del fotón en reposo es nula. Con esto no decimos que el fotón tenga masa nula, sino que el fotón no puede estar en reposo. Como todas las partículas de masa nula, el fotón se mueve exclusivamente con la velocidad de la luz, 299.792’458 Km/s, una velocidad que el pión nunca puede alcanzar porque requeriría una cantidad infinita de energía cinética. Para el fotón, toda su masa se debe a su energía cinética.

 

Resultado de imagen de Las trazas de los rayos cósmicos

Los físicos experimentales buscaban partículas elementales en las trazas de los rayos cósmicos que pasaban por aparatos llamados cámaras de niebla. Así encontraron una partícula coincidente con la masa que debería tener la partícula de Yukawa, el pión, y la llamaron mesón (del griego medio), porque su masa estaba comprendida entre la del electrón y la del protón. Pero detectaron una discrepancia que consistía en que esta partícula no era afectada por la interacción fuerte, y por tanto, no podía ser un pión. Actualmente nos referimos a esta partícula con la abreviatura μ y el nombre de muón, ya que en realidad era un leptón, hermano gemelo del electrón, pero con 200 veces su masa.

Antes de seguir veamos las partículas elementales de vida superior a 10-20 segundos que eran conocidas en el año 1970.

 

Nombre Símbolo Masa (MeV) Carga Espín Vida media (s)
Fotón γ 0 0 1
Leptones (L = 1, B = 0)
Electrón e 0’5109990 ½
Muón μ 105’6584 ½ 2’1970 × 10-6
Tau τ
Neutrino electrónico νe ~ 0 0 ½ ~ ∞
Neutrino muónico νμ ~ 0 0 ½ ~ ∞
Neutrino tauónico ντ ~ 0 0 ½ ~ ∞
Mesones (L = 0, B = 0)
Pión + π+ 139’570 2’603 × 10-8
Pión – π 139’570 2’603 × 10-8
Pión 0 π0 134’976 0’84 × 10-16
Kaón + k+ 493’68 1’237 × 10-8
Kaón – k 493’68 1’237 × 10-8
Kaón largo kL 497’7 5’17 × 10-8
Kaón corto kS 497’7 0’893 × 10-10
Eta η 547’5 0 0 5’5 × 10-19
Bariones (L = 0, B = 1)
Protón p 938’2723 + ½
Neutrón n 939’5656 0 ½ 887
Lambda Λ 1.115’68 0 ½ 2’63 × 10-10
Sigma + Σ+ 1.189’4 + ½ 0’80 × 10-10
Sigma – Σ 1.1974 ½ 7’4× 10-20
Sigma 0 Σ0 0 ½ 1’48 × 10-10
Ksi 0 Ξ0 1.314’9 0 ½ 2’9 × 10-10
Ksi – Ξ 1.321’3 ½ 1’64 × 10-10
Omega – Ω 1.672’4 0’82 × 10-10

 

Para cada leptón y cada barión existe la correspondiente antipartícula, con exactamente las mismas propiedades a excepción de la carga que es la contraria. Por ejemplo, el antiprotón se simboliza con  y el electrón con e+. Los mesones neutros son su propia antipartícula, y el π+ es la antipartícula del π, al igual que ocurre con k+ y k. El símbolo de la partícula es el mismo que el de su antipartícula con una barra encima. Las masas y las vidas medias aquí reflejadas pueden estar corregidas en este momento, pero de todas formas son muy aproximadas.

Los símbolos que se pueden ver algunas veces, como s (extrañeza) e i (isoespín) están referidos a datos cuánticos que afectan a las partículas elementales en sus comportamientos.

Debo admitir que todo esto tiene que sonar algo misterioso. Es difícil explicar estos temas por medio de la simple palabra escrita sin emplear la claridad que transmiten las matemáticas, lo que, por otra parte, es un mundo secreto para el común de los mortales, y ese lenguaje es sólo conocido por algunos privilegiados que, mediante un sistema de ecuaciones pueden ver y entender de forma clara, sencilla y limpia, todas estas complejas cuestiones.

 

 

Si hablamos del espín (o, con más precisión, el momento angular, que es aproximadamente la masa por el radio por la velocidad de rotación) se puede medir como un múltiplo de la constante de Planckh, dividido por . Medido en esta unidad y de acuerdo con la mecánica cuántica, el espín de cualquier objeto tiene que ser o un entero o un entero más un medio. El espín total de cada tipo de partícula – aunque no la dirección del mismo – es fijo.

El electrón, por ejemplo, tiene espín ½. Esto lo descubrieron dos estudiantes holandeses, Samuel Gondsmit (1902 – 1978) y George Uhlenbeck (1900 – 1988), que escribieron sus tesis conjuntamente sobre este problema en 1972. Fue una idea audaz que partículas tan pequeñas como los electronespudieran tener espín, y de hecho, bastante grande. Al principio, la idea fue recibida con escepticismo porque la “superficie del electrón” se tendría que mover con una velocidad 137 veces mayor que la de la luz, lo cual va en contra de la teoría de la relatividad general en la que está sentado que nada en el universo va más rápido que la luz, y por otra parte, contradice E=mc2, y el electrón pasada la velocidad de la luz tendría una masa infinita.

Hoy día, sencillamente, tal observación es ignorada, toda vez que el electrón carece de superficie.

 

Las partículas con espín entero se llaman bosones, y las que tienen espín entero más un medio se llaman fermiones. Consultado los valores del espín en la tabla anterior podemos ver que los leptones y los bariones son fermiones, y que los mesones y los fotones son bosones. En muchos aspectos, los fermionesse comportan de manera diferente de los bosones. Los fermiones tienen la propiedad de que cada uno de ellos requiere su propio espacio: dos fermiones del mismo tipo no pueden ocupar o estar en el mismo punto, y su movimiento está regido por ecuaciones tales que se evitan unos a otros. Curiosamente, no se necesita ninguna fuerza para conseguir esto. De hecho, las fuerzas entre los fermiones pueden ser atractivas o repulsivas, según las cargas. El fenómeno por el cual cada fermión tiene que estar en un estado diferente se conoce como el principio de exclusión de Pauli. Cada átomo está rodeado de una nube de electrones, que son fermiones (espín ½). Si dos átomos se aproximan entre sí, los electrones se mueven de tal manera que las dos nubes se evitan una a otra, dando como resultado una fuerza repulsiva. Cuando aplaudimos, nuestras manos no se atraviesan pasando la uno a través de la otra. Esto es debido al principio de exclusión de Pauli para los electrones de nuestras manos que, de hecho, los de la izquierda rechazan a los de la derecha.

Resultado de imagen de Fermiones de espín semi-entero

En contraste con el característico individualismo de los fermiones, los bosones se comportan colectivamente y les gusta colocarse todos en el mismo lugar. Un láser, por ejemplo, produce un haz de luz en el cual muchísimos fotones llevan la misma longitud de onda y dirección de movimiento. Esto es posible porque los fotones son bosones.

Cuando hemos hablado de las fuerzas fundamentales que, de una u otra forma, interaccionan con la materia, también hemos explicado que la interacción débil es la responsable de que muchas partículas y también muchos núcleos atómicos exóticos sean inestables. La interacción débil puede provocar que una partícula se transforme en otra relacionada, por emisión de un electrón y un neutrino. Enrico Fermi, en 1934, estableció una fórmula general de la interacción débil, que fue mejorada posteriormente por George Sudarshan, Robert Marschak, Murray Gell-Mann, Richard Feynman y otros. La fórmula mejorada funciona muy bien, pero se hizo evidente que no era adecuada en todas las circunstancias.

 

Interacciones fundamentales III: Interacción débil | Conexión causal

 

Uno de los protones se transmuta en un neutrón por medio de la interacción débil, transformando un quark “up”, en “down”. Este proceso consume energía (el neutrón tiene ligeramente más masa que..

En 1970, de las siguientes características de la interacción débil sólo se conocían las tres primeras:

  • La interacción actúa de forma universal sobre muchos tipos diferentes de partículas y su intensidad es aproximadamente igual para todas (aunque sus efectos pueden ser muy diferentes en cada caso). A los neutrinos les afecta exclusivamente la interacción débil.
  • Comparada con las demás interacciones, ésta tiene un alcance muy corto.
  • La interacción es muy débil. Consecuentemente, los choques de partículas en los cuales hay neutrinos involucrados son tan poco frecuentes que se necesitan chorros muy intensos de neutrinos para poder estudiar tales sucesos.
  • Los mediadores de la interacción débil, llamados W+, W y Z0, no se detectaron hasta la década de 1980. al igual que el fotón, tienen espín 1, pero están eléctricamente cargados y son muy pesados (esta es la causa por la que el alcance de la interacción es tan corto). El tercer mediador, Z0, que es responsable de un tercer tipo de interacción débil que no tiene nada que ver con la desintegración de las partículas llamada “corriente neutra”, permite que los neutrinos puedan colisionar con otras partículas sin cambiar su identidad.

A partir de 1970, quedó clara la relación de la interacción débil y la electromagnética (electrodébil de Weinberg-Salam).

 

Resultado de imagen de La interacción fuerte

La interacción fuerte (como hemos dicho antes) sólo actúa entre las partículas que clasificamos en la familia llamada de los hadrones, a los que proporciona una estructura interna complicada. Hasta 1972 sólo se conocían las reglas de simetría de la interacción fuerte y no fuimos capaces de formular las leyes de la interacción con precisión.

Como apuntamos, el alcance de esta interacción no va más allá del radio de un núcleo atómico ligero (10-13 cm aproximadamente).

La interacción es fuerte. En realidad, la más fuerte de todas. Sin embargo trabaja a muy cortas distancias, y, es la única de las cuatro fuerzas fundamentales, que crece con la distancia.

Lo dejaré aquí, en verdad, eso que el Modelo Estándar de la Física, es feo, complejo e incompleto y, aunque hasta el momento ha sido una buena herramienta con la que trabajar, la verdad es que, se necesita un nuevo modelo más avanzado y que incluya la Gravedad.

Existen esperanzas de que el LHC empleando energías más elevadas, nos pueda dar alguna sorpresa y encuentre objetos largamente perseguidos.

Mucho de lo arriba descrito, son las ideas del Nobel Gerardus ‘t Hoof.

 

2022 diciembre 26 : Blog de Emilio Silvera V.

Por mi parte, me limito humildemente a buscar cuestiones de interés en todos los campos del saber, y, muy especialmente en Física y Astronomía, aunque no me resista a presentar trabajos sobre la complejidad de la Mente, o, sobre el por qué llegamos aquí y de dónde venimos y hacia dónde vamos. Aporto humildemente lo que puedo, y, sobre todo, trabajo como un negro para mantener el Blog en el candelero, es mi hobbi, desde siempre me pudo la curiosidad por el saber de las cosas que no comprendía. Me compensa el número de visitas diarias que están entre 15.000 y 25.000 diarias.

Mi única queja es la poca aparición de visitantes que se atrevan a comentar.

Me acuerdo con nostalgia de aquellas primeras cien visitas ¡Qué ilusión! En el presente estamos en los casi 73.000.000.

Emilio Silvera Vázquez

 

 

 

 

 

¿Colonizar Marte a partir de 2.024? ¿Cómo será posible?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (6)

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El Jefe de Space X anunció un primer viaje al planeta rojo para 100 personas en 2.024. Pocos recuerdan aquel anuncio a bombo y platillo que salió en la prensa de todo el mundo. Lógicamente, Space X no tenía la posibilidad de cumplir tal anuncio.

 

Elon Musk durante su conferencia
                                        Elon Musk durante su conferencia STRINGER REUTERS

De niño, en su Suráfrica natal, Elon Musk devoraba novelas de Isaac Asimov en las que un héroe solitario salva el mundo. Ahora quiere convertirse en ese héroe dándole a la humanidad su única forma, según él, de seguir existiendo: colonizar Marte.

“Podemos permanecer en la Tierra esperando una extinción final”, ha dicho hoy Musk, “o convertirnos en una especie multi-planetaria”. El director ejecutivo de Space X y Tesla, de 45 años (en aquel momento), presentó sus planes para conseguir ese objetivo durante una esperadísima conferencia en el Congreso Internacional de Astronáutica, que se celebra en Guadalajara (México) hasta el viernes.

Horas antes de su intervención ya había colas para entrar en el salón principal de este congreso que reúne a 4.000 empresarios, científicos, estudiantes, y los responsables de las principales agencias espaciales del mundo, incluida la NASA. Ninguno de ellos ha podido eclipsar a Musk, que ha sido recibido con vítores por un público que, al abrirse las puertas, ha corrido desesperado para ocupar las primeras filas del auditorio como quien ansía la mejor vista de su estrella de rock favorita.

SpaceX | Próximo lanzamiento del CEK

Este empresario con doble nacionalidad en EE UU y Canadá se ha convertido en uno de los mayores gurús del momento por la enormidad de sus objetivos, como crear el mejor coche eléctrico del mundo, generar un sistema de baterías para que la gente almacene y use su propia electricidad y sobre todo fundar una nueva industria espacial privada que ya se encarga de llevar material al espacio para la NASA y que en un futuro pretende ser la primera en cumplir el sueño de enviar humanos a Marte.

Tesla cae, SpaceX despega: Los mundos de Elon Musk - Revista Mercado

 

“Podemos permanecer en la Tierra esperando una extinción final”, ha dicho Musk, “o convertirnos en una especie multi-planetaria”

 

Musk ha comenzado a hablar delante de una gran esfera del planeta que, a medida que hablaba, iba cubriéndose de agua y nubes. Su objetivo, ha explicado, es crear “una civilización autosuficiente en Marte”, algo que, según sus planes, llevará “entre 40 y 100” años. “Una civilización autosuficiente en Marte probablemente necesita en torno a un millón de personas”, ha dicho Musk, y espera que todas viajen con SpaceX.

La colonia en Marte de Elon Musk que busca alojar un millón de habitantes  en 20 años: un domo gigante, nuevas especies y más | SpaceX | Starship |  cohetes espaciales |

 A Marte por lo que cuesta una casa. Así sería la Colonia de Marte del Sr. Musk

 

El proyecto se basa en cohetes reutilizables, repostaje en órbita, combustible producido en Marte y usar el tipo de combustible apropiado.

El empresario ha presentado el diseño del vehículo con el que espera cumplir ese objetivo, un mastodonte de 122 metros de largo en cuya parte superior viajará una nave espacial para unas 100 personas, aunque ese número puede elevarse en función del combustible y la carga. Según la presentación, este cohete será más potente y eficiente que el Saturn V, usado por la NASA para llevar humanos a la Luna y que, por ahora, ha sido el más potente que se ha lanzado al espacio con éxito.

 

Los 10 puntos del plan de Elon Musk para colonizar Marte - La Tercera

 

Musk espera tener todos los componentes de este nuevo “sistema” listos en 2024, cuando comenzarían los primeros viajes a Marte. “El objetivo fundamental es hacer que toda persona que quiera ir, pueda ir”, ha dicho, por lo que espera que el precio de un billete esté en torno a los 200.000 dólares [unos 160.000 euros], “lo que cuesta una casa”. La duración del viaje “puede variar”, podría ser de “unos 80 días”, e incluso reducirse a “30”, ha asegurado.

 

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Muchos expertos de la industria espacial y astronautas cuestionan que sea posible enviar humanos a Marte tan pronto sin arriesgar sus vidas, debido a que no existen sistemas óptimos para evitar la intensa radiación del viaje y la estancia.

Esto no parece preocupar a quien pretende ser el primer tour-operador marciano. “La radiación no es un problema muy importante”, ha asegurado Musk a preguntas de la audiencia. “Claro que hay algún riesgo de radiación, pero no es mortal y el riesgo de cáncer es relativamente menor” durante el viaje. Una vez en la superficie del planeta “se creará un campo electromagnético artificial” para desviar partículas peligrosas, con lo que la radiación tampoco sería importante, ha añadido.

Sin apenas financiación

 

El objetivo de SpaceX es que la primera misión a Marte sea lanzada antes de 2022.

 

Cómo será el camino con el Musk quiere colonizar a Marte-Según lo ha manifestado Musk, su plan para llegar a Marte comienza en 2026 con el lanzamiento orbital del cohete Starship, una nave reutilizable diseñada para transportar humanos y carga al espacio.

El proyecto se basa en cuatro puntos claves: cohetes reutilizables, repostaje en órbita, combustible producido en Marte y usar el tipo de combustible apropiado. Los planes de SpaceX son usar un nuevo tipo de material propulsor hecho a base de metano y oxígeno, dos elementos disponibles en Marte. Las futuras naves hacia Marte repostarían en la órbita terrestre antes de partir. Los recién llegados comenzarían enseguida el proceso para comenzar a fabricar el nuevo combustible. Esta, ha dicho Musk, es una colonización de ida y vuelta, todo aquel que decida ir, podrá volver.

 

Merlin y Raptor: los motores de cohete reutilizables que han llevado a  SpaceX a ser referente espacial

Merlin y Raptor: los motores de cohete reutilizables

El nuevo cohete iría equipado con los Raptor, un nuevo tipo de motor en desarrollo que tendría tres veces más potencia que los Merlin que actualmente usan los cohetes Falcon 9 de SpaceX. El módulo principal de propulsión, reutilizable, llevaría 42 de estos cohetes que ayudarán a alcanzar una velocidad de 8.500 kilómetros por hora. Esta técnica para reciclar cohetes es la única de las cuatro mencionadas que Musk ha demostrado con éxito, por el momento.

 

El Plan Secreto de Elon Musk para Colonizar Marte

 

En el 2022 nn Falcon Heavy de SpaceX será lanzado con el primer grupo de 4 colonizadores. Y en el 2023 los primeros colonizadores llegarán a Marte. ¡Lo que hace la euforia que digamos en momentos de perdida del sentido común! 

Arriba una imagen de como sería la Colonia en 2.050

Después de los aspectos técnicos este visionario ha señalado con qué financiación cuenta: solo el dinero que él mismo invierte en el proyecto, los beneficios de sus empresas y, posiblemente, alguna plataforma de crowdfunding como Kickstarter, ha dicho solo medio en broma. “Eventualmente esto debe convertirse en un enorme proyecto público-privado”, ha resaltado Musk.

 

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En la ronda de preguntas ha comentado que este sería de momento un proyecto en el que solo participará EE UU debido a las restricciones legales del sector espacial: “tengo las manos atadas”, ha dicho.

La primera fase del proyecto serán dos misiones no tripuladas que aterrizarán en Marte en 2018 y 2020 para buscar zonas donde pueda abundar el agua, estudiar en qué lugares será mejor aterrizar con tripulación en el futuro y “aprender” a llevar gran cantidad de material al planeta rojo. Una vez conquistado Marte, Musk pretende llevar su vehículo espacial pueda viajar “a cualquier otro lugar del Sistema Solar”, incluidas lunas como Europa o Encélado e incluso planetas como Júpiter.

Reportaje del País, prensa diaria.

Plasma, Nebulosas, Gases, elementos, moléculas.

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Plasma: cuarto estado de la materia    ~    Comentarios Comments (0)

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 ¿Qué mundos terroríficos nos podremos encontrar orbitando estrellas que los abrasan?

El Plasma, ese otro estado de la Materia (el cuarto dicen) que, según sabemos, resulta ser el más abundante del Universo. Todos desde pequeños aprendimos aquellos tres estados de la materia que cantábamos en el patio del centro educativo durante el recreo, donde todos a una gritábamos como papagayos: “Sólido, líquido y gaseoso”. Nada nos decían del Plasma, ese estado que, en realidad, cubre el 99% del estado de la materia en nuestro Universo (bueno, hablamos de la materia conocida, esa que llamamos bariónica y está formada por átomos de Quarks y Leptones). Sospecho que hay otros estados de la materia que nos son desconocidos.

El plasma está en las estrellas, en remanentes de Supernovas y… ¡en tantos lugares!

Según la energía de sus partículas, los plasmas (como digo), constituyen el cuarto estado de agregación de la materia, tras los sólidos, liquidos y gases. Para cambiar de uno al otro, es necesario que se le aporte energía que aumente la temperatura. Si aumentamos de manera considerable la temperatura de un gas, sus átomos o moléculas adquieren energía suficiente para ionizarse al chocar entre sí. de modo que a ~ 20.000 K muchos gases presentan una ionización elevada. Sin embargo, átomos y moléculas pueden ionizarse también por impacto electrónico, obsorción de plasma en las nebulosas donde están presentes elementos y moléculas ionizados y donde se producen  reacciones químicas o nucleares y otros procesos.

 

 

Aquí podemos contemplar una enorme región ionizada en la Nebulosa del Pelícano. Estrellas nuevas emiten potente radiación ultravioleta que ataca el espesor de la Nebulosa molecular y hace que, el gas se ionice fuertemente creando una luminosidad que “viste” de azul claro todo el contorno que circunda el radio de acción de las estrellas.

Un plasma  es un gas muy ionizado, con igual número de cargas negativas y positivas. Las cargas otorgan al Plasma un comportamiento colectivo, por las fuerzas de largo alcance existente entre ellas. En un gas, cada partícula, independientemente de las demás, sigue una trayectoria recta, hasta chocar con otra o con las grandes paredes que la confinan. En un plasma, las cargas se desvían atraídas o repelidas por otras cargas o campos electromagnéticos externos, ejecutando trayectorias curvas entre choque y choque. Los gases son buenos aislantes eléctricos, y los plasmas buenos conductores.

 

En la Tierra, los plasmas no suelen existir en la naturaleza, salvo en los relámpagos, que son trayectorias estrechas a lo largo de las cuales las moléculas de aire están ionizadas aproximadamente en un 20%, y en algunas zonas de las llamas. Los plasmas de electrones libres de un metal también pueden ser considerados como un plasma.  La mayor parte del Universo está formado por materia en estado plasmático (sólo tenemos que pensar en la cantidad de estrellas que existen en las galaxias, en los remanentes supernovas y otros fenómenos físicos que se producen en el Cosmos). La ionización está causada por las elevadas temperaturas, como ocurre en el Sol y las demás estrellas, o por la radiación, como sucede en los gases interestelares o en las capas superiores de la atmósfera, donde se produce el fenómeno denominado aurora.

Así que, aunque escasos en la Tierra, el Plasma constituye la materia conocida más abundante del Universo, más del 99%. Abarcan desde altísimos valores de presión y temperatura, como en los núcleos estelares, hasta otros asombrosamente bajos en ciertas regiones del espacio. Uno de sus mayores atractivos es que emiten luz visible, con espectros bien definidos, particulares en cada especie. Algunos objetos radiantes, como un filamento incandescente, con espectro continuo similar al cuerpo negro, o ciertas reacciones químicas productoras de especies excitadas, no son plasmas,  sin embargo, lo son la mayoría de los cuerpos luminosos.

 

http://www.ciberdroide.com/wordpress/wp-content/uploads/filamento.jpg

                     Bombilla de incandescencia

Los Plasmas se clasifican según la energía media (o temperatura) de sus partículas pesadas (iones y especies neutras). Un primer tipo son los Plasmas calientes, prácticamente ionizados en su totalidad, y con sus electrones en equilibrio térmico con las partículas más pesadas. Su caso extremo son los Plasmas de Fusión, que alcanzan hasta 108 K, lo que permite a los núcleos chocar entre sí, superando las enormes fuerzas repulsivas inter-nucleares, y lograr su fusión. Puede producirse a presiones desde 1017 Pa, como en los núcleos estelares, hasta un Pa, como en los reactores experimentales de fusión.

Foto: Plasma Science and Fusion Center

Los reactores de fusión nuclear prácticos están ahora un poco más cerca de la realidad gracias a nuevos experimentos con el reactor experimental Alcator C-Mod del MIT. Este reactor es, de entre todos los de fusión nuclear ubicados en universidades, el de mayor rendimiento en el mundo.

Los nuevos experimentos han revelado un conjunto de parámetros de funcionamiento del reactor, lo que se denomina “modo” de operación, que podría proporcionar una solución a un viejo problema de funcionamiento: cómo mantener el calor firmemente confinado en el gas caliente cargado (llamado plasma) dentro del reactor, y a la vez permitir que las partículas contaminantes, las cuales pueden interferir en la reacción de fusión, escapen y puedan ser retiradas de la cámara.

Otros Plasmas son los llamados térmicos, con electrones y especies pesadas en equilibrio, pero a menor temperatura ~ 103 – 104 K, y grados de ionización intermedios, son por ejemplo los rayos de las tormentas o las descargas en arcos usadas en iluminación o para soldadura, que ocurren entre 105 y ~ 102 Pa. Otro tipo de Plasma muy diferente es el de los Plasmas fríos, que suelen darse a bajas presiones ( < 102 Pa), y presentan grados de ionización mucho menores ~ 10-4 – 10-6. En ellos, los plasmas, nebulosas, gases, elementos, moleculas y electrones pueden alcanzar temperaturas ~ 105 K, mientras iones y neutros se hallan a temperatura ambiente. Algunos ejemplos son las lámparas de bajo consumo y los Plasmas generados en multitud de reactores industriales para producción de películas delgadas y tratamientos superficiales.

 

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El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las moléculas orgánicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Orión, una de las regiones más espectaculares de formación estelar en nuestra Vía Láctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una primera ilustración del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formación de moléculas orgánicas en el espacio. Y, para que todo eso sea posible, los Plasmas tienen que andar muy cerca.

En los Plasmas calientes de precursores moleculares, cuanto mayor es la ionización del gas, más elevado es el grado de disociación molecular, hasta poder constar solo de plasma de electrones y especies atómicas neutras o cargadas; en cambio, los Plasmas fríos procedentes de especies moleculares contienen gran proporción de moléculas y una pequeña parte de iones y radicales, que son justamente quienes proporcionan al Plasma su característica más importante: su altísima reactividad química, pese a la baja temperatura.

 

Rho Ophiuchi

En la Naturaleza existen Plasmas fríos moleculares, por ejemplo, en ciertas regiones de las nubes interestelares y en las ionosfera de la Tierra y otros planetas o satélites. Pero también son producidos actualmente por el ser humano en gran variedad para investigación y multitud de aplicaciones.

En un número de la Revista Española de Física dedicado al vacío, el tema resulta muy apropiado pues no pudieron generarse Plasmas estables en descargas eléctricas hasta no disponer de la tecnología necesaria para mantener presiones suficientemente bajas; y en el Universo, aparecen Plasmas fríos hasta presiones de 10 ⁻ ¹⁰ Pascales, inalcanzable por el hombre.

 

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Lo que ocurre en las Nubes moleculares es tan fantástico que, llegan a conseguir los elementos necesarios para la vida prebiótica que, más tarde situados en el planeta y ambiente adecuados,  tras cumplirse las reglas y cubrir los parámetros adecuados, dan lugar al surgir de la vida.

El papel de las moléculas en Astronomía se ha convertido en un área importante desde el descubrimiento de las primeras especies poliatómicas en el medio interestelar. Durante más de 30 años, han sido descubiertas más de 180 especies moleculares en el medio interestelar y gracias al análisis espectral de la radiación. Muchas resultan muy exóticas para estándares terrestres (iones, radicales) pero buena parte de estas pueden reproducirse en Plasma de Laboratorio. Aparte del interés intrínseco y riqueza de procesos químicos que implican, estas especies influyen en la aparición de nuevas estrellas por su capacidad de absorber y radiar la energía resultante del colapso gravitatorio, y de facilitar la neutralización global de cargas, mucho más eficientemente que los átomos.

 

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Su formación en el espacio comienza con la eyección de materia al medio interestelar por estrellas en sus últimas fases de evolución y la transformación de éstas por radiación ultravioleta, rayos cósmicos y colisiones; acabando con su incorporación a nuevas estrellas y Sistemas planetarios, en un proceso cíclico de miles de millones de años.

En las explosiones supernovas se producen importantes transformaciones en la materia que, de simple se transforma en compleja y dan lugar a todas esas nuevas especies de moléculas que nutren los nuevos mundos en los que podemos encontrar elementos como el oro y el platino que han sido creados en sucesos de una magnitud aterradora donde las fuerzas desatadas del Universo han quedado sueltas para transformarlo todo.

El H₂ y otras moléculas diatómicas homo-nucleares carecen de espectro rotacional. Detectando las débiles emisiones cuadrupolares del H₂ en infrarrojo, se ha estimado una proporción de H₂ frente a H abrumadoramente alto ( ~ 104) en Nubes Interestelares con densidades típicas de ~ 104 partículas /cm3; pero dada la insuficiente asociación radiactiva del H para formar H2, ya mencionada, el H2 debe producirse en las superficies de granos de polvo interestelar de Carbono y Silicio, con diámetros ~ 1 nm — μm, relativamente abundantes en estas nubes.

 

Experimentos muy recientes de desorción programada sobre silicatos ultra-fríos, demuestran que tal recombinación ocurren realmente vía el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, si bien los modelos que expliquen las concentraciones de H2 aún deben ser mejorados.

Por otro lado, ciertas regiones de las nubes en etapas libres de condensación estelar presentan grados de ionización ~ 10-8 – 10-7 a temperaturas de ~ 10 K. La ionización inicial corresponde principalmente al H2 para formar H2 +, que reacciona eficientemente con H2, dando H3 + + H (k = 2• 10-9 cm3 • s-1.

El H3, de estructura triangular, no reacciona con H2 y resulta por ello muy “estable” y abundante en esas regiones de Nebulosas intelestelares, donde ha sido detectado mediante sus absorciones infrarrojas caracterizadas por primera vez en 1980 en descargas de H2 en Laboratorio.

 

Orión en gas, polvo y estrellas

 

La constelación de Orión contiene mucho más de lo que se puede ver, ahí están presentes los elementos que como el H2 que venimos mencionando, tras procesos complejos y naturales llegan a conseguir otras formaciones y dan lugar a la parición de moléculas significativas como el H2O o HCN y una gran variedad de Hidrocarburos, que podrían contribuir a explicar en un futuro próximo, hasta el origen de la vida.

La detección por espectroscopia infrarroja de COH+ y N2H+, formados en reacciones con H3 + a partir de CO y N2, permite estimar la proporción de N2/CO existente en esas regiones, ya que el N2 no emite infrarrojos. Descargas de H2 a baja presión con trazas de las otras especies en Laboratorio conducen casi instantáneamente a la aparición de tales iones y moléculas, y su caracterización puede contribuir a la comprensión de este tipo de procesos.

 

Nebulosas más coloridas: Comprender nuestro Universo

Esta es Orión, una Nebulosa molecular gigante de 24 años luz de diámetro y situada a 1350 años luz

Así amigos míos, hemos llegado a conocer (al menos en parte), algunos de los procesos asombrosos que se producen continuamente en el Espacio Interestelar, en esa Nebulosas que, captadas por el Hubble y otros telescopios, miramos asombrados maravillándonos de sus colores y fantásticas figuras arabescas que se forman por el choque del material allí existente con los vientos solares y la radiación de las estrellas radiantes nuevas que, en realidad, llevan mensajes que nos están diciendo el por qué se producen y que elementos son los causantes de que brillen deslumbrantes cuando la radiación estelar choca de lleno en esas nubes en la que nacen las estrellas y los nuevos mundos…y, si me apuráis un poco, también la vida.

 

Ballet cuántico en el lugar más frío del Universo | MCTP

Un condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia que se forma cuando un gas de bosones (uno de los dos tipos básicos de partículas elementales) se enfría cerca del cero absoluto (-273.15 °C o 0 kelvin). A esa temperatura tan bajísima los átomos se convierten en una entidad única con propiedades cuánticas

Todos los estados de agregación poseen propiedades y características diferentes; los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, llamados fases sólida, líquida, gaseosa​ y plasmática.​ También son posibles otros estados que no se producen de forma natural en nuestro entorno, por ejemplo: condensado de Bose-Einstein, y, es posible que algunos otros nos sean desconocidos.

¿Qué son los estados de agregación de la materia?
  • Evaporación. …
  • Ebullición o vaporización. …
  • Condensación. …
  • Licuefacción. …
  • Solidificación. …
  • Congelación. …
  • Fusión. …

Emilio Silvera Vázquez