viernes, 20 de octubre de 2023

Quizás el tiempo no exista, al menos no en la forma en que lo percibimos nosotros.


 

Todo apunta a que el universo podría estar configurado sobre una especie de red tridimensional a la que llamamos Espacio-Tiempo (que podría ser infinita o no) cuyos nudos de cruce constituirían los vértices de lo que podríamos llamar "Cubos de Planck", que serían las unidades más pequeñas en las que se podría dividir el espacio y que podrían ser la esencia de la atracción Gravitatoria, o incluso de la Materia Oscura. 

En el seno de esta malla espacial, y adosados a ella tridimensionalmente, existirían  los llamados Campos Cuánticos: Una especie de láminas, o capas, que tendrían diferentes grados de fluidez en función de su naturaleza; ya sea esta fermiónica (y por ello más inerciales) o bosónica, de mayor fluidez.

La energía primordial, que se dispersó cuando tuvo lugar el Big Bang, y durante el periodo inflacionario, habría impactado sobre cada uno de estos Campos Cuánticos generando perturbaciones en todos ellos, constituyendo así lo que hoy conocemos como partículas subatómicas, que serían manifestaciones de dicha energía sobre dichos campos; algo así como una especie de olas que discurrirían sobre ellos y que al interaccionar con otras olas de su propio campo y con las de otros campos darían lugar a las diferentes partículas subatómicas, las que, en última instancia y tras diferentes combinaciones, terminarán constituyendo los diferentes tipos de átomos conocidos y, por ende, toda la materia bariónica de la que estamos hechos nosotros mismos y lo que nos rodea.

Por último, sabemos que existe una especie de fuerza expansiva, que se inició también tras el Big Bang, a la que llamamos Energía Oscura, que estaría forzando a los campos cuánticos a desplazarse a través de la malla espaciotemporal, ocupando sucesivamente niveles más externos a la vez que dejan vacíos equivalentes en los niveles más internos. 

Es decir toda la materia se desplazaría, impulsada por esta Energía Oscura, a través de la malla espaciotemporal, dando lugar a lo que nosotros percibimos como "El Tiempo", que no sería otra cosa que las sucesivas ubicaciones de la materia bariónica sobre dicha malla

Este desplazamiento de la materia se produciría en saltos sucesivos a través de los Cubos de Planck, lo que daría lugar a una propensión a la dispersión en el seno de la malla espaciotemporal, es decir a la entropía, efecto que la materia viva intentará contrarrestar continuamente reordenándose a sí misma mediante la captación, canalización y aprovechamiento de la energía que encuentra a su alrededor, aunque a la postre la entropía termina diseminando la materia viva tanto que esta deja de existir cuando pierde su cohesión.

Así es que, quizás, el TIEMPO solo sería un aspecto de la evolución del espacio, y por tanto no existiría por sí mismo en la forma en que lo perciben nuestras mentes. Quizás solo existe ESPACIO, o ni eso siquiera. 


miércoles, 17 de mayo de 2023

Dualidad onda-partícula




La naturaleza de la realidad cuántica es intrigante y desafiante para la comprensión humana. Uno de los conceptos más desconcertantes de la física cuántica es la dualidad onda-partícula. Esta dualidad sugiere que las partículas subatómicas, como electrones y fotones, pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas. Se basa en el principio de la superposición cuántica, que establece que las partículas pueden existir en múltiples estados simultáneamente hasta que se mida o se observe. Cuando se realiza una medición, la partícula parece "colapsar" en una posición específica, lo que se conoce como función de onda colapsada. Sin embargo, antes de la medición, la partícula puede describirse como una onda que se propaga en el espacio, mostrando características de interferencia y difracción.
Este comportamiento contradictorio llevó a los científicos a plantear la hipótesis de que las partículas tienen una dualidad inherente. Por ejemplo, el experimento de la doble rendija demuestra la dualidad onda-partícula. Cuando se dispara una corriente de partículas, como electrones, a través de dos rendijas, en lugar de esperar dos líneas de impacto detrás de las rendijas, se obtiene un patrón de interferencia similar al que se observa cuando se pasa la luz a través de una rendija. Esto sugiere que los electrones se comportan como ondas que se superponen y luego interfieren entre sí.
La dualidad onda-partícula también se aplica a la luz. Los fotones, partículas de luz, pueden comportarse tanto como partículas como ondas. Esto se ilustra en el experimento de la doble rendija con fotones, donde se observa un patrón de interferencia cuando se pasa la luz a través de las rendijas.

Este es un enigma intrigante en el campo de la física cuántica que sugiere que las partículas subatómicas pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas, dependiendo del experimento realizado. Esta dualidad desafía nuestra intuición clásica sobre la naturaleza de la realidad y ha llevado a muchas preguntas y teorías en la física cuántica. 
Aunque aún no se comprende completamente, la dualidad onda-partícula ha sido confirmada repetidamente mediante experimentos y es un concepto fundamental para nuestra comprensión del mundo cuántico. Continuar investigando y explorando este enigma nos permitirá descubrir más secretos sobre la naturaleza esencial de la materia y la luz.


miércoles, 9 de noviembre de 2022

Qué es el entrelazamiento cuántico

 


El entrelazamiento cuántico es una de las más extrañas propiedades que caracterizan a la materia bariónica del universo a nivel subatómico.

Se pueden obtener partículas subatómicas entrelazadas, por ejemplo, separando dos electrones que previamente se encontraban formando parte de un par de Cooper en el seno de un superconductor. O haciendo pasar un fotón a través de un cristal no lineal, el cual rebotará una parte de la luz y deja pasar otra parte, generando así dos fotones menos energéticos pero entrelazados. También provocando colisiones en un acelerador para que algunas partículas al desintegrarse produzcan pares de otras partículas entrelazadas... etc.

Como ya sabéis las partículas subatómicas son manifestaciones energéticas de los campos cuánticos, y una de sus propiedades fundamentales, heredadas de los campos de los que ellas forman parte, es su momento angular: una especie de empuje que las obliga a inclinarse o girar sobre sí mismas, en un sentido o en el sentido opuesto, al que los científicos han bautizado con el nombre de Spin. 

Cuando dos partículas están entrelazadas, siempre, sin excepción, una de ellas tiene tendencia de giro hacia un lado y la otra hacia el lado contrario. Pero extrañamente este spin siempre va a estar en un estado de indeterminación mientras no lo midamos. Es decir, las dos partículas entrelazadas cuentan con un spin que solo es posible conocer cuando midamos el spin de una de ellas, y es en ese mismo instante en el que tiene lugar la observación, cuando la segunda partícula, sorprendente e indefectiblemente, adquirirá el spin contrario al de la partícula medida.

Es algo así como si tenemos una moneda de dos euros girando alocadamente sobre su canto, y por tanto en estado de cara y cruz a la vez, y le disparamos con una pistola mágica (por supuesto esto es solo un ejemplo irreal y disparatado para intentar entender el concepto que nos ocupa)  y resulta que esta se divide en dos monedas de un euro cada una (entrelazadas cuánticamente) y ambas siguen girando sobre su canto. Si ahora separamos estas dos monedas, llevando a cada una de ellas a un extremo opuesto del universo (haciendo un símil de lo que ocurriría si fuesen dos partículas subatómicas entrelazadas), al empujar con el dedo a una de ellas, obligándola así a caer en cara o en cruz, automáticamente la otra moneda caería mostrando la faz contraria. Es decir, si la primera moneda ha quedado con la cara hacia arriba, la otra moneda, en el mismo momento, caerá con la cara hacia abajo. Por muy lejos que se encuentren las dos monedas, cuando hacemos colapsar a una de ellas y muestra entonces su "cruz", podemos afirmar con absoluta certeza, sin necesidad de ir a mirar, que la otra moneda estará mostrando su "cara".

Esta propiedad será de mucha utilidad en un futuro muy próximo. Entre otras muchas aplicaciones para enviar información confidencial en sistemas de seguridad digital, lo que ya se conoce como teleportación.  

        



 

 

viernes, 22 de abril de 2022

De qué está hecha la realidad

 



Escrutando el universo desde lo más grande a lo más pequeño con modernos y gigantescos telescopios y potentísimos microscopios, hasta ahora solo hemos sido capaces de aproximarnos a la comprensión de algo menos del cinco por ciento del total, de lo que quiera que sea que conforma la existencia.

Y, aunque nuestro conocimiento de la composición y la mecánica que rigen este cinco por ciento es en la actualidad bastante alto, estamos todavía muy lejos de comprender con total exactitud qué son y cómo se comportan las partículas elementales constituyentes de la materia bariónica, es decir esta extraña y escurridiza sustancia-energía de la que nosotros mismos y todo lo que percibimos está hecho.

Lo que si sabemos ya, a ciencia cierta, es que todo lo que somos capaces de conocer a través de nuestros sentidos es producto de las manifestaciones de las llamadas partículas elementales, que, a modo de piezas de Lego, aparecen y desparecen en el seno del tejido espacio-temporal enlazándose unas a otras e interactuando con ellas mismas y con nuestras neuronas, dando así forma a la realidad que percibimos en nuestros cerebros.

Pero he de deciros que, aunque os parezca increíble, en realidad no existen tales partículas como entidades individuales, sino que son manifestaciones energéticas de lo que se ha dado en llamar campos cuánticos. Es algo así como lo que sucede con las olas del mar. Podemos surfear sobre ellas, podemos sentir su poderoso empuje e incluso sucumbir a su poder devastador sobre costas y navíos pero, aún así, las olas no existen por sí mismas, porque no podemos aislarlas o separarlas del vasto océano del que forman parte ya que al hacerlo desaparecerán.

Como sabéis, la materia (descendiendo hasta su esencia más básica) está constituida por átomos, en el interior de los cuales existen protones y neutrones (compuestos de tres quarks cada uno de ellos) que, a su vez, están rodeados de electrones. Y siempre hay un electrón para cada protón que exista dentro de cada átomo.

El átomo elemental (el más simple de todos) del cual están hechos todos los demás, es el átomo de hidrógeno. Esta es la pieza del Lego universal más básica que existe y está formada por un solo protón y un solo electrón.

Los átomos de hidrógeno se formaron hace más de trece mil millones de años. Algún tiempo después del inicio del universo, tras el Big-Bang.

Estos átomos simples que la gravedad fue reuniendo en el espacio fueron los responsables de la formación de las primeras estrellas. Luego estas estrellas prístinas explotaron y, al hacerlo, dieron lugar a elementos más complejos, como el carbono, el oxígeno, o el hierro. A su vez estos deshechos de las explosiones de aquellas primordiales estrellas se volvieron a reunir, creando a su vez estrellas más densas que, tras ser terriblemente presionadas por la gravedad, volvieron a explotar dando lugar a elementos aún más complejos, como el cobre, el bromo o el molibdeno. Y así sucesivamente se fueron creando estrellas cada vez más masivas, hasta llegar a las estrellas de neutrones, responsables de la creación de los elementos más complejos que existen, como el oro, por ejemplo; o el uranio, el elemento más complejo que ha creado la naturaleza, compuesto de noventa y dos protones y otros tantos electrones.

Pero como os decía al principio, extramente, no existen los protones, los neutrones o los electrones como entidades individuales, sino que son manifestaciones de los campos cuánticos... Pero vamos a ir por partes...

En una próxima entrada de esta serie que ahora inicio profundizaremos más sobre estos extraños campos que existen en el seno del espacio-tiempo, el tejido sobre el que existe la materia, que se expande raudo y veloz desde el Big-Bang hasta el final de los tiempos, conformando la estructura básica del universo.

Nos vemos pronto, saludos.

miércoles, 13 de abril de 2022

Qué es el infinito

 



Muchos de vosotros, seguramente, habréis pensado alguna vez en el concepto "infinito" y, seguramente también, habréis desistido más pronto que tarde de intentar comprenderlo pues realmente es difícil, por no decir imposible, que la mente humana sea capaz de asimilarlo aunque solo sea vagamente.

Por otra parte también se nos muestra incomprensible la idea de que puedan existir múltiples dimensiones en el universo, además de las tres archiconocidas "largo", "alto" y "ancho" y la otra dimensión a la que llamamos "tiempo". Y sin embargo cada vez está más claro que eso es exactamente lo que sucede en el cosmos.

Se me ocurre un símil a la sazón que, uniendo ambos conceptos, quizás nos pueda ayudar a acercarnos un poco a estas incomprensibles ideas.

Imaginad que sois imagineros (y no es una redundancia, aunque lo parezca) y que, por tanto, esculpís imágenes en madera.

Imaginad también que estáis ante un gran bloque de madera, dispuesto para ser trabajado con vuestras azuelas, gubias y escofinas.

Ahora pensad en la cantidad de bustos con rostros diferentes que podéis tallar en esa pieza de madera...

En realidad se podrían tallar en ella tantas caras como modelos humanos existen, al menos uno por cada faz de cada habitante de nuestro planeta y cada cara sería una dimensión diferente.

Es más, os puedo asegurar que podemos afirmar sin temor a equivocarnos que se pueden tallar "infinitos" rostros humanos en esa madera. Todas las dimensiones (formas) existen a la vez  en ese bloque de madera de forma compactada o condensada.

Entonces el concepto de dimensiones infinitas se nos muestra más cercano visto de esta manera ¿verdad?

Ahora pensad en que si todos los bustos que es posible tallar son infinitos, para que cada uno de ellos sea percibido por nuestro cerebro necesitamos tres referencias espaciales; las tres referencias espaciales a las que ahora llamamos dimensiones y que en realidad no lo son, sino que son referencias, herramientas, que usa nuestro cerebro para acotar la dimensión existente actual.


Por supuesto la llamada cuarta dimensión: el tiempo, que es referencia temporal y no dimensión como tal, es también imprescindible para que puedan existir las otras tres referencias anteriores. Sin tiempo nada cambiará jamás. Y sin alto, ancho y largo nuestro cerebro no será capaz de contextualizar ni comprender la realidad y, por tanto, ésta no existiría. Todo nos parecería eterno o inexistente.


En el cosmos es mucho más difícil comprender el infinito pues, aunque cada día conocemos más sobre la composición y estructura de los átomos, o materia ordinaria, o sea sobre nosotros mismos, a penas sabemos nada de la estructura y propiedades del gran contenedor que la acoge. Aún no sabemos casi nada sobre las fuerzas que gobiernan el universo, las llamadas Energía y Materia oscuras y tampoco sobre el espacio tiempo, es decir sobre la propia gravedad que nos mantiene pegados al planeta. Pero se está avanzando mucho y quizás, quien sabe, dentro de mil años nuestros descendientes sean capaces de comprender estos conceptos.

Os invito a reflexionar sobre ello. 

Saludos.

domingo, 27 de marzo de 2022

La única velocidad que existe en el universo es la velocidad a la que viaja la luz

 


La única velocidad que existe en el universo es la velocidad de la luz. Todos los cuerpos se mueven a esa velocidad a través del espacio-tiempo si en él no existen partículas subatómicas reales, aunque en realidad este esté lleno de partículas virtuales. 

Si un cuerpo no tiene masa, como es el caso de los fotones, se moverá a la máxima velocidad, es decir, a la velocidad de la luz, y para él no transcurrirá el tiempo. En cambio, si un cuerpo masivo está completamente parado el tiempo para él será eterno. 

Entre ambos extremos se mueven siempre todos los cuerpos, configurando así un vector desde el centro de un círculo cuyo radio será siempre el valor de la velocidad de la luz a través del espacio-tiempo. Así, cuando aumenta la distancia en el espacio disminuye el tiempo, y viceversa, de forma que siempre el resultado final es el valor de la velocidad máxima a la que viaja la luz. Según la materia se mueva por el espacio-tiempo así será el tiempo para ella.

jueves, 7 de octubre de 2021

¿Qué pasa dentro de los átomos?

www.Fastronomia.fandom.com


La materia bariónica, producto de asociaciones de quarks y leptones,  constituye los ladrillos básicos de los que está hecho todo lo que podemos percibir a nuestro alrededor, y a nosotros mismos.

Los quarks son briznas de materia que viven escondidas en el núcleo de los átomos vibrando encadenados los unos a los otros, nadando en una especie de mar adhesivo compuesto de otras partículas mucho más ligeras llamadas gluones, que los aglutinan mediante la llamada interacción fuerte haciéndolos inseparables.  De esta forma se constituyen entidades indivisibles en forma de protones y neutrones. Los quarks no pueden vivir separados, siempre se encuentran varios de ellos encadenados.

Por otra parte los electrones, el tipo más estable de la familia de los leptones, vibran, atraídos por la fuerza electro-magnética de la que los proveen las interacciones con los fotones, alrededor de los núcleos de protones y/o neutrones, conformando delgadas capas que recubren a los núcleos a modo de ondas, siempre a distancias discretas, o cuantizadas, llamadas órbitas.

Cuando dos quarks de tipo Up se unen a un quark del tipo Down, resulta una partícula compuesta de carga eléctrica positiva a la que se le conoce con el nombre de Protón. De la misma forma, al unirse dos quarks Down con uno Up resulta una partícula de carga eléctrica neutra a la que llamamos Neutrón.

Los electrones son partículas con carga eléctrica negativa, por ello son atraídas por los protones positivos desde el centro del átomo, encadenándose a ellos a distancias discretas que vienen a ser como las gradas en un estadio, en el que el núcleo estaría en el centro del terreno de juego y los electrones distribuidos en algunas líneas de asientos permitidas, pero no a cualquier altura sino solo a las distancias permitidas, entre las cuales no es posible ni detenerse, ni incluso existir. De hecho, cuando un electrón cambia de grada u órbita lo hace de manera instantánea, de forma que, al recibir una excitación externa suficiente (y a veces por motivos internos de su conexión con el núcleo) aumenta su energía, lo que le obliga a saltar a otra órbita más energética y, al hacerlo, desaparece instantáneamente de la órbita en la que se encuentra y aparece exactamente al mismo tiempo en la nueva órbita. Después, debido a su inestabilidad en una órbita que no le corresponde, emitirá un fotón, que lo libera del exceso de energía adquirida, y, de forma instantánea, sin que exista transición entre órbitas, reaparece en su órbita primitiva. 

Por cada protón que ingrese en su núcleo, todo átomo intentará, para mantenerse estable, atrapar un nuevo electrón, que se acomodará en el hueco más próximo de la capa que aún esté incompleta en su periferia. A más protones apiñados más electrones revolotearán, en número equivalente, al rededor del núcleo e irán rellenando, según el número máximo que quepa en cada órbita, las sucesivas gradas, a modo de capas de cebolla al rededor del átomo. 

Pero en los núcleos, los protones, al ser todos positivos, se repelen e intentarán separarse. Para evitar esta repulsión son necesarios los neutrones, muy similares a los protones pero algo más pesados (un 0.1% más) y sin carga eléctrica (por lo que ni atraen ni repelen). En función del número de protones se necesitan un número determinado de neutrones para que todo el conjunto sea estable durante el mayor tiempo posible. Lo que sucede dentro de los núcleos de los átomos es que los protones, justo en el momento en el que van a ser repelidos, intercambian partículas llamadas piones, lo que provoca que algunos de ellos se convierta en neutrones, evitando así la repulsión. De la misma forma, acto seguido, algunos neutrones emiten piones y se vuelven a convertir en protones, para mantener constante la interacción con los electrones del átomo. A esta fluctuación de trasmutación continua se le llama fuerza fuerte residual y es la que mantiene estables a los átomos. 

Hay un límite en el tamaño de los núcleos. Cuánto más crecen estos en número de protones y neutrones (nucleones) más difícil se hace mantener la cohesión entre ellos, por eso estos átomos se vuelven inestables y, de sus núcleos, escapan algunos neutrones hacia el exterior, esto sucede de forma habitual en los llamados materiales radioactivos, no así en la mayoría de átomos, mucho más estables, que conforman la naturaleza de la que formamos parte.

martes, 15 de junio de 2021

Qué probabilidad hay de que una eyección de masa coronal del Sol alcance la Tierra?


Seguramente habéis escuchado hablar de las eyecciones solares, y del peligro que podrían acarrear a nuestro planeta Tierra si una de ellas, de gran magnitud, nos alcanza de lleno. Por si no sabéis qué son exactamente estos fenómenos solares os adjunto la descripción que Wikipedia hace de ellos: 


Eyección de masa coronal 

Se denomina eyección de masa coronal o CME (por sus siglas en inglés: Coronal Mass Ejection) a una onda hecha de radiación y viento solar que se desprende del Sol en el periodo llamado Actividad Máxima Solar. Esta onda es muy peligrosa ya que, si llega a la Tierra y su campo magnético está orientado al sur, puede dañar los circuitos eléctricos, los transformadores y los sistemas de comunicación, además de reducir el campo magnético de la Tierra por un período. Cuando esto ocurre, se dice que hay una tormenta solar. Sin embargo, si está orientado al norte, rebotará inofensivamente en la magnetosfera. La magnetosfera o magnetósfera es una región alrededor de un planeta en la que el campo magnético de este desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. 


Pero, realmente, qué probabilidad hay de que una CME llegue a la Tierra? 

Veamos: 

Vamos a calcular la superficie total aproximada de una inmensa esfera imaginaria que rodearía completamente a nuestra estrella a una distancia de ciento cincuenta millones de kilómetros de su centro. 

Sup Tot.: 4 x 3,14 x (150.000.000)2 -------------> 282.600.000.000.000.000 

Esa esfera imaginaria tendría una superficie total de dos billones ochocientos dos mil seiscientos billones de kilómetros cuadrados. 

Y qué superficie de esa esfera imaginaria ocupa nuestro planeta frente al Sol? 

La circunferencia sería el radio de la Tierra al cuadrado multiplicado por Pi. 

Es decir 6.366 x 6.366 x 3,14 --------------> 127.251.501 kilómetros cuadrados. 

Entonces, si dividimos la superficie de la esfera imaginaria por la superficie que representaría en ella el círculo de nuestro planeta visto de frente desde el Sol, encontramos que en la superficie interior de esa esfera, de radio ciento cincuenta millones de kilómetros, caben unos dos mil doscientos millones de Tierras o, dicho de otra forma, hay solo una entre dos mil doscientos millones de probabilidades de que una eyección coronal apunte hacia la Tierra

Si tenemos en cuenta que la probabilidad de acertar los seis números de un boleto de la Lotería Primitiva es de una entre casi catorce millones, no parece probable que nos vaya a alcanzar muy a menudo una CME, no creéis?

martes, 19 de enero de 2021

La vida, tal y como la conocemos, solo es posible a baja temperatura.

 

imagen cortesía de https://www.investigacionyciencia.es/

En el universo todo está en movimiento ininterrumpido desde que hace trece mil setecientos setenta millones de años el Big Bang inició la grandiosa expansión del espacio-tiempo. 

Una parte de lo que hoy es materia era en aquel entonces energía pura increíblemente caliente o, lo que es lo mismo, plasma de quarks agitándose a más de cuatro billones de grados; porque movimiento y temperatura son, en realidad, la misma cosa a nivel atómico y molecular. 

A partir de aquel momento inicial, conforme el espacio-tiempo se expandía velocísimamente, la energía fue ralentizándose y por tanto enfriándose poco a poco hasta llegar a la temperatura actual de 2,7 grados Kelvin (unos 270 grados Celsius bajo cero), temperatura que podemos medir hoy día en el más profundo vacío cósmico.

Muchos millones de años después del Big Bang, la temperatura o, como ya hemos dicho antes, el movimiento de las partículas, había descendido lo suficiente como para que aquella energía prístina, que ya había ralentizado en gran medida su desenfreno inicial, diese lugar a su trasmutación en materia, formándose así los primeros átomos de Helio del universo.

La materia siguió enfriándose más y más según se expandía el espacio-tiempo y, tras millones de explosiones de supernovas acaecidas por la eterna disputa entre la aplastante Gravedad y la extraordinaria Fuerza de la repulsión Electromagnética en el seno de las estrellas, fueron surgiendo sucesivamente el resto de los elementos de la tabla periódica a partir del Helio.

Hace cuatro mil quinientos millones de años se formó la Tierra, por acumulación de polvo interestelar, bajo la influencia gravitacional y energética de nuestro Sol; una estrella amarilla ubicada relativamente cerca del centro de una de las muchas galaxias del cúmulo de Virgo, llamada Vía Láctea.

Quinientos millones de años después de la formación de nuestro planeta, tras la infinidad de colisiones aleatorias que se producían a cada instante por la agitación térmica, los átomos comenzaron a enlazarse de forma funcional dando lugar a diferentes asociaciones cooperativas llamadas moléculas. Las moléculas, a su vez, generaron microorganismos... y así comenzó la vida. 

Gracias a las bajas temperaturas la vida sigue existiendo en la Tierra. Algunos organismos, llamados extremófilos sobreviven a temperaturas de entre menos cien y mas doscientos grados centígrados. Y estrechando aún más esa franja de temperatura o vibración molecular, a tan solo unos cientos de grados kelvin por encima del cero absoluto (punto extremo en el que no existe el movimiento y por tanto desaparece la temperatura), es decir, cuando los átomos apenas vibran, es posible la vida de plantas y animales. Pero nuestra vida es tan frágil que podría desaparecer en solo un parpadeo si la temperatura varía apenas medio centenar de grados por encima o por debajo de los cero grados centígrados.

Las moléculas constitutivas de nuestros tejidos, que a su vez conforman los órganos que hacen funcionar a nuestro organismo, existen y medran en el cosmos porque nuestros átomos,  los ladrillos de la vida, vibran lentamente, están casi detenidos, fríos, a tan solo unos treinta y siete grados centígrados de temperatura. Muy lejos de aquellos vertiginosos cuatro billones de grados que imperaban en el cosmos cuando la energía comenzó a converirse en partículas subatómicas. La vida, tal y como la conocemos, solo es posible a baja temperatura.


miércoles, 29 de julio de 2020

¿Qué había antes del Big Bang?

Imagen propiedad del blog de la ciencia de la mula Francis



Seguramente os habéis preguntado alguna vez cómo, y de qué, surgió nuestro universo. Y, como yo, os habréis dado cuenta de que para pensar en ello las únicas herramientas que podemos utilizar son los conocimientos que poseemos, derivados de las experiencias y percepciones que nuestro raciocinio es capaz de aprehender a través de nuestros sentidos.
Por supuesto, conjeturando, podemos aventurar entelequias o teorías fantásticas, pero estas, a la postre, son imposibles de verificar mediante el único método válido conocido: el método científico.
Es decir, para construir mentalmente una hipótesis sobre el origen del cosmos solo podemos basarnos en lo poco que conocemos. Y este desconocimiento de nuevos elementos que pudiesen coadyuvar a esclarecer la causalidad prístina de los sucesos y la esencia misma de la que provenimos, nos lleva indefectiblemente a un bucle infinito del que, sin nuevas evidencias, no somos capaces de salir.
Pero, como decía antes, por supuesto aplicando las leyes físicas universales y basándonos en nuestros conocimientos y experiencias, siempre podemos imaginar posibles escenarios para elucubrar sobre cómo pudo haber sucedido el “mal llamado” Big-Bang hace casi catorce mil millones de años. Y eso es lo que me disponga a hacer ahora.

Pues bien, imaginad dos estructuras verticales ondulantes que se aproximan la una a la otra desplazándose sobre un campo horizontal del que forman parte. Por simplificarlo, algo así como dos olas marinas enfrentadas y a punto de chocar. Estas podrían ser, como propone la teoría M, dos branas que, unidas por la base, se aproximan entre sí a través de una retícula conformada por multitud de campos cuánticos que viven en diez dimensiones y evolucionan temporalmente.
Podemos pensar que la retícula espaciotemporal que separa ambas branas es una especie de malla multidimensional con estructura fundamental a la longitud de Planck que se encuentra en su estado de mínima energía, es decir se comporta en principio como un espacio completamente vacío, puesto que los campos cuánticos que la componen no han sido perturbados aún.
En un momento dado las dos branas chocan entre sí y, al hacerlo, descargan sus energías cinéticas en la retícula espaciotemporal, lo que da lugar un número finito de perturbaciones puntuales en cada uno de los campos cuánticos que la componen. A partir de ese momento y como consecuencia del impacto ambas branas comienzan a separarse, como lo harían dos abanicos, los objetos que conforman sus estructuras se separan a más velocidad cuanto más alejadas están de los puntos de anclaje de las branas (hecho acorde con la percepción de energía oscura) y al separarse desgarran sus estructuras conformando una red filamentosa (materia oscura) de nodos que vibran propagando la energía del impacto a los campos cuánticos adyacentes, los cuales, al ser perturbados, generan alrededor de dichos nodos de materia oscura las partículas subatómicas que constituyen la materia bariónica del universo.
De esta forma podríamos decir que, antes del choque de branas, es decir antes del Big-Bang, no existía la materia, porque los campos cuánticos estaban en absoluto reposo. Pero instantes después, en el momento en el que dichos campos cuánticos son perturbados, surgen en su seno las partículas subatómicas como manifestaciones energéticas de la colisión alrededor de los nodos de Materia Oscura. Surge entonces también la energía oscura, como consecuencia del desplazamiento por el impacto y la forma de las branas. Y se habría materializado el espacio-tiempo, haciéndose tangible como vector de desplazamiento del nuevo cosmos en movimiento.

Pero…  ¿De dónde, y por qué, surgieron esas estructuras llamadas branas?
Como decía al principio ¡No lo sabemos y posiblemente no lo sepamos nunca! Pero... quizás... ¿podemos imaginarlo?

Reflexionad sobre ello.

lunes, 13 de abril de 2020

Quasares

imagen propiedad de https://www.techexplorist.com/



Hasta la fecha se conocen cuatro tipos de agujeros negros en el universo:

  • Microagujeros negros, existentes solo en el ámbito de la mecánica cuántica.
  • Agujeros negros estelares (entre tres y cien veces más masivos que nuestra estrella). Podría haber millones de ellos solo en nuestra galaxia, La Vía Láctea.
  • Agujeros negros de masa intermedia (desde cien a un millón de masas solares). De los cuales aún no existen evidencias definitivas de su existencia.
  • Agujeros negros supermasivos. Son millones o miles de millones más masivos que el Sol y se encuentran en el centro de las galaxias. Un ejemplo de ellos es Sagitario A, un gigante situado en el centro de nuestra Vía Láctea que cuenta con una masa aproximada de cuatro millones de soles y un diámetro equivalente a la distancia entre la Tierra y el Sol.

Un cuásar o quasar (acrónimo de “fuente de radio cuasiestelar” y en inglés “quasi-stellar radio source”) se forma cuando un agujero negro supermasivo, gracias a la gigantesca deformación que es capaz de generar en el tejido espacio-temporal que ocupa, comienza a absorber materia cercana a él. Cuando esto sucede, las partículas de polvo y gas, que son poderosamente atraídas por la inmensa gravedad del gigante, antes de caer en su interior y debido a su elevadísima velocidad (más de cinco mil kilómetros por segundo), se ven obligadas a girar vertiginosamente alrededor de la estrella negra, conformando un anillo de materia caliente y brillante, llamado disco de acreción, en cuyo interior los átomos alcanzan temperaturas de miles de grados y emiten (por efecto de la velocidad y la temperatura) inmensas cantidades de radiación en forma de fotones súper energéticos.
Los quásares más brillantes que podemos observar en la actualidad se encuentran en el interior de galaxias situadas a más de diez mil años luz. Estas galaxias se formaron en épocas muy tempranas del universo y ahora nos está llegando su luz. En aquel tiempo remoto, algunos miles de millones de años después del Big Bang, todo estaba lleno de polvo y gas, es por esto que los quásares más alejados, y por tanto más antiguos, disponían de tanto material para alimentar sus discos de acreción. En agujeros negros más modernos, como es el caso de Sagitario A, apenas existe materia cerca de su horizonte de sucesos.
Algunos quásares supermasivos (aproximadamente el diez por ciento de ellos), si la rotación de su agujero negro lo favorece, generan inmensas líneas de campo magnético que se retuercen y giran a altísima velocidad en torno a sus dos polos magnéticos. En estos casos gran parte del gas que gira a lo largo del disco de acreción es lanzado a casi la velocidad de la luz hacia el interior de estas potentísimas líneas de campo, formando así dos chorros opuestos de materia brillante incandescente que se extienden a muchos años luz de distancia del quásar.

sábado, 28 de marzo de 2020

DÓNDE Y QUÉ ESTUDIAR PARA SER ASTRÓNOMO



Un astrónomo se dedica a estudiar el universo desde el punto de vista de las leyes físicas. Su trabajo consiste en explicar los fenómenos astronómicos observados.

Los astrónomos, además de conocer profundamente los aspectos físicos, deben contar también con habilidades para implementar tecnología punta y poseer conocimientos en diferentes disciplinas, como son la biología, la geología, la ingeniería o la computación.
Para comprender la mecánica del universo, un astrónomo debe basarse ante todo en la observación astronómica y en datos obtenidos por otros astrónomos previamente.



Actualmente hay siete universidades en Chile donde se puede cursar la Licenciatura en Astronomía: La U. de Chile, la PUC, la de Concepción, la de Valparaíso, la de La Serena, la Católica del Norte y la Andrés Bello. También algunas universidades de Estados Unidos imparten grado en Astronomía.

En España no existe actualmente ninguna carrera universitaria de Astronomía. Para ser astrónomo se ha de realizar un grado en Física (aunque también se puede acceder con los grados de Matemáticas, Ingeniería Informática, Ciencias del Espacio, Ingeniería de Materiales, Ingeniería Electrónica de comunicaciones y/o Química)

Las tres universidades españolas más prestigiosas para estudiar física son:
·        Universitat de València (UV) y
·        Universitat de Barcelona (UB).

Posteriormente se ha de realizar un Máster en Astronomía y Astrofísica.
_____________________________________________________________

Se ha de diferenciar entre astronomía observacional y astronomía teórica


La astronomía observacional se encarga de recopilar y almacenar la información acerca del universo observable. Es la práctica y el estudio de la observación de cuerpos celestes mediante telescopios que pueden ser terrestres (ópticos, de infrarrojos y radiotelescopios) o espaciales (de rayos gamma, de rayos ultravioletas y de infrarrojo lejano)

La astronomía teórica se ocupa principalmente de calcular y predecir (mediante matemáticas y lenguajes de programación) las implicaciones medibles observadas de los modelos físicos y la manera cómo los sistemas espaciales han evolucionado a través del tiempo.



Ramas de la astronomía
  

Astronomía de posiciónTiene por objeto situar en la esfera celeste la posición de los astros midiendo determinados ángulos respecto a unos planos fundamentales, utilizando para ello diferentes sistemas de coordenadas astronómicas. Es la rama más antigua de esta ciencia. Describe el movimiento de los astros, planetas, satélites y fenómenos como los eclipses y tránsitos de los planetas por el disco del Sol. También estudia el movimiento diurno y el movimiento anual del Sol y las estrellas. Incluye la descripción de cada uno de los planetas, asteroides y satélites del Sistema Solar. Son tareas fundamentales de la misma la determinación de la hora y la determinación para la navegación de las coordenadas geográficas.

Mecánica celesteTiene por objeto interpretar los movimientos de la astronomía de posición, en el ámbito de la parte de la física conocida como mecánica, generalmente la newtoniana (Ley de la Gravitación Universal de Isaac Newton). Estudia el movimiento de los planetas alrededor del Sol, de sus satélites, el cálculo de las órbitas de cometas y asteroides.

AstrofísicaEs una parte moderna de la astronomía que estudia los astros como cuerpos de la física estudiando su composición, estructura y evolución. Solo fue posible su inicio en el siglo XIX cuando gracias a los espectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Las ramas de la física implicadas en el estudio son la física nuclear (generación de la energía en el interior de las estrellas) y la física de la relatividad. A densidades elevadas el plasma se transforma en materia degenerada; esto lleva a algunas de sus partículas a adquirir altas velocidades que deberán estar limitadas por la velocidad de la luz, lo cual afectará a sus condiciones de degeneración. Asimismo, en las cercanías de los objetos muy masivos, estrellas de neutrones o agujeros negros, la materia que cae se acelera a velocidades relativistas emitiendo radiación intensa y formando potentes chorros de materia.

Cosmología. Es la rama de la astronomía que estudia los orígenes, estructura, evolución y nacimiento del universo en su conjunto.



Campos de estudio de la astronomía

AstrometríaEstudio de la posición de los objetos en el cielo y su cambio de posición. Define el sistema de coordenadas utilizado y la cinemática de los objetos en nuestra galaxia.
AstrofísicaEstudio de la física del universo, incluyendo las propiedades de objetos astronómicos (luminosidaddensidadtemperaturacomposición química).
CosmologíaEstudio del origen del universo y su evolución. El estudio de la cosmología es la máxima expresión de la astrofísica teórica.
Formación y evolución de las galaxias. Estudio de la formación de galaxias y su evolución.
Astronomía galáctica. Estudio de la estructura y componentes de nuestra galaxia y de otras.
Astronomía extragalácticaEstudio de objetos fuera de la Vía Láctea.
Astronomía estelarEstudio de las estrellas, su nacimiento, evolución y muerte.
Evolución estelar. Estudio de la evolución de las estrellas desde su formación hasta su muerte como un despojo estelar.
Formación estelarEstudio de las condiciones y procesos que llevan a la formación de estrellas en el interior de nubes de gas.
Ciencias planetarias. Estudio de los planetas del Sistema Solar y de los planetas extrasolares.
AstrobiologíaEstudio de la aparición y evolución de sistemas biológicos en el universo.
ArqueoastronomíaEstudio de las orientaciones de las diferentes construcciones o lugares sacralizados, de las antiguas civilizaciones. 
AstroquímicaEstudia la composición química de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares.
Astrodinámica. Estudia la aplicación de la balística y la mecánica celeste a los problemas prácticos relativos al movimiento de cohetes y otras naves espaciales.
Astronáutica. Estudio de la teoría y práctica de la navegación más allá de la atmósfera terrestre por parte de objetos artificiales, ya sean tripulados o no.

jueves, 22 de agosto de 2019

LA MATERIA OSCURA DEL UNIVERSO

imagen porpiedad de EL PAÍS


Hace casi cien años, Fritz Zwicky, de origen búlgaro, doctor en ciencias físicas y profesor en la universidad de Caltech, en Pasadena (California), estudiando el cúmulo de galaxias llamado COMA en el observatorio de Monte Wilson, al medir la velocidad de traslación de los astros se dio cuenta de que las estrellas más alejadas del centro del cúmulo, en vez de girar más lentamente como era de esperar, giraban casi a la misma velocidad que las más cercanas. Este descubrimiento, totalmente anti intuitivo y en contra de la conocida y comprobada ley de la Gravitación Universal, le llevó a pensar que si esto sucedía en realidad y la teoría de Newton era correcta, debía haber cinco veces más materia invisible que visible entre galaxias. A esta materia, que no emite luz, se le llamó Materia Oscura. 

Desde entonces los científicos se esfuerzan en averiguar que es esa “cosa” que no está hecha de átomos y sin embargo genera gravedad, pero hasta el día de hoy no ha sido posible detectar ese tipo de materia, si es que es algún tipo de materia. Aunque es posible que en realidad la materia oscura no exista. 

Hoy sabemos que la fuerza de la gravedad no es en realidad una fuerza, sino una deformación del tejido espaciotemporal. La ley de Newton sirve, desde que fue postulada, para calcular el efecto de la gravedad entre cuerpos estelares, pero no explica cómo se produce. Einstein demostró, con su Teoría de la Relatividad General, que no es que las masas se atraigan debido a una fuerza existente entre ellas sino que, lo que sucede en realidad es que, grandes concentraciones de energía o de materia en un punto del espacio-tiempo, lo deforman, obligando a la materia bariónica a caer hacia el interior de dicha deformación. 

Se ha explicado muchas veces la gravedad con el conocido símil de la lámina elástica sobre la que se deposita una masa pesada que la curva y hace que cualquier otra masa, menos pesada que la primera, lanzada sobre dicha superficie curvada, caiga girando hacia la deformación que produce la masa mayor. Pero en realidad, aunque el espacio-tiempo ciertamente es plano, no es bidimensional, como sugiere el símil, sino tridimensional y, por tanto, cuando una gran masa se concentra sobre él, lo que se crea es una deformación en su seno, una especie de rugosidad que tira en todas direcciones del tejido que lo rodea, una especie de grumo que deforma el tejido espacio-temporal hacia el interior del él mismo. 

Entonces… Cabe la posibilidad de que lo que se conoce como Materia Oscura, en vez de ser materia, consista en infinidad de deformaciones del tejido espacio temporal, que se habrían formado a partir del Big-Bang, creando zonas aplanadas y grumos sobre los que la materia bariónica se habría ido congregando con facilidad, formando así las galaxias que hoy podemos observar en el cosmos. Quizás por eso no se ha podido encontrar aún ninguna partícula que demuestre que la materia oscura es materia, porque quizás no exista.

viernes, 21 de junio de 2019

Partículas subatómicas y campos cuánticos.

imagen por cortesía de http://ramanujan25449.blogspot.com

La realidad mental que los seres vivos construimos a lo largo de nuestra vida, está basada en la interpretación que el cerebro hace de las continuas manifestaciones energéticas que percibe a través de los sentidos.
Llamamos materia bariónica a aquella sustancia universal visible de lo que todo está hecho, incluidos nosotros mismos. Pero si queremos comprender en qué se fundamenta la realidad física en la que vivimos inmersos, debemos preguntarnos de qué está hecha esa materia. 
Ya en el siglo VI a.c.,​ Pakuadha Katyayana, filósofo indio, propuso la existencia de elementos básicos universales que serían los constituyentes fundamentales de la materia. Después, Tales de Mileto, insigne filósfo griego, volvió a proponer que la materia debería estar formada por pequeñas partes indivisibles a las que él llamó átomos. A finales del siglo XIX J.J. Thomsom descubrió el electrón, demostrando así que la unidad fundamental de la materia no eran los átomos, si no que estos en realidad si eran divisibles y estaban constituidos por partículas elementales, mucho más pequeñas e insustanciales que los propios átomos. A lo largo del siglo XX evolucionó la comprensión de la Mecánica Cuántica, y los físicos fueron descubriendo más y más partículas sucesivamente: el protón, el neutrón, el fotón, el neutrino, los quarks, etc.,así se estableció el Modelo estándar de la física de partículas, que describe todas las partículas conocidas y sus interacciones.
Aún así muchas de las propiedades de las partículas seguían siendo un duro hueso de roer para la comprensión de los científicos. Hasta que por fin se estableció la Teoría cuántica de campos.
Hoy en día se sabe que las partículas como tales entidades materiales no existen, si no que lo que entendemos por partículas son en realidad oscilaciones de los campos cuánticos, una especie de ondas cuantizadas que trasmiten energía a través de los diferentes campos cuánticos, algunos de los cuales pueden interactuar entre ellos transfiriendose mutuamente energía y o movimiento. Como el más especial de ellos, el campo de Higs, que dota a las partículas de masa, y que en realidad no es más que la dificultad que encuentran las oscilaciones cuánticas para desplazar energía a través de su propio campo interaccionando con el de Higs.
El espacio tiempo estaría lleno de ciertas sustancias o estructuras a las que llamamos campos cuánticos, y las partículas serían deformaciones producidas por la energía contenida o transportada a través de dichos campos, por eso lo que todo el mundo conoce como partículas fundamentales no tiene dimensión, se propagarían en cierto modo de forma parecida a como lo hacen las olas al discurrir sobre la superficie del mar.
Al día de hoy se conocen 124 campos cuánticos, asociados a las partículas conocidas y a sus interacciones. Gracias a la Teoría de campos es posible explicar matemáticamente como funciona la realidad a escala subatómica. 
En Teoría de Cuerdas también la realidad se basa en campos cuerdísticos, en ellos las vibraciones de los campos serían minúsculos filamentos que vibrando conformarían las distintas partículas en función de su longitud de onda.
Hoy por hoy, la Teoría de Campos es la forma más exacta que tenemos de explicar la realidad a nivel subatómico. Quién sabe si un día sabremos de qué están hechos esos campos cuánticos. Quizás la mente humana no pueda llegar a comprenderlo nunca, pero es posible que en el futuro la inteligencia artificial alcance una singularidad universal de inteligencia que sea capaz de comprenderlo todo, aunque los humanos, por supuesto, no seremos capaz de entender las explicaciones de ese supercerebro artificial, de la misma forma que un gato no es capaz de comprender que difirencia hay entre un ácido y una base por mucho que nosotros intentemos explicarselo.
Quién sabe lo que nos depara el futuro.