![](\"http:\/\/nologia.com\/wp-content\/uploads\/2012\/03\/la-escala-del-Universo.jpg\")
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La Escala del Universo<\/a>.<\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 El universo de lo muy peque\u00f1o<\/strong><\/p>\n Muy lejos quedan ya aquellas c\u00e9lebres palabras que pronunciara Enrico Fermi: \u201cSi yo pudiese recordar los nombres de todas estas part\u00edculas, habr\u00eda sido un bot\u00e1nico\u201d<\/strong>, y el f\u00edsico Martinus Veltman m\u00e1s tarde reflexion\u00f3 que \u201ca medida que aumenta el n\u00famero de part\u00edculas, lo \u00fanico que logramos es aumentar\u00a0 nuestra ignorancia\u201d.<\/strong><\/p>\n Por aquellos tiempos (algunas d\u00e9cadas), hubo tambi\u00e9n demasiadas teor\u00edas, muchas incompatibles entre ellas. No pocos f\u00edsicos se vieron frustrados hasta el punto de abandonar la f\u00edsica para siempre. Sin embargo, el torbellino y la confusi\u00f3n, no la tranquila seguridad, lo que hace crecer la mente, y, cuando aquel endiablado barullo empez\u00f3 a calmarse y el polvo se disip\u00f3.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n La F\u00edsica Cu\u00e1ntica emergi\u00f3, no s\u00f3lo como un campo vital y en r\u00e1pido desarrollo de la ciencia, sino como uno de los mayores logros intelectuales de la historia del pensamiento humano. Aunque en modo alguno completa, entonces pudo hacer predicciones exactas sobre un imponente conjunto de fen\u00f3menos, desde la \u00f3ptica y el dise\u00f1o de ordenadores hasta el brillo de las estrellas, y hacerlo en t\u00e9rminos de estructuras te\u00f3ricas que, como ya pod\u00eda verse, poseen una belleza y una amplitud dignas del universo que trataban de describir.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Las variadas teor\u00edas que llegaron a constituir la f\u00edsica cu\u00e1ntica a finales del primer cuarto del siglo pasado eran conocidas colectivamente como el Modelo Est\u00e1ndar.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Considerado desde su punto de vista, el mundo est\u00e1 compuesto de dos categor\u00edas generales de part\u00edculas: las de esp\u00edn<\/a> fraccionario (\u00bd), llamadas fermiones<\/a>, en homenaje a Enrico Fermi<\/a>, y las de esp\u00edn<\/a> entero (0, 1 o 2), llamadas Bosones, en homenaje a Satyendra Nath Bose, quien junto con Einstein<\/a>, desarroll\u00f3 las leyes estad\u00edsticas que gobiernan su conducta.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n (El \u201cesp\u00edn<\/a>\u201d al que se alude aqu\u00ed es el esp\u00edn<\/a> com\u00fan, mec\u00e1nico, aunque cuantizados, y se mide en t\u00e9rminos de h, el cuanto de acci\u00f3n de Planck.)<\/p>\n <\/p>\n Los Fermiones comprenden la materia. Obedecen a lo que se llama el Principio de exclusi\u00f3n de Pauli, formulado por este en 1925, seg\u00fan el cual dos fermiones<\/a> no pueden ocupar al mismo tiempo un determinado estado cu\u00e1ntico. Debido a esta caracter\u00edstica de los fermiones<\/a>, s\u00f3lo un n\u00famero limitado de electrones<\/a> pueden ocupar cada capa de un \u00e1tomo, y hay un n\u00famero superior para el n\u00famero de protones<\/a> y neutrones<\/a> que pueden unirse para formar un n\u00facleo at\u00f3mico estable. Los protones<\/a>, neutrones<\/a> y electrones<\/a> son todos fermiones<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Los fermiones<\/a> son part\u00edculas que se sincronizan como bandadas de p\u00e1jaros<\/strong><\/p>\n <\/p>\n Los Bosones transmiten fuerza. Para aventurar una imagen hiperb\u00f3lica, podr\u00edamos concebir los fermiones<\/a> como similares a patinadores sobre hielo que se arrojan balones los unos a los otros y, los balones son los bosones<\/a> y el cambio de trayectoria de cada patinador que se produce cuando arrojan o atrapan los balones revela, en lenguaje newtoniano, la presencia de una fuerza.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Los bosones<\/a> no obedecen al Principio de exclusi\u00f3n de Pauli y s\u00ed pueden estar juntos<\/strong><\/p>\n Los Bosones no obedecen el principio de exclusi\u00f3n<\/a>, y por consiguiente varias fuerzas diferentes pueden actuar en el mismo lugar al mismo tiempo. Los \u00e1tomos de cualquier objeto, por ejemplo, est\u00e1n sujetos simult\u00e1neamente a la atracci\u00f3n el\u00e9ctrica entre sus protones<\/a> y electrones<\/a>, y a la fuerza gravitacional<\/a> de la Tierra.<\/p>\n Todos conocemos de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Cada una tiene un papel distinto. La Gravitaci\u00f3n, la atracci\u00f3n universal de todas las part\u00edculas materiales entre s\u00ed, mantiene unidos a cada estrella y planeta, y mantiene los planetas en sus \u00f3rbitas dentro de la galaxia. El electromagnetismo, la atracci\u00f3n entre las part\u00edculas con carga el\u00e9ctrica o magn\u00e9ticas opuestas, produce luz y todas las otras formas de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica, incluyendo la radiaci\u00f3n de onda larga llamada ondas radio y la radiaci\u00f3n de onda corta llamada rayos X<\/a> y rayos gamma<\/a>.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n El electromagnetismo tambi\u00e9n une grupo de \u00e1tomos para formar mol\u00e9culas, y es la causa de la estructura de la materia tal como la conocemos. La Fuerza nuclear fuerte une protones<\/a> y neutrones<\/a> (llamados nucleones<\/a>) en los n\u00facleos de los \u00e1tomos, y une las part\u00edculas elementales llamadas quarks<\/a> para formar cada nucle\u00f3n<\/a>. La fuerza nuclear d\u00e9bil<\/a> es la mediadora del proceso de desintegraci\u00f3n radiactiva, la fuente de la energ\u00eda emitida por los trozos de radio que estudiaron Rutherford y los Curie.<\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0El Gravit\u00f3n que se supone transporta a la Gravedad, no ha sido hallado todav\u00eda<\/strong><\/p>\n La conducta diferente de las fuerzas se refleja en la naturaleza de los bosones<\/a>\u00a0 que transportan. La Gravitaci\u00f3n y el electromagnetismo tienen un alcance infinito, que es por lo cual nuestra Galaxia \u201csiente\u201d la atracci\u00f3n gravitacional del c\u00famulo de Virgo de galaxias, y por lo que podemos ver luz estelar proveniente de miles de millones de a\u00f1os-luz de distancia, pues los bosones<\/a> que transporta estas dos fuerzas llamados respectivamente gravitones<\/a> y fotones<\/a>, tienen masa cero. La fuerza nuclear d\u00e9bil<\/a> tiene un alcance muy corto porque las part\u00edculas que la transportan, llamadas bosones<\/a> d\u00e9biles, son masivas. La fuerza o interacci\u00f3n fuerte es llevada por las part\u00edculas llamadas gluones<\/a>; son masivas pero tienen la curiosa y bella de que su fuerza aumenta, no disminuye, cuando los fermiones<\/a> entre los que son intercambiadas (los quarks<\/a>) se alejan. Un quark<\/a> que empieza a apartarse de sus dos compa\u00f1eros pronto se encuentra arrastrado por una red de gluones<\/a> (confinamiento de los quarks<\/a>), y, si se juntan, pueden moverse libremente (libertad asint\u00f3tica<\/a>). Por ello, los quarks<\/a> en el universo contempor\u00e1neo permanecen ligados dentro de los protones<\/a> y neutrones<\/a>; a\u00fan no ha sido posible observar quarks<\/a> libres, aunque han sido buscados en todas partes, desde las colisiones de aceleradores de part\u00edculas hasta el polvo de la Luna y en otros lugares m\u00e1s extra\u00f1os.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Los fermiones<\/a> que constituyen la materia, aunque muy variados y numerosos, pueden ser clasificados como quarks<\/a>, que responden a la interacci\u00f3n fuerte, o leptones<\/a>, que no lo hacen. Los leptones<\/a> son part\u00edculas ligeras; entre ellos se encuentran los electrones<\/a> que giran alrededor de los n\u00facleos at\u00f3micos. Los quarks<\/a> son los ladrillos que componen los protones<\/a> y neutrones<\/a>. Tres quarks<\/a> forman un nucle\u00f3n<\/a>. Se piensa que hay seis variedades de leptones<\/a> y otras tantas de quarks<\/a>. Ni los unos ni los otros muestran signo alguno de tener una estructura interna, aunque su anatom\u00eda ha sido sondeada hasta escalas de 10 \u00a0\u0304\u00b9\u2078 metros. Esto equivale a decir que si un \u00e1tomo fuese ampliado hasta las dimensiones de la Tierra, todo subcomponente de quark<\/a> y leptones<\/a> tendr\u00eda que ser m\u00e1s peque\u00f1o que una naranja para escapar a su detecci\u00f3n. De modo que los quarks<\/a> y los leptones<\/a> son las part\u00edculas b\u00e1sicas de la materia, hasta donde llega nuestro conocimiento actual.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Esta es la representaci\u00f3n del Modelo Est\u00e1ndar extendido<\/strong><\/p>\n Todo suceso fundamental \u2013lo cual significa simple- del Universo, en principio, puede ser interpretado mediante el modelo est\u00e1ndar. Cuando un ni\u00f1o mira una estrella, fotones<\/a> de luz estelar chocan con electrones<\/a> de los \u00e1tomos exteriores de los receptores que hay en la retina del ni\u00f1o, poniendo en marcha otras interacciones de electrones<\/a> que transportan la imagen al cerebro; todo esto es obra del electromagnetismo. Los procesos nucleares que producen la Luz estelar son generados por las fuerzas nucleares fuerte y d\u00e9bil que operan dentro de la estrella. Y la gravitaci\u00f3n es la fuerza que mantiene unida la estrella y aferra los pies del ni\u00f1o (aunque s\u00f3lo sea intermitentemente) al suelo.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Las explicaciones cient\u00edficas de c\u00f3mo las diversas part\u00edculas de la materia se comportan bajo la influencia de tres de las cuatro fuerzas reciben el nombre de teor\u00edas cu\u00e1nticas de campo relativistas. Son llamadas as\u00ed porque utilizan tanto las reglas cu\u00e1nticas como la teor\u00eda especial de la relatividad<\/a>, a fin de tomar en cuenta los efectos que aumentan la masa de las part\u00edculas que se desplazan a una velocidad cercana a la de la luz.<\/p>\n El electromagnetismo se describe con exquisita exactitud por la teor\u00eda de electro cu\u00e1ntica, o EDC. La interacci\u00f3n fuerte es descrita por la Cromodin\u00e1mica Cu\u00e1ntica, CDC. (\u201cCromo\u201d proviene de un n\u00famero cu\u00e1ntico caprichosamente llamado \u201ccolor\u201d, que desempe\u00f1a una funci\u00f3n para los Quarks comparable a la carga el\u00e9ctrica en las cuestiones relacionadas con los electrones<\/a>.) La fuerza d\u00e9bil ha pasado a pertenecer al dominio de la teor\u00eda electrod\u00e9bil.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n La Gravitaci\u00f3n sigue siendo la excepci\u00f3n. Sus acciones siguen siendo descritas por la teor\u00eda general de la relatividad<\/a> de Einstein<\/a>, que es una teor\u00eda cl\u00e1sica, lo cual significa que no incluye los principios cu\u00e1nticos. Esto no origina problemas en la mayor\u00eda de las situaciones, pero la relatividad<\/a> pierde su validez cuando se llega a campos gravitatorios sumamente intensos, como los que aparecen en el interior de los agujeros negros<\/a> o en el Universo al comienzo de su expansi\u00f3n. All\u00ed, la curvatura del espacio llega a infinito, punto en el cual la teor\u00eda saluda y hace mutis gr\u00e1cilmente.<\/p>\n <\/p>\n Los agujeros negros<\/a> no solo emiten radiaci\u00f3n, sino tambi\u00e9n presi\u00f3n sobre el entorno que proceder\u00eda de la gravedad cu\u00e1ntica oculta en su interior. Hemos descubierto el posible escondite del santo grial de la Nueva F\u00edsica.<\/strong><\/p>\n No tenemos ninguna teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravitaci\u00f3n con la cual completar la relatividad<\/a> general y, de paso, el Modelo Est\u00e1ndar de la F\u00edsica. Una raz\u00f3n de esto es que la Gravedad es d\u00e9bil. Normalmente, las part\u00edculas subat\u00f3micas individualmente son tan poco afectadas por la fuerza gravitatoria que ejercen sus colegas que se puede ignorar la gravedad. Otra raz\u00f3n es que las interacciones gravitacionales son interpretadas, mediante la teor\u00eda general de la relatividad<\/a> de Einstein<\/a>, como resultado de la geometr\u00eda del espacio-tiempo. Los \u201cgravitones<\/a>\u201d que, se piensa, transmiten la gravitaci\u00f3n deben, por tanto, determinar la forma misma del espacio, y no es asunto simple para una teor\u00eda dilucidar como logran hacerlo.<\/p>\n <\/p>\n La actual f\u00edsica de part\u00edculas es una casa dividida, y aunque el modelo est\u00e1ndar da un buen resultado, pocos creemos que sea la \u00faltima palabra en este tema que, al aparecer el Bos\u00f3n de Higgs<\/a> y alg\u00fan que otro par\u00e1metro ahora perdido, todo podr\u00eda cambiar.<\/p>\n Sin embargo, la F\u00edsica actual est\u00e1 a la espera de una pr\u00f3xima revoluci\u00f3n que, s\u00f3lo podr\u00eda venir de la mano de una nueva y avanzada teor\u00eda de la gravitaci\u00f3n cu\u00e1ntica que, de una vez por todas incluyera a la Gravedad, en el Modelo est\u00e1ndar de la F\u00edsica que, de esa manera s\u00ed que ser\u00eda un modelo completo y sin fisuras.<\/p>\n Un Modelo Est\u00e1ndar sin par\u00e1metros aleatorios, firme y seguro que, sin dificultad y sin generar infinitos a las preguntas planteadas, nos pueda dar una respuesta convincente de lo que el Universo es.<\/p>\n Esperemos que venga pronto.<\/p>\n emilio silvera<\/em><\/p>\n![\"Qu\u00e9](\"https:\/\/plustatic.com\/3032\/conversions\/fisica-cuantica-social.jpg\")
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