La materia: QUARKS Y GLUONES.FUERZA N. FUERTE (Plasma Quarks-Gluones)

Es curioso cuando mi mente está libre y divagando sobre una gran diversidad de cuestiones que, sin ser a propósito, se enlazan o entrecruzan las unas con las otras, y lo mismo estoy tratando de sondear sobre el verdadero significado del número 137 (sí, ese número puro, adimensional, que encierra los misterios del electromagnetismo, de la luz y de la constante de Planck – se denomina alfa (α) y lo denotamos 2πe²/hc), o que me sumerjo en las profundidades del número atómico para ver de manera clara y precisa el espesor de los gluones que retienen a los quarks. Sin embargo, mi visión mental no se detiene en ese punto, continúa avanzando y se encuentra con una sinfonía de colores que tiene su fuente en miles y miles de cuerdas vibrantes que, en cada vibración o resonancia, producen minúsculas partículas que salen disparadas para formar parte en otro lugar, de algún planeta, estrella, galaxia e incluso del ser de un individuo inteligente.

 

Me pregunto por el verdadero significado de la materia, y cuanto más profundizo en ello, mayor es la certeza de que allí están encerradas todas las respuestas. ¿Qué somos nosotros? Creo que somos materia evolucionada que ha conseguido la conquista de un nivel evolutivo en el que ya se tiene conciencia de ser, de estar, de comprender.

 

   Las dos imágenes representan la materia: Una es Naturaleza “inerte” y, la otra, de pensamientos

Pienso que toda materia en el universo está cumpliendo su función para conformar un todo que, en definitiva, está hecho de la misma cosa, que interaccionan con las fuerzas que rigen el cosmos y toda la naturaleza del universo que nos acoge. La luz, la gravedad, la carga eléctrica y magnética, las fuerzas nucleares, todo, absolutamente todo, se puede entender a partir del comportamiento de la materia en sus distintos estadios y situaciones, tanto a niveles microscópicos como en nuestro más cotidiano mundo macroscópico, todo son aspectos y escenarios distintos, en los que la materia, se pone distintos ropajes para representar su papel en la más grande función del Teatro del Universo: para que existan estrellas y galaxias, planetas, árboles, desiertos, océanos y multitud de espacies de seres vivos y, algunas como la nuestra por ejemplo, hemos podido evolucionar hasta alcanzar la Conciencia de Ser.

 

     Todos somos iguales pero… ¡Con pensamientos tan diversos!

Mirando a mi alrededor, de manera clara y precisa, puedo comprobar que el mundo está compuesto por una variedad de personas que, siendo iguales en su origen de especie, son totalmente distintas en sus mentes, en sus costumbres, en sus creencias y en sus conocimientos del mundo que nos rodea localmente y en ese otro que saliendo de nuestras fronteras nos lleva hasta el microscópico mundo del átomo, o, al extremo opuesto, el de las grandes estructuras de las galaxias. Desgraciadamente, no todos conocemos de cuestiones esenciales que conforman el “mundo” y, consecuentemente, también a nosotros.

 

La mayor parte, se aplica en sus vidas cotidianas y sin grandes sobresaltos: al trabajo, la familia y dejar transcurrir el tiempo. Es la mayoría silenciosa. Una parte menor, conforman el grupo de los poderosos; sus afanes están centrados en acumular poder, dirigir las vidas de los demás y de manera consciente o inconsciente, dañan y abusan de aquella mayoría. Son los grandes capitalistas y políticos, que con sus decisiones hacen mejor o peor las vidas del resto. Por último, existe una pequeña parte que está ajena y “aislada” de los dos grupos anteriores; se dedican a pensar y a averiguar el por qué de las cosas. La mayor preocupación de este grupo de “elegidos” es saber, quiero decir ¡SABER!, de todo y sobre todo; nunca están satisfechos y gracias a ellos podemos avanzar y evitar el embrutecimiento de nuestra especie que, a pesar de todo…

¡Se puede salvar!

 

     Su trabajo es pensar, experimentar, buscar la verdad de la Naturaleza para saber, el por qué de las cosas

Pensando en el cometido de estos tres grupos me doy cuenta de lo atrasados que aún estamos en la evolución de la especie. El grupo mayor, el de la gente corriente, es muy necesario; de él se nutren los otros dos. Sin embargo, el grupo de mayor importancia “real”, el de los pensadores y científicos, está utilizado y manejado por políticos, militares y capitalistas que, en definitiva, aprueban los presupuestos y las subvenciones de las que se nutren los investigadores. Si el dinero empleado en ejércitos y armas, se empleara en investigación y desarrollo… ¿Dónde estaríamos ya?

 

 La II Guerra Mundial de mal recuerdo. ¿Qué sacamos de ella? ¿Destrucción y muerte? En las dos grandes guerras mundiales (sobre todo en la segunda), tenemos un ejemplo de cómo se utilizaron a los científicos con fines militares. Los que no se prestaron a ello, lo pasaron mal y fueron marginados en no pocos casos.

Es una auténtica barbaridad el ínfimo presupuesto que se destina al fomento científico en cualquiera de los niveles del saber. Cada presupuesto, cada proyecto y cada subvención conseguida es como un camino interminable de inconvenientes y problemas que hay que superar antes de conseguir el visto bueno definitivo, y lastimosamente, no son pocos los magníficos proyectos que se quedan olvidados encima de la mesa del político o burócrata de turno, cuyos intereses particulares y partidistas miran en otra dirección.

 

La I+D española no solo sufre los ajustes presupuestarios, sino que además tiene partidas sin utilizar. La ciencia y la tecnología, incluidas actividades civiles y militares, sufrirán el año próximo una reducción de la financiación de un 8,4% respecto a 2010, según el proyecto presupuestario, lo que se acumula al 5,5% de recorte de este año respecto a 2009. “Esto entierra definitivamente la etapa de crecimiento del gasto en I+D+i de la anterior legislatura”, señala un análisis sobre la política de investigación realizado por CC OO a partir de datos oficiales.

España partió de un retraso en este ámbito respecto a los países más desarrollados, “atraso que se corrige muy lentamente y, al ritmo actual, la convergencia con Europa tardará aún muchos años”, advierte el estudio. Igualmente se aleja el ansiado cambio del modelo productivo.

 

¡Qué lastima! Haber llegado a esta situación tiene un motivo de todos conocido. Sin embargo, muchos son los interesados en que el tiempo pase y no se hable de ello. Los responsables están bien instalados, tienen muy alta e inmerecidas pensiones y, mientras tanto, el Pueblo llano, la Ciencia, y la gente de la calle en general, padecen y sufren lo que otros hicieron que, además, no sólo no pagaron su culpa, sino que se encuentran tan ricamente en sus mansiones, sus viajes, sus abultadas cuentas corrientes… ¡Qué canallas y miserables! Es la peor condición humana a la que podemos llegar.

A pesar de ello, milagrosamente, el avance continúa implacable gracias a personajes que, como Ramón y Cajal -en su momento-, con medios insuficientes pero con sacrificio e inteligencia, triunfan sobre estas adversidades materiales que superan por amor a la ciencia, con trabajo y con ingenio.

 

Einstein nos decía algo parecido a:

“el hombre encuentra su verdad detrás de cada puerta que la ciencia logra abrir”.

Ese momento mágico de comprobar que la teoría coincide con la Naturaleza

Ese encuentro maravilloso con la luz suprema del saber es un momento mágico, que reciben y el precio que pagan al científico por sus esfuerzos, y es el incentivo que necesitan para seguir trabajando en la superación de los muchos secretos que la naturaleza pone ante sus ojos para que sean desvelados.

Cuando me pongo a escribir sin un programa previamente establecido, vuelco sobre el papel en blanco todo lo que va fluyendo en mis pensamientos, y a veces me sorprendo a mí mismo al darme cuenta de cómo es posible perder la noción del tiempo inmerso en los universos que la mente puede recrear para hacer trabajar la imaginación sin límites de un ser humano.

 

¡Nuestra Imaginación! ¿Dónde estará el límite?

NO, no hay límites, el único límite está impuesto por el conocimiento de la propia Naturaleza.

Aunque es cierto que nuestras limitaciones son enormes y enorme nuestra ignorancia, también lo es que, son inmensamente enormes las posibilidades que tenemos de poder ir desvelando los secretos del Universo.  Las carencias se pueden compensar con la también enorme ilusión de aprender y la inagotable curiosidad y espíritu de sacrificio que tenemos en nuestro interior, que finalmente, van ganando pequeñas batallas en el conocimiento de la naturaleza, y que sumados hacen un respetable bloque de conocimientos que, a estas alturas de comienzos del siglo XXI, parecen suficientes como punto de partida para despegar hacia el interminable viaje que nos espera.

A veces tengo que sonreír al ver el esfuerzo de mi mujer: Pone delante de mí un reloj para que sea consciente del tiempo. Sin embargo, sumergido en las cuestiones que me inquietan, el tiempo transcurre tan lentamente que… ¡No parece transcurrir! Lo que no deja de ser una maravilla si consideramos que, estoy en total reposo y es, únicamente mi mente, la que desbocada, corre mucho más rápido que lo pueda hacer la luz.

 

 

Es tal la pasión que pongo en estas cuestiones que, literalmente, cuando estoy pensando en el nacimiento y vida de una estrella y en su final como enana blanca, estrella de neutrones o agujero negro (dependiendo de su masa), siento cómo ese gas y ese polvo cósmico estelar se junta y gira en remolinos, cómo se forma un núcleo donde las moléculas, más juntas cada vez, rozan las unas con las otras, se calientan e ionizan y, finalmente, se fusionan para brillar durante miles de millones de años y, cuando agotado el combustible nuclear degeneran en enanas blancas, veo con claridad cómo la degeneración de los electrones impide que la estrella continúe cediendo a la fuerza de gravedad y queda así estabilizada. Lo mismo ocurre en el caso de las estrellas de neutrones, que se frena y encuentra el equilibrio en la degeneración de los neutrones, que es suficiente para frenar la enorme fuerza gravitatoria. Y, cuando llego a la implosión que dará lugar a una singularidad, ahí quedo perdido, mi mente no puede, como en los casos anteriores, “ver” lo que realmente ocurre en el corazón del agujero negro, ya  que, lo que llamamos singularidad, parece como si desapareciera de este mundo.

Emilio Silvera Vázquez

Yo sigo pensando (sin negar nada de otros posibles caminos),  que no es el Silicio,  sino el Carbono,  el que trae consigo la posibilidad de la Vida en el Universo conocido. Conforme a las leyes que rigen nuestro Universo y las conocidas interacciones que tienen con la materia, es el Carbono el que, por sus excepcionales cualidades, puede proporcionarnos una cantidad de variedades y adaptabilidad que, ni el Silicio y cualquier otro elemento parece tener…pero, ¿Quién sabe?

Anoche acabé de repasar el pequeño librito de Asimov “Cien preguntas básicas sobre Ciencia” y, de entre todas ellas, os he sacado la que aquí os transcribo por ser un tema que muchas veces hemos comentado en esta página. Asimov, como sabéis, era químico y le gustaba la Ciencia en General, él se metía de cabeza en todos los campos y, para dejar volar su imaginación, se refugiaba en la Ciencia ficción, parcela en la que, no salió mal parado al conseguir grandes éxitos., como la trilogía de la Fundación, Yo, Robot…

“Todos los seres vivientes, desde la célula más simple hasta la sequoia más grande, contienen agua, y además, como la molécula más abundante, con mucho. Inmersas en el agua hay moléculas muy complejas, llamadas proteínas y ácidos nucleicos, que al parecer son características de todo lo que conocemos por el nombre de vida. Estas moléculas complejas tienen una estructura básica compuesta en cadenas y anillos de átomos de carbono. A casi todos los carbonos van unidos uno o más átomos de hidrógeno. A una minoría, en cambio, van ligadas combinaciones de átomos como los de oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.

Los átomos de silicio reemplazan a los de carbono dentro del grafeno.¿ Lo hará también para la vida?

Expresándolo con la máxima sencillez podemos decir que la vida, tal como la conocemos, está compuesta de derivados de hidrocarburos en agua.

¿Puede la vida estar compuesta de otra cosa? ¿Existen otros tipos de moléculas que proporcionen la complejidad y versatilidad de la vida, algo distinto del agua que proporcione, sin embargo, las propiedades poco usuales, pero necesarias, que sirven como trasfondo de la vida?

¿Es posible concebir algo parecido al agua que pudiera sustituirla? Las propiedades del amoníaco líquido son las más afines a las del agua. En un planeta más frío que la Tierra, por ejemplo, Júpiter, donde el amoníaco abunda en estado de líquido mientras que el agua está solidificada, puede que sea concebible una vida basada en el amoníaco.

 

 

El amoniaco está constituido por moléculas de composición NH3. Los átomos del hidrógeno son equivalentes. La molécula tiene, por tanto, forma piramidal es decir presenta una hibridación sp3, donde tres de los orbitales se solapan con los hidrógenos y el que resta se queda con los electrones no compartidos. Los ángulos de enlace son algo menores que los de un tetraedro debido a la nube electrónica del par solitario que los reduce a un ángulo de 107º 20´. El nitrógeno ocupa el vértice de una pirámide, cuya base es un triángulo equilátero formado por los tres átomos de hidrógeno.

Así que, en el amoniaco tenemos átomos de hidrógeno unidos al nitrógeno , que es un átomo pequeño y electronegativo, por lo que el amoniaco presentará enlaces intermoleculares de puntos de hidrógeno al igual que la molécula de agua.  El hecho de que el amoniaco presente este tipo de enlace entre sus moléculas hace que sus puntos de fusión y ebullición, el calor de vaporización, la constante dieléctrica, etc… sean anormalmente altos.

 

          Mirando dentro del átomo…

Por otro lado, hay que decir que si el hidrógeno va unido a tantos puntos de la cadena de carbono es porque se trata de un átomo muy pequeño que se acopla en cualquier lugar. El átomo de flúor es parecido al de hidrógeno en algunos aspectos y casi tan pequeño como él. Así pues, igual que tenemos una química de los hidrocarburos podemos tener una química de los fluo-carburos, con la única salvedad de que éstos son mucho más estables que aquéllos. Quizá en un planeta más caliente que la Tierra podría concebirse una vida a base de fluoro-carburos.

Pero ¿y en cuanto al átomo de carbono? ¿Existe algún sustituto? El carbono puede unirse a un máximo de cuatro átomos diferentes (que pueden ser también de carbono) en cuatro direcciones distintas, y es tan pequeño que los átomos de carbono vecinos se hallan suficientemente próximos para formar un enlace muy fuerte. Esta característica es la que hace que las largas cadenas y anillos de carbono sean estables.

Se puede ver que la glucosa se compone de seis átomos de carbono (Carbo…) y los elementos de seis moléculas del agua (…hidrato). La glucosa es un azúcar simple, en el sentido de que a nuestra lengua su sabor es dulce. Hay otros azúcares simples que también habrás escuchado:

• Fructosa
• Galactosa
• Lactosa
• Sacarosa
• Maltosa

La glucosa, fructosa y galactosa se conocen como monosacáridos. Lactosa, sacarosa, maltosa y son llamados disacáridos (que contienen dos monosacáridos).

El silicio es, después del oxígeno (O) el segundo elemento más abundante en la tierra: la corteza terrestre está formada en aprox. 28 % de silicio. Cada átomo de silicio central puede enlazarse adicionalmente con dos átomos de carbono, normalmente en grupos metilo (CH3). En los átomos de silicio de los extremos se suelen enlazar tres grupos metilo. El silicio es un elemento tetravalente, es decir, que puede formar 4 enlaces covalentes. En la tabla periódica se encuentra en el grupo IV, justo debajo del carbono (C). El silicio presenta una gran afinidad con el oxígeno.

El silicio se parece mucho al carbono y también puede unirse a un máximo de cuatro átomos diferentes en cuatro direcciones distintas. El átomo de silicio, sin embargo, es mayor que el de carbono, con lo cual las combinaciones silicio-silicio son menos estables que las de carbono-carbono. La existencia de largas cadenas y anillos de átomos de silicio es mucho más improbable que en el caso de carbono.

Lo que sí es posible son largas y complicadas cadenas de átomos en las que alternan el silicio con el oxígeno.

 

Moléculas de dióxido de silicio formando una macla de cristales de cuarzo.

Créditos: www.123rf.com

Personalmente creo que el Silicio dará más juego en el campo de la I.A. (Vida Artificial) que en esta otra clase de vida que nosotros representamos.

La estructura de la silicona contiene átomos de silicio y oxígeno alternantes en unidades periódicas, llamadas siloxano. Las moléculas formadas por varias unidades de siloxano se denominan polisiloxano o silicona. Cada átomo de silicio puede unirse a otros dos átomos o grupos de átomos, y este tipo de moléculas se denominan “siliconas”.

A la molécula de silicona pueden ir unidos grupos de hidrocarburos o de flúor-carburos, y estas combinaciones podrían resultar en moléculas suficientemente grandes, delicadas y versátiles como para formar la base de la vida. En ese sentido sí que es concebible una vida a base de silicio.

Pero ¿existen realmente esas otras formas de vida en algún lugar del universo? ¿O serán formas de vida basadas en una química completamente extraña, sin ningún punto de semejanza con la nuestra?

Quizá nunca lo sepamos.

Al menos de momento, la vida basada en el Silicio ha sido cosa de la Ciencia ficción, nada hemos podido descubrir que nos indique esa dirección y, desde luego, aunque nunca podemos negar nada (el universo y su diversidad de mundos es muy complejo), afirmar que existe la vida basada en el Silicio, no tiene ninguna base científica.

El elemento químico básico que ha sido propuesto para un sistema bioquímico alternativo es el átomo de silicio, puesto que el silicio tiene muchas propiedades químicas similares al carbono, tiene los mismos cuatro enlaces, y está en el mismo grupo del cuadro periódico, el grupo 14.

 

En esta segunda imagen, obtenida por el mismo grupo de investigación, se observan los orbitales moleculares de la molécula (PTCDA) que en este caso está depositada sobre los átomos de silicio.

Parafraseando al premio Nobel Richard Feynman, efectivamente “hay un gran espacio al final”. Tenemos ante nosotros un universo de tamaño diminuto que justo ahora estamos comenzando a explorar, un lugar en donde los materiales se comportan de diferente manera y cuyas extrañas propiedades podemos aprovechar para desarrollar una mejor tecnología.

Tendrás este material la propiedad bioquímica para poder, a partir de ahí, otras formas de vida. La bioquímica que conocemos está basada en el Carbono pero…¡quién sabe! Es tan grande el Universo, son tantos los mundos que están alumbrados por estrellas distintas a las que… por distintas razones podríamos pensar que…Por ejemplo, pensemos en Titán.

Se trata de una molécula de Silicio. Se ha especulado con la posibilidad de encontrar vida en Titán, la luna de Saturno. Sin embargo los científicos creen que de existir sería una vida de tipo microbiana basada probablemente en el silicio debido a las bajas temperaturas, escasez de agua y la falta de oxígeno de su entorno.

 

Si existen otras formas de vida en otros mundos… ¡Está por ver! Sin embargo, si nos paramos a pensar, si llegamos a la misma conclusión que llegó Einstein de que, el Universo, es igual en todas partes… Tendremos que convenir que si todo érl está regido por las mismas leyes y las mismas constantes… ¡También en todo el Universo pasarán las mismas cosas o muy simila5res!

Suponen también que su hábitat serían los hidrocarburos que se encuentran en Titán en forma líquida y que sus procesos biológicos serían muy distintos a los que conocemos, al ser el silicio más pesado que el Carbono. Son muchas las cosas que desconocemos y, de nada de lo que podamos encontrar, en el vasto universo, podremos sorprendernos.

Los Cristales de Cuarzo son una sorprendente creación de la Naturaleza, con dos moléculas de Silicio y una de Oxigeno (Si2 O) en su configuración química, podría decir que son agua fosilizada, su particularidad se podría explicar como catalizadora ya que enfoca, almacena, aumenta y transforma cualquier forma de energía. Muchas son las bellas formas que en la Naturaleza se pueden configurar con Silicio pero la vida…

Yo, de momento, apuesto por el Carbono y, algo me dice que, aunque existan seres distintos a nosotros (que existirán), estos, como nosotros, también estarán basados en el Carbono. Pienso que la mecánica del universo se rige por las leyes que conocemos y, siendo así (que lo es), todo lo que aquí ha ocurrido también podrá ocurrior en cualquier lugar lejano. La materia está conformada de la misma manera en todas partes y, sus transiciones de fase, tanto aquí como allí, siempre serán las mismas y, si es así…La Vida, será también la misma en todas partes independientemente de las formas que puedan adoptar en función de otros factores como gravedad del planeta, lejanía de su estrella, campo electromagnético, etc. etc.

Bueno, ya veremos si tenemos la oportunidad de comprobarlo.

Emilio Silvera Vázquez