{"id":8433,"date":"2013-03-17T00:14:29","date_gmt":"2013-03-16T23:14:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=8433"},"modified":"2013-03-17T00:14:29","modified_gmt":"2013-03-16T23:14:29","slug":"%c2%a1el-universo-de-lo-muy-pequeno-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2013\/03\/17\/%c2%a1el-universo-de-lo-muy-pequeno-2\/","title":{"rendered":"\u00a1El Universo de lo muy peque\u00f1o!"},"content":{"rendered":"

En cualquier lugar que mir\u00e9mos sobre el tema, nos dir\u00e1n: “Un cuerpo negro<\/strong> es un objeto te\u00f3rico o ideal que absorbe toda la luz<\/a> y toda la energ\u00eda<\/a> radiante que incide sobre \u00e9l. Nada de la radiaci\u00f3n incidente se refleja o pasa a trav\u00e9s del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz y constituye un sistema f\u00edsico<\/a> idealizado para el estudio de la emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica<\/a>. El nombre Cuerpo negro<\/em> fue introducido por Gustav Kirchhoff<\/a> en 1862<\/a>. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiaci\u00f3n de cuerpo negro.”<\/p>\n

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\u00a0Cuando en 1.900, Max Planck, el f\u00edsico alem\u00e1n escribi\u00f3 un art\u00edculo sobre la radiaci\u00f3n de cuerpo negro que \u00e9l dec\u00eda emitirse en paquetes discretos, no continuos, a los que llam\u00f3 \u201ccuantos\u201d, nadie fue capaz de suponer que all\u00ed estaba la semilla de lo que m\u00e1s tarde se conocer\u00eda como la \u00a1Teor\u00eda de la Mec\u00e1nica Cu\u00e1ntica! que describ\u00eda a la perfecci\u00f3n el sistema matem\u00e1tico que nos descubri\u00f3 el universo del \u00e1tomo, de lo muy peque\u00f1o e infinitesimal. Por los a\u00f1os de 1.925 y 1.926, Edwin Schr\u00f6dinger, Werner Heisemberg y otros muchos desarrollaron esta teor\u00eda que derrib\u00f3 las barreras de creencias firmes durante siglos.<\/p>\n

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Aquello fue una aut\u00e9ntica revoluci\u00f3n:<\/p>\n

1.\u00a0 Las fuerzas son creadas por el intercambio de paquetes discretos de energ\u00eda denominados cuantos.<\/p>\n

En contraste con la imagen geom\u00e9trica de Einstein<\/a> para una \u201cfuerza\u201d, en la teor\u00eda cu\u00e1ntica la luz iba a ser dividida en fragmentos min\u00fasculos. Estos paquetes de luz fueron llamados fotones<\/a>, y se comportaban de forma muy parecida a part\u00edculas puntuales. Cuando dos electrones<\/a> chocan, se repelen mutuamente, no a causa de la curvatura del espacio, sino debido a que intercambian un paquete de energ\u00eda, el fot\u00f3n<\/a>.<\/p>\n

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La energ\u00eda de estos fotones<\/a> se mide en unidades del algo denominado constante de Planck<\/a> (h ~ 10-27<\/sup> ergios por segundo). El tama\u00f1o infinitesimal de la constante de Planck<\/a> significa que la teor\u00eda cu\u00e1ntica da correcciones min\u00fasculas a las leyes de Newton<\/a>. \u00c9stas se denominan correcciones cu\u00e1nticas, y pueden ser despreciadas cuando describimos nuestro mundo macrosc\u00f3pico familiar y sus fen\u00f3menos familiares cotidiano. Sin embargo, cuando tratamos con el mundo subat\u00f3mico microsc\u00f3pico, las correcciones cu\u00e1nticas empiezan a dominar cualquier proceso f\u00edsico, y nos da cuenta de las propiedades extra\u00f1as y \u201ccontraintuitivas\u201d de las part\u00edculas subat\u00f3micas.<\/p>\n

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2.\u00a0 Las diferentes fuerzas son causadas por el intercambio de diferentes cuantos.<\/p>\n

La fuerza d\u00e9bil, por ejemplo, es causada por el intercambio de un tipo diferente de cuanto, llamado part\u00edcula W (W es la inicial de \u201cweak\u201d [d\u00e9bil]). An\u00e1logamente, la fuerza fuerte que mantiene unidos los protones<\/a> y neutrones<\/a> dentro del n\u00facleo del \u00e1tomo es causada por el intercambio de part\u00edculas subat\u00f3micas llamados mesones<\/a> p. Tanto los bosones<\/a> W como los mesones<\/a> p se han visto experimentalmente en los residuos de los colisionadores de \u00e1tomos, verificando de este modo la conexi\u00f3n fundamental de este enfoque. Y finalmente, la fuerza subnuclear que mantiene los protones<\/a> y neutrones<\/a> e incluso los mesones<\/a> p juntos se debe al intercambio de part\u00edculas llamadas gluones<\/a> (glue en ingl\u00e9s es pegamento).<\/p>\n

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\u00a0\u00a0 LHC: \u00a0 Estas inmensas estructuras son precisas para saber… \u00a1de lo m\u00e1s peque\u00f1o!<\/div>\n

De este modo, tenemos un nuevo \u201cprincipio unificador\u201d para las leyes de la f\u00edsica. Podemos unir las leyes del electromagnetismo, la fuerza d\u00e9bil y la fuerza fuerte postulando una variedad de cuantos diferentes que sirven de veh\u00edculo para las mismas. Tres de las cuatro fuerzas (excluyendo la gravedad) est\u00e1n as\u00ed unidas por la teor\u00eda cu\u00e1ntica, d\u00e1ndonos unificaci\u00f3n sin geometr\u00eda.<\/p>\n

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3.\u00a0 Nunca podremos conocer simult\u00e1neamente la velocidad y la posici\u00f3n de una part\u00edcula subat\u00f3mica.<\/p>\n

Ese es el principio de incertidumbre<\/a> de Heisemberg, que es con mucho el aspecto m\u00e1s controvertido de la teor\u00eda, aunque ha resistido todos los desaf\u00edos en el laboratorio durante m\u00e1s de medio siglo. No hay desviaci\u00f3n experimental conocida de esta regla que nos dice que nunca podremos saberlo todo de todo… al mismo tiempo.<\/p>\n

El principio de incertidumbre<\/a> significa que nunca podemos estar seguros de d\u00f3nde se encuentra un electr\u00f3n<\/a> o cu\u00e1l es su velocidad.\u00a0 Lo m\u00e1s que podemos hacer es calcular la probabilidad de que el electr\u00f3n<\/a> aparezca en un cierto lugar con una cierta velocidad. La situaci\u00f3n no es tan desesperada como uno pudiera sospechar, porque podemos calcular con rigor matem\u00e1tico la probabilidad de encontrar dicho electr\u00f3n<\/a>. Aunque el electr\u00f3n<\/a> es una part\u00edcula puntual, est\u00e1 acompa\u00f1ado de una onda que obedece a una ecuaci\u00f3n bien definida, la ecuaci\u00f3n de ondas de Schr\u00f6dinger con su funci\u00f3n de onda (y), que nos dir\u00e1 con mucha probabilidad el lugar en el que aparecer\u00e1 el electr\u00f3n<\/a>.<\/p>\n

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Figura que muestra de manera art\u00edstica el cambio de color cuando el efecto t\u00fanel cu\u00e1ntico<\/a> se produce en una cavidad subnanom\u00e9trica. En este caso, el acercamiento de las nanoesferas de oro generar\u00eda entre ellas un beso<\/em> virtual, ya que nunca llegan a tocarse, que liberar\u00eda de carga a sus superficies y cambiar\u00eda el color de la cavidad existente entre ellas.<\/p>\n

A distancias inferiores a un nan\u00f3metro, el vac\u00edo existente entre dichas bolas met\u00e1licas adquiere color gracias a la interacci\u00f3n de los electrones<\/a> de su superficie con la luz. El haz los empuja<\/em> y los hace oscilar, lo que les aporta un color plasm\u00f3nico rojo que se va intensificando a medida que se acercan las esferas. Cuando la distancia entre ambas se reduce por debajo de 0,35 nan\u00f3metros, los electrones<\/a> de sus superficies comienzan a experimentar el efecto t\u00fanel, lo que va transformando el color plasm\u00f3nico del vac\u00edo en azul a medida que se reduce la carga el\u00e9ctrica. (Cr\u00e9dito: Universidad de Cambridge.)<\/p>\n

Ciertamente, la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es extra\u00f1a y, cuando viajamos hasta ese “universo”, podemos contemplar sucesos extraordinarios que, aunque est\u00e9n en este, parecen de otro mundo.<\/p>\n

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4.\u00a0 Existe una posibilidad finita de que las part\u00edculas puedan \u201ctunelear\u201d o hacer un salto cu\u00e1ntico<\/a> a trav\u00e9s de barreras impenetrables.<\/p>\n

Esta es una de las predicciones m\u00e1s desconcertantes de la teor\u00eda cu\u00e1ntica. En el nivel at\u00f3mico, esta predicci\u00f3n no ha tenido otra cosa que \u00e9xitos espectaculares. El \u201cefecto t\u00fanel\u201d o salto cu\u00e1ntico<\/a> a trav\u00e9s de barreras ha sobrevivido a cualquier desafio experimental. De hecho, un mundo sin efecto t\u00fanel es ahora inimaginable.<\/p>\n

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Si finalmente, la teor\u00eda de cuerdas lleva integrada una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la Gravedad, podr\u00edamos dar respuestas a algunas de estas preguntas que nadie ha sabido contestar? El “mundo” de lo muy peque\u00f1o es, no pocas veces incomprensible y, sin embargo, ah\u00ed subyacen muchas de las respuestas que necesitamos para conocer el Universo, la naturaleza de las cosas.<\/p>\n

emilio silvera<\/p>\n

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