A la caza del «simetrón», la partícula que explicaría la Energía Oscura.

Un experimento de alta precisión no consigue evidencias de un «campo de simetrón», similar al Higs y que impregnaría todo el Universo.

Ahí fuera, en la inmensidad del Universo, hay muchas cosas que aún no conocemos. Con esa única certeza en sus mentes, miles de investigadores llevan años buscando pruebas materiales de la existencia de materia y energía oscuras, cuyos efectos se han comprobado, pero que hasta ahora nadie ha sido capaz de detectar. De hecho, con nuestro inventario actual de partículas y fuerzas de la Naturaleza, no hemos sido aún capaces de explicar los fenómenos cosmológicos más importantes, como por ejemplo el hecho de que el Universo se esté expandiendo a un ritmo cada vez más rápido.

Supuesto campo de simetrones» que impregnaría todo el espacio

Por supuesto, existen un buen puñado de tentativas, que en forma de teorías son las «armas» con las que los físicos intentan desentrañar el misterio de esa expansión acelerada. Y una de ellas es la que presupone la existencia de un «campo de simetrones» que impregnaría todo el espacio de forma muy similar a como lo hace el campo de Higgs.

Será difícil constatar que existe la “materia oscura” que, según parece, no se deja detectar

Para poner a prueba esa teoría, un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Viena ha desarrollado un experimento capaz de medir, con la ayuda de neutrones, incluso la presencia de las fuerzas más débiles. Con la esperanza de hallar evidencias del simetrón, los físicos tomaron medidas durante más de cien días en su laboratorio del Instituto Laue-Langevin. El experimento se describe con todo detalle en un artículo recién publicado en Nature Physics.

Pero los simetrones no aparecieron. Y aunque este no es el final de la teoría, lo cierto es que excluye la posibilidad de que los simetrones existan en una amplia gama de parámetros. De forma que la tan ansiada energía oscura tendrá que explicarse de un modo diferente.

La dificultad de encontrar los simetrones

Según Hartmut Abele, investigador principal del proyecto, la teoría del simetrón proporciona una explicación particularmente elegante para la materia oscura. «Ya tenemos pruebas del campo de Higgs, y el campo del simetrón está muy relacionado». Sin embargo, igual que sucedió con la partícula de Higgs, cuya masa no se conocía hasta que se confirmó la existencia de la partícula, las propiedades físicas de los simétrones no pueden predecirse con precisión.

Tal y como explica Abele, «nadie puede decir cuál es la masa de los simetrones, ni cómo de fuerte interactúan con la materia normal. Es por eso que es tan difícil probar su existencia, o inexistencia, de forma experimental».

Sabemos que existen los púlsares pero… la “materia oscura”…

Por lo tanto, los científicos avanzan en este campo extremando las precauciones, de un experimento a otro, probando diferentes rangos de parámetros. Por ejemplo, ya estaba claro que, de entrada, se podían excluir varios rangos, ya que los simetrones con alta masa y bajas constantes de acoplamiento no pueden existir sin que las investigaciones realzadas con átomos de hidrógeno hubieran dado resultados diferentes a los obtenidos. De forma similar, los simetrones en ciertos rangos con constantes de acoplamiento muy altas también pueden excluirse, ya que ya se habrían detectado en otros experimentos.

Dicho lo cual, todavía queda un amplio margen de rangos en los que los simetrones podrían existir, y eso es precisamente lo que el equipo ha buscado este experimento.

¿Un campo de simetría?

Una corriente de neutrones extremadamente lentos se disparó entre dos superficies de espejo. Los neutrones se pueden encontrar en dos estados físicos cuánticos diferentes. Las energías de estos estados dependen de las fuerzas ejercidas sobre el neutrón, y esto es lo que hace que esta partícula sea un detector de fuerza tan sensible. Si la fuerza que actúa sobre el neutrón justo por encima de la superficie del espejo es diferente de la fuerza que impera más arriba, sería un fuerte indicador de la existencia de un campo de simetría. Los investigadores calcularon la influencia que debería tener un campo de simetría sobre el neutrón. Pero no fueron capaces de observar ese efecto, y ello a pesar de la extrema precisión de la medición.

De forma que, por el momento, las cosas no parecen ir demasiado bien para la teoría del campo del simetrón, aunque es demasiado pronto para excluir por completo su existencia. «Hemos excluido un amplio dominio de parámetros -explica Abele-. Si hubiera simetrones con propiedades en este dominio, los habríamos encontrado». Sin embargo, para cerrar las lagunas que aún quedan, la ciencia necesita de medidas aún mejores. Eso, o un descubrimiento importante e inesperado que brinde una solución completamente diferente al misterio de la energía oscura.

En noticias como esta que arriba dejo reseñada, y, publicada por ABC, prensa diaria, tenemos que tomarla como lo que es, una persecución de algo que no sabemos a ciencia cierta de que pueda existir, más bien se debe a una intuición de algún físico que, en su mente dedujo que debería existir esa energía y esa “materia oscura” de la que no dejamos de hablar, y, como en el caso de la Teoría de Cuerdas o de esa “famosa” Teoría del Todo… ¡Seguiremos esperando durante mucho, mucho, mucho, muchísimo tiempo!

Pero no dejan de hablar de está ¿exótica? ¿misteriosa? ¿peculiar? ¿hipotética? “materia” como si realmente existiera.

Bueno, decir “hasta ahora”…. Es mucho dexcir.

Según creo, lo cierto es que, los cosmólogos no pueden explicar como se pudieron formar las galaxias a pesar de la expansión de Hubble, lo lógico sería pensar que la materia allí presente se dispersaria no dejando dicha formación. Sin embargo las galaxias se formaron, y, eso nos hace pensart que allí, en aquellos momentos, “había” aalgo que generaba Gravedad y que retivo a la materia para las que ñlas galaxias se pudieran formar.

Así cuando le preguntaban a los cosmólogos ¿Cómo se pudieron formar las Galaxias a pesar de la expasión de Hubble?, se encpontraban en un gran apuro, no sabçian que decir. Pero en un momento dado0, llegó Fritz Zwicky (a menudo conocido como el padre de la materia oscura moderna) en el año 1933. El hombre tenía la tesis de que, las galaxias se pudieron formar por la presencia de “la materia oscura”, que generaba Gravedad, no emitía radiación, era invisible…

Todos se agarraron como el que se ahoga a un hierro al rojo, ya tenían la respuesta, y, de esa manera, la “materia oscura” ha estado “viviendo” en la boca de todos, en los artículos de “ciencia”, en las charlas de algunos que, en luigar decir:

“Las galaxias se mueven como si la presencia de una clase de materia desconocida estuviera presente, las obligara a viajar más de prisa”, decían:

“El movimiento de las galaxias es debido a la presencia de la materia oscura”. Y, como no saben lo que realmente pueda ser eso, ya que, no la ven, no captan la radiación que emite la materia, y ven que nla Gravedad en este caso puede ser la aliada, afirman rotundamente la preswencia de dicha materia.

Lo cierto es que no tienen ni idea si realmente existe.

En este punto, me gustaría aclarar que, ciertamente, la formación de las galaxias, nos dice que “allí” había algo que ayudó a que eso fuese posible. Los Griegos le llamaban Ylem, o, Sustancia Cóscmica. Ellos tenían intuiición, nos hablaron del Átomo y de los Elementos.

Me hace gracia y me cae boien el Físico y Premio Noben de Holanda, Martinus J. G. Veltman, que con respeto a todo esto decía: “La materia Oscura, es la alfombra bajo la cual, los cosmólogos, barren su ignorancia.”

Emilio Silvera Vázquez

[?]

Esa materia “iscura hipootética” de la que hablan como si todsos la conocieran físicamente, que la han tenido en la mano, que saben que permea todo el universo, que no radia luz, que sí genera Gravedad, pero es invisible, que es la responsable de que las galaxias se muevan al ritmo que lo hacem, que permea todo el Universo…¿No son demasiados datos de una clase de ·materia· que ni se saber de qué puede estar compuesta?

Tan reales para mí, como la misma “materia oscura”, que solo existe (al menos por el momento), en la mente de algunos

La Ciencia, no siempre acierta, también recoge errores de sus experimentos, y, algunas teorías, a lo largo del tiempo, ha tenido que ser refinadas, al aparecer dartos que las mejores y complenentan, nuevos descubnrimientos que las refinan.

Hablamos de muchas cosas, de muchas cuestiones, ¿pero las entendemos realmente?

[?]

                  Aunque de extraña y atípica figura, también, esta galaxia, está hecha de materia

Tiene y encierra tantos misterios la materia que estamos aún y años-luz de saber y conocer sobre su verdadera naturaleza. Es algo que vemos en sus distintas formas materiales que configuran y conforman todo lo material desde las partículas elementales hasta las montañas y los océanos. Unas veces está en estado “inerte” y otras, se eleva hasta la vida que incluso,  en ocasiones, alcanza la consciencia de SER. Sin embargo, no acabamos de dilucidar de dónde viene su verdadero origen y que era antes de “ser” materia. ¿Existe acaso una especie de sustancia cósmica anterior a la materia? Y, si realmente existe esa sustancia… ¿Dónde está? Tenemos un Modelo plausible de la creación del Universo que nos dice de dónde surgió y cómo se formaron los primeros átomos de materia pero, sospecho que… ¡No es suficiente!

Con esta imagen se publicó que se habían descubiertos restos de la materia prima del universo. Sin embargo, no es mucho lo que de ello podemos asegurar y, en cualquier parte que podamos mirar nos dan más o menos, las mismas respuestas sobre lo que la materia es:

“Materia es todo aquello que tiene localización espacial, posee una cierta cantidad de energía, y está sujeto a cambios en el tiempo y a interacciones con aparatos de medida. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.”

 

 

En Ginebra.- Físicos en el centro de investigación CERN están logrando colisiones de alta carga energética de partículas subatómicas en su intento por recrear las condiciones inmediatamente posteriores al Big Bang, el cual llevó al inicio del universo 13.700 millones de años atrás. Mucho se ha criticado al LHC y, sin embargo, es un gran paso adelante que nos posibilitará saber, como es el Universo y, nos descubrirá algunos de sus secretos. Hará posible que avancemos en el conocimiento sobre de dónde venimos, cómo el universo temprano evolucionó, cómo tienen y adquieren su masa las partículas y, algunas cosas más.

El idealismo fantástico y utópico de Marx parte del criterio equivocado de que la materia es lo primario, ya que según su manera de pensar, la materia es la fuente viva de donde derivan las sensaciones, las percepciones y la Conciencia.

Marx fantasea a lo lindo y cree que la Conciencia es lo secundario, lo derivado, ya que según sus teorías resulta la Conciencia siendo nada más que el reflejo de la materia, la imagen reflejada del Ser.

Sólo con inmensas máquinas hemos podido llegar hasta el corazón de la matería, y… ¿Podría haber más?

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 que son debidos.  Sí, sabemos ponerles etiquetas como, por ejemplo, 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 transuránicos.

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 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 antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lepto que significa “delgado”).

Aunque el electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Josepth John Thomson (1856-1940), el problema de su estructura, si la hay, no está resuelto.  Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9,1093897 (54)x10^-31kg la primera y, 1,602 177 33 (49)x10^-19 culombios, la segunda, y también su radio clásico. No se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos masiva que el electrón (o positrón) y que lleve  una carga eléctrica, sea lo que fuese (sabemos como actúa y cómo medir sus propiedades, pero aun no sabemos qué es), tenga asociada un mínimo de masa, y que esta es la que se muestra en el electrón.

Lo cierto es que, el electrón, es una maravilla en sí mismo.  El Universo no sería como lo conocemos si el electrón (esa cosita “insignificante”), fuese distinto a como es, bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.

(“Aunque no se trata propiamente de la imagen real de un electrón, un equipo de siete científicos suecos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Lund consiguieron captar en vídeo por primera vez el movimiento o la distribución energética de un electrón sobre una onda de luz, tras ser desprendido previamente del átomo correspondiente.

Previamente dos físicos de la Universidad Brown habían mostrado películas de electrones que se movían a través de helio líquido en el International Symposium on Quantum Fluids and Solids del 2006. Dichas imágenes, que mostraban puntos de luz que bajaban por la pantalla fueron publicadas en línea el 31 de mayo de 2007, en el Journal of Low Temperature Physics.

En el experimento que ahora nos ocupa y dada la altísima velocidad de los electrones el equipo de investigadores ha tenido que usar una nueva tecnología que genera pulsos cortos de láser de luz intensa (“Attoseconds Pulses”), habida cuenta que un attosegundo equivalente a la trillonésima parte de un segundo”.)

¡No por pequeño, se es insignificante! Recordémoslo, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

                 Louis de Broglie

En realidad, existen partículas que no tienen en absoluto asociada en ellas ninguna masa (es decir, ninguna masa en reposo).  Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnéticas se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones.)

Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el cual se puede ver cómo un mismo fenómeno puede tener dos percepciones distintas. 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 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 termino se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula Tau con sus correspondientes neutrinos: V_e, V_u y V_T.

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 gravitacionales.  Esas ondas pueden así mismo poseer aspecto de partícula, por lo que toda partícula gravitacional recibe el nombre de gravitón.

La fuerza 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.

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 llegare a captar la cienmillonésima parte de un centímetro.

             Joseph Weber

El interferómetro funciona enviando un haz de luz que se separa en dos haces; éstos se envían en direcciones diferentes a unos espejos donde se reflejan de regreso, entonces los haces al combinarse presentarán interferencia.

Las débiles ondas de los gravitones, que producen 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 gravitatorias.  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 duplicaran el hallazgo de Weber.

De todas formas, no creo que, a estas alturas, nadie pueda dudar de la existencia de los gravitones, el bosón mediador de la fuerza gravitatoria.  La masa del gravitón es cero, su carga es cero, y su espín de 2.  Como el fotón, no tiene antipartícula, ellos mismos hacen las dos versiones.

Tenemos que volver a los que posiblemente son los objetos más misteriosos de nuestro Universo: Los agujeros negros.  Si estos objetos son lo que se dice (no parece que se pueda objetar nada en contrario), seguramente serán ellos los que, finalmente, nos faciliten las respuestas sobre las ondas gravitacionales y el esquivo gravitón.

           Imagen de un agujero negro en el núcleo de una galaxia arrasando otra próxima- NASA

La onda gravitacional emitida por el agujero negro produce una ondulación en la curvatura del espacio-temporal que viaja a la velocidad de la luz transportada por los gravitones. Tenemos varios proyectos en marcha de la NASA y otros Organismos oficiales que buscan las ondas gravitatorias de los agujeros negros, de colisiones entre estrellas de neutrones y de otras fuentes análogas que, según se cree, nos hablará de “otro universo”, es decir, nos dará información desconocida hasta ahora y sabremos “ver” un universo distinto al reflejado por las ondas elecromagnéticas que es el que ahora conocemos.

                             ¿Espuma cuántica? Si profundizamos mucho en la materia…

Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla, me obligan a pensar y me transporta de este mundo material nuestro a otro fascinante donde residen las maravillas del Universo.  Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler,  es la escala de longitud por debajo de la cual el espacio tal como lo conocemos deja de existir y se convierte en espuma cuántica.  El tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler o aproximadamente 10^-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que puede existir; si dos sucesos están separados por menos que esto, no se puede decir cuál sucede antes y cuál después. El área de Planck-Wheeler (el cuadrado de la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2,61×10^-66cm²) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro.

“Una investigación ha llevado a pensar que, la materia se construye sobre fundamentos frágiles. Los físicos acaban de confirmar que la materia, aparentemente sustancial, es en realidad nada más que fluctuaciones en el vació cuántico. Los investigadores simularon la frenética actividad que sucede en el interior de los protones y neutrones, que como sabéis son las partículas que aportan casi la totalidad de la masa a la materia común. Estas dos partículas, protones y neutrones, se comportan como si en su interior, los quarks de los que están hechas ambas partículas, lucharan por escapar del confinamiento a que se ven sometidos por la fuerza nuclear fuerte por medio de los Gluones que forman un océano en el que se ven confinados sin remedio. De hecho, nunca nadie ha podido ver a un quark libre.

Así que, si estudiamos el vacío cuántico, parece que eso permitirá a los físicos someter a prueba a la Cromo Dinámica Cuántica y buscar sus efectos más allá de la física conocida. Por ahora, los cálculos demuestran que la QCD describe partículas basadas en quarks de forma precisa, y que la mayor parte de nuestra masa viene de quarks virtuales y gluones que burbujean en el vacío cuántico.

En el campo de Higs toman sus masas las partículas

Decía cuando publiques este trabajo por primera vez:

“Se cree que el campo de Higgs hace también su pequeña contribución, dando masa a los quarks individuales, así como a los electrones y a otras varias partículas. El campo de Higgs también crea masa a partir del vacío cuántico, en forma de bosones virtuales de Higgs. De modo que si el LHC confirma la existencia del bosón de Higgs, eso significará que toda la realidad es virtual, es menos virtual de lo que se pensaba. No creo que hasta el momento, y, a pesar de las declaraciones salidas desde el CERN, se tenga la seguridad de haber detectado el Bosón de Higgs.

De todo lo anterior, no podemos obtener una respuesta cierta y científicamente probada de que todo eso sea así, más bien, los resultados indican que todo eso “podría ser así”, lo que ocurre es que, los científicos, a veces se dejan llevar por las emociones. Al fin y al cabo, ellos como el común de los mortales, también son humanos.”

 

           Ya nos gustaría saber cómo es, ese vacío cuántico y qué pasa allí

Me llama poderosamente la atención lo que conocemos como las fluctuaciones de vacío, esas oscilaciones aleatorias, impredecibles e in-eliminables de un campo (electromagnético o gravitatorio), que son debidas a un tira y afloja en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada momentáneamente energía de regiones adyacentes y luego la devuelven. Hace un par de días que hablamos de ello.

Ordinariamente, definimos el vacío como el espacio en el que hay una baja presión de un gas, es decir, relativamente pocos átomos o moléculas.  En ese sentido, un vacío perfecto no contendría ningún átomo o molécula, pero no se puede obtener, ya que todos los materiales que rodean ese espacio tienen una presión de vapor finita.  En un bajo vacío, la presión se reduce hasta 10^-2 pascales, mientras que un alto vacío tiene una presión de 10^-2-10^-7 pascales.  Por debajo de 10^-7 pascales se conoce como un vacío ultra-alto.

No puedo dejar de referirme al vacío theta (vació θ) que, es el estado de vacío de un campo gauge no abeliano (en ausencia de campos fermiónicos y campos de Higgs). En el vacío theta hay un número infinito de estados degenerados con efecto túnel entre estos estados.  Esto significa que el vacío theta es análogo a una función de Bloch en un cristal.

Se puede derivar tanto como un resultado general o bien usando técnicas de instantón.  Cuando hay un fermión sin masa, el efecto túnel entre estados queda completamente suprimido. Cuando hay campos fermiónicos con masa pequeña, el efecto túnel es mucho menor que para campos gauge puros, pero no está completamente suprimido.

                               ¡Es tanto lo que hay pero que no podemos ver!

Si buscamos por ahí podremos leer explicaciones como esta: “En la Teoría cuántica de campos,  el vacío cuántico (también llamado el vacío) es el estado cuántico con la menor energía posible. Generalmente no contiene partículas físicas. El término “Energía de punto cero” es usado ocasionalmente como sinónimo para el vacío cuántico de un determinado campo cuántico.

De acuerdo a lo que se entiende actualmente por vacío cuántico o “estado de vacío”, este “no es desde ningún punto de vista un simple espacio vacío” , y otra vez: “es un error pensar en cualquier vacío físico como un absoluto espacio vacío.” De acuerdo con la mecánica cuántica, el vacío cuántico no está verdaderamente vacío sino que contiene ondas electromagnéticas fluctuantes y partículas que saltan adentro y fuera de la existencia.

Según las modernas teorías de las partículas elementales, el vacío es un objeto físico, se puede cargar de energía y se puede convertir en varios estados distintos. Dentro de su terminología, los físicos hablan de vacíos diferentes. El tipo de partículas elementales, su masa y sus interacciones están determinados por el vacío subyacente. La relación entre las partículas y el vacío es similar a la relación entre las ondas del sonido y la materia por la que se propagan. Los tipos de ondas y la velocidad a la que viajan varía dependiendo del material.”

Como nos dicen en este anuncio del Kybalion, nada es estático en el Universo y, todo está en continuo movimiento o vibración. Habreis oido hablar de la energía de punto cero que permanerce en una sustancia en el cero absoluto (cero K). Está de acuerdo con la teoría cuántica, según la cual, una partícula oscilando con un movimiento armónico simple no tiene estado estacionario de energía cinética nula. Es más, el Principio de Incertidumbre no permite que esta partícula esté en reposo en el punto central exacto de sus oscilaciones. Del vacío surgen sin cesar partículas virtuales que desaparecen en fracciones de segundo, y, ya conoceis, por ejemplo, el Efecto Casimir en el que dos placas pueden producir energía negativa surgidas del vacío.

De todas las maneras, en este momento sabemos tanto de la espuma cuántica como de nuestra presencia en el Universo, es decir, nada. Todo son conjeturas, suposiciones e hipótesis que nos hacen imaginar lo que pueda existir a la distancia de Planck. Claro que  en una longitud de 10^-35 metros, sí que es fácil imaginar que lo que podamos ver allí sería simplemente una especie de espuma cuántica asociada a lo que estimamos que sería la gravedad cuántica.

Emilio Silvera V.

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      El Centro Galáctico es un lugar peligroso, ahí mora Gargantúa, un agujero negro Gigante

Nos han repetido hasta la saciedad que, todo surgió de la Nada. Claro que, de la nada no puede surgir ninguna cosa, si surgió… ¡Es porque había! Nos dicen: “De un punto con densidad infinita y de una energía inimaginable”. ¿No sería una fluctuación del Vacío?

“En Cosmología, las condiciones “iniciales” raramente son absolutamente iniciales, pues nadie sabe como calcular el estado de la materia y el espacio-tiempo antes del Tiempo de Planck, que culminó alrededor de 10^-43 de segundo Después del Comienzo del Tiempo.”

 

Parece que la Astronomía más antigua nació en el Paleolítico como una necesidad básica de observación del cielo para el  seguimiento del tiempo y la predicción de las estaciones,  como lo demuestran huesos con marcas que podrían representar las fases lunares. Posteriormente, civilizaciones como la sumeria y babilónica en Mesopotamia la desarrollaron sistemáticamente para predecir eclipses y crear calendarios.

Es verdaderamente encomiable la pertinaz insistencia del ser humano por saber, y, en el ámbito de la Astronomía, desde los más remotos “tiempos” que podamos recordar o de los que tenemos alguna razón, nuestra especie ha estado interesada en saber, el origen de los objetos celestes, los mecanismos que rigen sus movimientos y las fuerzas que están presentes.

Claro que, nosotros, los Humanos, llevamos aquí el tiempo de un parpadeo del ojo si lo comparamos con el Tiempo del Universo. Sin embargo, nos hemos valido de todos los medios posibles para llegar al entendimiento de las cosas, incluso sabemos del pasado a través del descubrimiento de la vida media de los elementos y mediante algo que denominamos datación, como la del Carbono 14, podemos saber de la edad de muchos objetos que, de otra manera, sería imposible averiguar.

La vida de los elementos es muy útil y, al mismo tiempo, nos habla de que todo en el Universo tiene un Tiempo Marcado. Por ejemplo, la vida media del Uranio 238 sabemos que es de 4.000 millones de años, y, la del Rubidio tiene la matusalénica vida media de 47.000 millones de años, varias veces la edad que ahora tiene el Universo.

Lepidolita, una de las mayores fuentes del raro rubidio y del cesio. El rubidio también fue descubierto, como el cesio, por los físicos alemanes Robert Wilhem Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff en 1861; en este caso por el método espectroscópico. Su nombre proviene del latín “rubidus” (rubio), debido al color de sus líneas en el espectro.

• Color blanco-plateado brillante
• Reacciona violentamente con el agua produciendo hidrógeno
• Arde espontáneamente en contacto con el aire, formando óxido de rubidio
• Muy blando

El rubidio es un elemento bastante abundante en la corteza terrestre y está presente hasta en 310 partes por millón (ppm). Por su abundancia ocupa un lugar justamente por debajo del carbono y el cloro y por encima del flúor y del estroncio. El agua de mar contiene 0,2 ppm de rubidio, concentración que (aunque baja) es el doble de la concentración de litio.

Pero, aunque abundante, el rubidio se encuentra distribuido en pequeñas cantidades, generalmente asociado con el cesio, con el cual tiene una gran semejanza, en cenizas del tabaco, el te y el café; y en los minerales lepidolita y carnalita.

                                                             Lepidolita

                                                            Carnalita

El Rubidio ha sido detectado en las estrellas y, siendo muy abundante en la corteza terrestre, es utilizado en en ciencia y tecnologías puntas, por lo que está presente en muchos laboratorios. El rubidio es semejante al cesio y al litio en que está integrado en minerales complejos; no se encuentra en la naturaleza como sales simples de halogenuros, como ocurre con el sodio y el potasio.

Es tan reactivo con oxígeno que puede arder espontáneamente con este elemento puro. El metal pierde el brillo muy rápidamente al aire, forma un recubrimiento de óxido y puede arder. Los óxidos que se producen son una mezcla de Rb₂O, Rb₂O₂ y RbO₂. El metal fundido se inflama espontáneamente al aire.

El rubidio reacciona violentamente con agua o hielo a temperaturas por debajo de –100º C (-148º F). Reacciona con hidrógeno para formar un hidruro, uno de los hidruros alcalinos menos estables.

No reacciona con nitrógeno. Con bromo o cloro, el rubidio reacciona vigorosamente con formación de flama. Se pueden preparar compuestos organo-rubídico con técnicas parecidas a las que se utilizan con el sodio y el potasio.

La mayor parte de los usos de rubidio metálico y de sus compuestos son los mismos que los del cesio y sus compuestos.

                                                                                 Átomo de Rubidio 85 diciendo ‘hola’ a la cámara.

Pero, ¿qué estoy haciendo? El trabajo era sobre el primer momento de nuestro universo, y, me dejé llevar por el rubidio, volvamos a lo nuestro y comencemos el comentario de hoy, ahora sí, sobre el…

Big Bang

Hablaremos ahora del Big Bang, esa teoría aceptada por todos y que nos dice cómo se formó nuestro universo y comenzó su evolución hasta ser como ahora lo conocemos. De acuerdo a esta teoría, el universo se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad, y desde entonces ha estado siempre expandiéndose. La teoría de la relatividad general predice la existencia de una singularidad en el comienzo, cuando la temperatura y la densidad eran infinitas.

La mayoría de los cosmólogos interpretan esta singularidad como una indicación de que la relatividadgeneral de Einstein deja de ser válida en el universo muy primitivo (no existía materia), y el comienzo mismo debe ser estudiado utilizando una teoría de cosmología cuántica.

El tiempo de Planck es una unidad de tiempo considerada como el intervalo temporal más pequeño que puede ser medido. Se denota mediante el símbolo t_P. En cosmología, el tiempo de Planck representa el instante de tiempo más antiguo en el que las leyes de la física pueden ser utilizadas para estudiar la naturaleza y evolución del Universo. Se determina como combinación de otras constantes físicas en la forma siguiente:

 5.39124(27) × 10⁻⁴³ segundos

 

Llegados a este punto, me remito al párrafo primero del comentario de hoy, en él se deja claro que, nada sabemos de ese instante primero anterior al T_p. ¿Qué habría allí entonces, qué sustancias dieron lugar a la materia y, de dónde salieron las fuerzas fundamentales que rigen el universo?

    Esto llego miles de millones de años más tarde pero, ¿Qué había antes del comienzo del Tiempo?

Las respuestas están escondidas en ese primer intervalo infinitesimal que está antes del Comienzo del Tiempo que conocemos, es una fracción de tiempo que nos queda en la más absoluta oscuridad. Nadie ha podido ir más allá del Tiempo de Planck y, siendo un intervalo de tiempo tan pequeño… ¡nos diría tantas cosas!

Una buena vela encendida no es suficiente para alumbrar nuestra ignorancia de lo que pasó en los primeros momentos del “Big Bang”. Sin embargo…La esperanza es lo último que se pierde, y, aunque los físicos cuando tratan de exponer con sus matemáticas aquellos hechos primeros, las primeras fracciones del primer segundo del Big Bang, se ven imposibilitados…Esperamos que, más adelante, en el futuro lejano, podamos entrar en ese Tiempo de Planck ahora inalcanzable.

Con nuestro conocimiento actual de física de partículas de altas energías, podemos hacer avanzar el reloj hacia atrás a través de la teoría leptónica y la era hadrónica hasta una millonésima de segundo después del Big Bang, cuando la temperatura era de 10¹³ K. Utilizando una teoría más especulativa, los cosmólogos han intentado llevar el modelo hasta 10³⁵ s después de la singularidad, cuando la temperatura era de 10²⁸ K. Esa infinitesimal escala de longitud es conocida como límite de Planck, = 10^-35 m, que en la Ley de radiación de Planck, es distribuida la energía radiada por un cuerpo negro mediante pequeños paquetes discretos llamados cuantos, en vez de una emisión continua. A estas distancias, la gravedad está ausente para dejar actuar a la mecánica cuántica.

La teoría del Big Bang es capaz de explicar la expansión del universo, la existencia de una radiación de fondo cósmica y la abundancia de núcleos ligeros como el helio, el helio-3, el deuterio y el litio-7, cuya formación se predice que ocurrió alrededor de un segundo después del Big Bang, cuando la temperatura reinante era de 10¹⁰ K.

La radiación de fondo cósmica proporciona la evidencia más directa de que el universo atravesó por una fase caliente y densa. En la teoría del Big Bang, la radiación de fondo es explicada por el hecho de que durante el primer millón de años más o menos (es decir, antes del desacoplo de la materia y la radiación), el universo estaba lleno de plasma que era opaco a la radiación y, por tanto, en equilibrio térmico con ella. Esta fase es habitualmente denominada “bola de fuego primordial“.

         Se produjo la gran explosión y, lo demás llegó más tarde

Como nadie estuvo allí para tomar una fotografía de la gran explosión, ponemos una que quiere figurar aquel momento que, desde luego, tuvo que ser mucho más grandioso.

Cuando el universo se expandió y se enfrió a unos 3000 ºK, se volvió transparente a la radiación, que es la que observamos en la actualidad, mucho más fría y diluida, como radiación térmica de microondas. El descubrimiento del fondo de microondas en 1.956 puso fin a una larga batalla entre el Big Bang y su rival, la teoría del universo estacionario de F. Hoyle y otros, que no podía explicar la forma de cuerpo negro del fondo de microondas. Es irónico que el término Big Bang tuvo inicialmente un sentido burlesco y fue acuñado por Hoyle, contrario a la teoría del universo inflacionario y defensor del estacionario.

Para fijar más claramente los hechos se debe extender la explicación evolutiva del universo en las fases principales que son:

Las que salieron de ese clima de enormes temperaturas ahora inimaginables, de ahí surgió lo que conocemos como materia, y, durante varias etapas o eras (de la radiación, de la materia, hadrónica y bariónica… llegamos al momento presente habiendo descubierto muchos de los secretos que, el Universo guardaba celosamente para que, nosotros, los pudiéramos desvelar.

La Era de Planck:

En cosmología, la época de Planck es el más temprano período de Tiempo en la historia del universo, entre cero y 10⁻⁴³ segundos (como antes decía, un tiempo de Planck), durante el cual las cuatro fuerzas (nucleares fuerte y débil, electromagnética y gravitatoria, estaban unificadas en una sola fuerza y aún, no existían las partículas elementales que más tarde surgirían para formar la materia.

Es la era que se inició con el surgir de la materia,  cuando el efecto gravitacional de la materia primera comenzó a dominar sobre el efecto de presión de radiación. Aunque la radiación es no masiva, tiene un efecto gravitacional que aumenta con la intensidad de la radiación. Es más, a altas energías, la propia materia se comporta como la radiación electromagnética, ya que se mueve a velocidades próximas a la de la luz. En las etapas muy antíguas del universo, el ritmo de expansión se encontraba dominado por el efecto gravitacional de la presión de radiación, pero a medida que el universo se enfrió, este efecto se hizo menos importante que el efecto gravitacional de la materia. Se piensa que la materia se volvió predominante a una temperatura de unos 10⁴ K, aproximadamente 30.000 años a partir del Big Bang. Este hecho marcó el comienzo de la era de la materia.

Era de la radiación

Periodo entre 10^-43 s (la era de Planck) y 300.000 años después del Big Bang. Durante este periodo, la expansión del universo estaba dominada por los efectos de la radiación o de las partículas rápidas (a altas energías todas las partículas se comportan como la radiación). De hecho, la era leptónica y la era hadrónica son ambas subdivisiones de la era de radiación.

La era de radiación fue seguida por la era de la materia que antes se reseña, durante la cual los partículas lentas dominaron la expansión del universo.

Era hadrónica

Corto periodo de tiempo entre 10^-6 s y 10^-5 s después del Big Bang en el que se formaron las partículas atómicas pesadas, como protones, neutrones, piones y kaones entre otras. Antes del comienzo de la era hadrónica, los quarks se comportaban como partículas libres. El proceso por el que se formaron los quarks se denomina transición de fase quark-hadrón. Al final de la era hadrónica, todas las demás especies hadrónicas habían decaído o se habían desintegrado, dejando sólo protones o neutrones. Inmediatamente después de esto el universo entró en la era leptónica.

Era Leptónica

Intervalo que comenzó unos 10^-5 s después del Big Bang, en el que diversos tipos de leptones eran la principal contribución a la densidad del universo. Se crearon pares de leptones y anti-leptones en gran número en el universo primitivo, pero a medida que el universo se enfrió, la mayor parte de las especies leptónicas fueron aniquiladas. La era leptónica se entremezcla con la hadrónica y ambas, como ya dije antes, son subdivisiones de la era de la radiación. El final de la era leptónica se considera normalmente que ocurrió cuando se aniquilaron la mayor parte de los pares electrón-positrón, a una temperatura de 5×10⁹ K, más o menos un segundo después del Big Bang. Después, los leptones se unieron a los hadrónes para formar átomos.

Así se formó nuestro universo, a partir de una singularidad que explotó expandiendo toda la densidad y energía a unas temperaturas terroríficas, y a partir de ese mismo instante conocido como Big Bang, nacieron, como hermanos gemelos, el tiempo y el espacio junto con la materia que finalmente desembocó en lo que ahora conocemos como universo.

El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes.

El universo es el conjunto de todo lo que existe, incluyendo (como he dicho) el espacio, el tiempo y la materia.  El estudio del universo se conoce como cosmología. Los cosmólogos distinguen al Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría física como por ejemplo, el universo de Friedmann o el universo de Einstein-de Sitter. El universo real está constituido en su mayoría de espacios que aparentemente están vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas, planetas, gases y otros objetos cosmológicos.

El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes. Existe evidencia creciente de que el espacio puede estar lleno de una materia oscura invisible que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles.

Como ya quedó claro antes, el concepto más favorecido de origen del universo es la teoría del Big Bang, de acuerdo con la cual el universo se creó a partir de una densa y caliente concentración enorme de materia (una singularidad) en una bola de fuego que explotó y se expandió para crear el espacio, el tiempo y toda la materia que lo conforme. Todo ello ocurrió, según los datos de que se disponen, hace ahora aproximadamente 15.000 millones de años, o 15 eones (10⁹)

           La NASA midiendo la curvatura en el espacio-tiempo alrededor del planeta

El universo se formó y apareció el tiempo y el espacio y la materia. Es lo que dice la teoría que antes hemos descrito. Sin embargo, hay muchas cuestiones que, por lo menos a mí, no han quedado claras y me llevan a preguntas tales como:

¿Cuántas partículas hay en el universo?

¿De dónde vino la sustancia del universo?

¿Qué hay más allá del borde del universo?

¿Será cierto el suceso que nos cuentan del Big Bang?

¿Serán variables con el paso del Tiempo, las Constantes universales?

¿Existen otros universos?

¿Por qué la Naturaleza puso a las estrellas tan alejadas las unas de3 las otras?

¿Existirá vida inteligente en otros mundos?

En realidad, no existen respuestas concretas para estas preguntas (ni para muchísimas otras), porque para empezar no sabemos como es de grande el universo. Sin embargo, si podemos hacer algunas hipótesis. Pero eso sí… ¡Las preguntas siguen siendo más abundantes que las respuestas!

                                  El Universo está lleno de espacios “vacíos”

Podemos calcular que hay unas 100.000.000.000 de galaxias en el universo. Cada una de estas galaxias tiene una media de masa igual a 100.000.000.000 la masa del Sol. Quiere decir que la cantidad total de materia en el universo sería igual a 10¹¹×10¹¹ ó 10²² veces la masa del Sol.

Ilustración del universo observable con el Sistema Solar en el centro, los planetas interiores, el cinturón de Asteroides, los planetas exteriores, el cinturón de Kuiper, la nube de Oort, Alfa Centauri, el brazo de Perseo, la Via Láctea, Andrómeda y las galaxias cercanas, la telaraña cósmica de cúmulos galácticos, la radiación de fondo de microondas y el Big Bang en el borde. Sobre la masa total del universo, estos son los cálculos actuales que, deben ser confirmados:  en el universo hay materia suficiente para hacer 10.000.000.000.000.000.000.000 (diez mil trillones) de soles como el nuestro.

La masa del Sol es de 2×10³³ gramos. Esto significa que la cantidad total de materia en el universo tiene una masa de: 10²²×2×10³³ ó  2×10⁵⁵ gramos. Lo que podemos reseñar:

20.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000, que es igual a veinte nonillones.

Imagen: (las magnitudes en la imagen deben desplazar el punto decimal una posición a la izquierda) que explica la diferencia sobre el dato de la edad del universo (1.37×10¹⁰ años luz) en comparación a la estimación sobre el radio actual del universo observable (4.65×10¹⁰ años luz). La explicación de tal sería que al mirar la radiación de fondo y las galaxias más lejanas se observa el pasado con una mayor densidad de materia por centímetro cúbico del universo.

A pesar de su ínfima dimensión, los nucleones conformados por tripletes de quarks (protones y neutrones),  se unen a los electrones para formar los átomos y, estos a su vez, son los que forman la materia que conforman las Galaxias del Universo y todos los demos objetos que podemos observar.

Miremos ahora al revés. La masa del universo está concentrada casi por entero en los nucleones que contiene. Los nucleones son partículas diminutas y hacen falta 6×10²³ de ellas para formar una masa equivalente a un gramo.

Pues bien, si 6×20²³ nucleones hacen 1 g, y si hay 2×10⁵⁵ g en el universo, entonces el número total de nucleones en el universo podría ser de 6×10²³×2×10⁵⁵ ó 12×10⁷⁸, que de manera más convencional se escribiría 1,2×10⁷⁹.

                    Eddington

En uno de mis trabajos que se titulaba los grandes números del Universo, se habló de como Arthur Stanley Eddington, un extraordinario científico que había sido el primero en descubrir cómo se alimentaban las estrellas a partir de reacciones nucleares. También  hizo importantes contribuciones a nuestra comprensión de las galaxias, escribió la primera exposición sistemática de la teoría de la relatividad general de Einstein y fue el responsable de la expedición que durante un eclipse de Sol, pudo confirmar con certeza la predicción de la relatividad general que debería desviar la luz estelar que venía hacia la Tierra en aproximadamente 1’75 segundos de arco cuando pasaba cerca de la superficie solar, cuyo espacio estaría curvado debido a la gravedad generada por la masa del Sol. En aquella expedición, el equipo de Eddington hizo una exitosa medición del fenómeno desde la isla Príncipe, que confirmó que Einstein tenía razón y que su teoría predecía de manera exacta la medida de curvatura del espacio en función de la masa del objeto estelar que genera la gravitación distorsionando el espacio-tiempo a su alrededor.

Entre los números que Eddington consideraba de importancia primordial estaba al que ahora conocemos como número de Eddington, que es igual al número de protones en el universo visible. Eddington calculó (a mano) este número con enorme precisión en un crucero trasatlántico, sentado en cubierta, con libreta y lápiz en la mano, tras calcular concienzudamente durante un tiempo, finalizó escribiendo:

“Creo que el Universo hay:

15.747.724.136.275.002.577.605.653.961.181.555.468.044.717.914.527.116.709.366.231.425.076.185.631.031.296 de protones y el mismo número de electrones”.

Este número enorme, normalmente escrito N_Edd, es aproximadamente igual a 10⁸⁰.  Lo que atrajo la atención de Eddington hacia él era el hecho de que debe ser un número entero, y por eso en principio puede ser calculado exactamente.

Los astrónomos opinan que el 90 por 100 de los átomos de universo son hidrógeno, el 9 por 100 helio y el 1 por 100 elementos más complejos.  Una muestra de 100 gramos, o mejor 100 átomos, consistiría entonces en 90 átomos de hidrógeno, 9 de helio y 1 de oxígeno (por ejemplo). Los núcleos de los átomos de hidrógeno contendrían 1 nucleón cada uno: 1 protón. Los núcleos de los átomos de helio contendrían 4 nucleones cada uno: 2 protones y 2 neutrones. El núcleo del átomo de oxígeno contendría 16 nucleones: 8 protones y 8 neutrones. Los 100 átomos juntos contendrían, por tanto, 145 nucleones: 116 protones y 26 neutrones.

Existe una diferencia entre estos dos tipos de nucleones. El neutrón no tiene carga eléctrica y no es preciso considerar ninguna partícula que lo acompañe. Pero el protón tiene una carga eléctrica positiva, y como el universo es, según creemos, eléctricamente neutro en su conjunto, tiene que existir un electrón(con carga eléctrica negativa) por cada protón, creando así el equilibrio existente.

De esta manera, por cada 142 nucleones hay 116 electrones (para compensar los 116 protones). Para mantener la proporción, los 1’2×10⁷⁹ nucleones del universo tienen que ir acompañados de 1×10⁷⁸electrones. Sumando los nucleones y electrones, tenemos un número total de 2’2×10⁷⁹ de partículas de materia en el universo visible y que podemos comprobar. Lo cual se puede escribir como:

22.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (ó 22 tredecillones).

La grandeza de nuestro Universo tiene su origen en las minúsculas partículas que conforman la materia, en las interacciones fundamentales que rigen las leyes y, en las constantes universales que indican cómo deben ser las cosas: la velocidad de la luz, la masa del electrón, la constante de estructura fina…

De las demás partículas, las únicas que existen en cantidades importantes en el universo son los fotones, los neutrinos y posiblemente los gravitones, pero son partículas sin masa. Veintidós tredecillones es, después de todo, un número apreciable para un universo de importancia.

              Si no se explican estas imágenes… ¿Quién podría decir lo que cada una de ellas es?

Una historia que circula por Internet desde hace muchos años cuenta que nuestro Sol forma parte de las Pléyades, que son un grupo de estrellas muy jóvenes que se encuentran a 450 años luz de la Tierra y que pertenecen a la constelación de Tauro. Este grupo de estrellas gira alrededor de Alcyon, la estrella más grande del grupo. El Sol tardaría 24.000 años en completar una órbita completa alrededor de Alcyon. Alrededor de esta estrella existiría un anillo de fotones que sería atravesado dos veces por el Sol en cada órbita, tardando cada vez 2000 años. Durante estos 2.000 años nuestro planeta estará continuamente bajo una iluminación omnidireccional permanente, que no producirá sombras. Los efectos de esta radiación fotónica serían entre otros el de la aparición de una nueva glaciación, disminución de la velocidad de rotación de la Tierra y cambio del eje de rotación.

Nadie sabe de dónde vino la sustancia del universo, no siempre la ciencia puede dar respuesta a todo, es la manera de regular los sistemas para obtener respuestas tras el duro trabajo del estudio, la investigación y el experimento. Hasta el momento nos falta información para contestar la pregunta.

              El día que lleguemos a saber lo que encierran los forones…nos podemos llevar una gran sorpresa

“La respuesta podía estar en la existencia de “energía negativa” que igualara la “energía positiva” ordinaria, pero con la particularidad de que cantidades iguales de ambos se unirían para dar nada como resultado”.

¿Qué sabemos del vacío?

En realidad todo podría ser muy simple, tanto como + 1 – 1 = 0

Diversas fuentes y pesquisas han podido lograr que el presente trabajo vea la luz y sea publicado aquí.

Cierro el trabajo dando las gracias a I. Asimov por sus ideas aquí incluídas.

Emilio Silvera V.

[?]

El problema de si las constantes físicas son realmente constantes se las trae. Aparte del trabalenguas terminológico arrastra tras de sí unas profundas consecuencias, ya que, si alguna de ellas no fuesen constantes… ¿Cómo podría estar presente la vida en el Universo? Son precisamente, estos parámetros, los que permitieron que la vida pudiera surgir.

Todos hablan del ajuste fino del universo, es decir, esa seríe de parámetros que, en su conjunto, son los que hacen que la vida sea posible aquí en la Tierra (es la única que podemos conocer), y, si sucedió “aquí, creo que también lo hizo en otros mundos, ya que nuestro universo es igual en todas partes.

Muchos parámetros clave de la física no parecen estar fuertemente limitados por la biología. Tomemos el ejemplo tan citado de la abundancia de carbono. La existencia del carbono como elemento de larga vida depende de la relación entre las fuerzas electromagnéticas y las nucleares fuertes, que determina la estabilidad del núcleo. Pero los núcleos mucho más pesados que el carbono son estables, por lo que el elemento que da vida se encuentra cómodamente dentro del rango de estabilidad. La fuerza electromagnética podría ser sustancialmente más fuerte, sin amenazar la estabilidad del carbono. Por supuesto, si fuera más fuerte, entonces la resonancia nuclear específica responsable de la abundancia de carbono sería inoperable, pero no está claro qué tan grave sería esto. La vida podría surgir, aunque más escasamente, en un universo donde el carbono fuera simplemente un elemento traza, o podría haber abundante carbono debido a diferentes resonancias nucleares.

El físico Paul Davies ha afirmado que «la tentación de creer que el Universo es el producto de algún tipo de diseño… es abrumadora» y que «ahora hay un amplio acuerdo entre los físicos y los cosmólogos de que el universo está, en muchos aspectos, ‘afinado’ para la vida». Sin embargo, continúa, «la conclusión no es tanto que el universo está afinado para la vida, sino que está afinado para los bloques de construcción y los entornos que la vida requiere». ​

Pero el propio Davies rechaza el diseño inteligente. Por su parte, Davies sostuvo «si hay un significado último para la existencia, como creo que es el caso, la respuesta se encuentra dentro de la naturaleza, no más allá de ella. De hecho, el universo podría ser un ajuste, pero si es así, se ha ajustado a sí mismo».​

Si cambiara la carga eléctrica del electrón, o, la masa del protón… ¡Los átomos no se podrían formar! U, sin átomos ¿Cómo se podrían formar las moléculas de la materia?

Estos y otros parámetros de la naturaleza hace que nuestro Universo sea tal como lo podemos ver

Está muy claro que, nuestro “mundo” es como es, debido a una serie de parámetros que poco a poco, hemos ido identificando y hemos denominado Constantes de la Naturaleza. Esta colección de números misteriosos son los culpables, los responsables, de que nuestro universo sea tal como lo conocemos que, a pesar de la concatenación de movimientos caóticamente impredecibles de los átomos y las moléculas, nuestra experiencia es la de un mundo estable y que posee una profunda consistencia y continuidad.

El físico Victor Stenger se opuso al ajuste fino, y especialmente al uso teísta de los argumentos del ajuste fino. Sus numerosas críticas incluyeron lo que él llamó «la suposición totalmente injustificada de que solo la vida basada en el carbono es posible». A su vez, el astrofísico Luke Barnes ha criticado gran parte del trabajo de Stenger.​

La validez de los ejemplos de ajuste fino a veces se cuestiona sobre la base de que dicho razonamiento es un antropomorfismo subjetivo aplicado a las constantes físicas naturales. Los críticos también sugieren que la afirmación de un universo afinado y del principio antrópico son esencialmente tautologías.​

Sí, nosotros también hemos llegado a saber que con el paso del tiempo, aumenta la entropía y las cosas cambian. Sin embargo, algunas cosas no cambian, continúan siempre igual, sin que nada les afecte. Esas, precisamente, son las constantes de la naturaleza que, desde mediados del siglo XIX, comenzó a llamar la atención de físicos como George Johnstone Stoney (1.826 – 1.911, Irlanda).

¿Qué haríamos sin las Constantes universales? Bueno, no podríamos hacer nada… ¡No estaríamos aquí!

     Alfa (α), la constante de estructura fina. … en lo relativo a las constantes de la naturaleza, éstas habrían surgido sin ser invitadas y, como mostraban claramente sus unidades naturales (unidades …

Parece, según todas las trazas, que el universo, nuestro universo, alberga la vida inteligente porque las constantes de la naturaleza son las que aquí están presentes, cualquier ligera variación en alguna de estas constantes habría impedido que surgiera la vida en el planeta que habitamos. El universo con las constantes ligeramente diferentes habría nacido muerto, no se hubieran formado las estrellas ni se habrían unido los quarks para construir nucleones (protones y neutrones) que formaran los núcleos que al ser rodeados por los electrones construyeron los átomos que se juntaron para formar las moléculas y células que unidas dieron lugar a la materia.  Esos universos con las constantes de la naturaleza distintas a las nuestras, estarían privados del potencial y de los elementos necesarios para desarrollar y sostener el tipo de complejidad organizada que nosotros llamamos vida.

¿Se aplicará a las Constantes este pensamiento?

Nadie ha sabido responder a la pregunta de si las constantes de la naturaleza son realmente constantes o llegará un momento en que comience su transformación. Hay que tener en cuenta que para nosotros, la escala del tiempo que podríamos considerar muy grande, en la escala de tiempo del universo podría ser ínfima. El universo, por lo que sabemos, tiene 13.500 millones de años. Antes que nosotros, el reinado sobre el planeta correspondía a los dinosaurios, amos y señores durante 150 millones de años, hace ahora de ello 65 millones de años.  Mucho después, hace apenas 2 millones de años, aparecieron nuestros antepasados directos que, después de una serie de cambios evolutivos desembocó en lo que somos hoy.

Durante mucho tiempo, la fuerza de la gravedad hizo que nubes masivas de hidrógeno y helio colapsaran sobre sí mismas. A medida que el gas se iba concentrando, la presión en el centro aumentaba, y con la presión aumentaba también la temperatura.

Cuando la presión y la temperatura fueron lo suficientemente altas comenzaron las reacciones de fusión. En ese momento, hace unos 13.000 millones de años, apenas 1.000 millones de años después del Big Bang, nacieron las primeras ESTRELLAS, estrellas con mayúsculas pues se piensa que eran GIGANTES.

Se cree que las primeras estrellas fueron muy masivas, de al menos unas cien veces la masa de nuestro Sol, y, por tanto, más grandes que las grandes estrellas de las Pléyades.

       Había grumos con mayor densidad de materia.

Por efecto de la gravedad, la materia empieza a acumularse donde hay un poco más de materia. Las regiones con mayor densidad atraen a la materia de su alrededor.

Con el paso de cientos de millones de años se van formando estructuras de materia y vacíos.

La gravedad va dando forma a estas estructuras: son los gérmenes de galaxias primitivas detectables hoy en día.

Todo ello pudo suceder como consecuencia de que, 200 millones de años después del Big Bang se formaron las primeras estrellas que, a su vez, dieron lugar a las primeras galaxias.

El material primario del universo fue el hidrógeno, el más sencillo y simple de los elementos que componen la tabla periódica. Hoy día, 13.500 millones de años después, continúa siendo el material más abundante del universo junto al helio.

Para hacer posible el resurgir de la vida, hacían falta materiales mucho más complejos que el hidrógeno; éste era demasiado simple y había que fabricar otros materiales que, como el carbono, el hidrógeno pesado, el nitrógeno, oxígeno, etc, hicieran posible las combinaciones necesarias de materiales diferentes y complejos que, al ser bombardeados por radiación ultravioleta y rayos gammas provenientes del espacio, diera lugar a la primera célula orgánica que sería la semilla de la vida.

¿Quién, entonces, fabricó esos materiales complejos si en el universo no había nadie?

Buena pregunta. Para contestar tengo que exponer aquí algunas características de lo que es una estrella, de cómo se puede formar, como puede ser, y cuál será su destino final. Veamos:

Grandes masas de materia (hidrógeno y Helio) se van agrupando por la Gravedad y más denso en el centro alcanza temperaturas enormes hasta que comienza a brillar como protoestrella, más tarde consiguen la fusión del hidrógeno en Helio y entran en la Secuencia Principal. Desde entonces, el nacimiento y la muerte de las estrellas no han dejado de suceder . Hoy en día podemos ver cómo se forman en distintas nubes de gas, como la de la imagen, situada cerca de la Gran Nube de Magallanes. Ahí se producen las secuencias necesarias para que surjan protoestrellas que se hacen mayores y, en ocasiones tienen consigo sus propios planetas que la orbitan durante miles de millones de años.

Lo que conocemos como estrella es una bola de gas luminosa que, durante una etapa de su vida, produce energía por la fusión nuclear del hidrógeno en helio. El término estrella, por tanto, no sólo incluye estrellas como el Sol, que están en la actualidad quemando hidrógeno, sino también protoestrellas, aún en formación y no lo suficientemente calientes como para que dicha combustión nuclear haya comenzado, y también varios tipos de objetos más evolucionados como estrellas gigantes y supergigantes, que están quemando otros combustibles nucleares, o las enanas blancas y las estrellas nucleares, que están formadas por combustible nuclear gastado.

Las estrellas se forman a partir de enormes nubes de gas y polvo que a veces tienen hasta años-luz de diámetro.  Las moléculas de polvo, unidas a las de los gases, se rozan y se ionizan, se calientan y la  nube comienza a girar lentamente. El enorme conglomerado, poco a poco se va juntando y la temperatura aumenta. Tal enormidad de materia crea una fuerza gravitatoria que hace contraerse la nube sobre sí misma; su diámetro y su temperatura en el núcleo es tal que se produce la fusión de los protones de hidrógeno que se transforman en un material más complejo, el helio, y ese es el momento en que nace la estrella que, a partir de ahí, puede estar miles de millones de años brillando y produciendo energía termonuclear.

La masa máxima de las estrellas puede rondar las 120 masas solares (salvo excepciones), es decir, ser 120 veces mayor que nuestro Sol, y por encima de este límite sería destruida por la enorme potencia de su propia radiación. La masa mínima para poder ser una estrella se fija en 0’08 masas solares; por debajo de ella, los objetos no serían lo suficientemente calientes en sus núcleos como para que comience la combustión del hidrógeno y se convertirían en enanas marrones. Las luminosidades de las estrellas varían desde alrededor de medio millón de veces la luminosidad del Sol para las más calientes hasta menos de la milésima de la del Sol para las enanas más débiles. Aunque las estrellas más prominentes visibles a simple vista son más luminosas que el Sol, la mayoría de las estrellas son en realidad más débiles que éste y, por tanto, imperceptibles a simple vista.

                        De momento no se ha descubierto ninguna

Como he dicho antes, el brillo de las estrellas (la luz y el calor) es el resultado de la conversión de masa en energía (E = mc²), por medio de reacciones nucleares, las enormes temperaturas de millones de grados de su núcleo, hace posible que los protones de los átomos del hidrógeno se fusionen y se conviertan en átomos de helio. Por cada kilogramo de hidrógeno quemado de esta manera, se convierten en energía aproximadamente siete gramos de masa. De acuerdo con la famosa ecuación de Einstein (arriba reseñada), los siete gramos equivalen a una energía de 6’3 × 10¹⁴ julios. Las reacciones nucleares no sólo aportan la luz y el calor de las estrellas, sino que también producen elementos pesados, más complejos que el hidrógeno y el helio que, posteriormente, son  distribuidos por el universo, cuando al final de la estrella, esta explota en supernova, lanzando sus capas exteriores al espacio que de esta forma, deja “sembrado” de estos materiales el “vacío” estelar.

La variedad de estrellas es grande y para los estudiosos fascinantes.  Tal diversidad es debida a la evolución que desde su formación tiene cada tipo de estrella en función de su masa y de los gases y polvo cósmico que la forman y los que se crean en su núcleo (horno solar) a miles de millones de grados de temperatura capaces de transformar materiales simples como el hidrógeno hacia una gama más compleja y pesada que, finalmente, mediante la explosión de supernova (más temperatura), arroja al espacio materiales que, a su vez, forman nuevas estrellas de 2ª y 3ª generación con materiales complejos.  La vida en nuestro planeta pudo surgir gracias a que en la Tierra había abundancia de estos materiales creados en las estrellas. Podemos decir, sin temor a equivocarnos que nosotros mismos estamos hechos del  material creado en las estrellas lejanas que posiblemente, hace miles de millones de años explotó en supernova a millones de años luz de nuestro Sistema Solar.

A lo largo de la exposición anterior, en algún momento determinado me referí la entropía, y haciendo un alto en el camino, antes de continuar con nuestro objetivo, quiero explicar aquí qué es la entropía:

Se denota con el símbolo S y está referida a la medida de la NO disponibilidad de la energía de un sistema para producir trabajo; en un sistema cerrado, un aumento de la entropía está acompañado por un descenso en la energía disponible. Cuando un sistema desarrolla un cambio reversible, la entropía (S) cambia en una cantidad igual a la energía transferida al sistema en forma de calor (Q) dividida por la temperatura termodinámica a la cual tiene lugar el proceso (T), es decir:

ΔS = Q/T

Sin embargo, todos los procesos reales son en un cierto grado cambios irreversibles y en cualquier sistema cerrado un cambio irreversible siempre está acompañado de un aumento de la entropía.

En un sentido más amplio, la entropía puede ser interpretada como una medida del desorden; cuanto mayor es la entropía, mayor es el desorden.

Como cualquier cambio real en un sistema cerrado tiende a una mayor entropía, y por tanto a un mayor desorden, se deduce que si la entropía del universo está aumentando, la energía disponible está decreciendo (muerte térmica del universo), si se considera el universo como un sistema cerrado.  Este aumento de la entropía del universo es una manera de formular el segundo principio de la termodinámica.

También nosotros mismos, considerados individualmente como sistemas cerrados, estamos afectados por la entropía que con el paso del tiempo aumenta y perdemos energía ganando en desorden. El desorden físico de nuestro sistema animal que inexorablemente se encamina, imparable, al caos final. Claro que mientras eso llega, tenemos la obligación ineludible de contribuir, en la forma que cada cual pueda, para que el mañana sea mejor para aquellos que nos siguen.

Continuemos con los objetos supermasivos y, tras el agujero negro, el más cercano en densidad es una estrella de neutrones. Objeto extremadamente pequeño y denso que se forma cuando una estrella masiva, de 1’5 a 2 masas solares, al finalizar la fusión, sufre una explosión de supernova de tipo II. Durante la explosión, el núcleo de la estrella masiva se colapsa bajo su propia gravedad hasta que, a una densidad de unos 10¹⁷ Kg/m³, los electrones y los protones están tan juntos que pueden combinarse para formar neutrones. El objeto resultante consiste sólo en neutrones; se mantiene estable frente a un mayor colapso gravitacional por la presión de degeneración de los neutrones, siempre que su masa no sea mayor que dos masas solares (límite de Oppenheimer-Volkoff). Si el objeto fuese más masivo colapsaría  hasta formar un agujero negro.

Una típica estrella de neutrones, con una masa poco mayor que la del Sol, tendría un diámetro de solo unos 30 Km, y una densidad mucho mayor que la que habría en un terrón de azúcar con una masa igual a la de toda la humanidad.

Cuanto mayor es la masa de una estrella de neutrones, menor es su diámetro. Se cree que las estrellas de neutrones tienen un interior de neutrones superfluidos (es decir, neutrones que se comportan como un fluido de viscosidad cero), rodeados por una corteza sólida de más o menos 1 Km de grosor compuesta por elementos como el hierro.

Los púlsares son estrellas de neutrones magnetizadas en rotación. Las binarias de rayos X masivas también se piensa que contienen estrellas de neutrones.

                                                                                        Quásares y Púlsares

Un púlsar es una fuente de radio desde la que recibimos señales altamente regulares. Han sido catalogados más de 700 púlsares desde que se descubrió el primero en 1.967. Como antes dije, son estrellas de neutrones que están en rápida rotación y cuyo diámetro ronda 20 – 30 Km. Están altamente magnetizadas (alrededor de 10⁸ tesla), 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 la luz de un faro. Los períodos de los pulsos son típicamente de 1 s, pero varían desde los 1’56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los 4’35. Los periodos de los pulsos se alargan gradualmente a medida que las estrellas de neutrones pierden 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 pulsar, PSR1257+12, se ha demostrado que está acompañado por objetos de masa planetaria.

    El púlsar escondido en la Nebulosa del Cangrejo

Han sido detectados destellos ópticos procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los púlsares del Cangrejo y Vela.

La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigantes (como en el caso de los agujeros negros pero en estrellas menos masivas), aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrella de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera, formando lo que se conoce como púlsar reciclado.

La gran mayoría de púlsares conocidos se encuentran en la Vía Láctea y están concentrados en el plano galáctico. Se estima que hay unos 100.000 púlsares en la galaxia. Las observaciones de la dispersión interestelar y del efecto Faraday en los púlsares suministran información sobre la distribución de electrones libres y de los campos magnéticos de la Vía Láctea.

                                El Pulsar Vela y sus alrededores

Los púlsares se denotan por el prefijo PSR seguido de la posición aproximada en ascensión recta (4 dígitos) y declinación (2 ó 3 dígitos), normalmente para la época 1.950,0. Las cifras pueden estar precedidas por B si las coordenadas son para la época 1.950,0 o J para la época 2.000,0.

Nuestro universo es igual en todas partes. Las leyes que rigen en todo el universo son las mismas. La materia que puebla el universo, gases estelares, polvo cósmico, galaxias con cientos de miles de millones de estrellas y sistemas planetarios, también son iguales en cualquier confín del universo.   Todo el universo, por lo tanto, está plagado de agujeros negros y de estrellas de neutrones. En realidad, con el transcurso del tiempo, el número de estos objetos masivos estelares irá en aumento, ya que cada vez que explota una estrella supermasiva, nace un nuevo agujero negro o una estrella de neutrones, transformándose así en un objeto distinto del que fue en su origen. De gas y polvo pasó a ser estrella y después se transformó en un agujero negro o en una estrella de neutrones.

Pero demos el toque final al Ajuste Fino del Universo.

El argumento del universo afinado también ha sido criticado como un argumento por falta de imaginación, ya que no asume otras formas de vida, a veces referidas como chovinismo del carbono. Conceptualmente, la bioquímica alternativa u otras formas de vida son posibles.​ Al respecto, Stenger argumentó: «No tenemos ninguna razón para creer que nuestro tipo de vida basada en el carbono es todo lo que es posible. Además, la cosmología moderna teoriza que múltiples universos pueden existir con diferentes constantes y leyes de la física. Por lo tanto, no es sorprendente que vivamos en la que más nos conviene. El universo no está afinado a la vida; la vida está afinada al universo».​

Además, los críticos argumentan que los humanos están adaptados al universo a través del proceso de evolución, en lugar de que el universo se adapte a los humanos (ver el pensamiento de charco, a continuación). También lo ven como un ejemplo de la falla lógica de la arrogancia o el antropocentrismo en su afirmación de que los seres humanos son el propósito del universo.

A mi, como siempre digo, me faltan conocimientos para debatir sobre el tema del Ajuste Fino del Universo para que fuese posible la aparición de la vida, sobre todo cuando se trata de hacer ver que, ese “Ajuste Fino” lo ha tenido que hacer una conciencia superior. ya que (según nos dicen),  son parámetros muy complejos que no pueden haber surgido por Azar, t, además, todos esos parámetros confluyen y hacen posible que la vida apareciera en el Universo.

Pocas dudas pueden caber en el sentido de que, la vida surgió poque se daban las condiciones precisas para ello. Sin embargo, la vida evolucionó después de muchos fracasos, y, las especies que crecieron fueron, precisamente, las que supieron adaptarse a esas condiciones que el universo nos ofrece. Es decir, fue la vida la que se adapto a lo que había, y no al reves, “que una mano superior pudo allí lo que tenía que haber para que la vida pudiera llegar”.

Claro que, todo dependen bajo el punto de vista con el que se mirew, y, mi perspectiva del tema es esa.

Emilio Silvera Vázquez

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