Metamateriales estudian cambios en la estructura del espacio-tiempo

Escrito por Kanijo en Fí­sica, Materiales, tags: big flash, espacio-tiempo, metamateriales

En el momento del Big Bang, nuestro universo puede que no tuviese exactamente tres dimensiones de espacio y una de tiempo, de acuerdo con algunos teóricos. En el ejemplar del 6 de agosto de la revista Physical Review Letters, un equipo propone una forma de observar la transición propuesta a nuestro actual universo usando los conocidos como metamateriales, estructuras en las que la propagación de la luz puede controlarse con gran precisión. Los experimentos en tales estructuras, dicen, podrían comprobar las predicciones de que un “gran destello” de radiación acompañaría a cambios en la estructura del espacio-tiempo que pueden haber tenido lugar en los inicios del universo.

A lo largo de la última década, los teóricos han aprendido que elegir las propiedades microscópicas magnéticas y eléctricas de los materiales les permite manipular la luz de formas sorprendentes, potencialmente llevando a dispositivos como lentes perfectas y capas de invisibilidad. Los experimentadores han empezado a confirmar estas ideas usando metamateriales – grandes conjuntos de diminutos cables, anillos y otras estructuras que son pequeñas en comparación con la longitud de onda de la luz.

Los materiales hechos a medida podrían también usarse para explorar las inusuales geometrías del espacio-tiempo, dicen Igor Smolyaninov de la Universidad de Maryland en College Park, y Evgenii Narimanov de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana. Normalmente, para una onda de luz que atraviesa un material, conforme se acorta su longitud de onda, su frecuencia aumenta, y esto se aplica de la misma forma en todas direcciones. Pero Smolyaninov y Narimanov describen un metamaterial donde la relación entre frecuencia y variaciones espaciales de los campos electromagnéticos es altamente anisotrópica. Para algunas configuraciones de los campos, se podría incrementar la longitud de onda efectiva en una dirección específica, y aún así la frecuencia general disminuiría.

El equipo demuestra que esta relación, conocida como hiperbólica, entre las variaciones espacial y temporal de las ondas electromagnéticas, es exactamente lo que se tendría en un espacio-tiempo de dos dimensiones temporales y dos espaciales. Una propiedad de esta geometría es que, para una frecuencia dada, hay un número infinito de configuraciones de campo electromagnético, o modos, mientras que en el espacio-tiempo normal podría haber muchos modos, pero no infinitos.

Smolyaninov admite que el comportamiento creado no permitiría cosas extrañas como máquinas del tiempo – una posibilidad teórica con dos dimensiones temporales – debido a que sólo sucede en un rango limitado de frecuencias y se interrumpe con pérdidas de energía que no se permiten en la teoría. Pero manipular el material puede aún permitir a los experimentadores observar lo que sucede cuando la geometría del espacio-tiempo cambia drásticamente. Por ejemplo, si las muchas dimensiones extra predichas por la Teoría de Cuerdas de pronto se “enrollasen” en el universo, dejando sólo tres dimensiones espaciales, algunos teóricos predicen que se habría producido un “gran destello” de radiación, algo similar al Big Bang. El destello habría tenido lugar debido a que cualquier energía en la infinidad de modos del espacio-tiempo de más dimensiones se liberaría súbitamente.

Smolyaninov y Narimanov proponen construir una estructura que incluye láminas de finos cables de galio, el cual se hace más conductor cuando se fundo justo por encima de la temperatura ambiente. Calculan que la fusión cambiará el metamaterial de normal a hiperbólico, por lo que los experimentadores podría buscar el gran destello cuando se enfría. “Con los metamateriales, puedes modelar esta transición de forma experimental”, señala Smolyaninov.

Ulf Leonhardt, de la Universidad de St. Andrews en Escocia dice que los modelos de laboratorio pueden ser muy informativos para fenómenos donde la gente no tiene experiencias directas y por tanto hay una intuición limitada. “Si estos sistemas pueden crearse en el laboratorio, y si muestran este efecto, entonces puede zanjarse la controversia”. El sistema propuesto “suena interesante y práctico”, dice. “La clave está en los detalles”.

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Autor: Don Monroe
Fecha Original: 6 de agosto de 2010
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El universo se expande ilimitadamente

BBC Ciencia

En la imagen se puede apreciar la distribución de materia visible a la izquierda y la distribución materia oscura a la derecha en el cúmulo de galaxias Abell 1689. © NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM)

Una reciente investigación muestra que el universo se expande de forma ilimitada.

Astrónomos estadounidenses utilizaron un cúmulo de galaxias muy particular, conocida como Abell 1689, para tratar de acercarse un poco más y desvelar uno de los grandes misterios de la ciencia: cómo se comporta la energía oscura que hay en el Universo.

Abell 1689 funciona como una lente gravitatoria que amplifica de forma excepcional las imágenes de las galaxias que se encuentran detrás.

Ahora una investigación publicada en la revista Science por un equipo dirigido por el profesor Eric Jullo, del Laboratorio de Propulsión de la NASA en California, EE.UU, arroja nueva luz sobre la distribución de la energía oscura y sugiere que el destino más posible del Universo es que continúe expandiéndose de forma ilimitada... Hasta convertirse en un espacio frío y muerto, según afirman los investigadores.

3/4 del Universo

Se sabe desde hace tiempo que la energía oscura es un fuerza misteriosa que acelera la expansión del Universo.

A pesar de ser totalmente invisible la energía oscura compone hasta tres cuartas partes del Universo, el 72%. El otro 24% estaría formado de materia oscura (distinta a la energía oscura).

Sólo el 4% restante daría lugar a la materia de la que se componen planetas, hombres, estrellas, galaxias y todo aquello que está formado de átomos, lo que una vez se pensó que era el Universo en su totalidad.

Nuestras conclusiones prueban cuál será exactamente el destino del Universo.

Priyamvada Natarajan, profesor de la Universidad de Yale

Pero sabemos de su existencia porque hace más de 20 años se descubrió que había "algo" muy abundante que generaba la expansión del Universo.

Los científicos utilizaron el telescopio espacial Hubble para observar la forma en que la luz de las estrellas distantes se distorsionaba a través de Abell 1689 y averiguar así cómo se expande la energía oscura a través del universo.

Abell 1689 es uno de los mayores cúmulos de galaxias conocidos hasta ahora y sus características resultan sorprendentes.

Se encuentra situado en la constelación de Virgo y a una distancia de 2.200 millones de años luz de la Tierra.

Debido a su inmensa y extraordinaria masa, Abell 1689 funciona como una enorme lupa cósmica que hace que la luz se doble y se proyecte debido a su enorme atracción gravitatoria, de una forma similar a la que una lupa distorsiona un objeto.

Tercer factor

El cúmulo de galaxias Abell 1689 actúa como un lente cósmica. © NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM)

La forma en que la luz es distorsionada por las lentes cósmicas depende de tres factores: cuán lejos está el objeto distante, la masa de Abell 1689 y la distribución de la energía oscura.

Los astrónomos fueron capaces de medir las primeras dos variables utilizando el Telescopio de Gran Tamaño del Observatorio Europeo Astral, que se encuentra en Chile.

Y esto les permitió, mediante difícil y sofisticados modelos matemáticos, descubrir el crucial tercer factor.

Conocer la distribución de la energía oscura indica a los astrónomos que el Universo continuará expandiéndose y haciéndose más grande de forma ilimitada.

Hasta que finalmente se convierta en un espacio frío y sin vida con una temperatura cercana a lo que los científicos conocen como el término de "cero absoluto".

El cosmólogo Pryamvada Natarajan, de la Universidad de Yale, en EE.UU., y co-autor del estudio, dice que las conclusiones prueban "cuál será exactamente el destino del Universo".

El universo se expande ilimitadamente

BBC Ciencia

En la imagen se puede apreciar la distribución de materia visible a la izquierda y la distribución materia oscura a la derecha en el cúmulo de galaxias Abell 1689. © NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM)

Una reciente investigación muestra que el universo se expande de forma ilimitada.

Astrónomos estadounidenses utilizaron un cúmulo de galaxias muy particular, conocida como Abell 1689, para tratar de acercarse un poco más y desvelar uno de los grandes misterios de la ciencia: cómo se comporta la energía oscura que hay en el Universo.

Abell 1689 funciona como una lente gravitatoria que amplifica de forma excepcional las imágenes de las galaxias que se encuentran detrás.

Ahora una investigación publicada en la revista Science por un equipo dirigido por el profesor Eric Jullo, del Laboratorio de Propulsión de la NASA en California, EE.UU, arroja nueva luz sobre la distribución de la energía oscura y sugiere que el destino más posible del Universo es que continúe expandiéndose de forma ilimitada... Hasta convertirse en un espacio frío y muerto, según afirman los investigadores.

3/4 del Universo

Se sabe desde hace tiempo que la energía oscura es un fuerza misteriosa que acelera la expansión del Universo.

A pesar de ser totalmente invisible la energía oscura compone hasta tres cuartas partes del Universo, el 72%. El otro 24% estaría formado de materia oscura (distinta a la energía oscura).

Sólo el 4% restante daría lugar a la materia de la que se componen planetas, hombres, estrellas, galaxias y todo aquello que está formado de átomos, lo que una vez se pensó que era el Universo en su totalidad.

Nuestras conclusiones prueban cuál será exactamente el destino del Universo.

Priyamvada Natarajan, profesor de la Universidad de Yale

Pero sabemos de su existencia porque hace más de 20 años se descubrió que había "algo" muy abundante que generaba la expansión del Universo.

Los científicos utilizaron el telescopio espacial Hubble para observar la forma en que la luz de las estrellas distantes se distorsionaba a través de Abell 1689 y averiguar así cómo se expande la energía oscura a través del universo.

Abell 1689 es uno de los mayores cúmulos de galaxias conocidos hasta ahora y sus características resultan sorprendentes.

Se encuentra situado en la constelación de Virgo y a una distancia de 2.200 millones de años luz de la Tierra.

Debido a su inmensa y extraordinaria masa, Abell 1689 funciona como una enorme lupa cósmica que hace que la luz se doble y se proyecte debido a su enorme atracción gravitatoria, de una forma similar a la que una lupa distorsiona un objeto.

Tercer factor

El cúmulo de galaxias Abell 1689 actúa como un lente cósmica. © NASA, ESA, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan (Yale) and J-P. Kneib (LAM)

La forma en que la luz es distorsionada por las lentes cósmicas depende de tres factores: cuán lejos está el objeto distante, la masa de Abell 1689 y la distribución de la energía oscura.

Los astrónomos fueron capaces de medir las primeras dos variables utilizando el Telescopio de Gran Tamaño del Observatorio Europeo Astral, que se encuentra en Chile.

Y esto les permitió, mediante difícil y sofisticados modelos matemáticos, descubrir el crucial tercer factor.

Conocer la distribución de la energía oscura indica a los astrónomos que el Universo continuará expandiéndose y haciéndose más grande de forma ilimitada.

Hasta que finalmente se convierta en un espacio frío y sin vida con una temperatura cercana a lo que los científicos conocen como el término de "cero absoluto".

El cosmólogo Pryamvada Natarajan, de la Universidad de Yale, en EE.UU., y co-autor del estudio, dice que las conclusiones prueban "cuál será exactamente el destino del Universo".

¿Es un pájaro? ¿Es un avión? No, es… ¡Inflatón!

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Desde el departamento de pa’ habernos matao nanosegundos después del Big Bang llega… El inflatón, la partícula madre del universo. Y como IANC mejor traduzco un resumen rápido del New Scientist, que si suena a chino es porque la cosmología es así:

Se supone que el inflatón es con lo que se creó el Universo y lo que alimentó la inflación cósmica (…) lo que generó toda la materia a partir de la energía que tenía almacenada en su campo (…) Pero todavía no se ha descubierto. Y todo esto dentro del marco teórico de la Supersimetría.

Observación del Nacimiento de una Estrella
9 de Agosto de 2010. Unos astrónomos han vislumbrado lo que podría ser la estrella más joven conocida, ya que parece hallarse justo en su proceso de nacimiento. El astro no se ha desarrollado plenamente como estrella, sino que se encuentra en las primeras etapas de formación estelar y ha comenzado recientemente a absorber materia desde su envoltura de gas y polvo, según el nuevo estudio.


Los autores del estudio, entre quienes figuran astrónomos de la Universidad Yale, el Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania, y el Centro para la Astrofísica, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, encontraron el objeto gracias al Observatorio Submilimétrico en Hawái y al Telescopio Espacial Spitzer. El astro, conocido como L1448-IRS2E, está localizado en la región de formación estelar de Perseo, a unos 800 años-luz de distancia de la Tierra.Las estrellas se forman en frías y densas regiones de gas y polvo llamadas nubes moleculares, que existen por toda la galaxia. Los astrónomos piensan que L1448-IRS2E se encuentra entre la fase preestelar (cuando una región particularmente densa de una nube molecular comienza a concentrarse en lo que será el embrión de la estrella) y la fase de protoestrella (cuando la gravedad ya ha extraído el material suficiente de su entorno como para formar un núcleo denso y caliente).

Tal como indica Xuepeng Chen, del equipo de investigación, es muy difícil detectar objetos en esta fase de formación estelar, porque dura poco y durante la misma emiten muy poca luz. Pese a las dificultades, el equipo consiguió detectar la débil luz emitida por el polvo que rodea al objeto.

La mayoría de las protoestrellas son entre 1 y 10 veces más luminosas que el Sol, y cuentan con grandes envolturas de polvo que brillan en longitudes de onda infrarrojas. Debido a que L1448-IRS2E tiene menos de una décima parte de la luminosidad del Sol, el equipo cree que el objeto es demasiado tenue para ser considerado una verdadera protoestrella. Sin embargo, también descubrió que el objeto está expulsando desde su centro chorros de gas a alta velocidad, lo que confirma que algún tipo de masa preliminar ya se ha formado y que el objeto se ha desarrollado más allá de la fase preestelar. Este tipo de emanación se ve en protoestrellas (como resultado del campo magnético que rodea a la estrella en formación), pero hasta ahora no se había visto en embriones estelares de tan corta edad.

Información adicional en:

• Scitech News

Una máquina del tiempo cuántica resuelve la paradoja del abuelo

Escrito por Kanijo en Fí­sica, tags: máquina del tiempo, paradoja del abuelo, teletransporte cuántico

Un nuevo tipo de viaje temporal basado en el teletransporte cuántico solventa las paradojas que han plagado a otras máquinas del tiempo, dicen los físicos.

De todas las raras consecuencias de la mecánica cuántica, una de las más extrañas es la idea de post-selección: la capacidad de disparar un cálculo que automáticamente ignora ciertos resultados.

Aquí tienes un ejemplo: supón que tienes una larga y tortuosa expresión en la que hay un terrorífico número de variables. La cuestión que quieres responder es qué combinación de variables hace que la expresión sea cierta lógicamente. Y la forma convencional de resolver esto es la fuerza bruta: intentar cada combinación de variables hasta encontrar una que funcione. Eso es difícil.

La post-selección, sin embargo, hace que la solución sea fácil de encontrar. Simplemente permites a las variables tomar cualquier valor aleatorio y luego post-seleccionas sobre la condición de que la respuesta debe ser cierta. Esto automáticamente descarta cualquier problema que pueda aparecer.

La post-selección es controvertida debido a que lleva a todo tipo de predicciones fantásticas sobre la potencia de los ordenadores cuánticos. Nadie está seguro de si es posible lograr este tipo de computación o cómo hacerlo, pero la mecánica cuántica parece permitirlo.

Ahora, la post-selección parece incluso más extraña gracias a unas nuevas ideas propuestas por Seth Lloyd del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y algunos compañeros. Dicen que si se combina la post-selección con otra extraña propiedad cuántica conocida como teletransporte, se puede construir una máquina del tiempo.

Antes de echar un vistazo a cómo funciona la idea, vamos a dar un breve repaso sobre el teletransporte cuántico. Éste es el fenómeno del entrelazamiento para reproducir en un punto del espacio un estado cuántico que existía anteriormente en otro punto del mismo.

La idea de Lloyd y compañía es usar la post-selección para hacer que tenga lugar este proceso a la inversa. La post-selección asegura que sólo cierto tipo de estados pueden ser teletransportados. Esto coloca inmediatamente un límite al estado que debe tener la partícula original antes de ser teletransportada. En efecto, el estado de esta partícula ha viajado hacia atrás en el tiempo.

Lo que es asombroso en esta máquina del tiempo es que no está plagada con las habituales paradojas del viaje en el tiempo, tales como la del abuelo, en la que una partícula viaja hacia atrás en el tiempo y evita que ella misma exista en el primer lugar.

La máquina del tiempo de Lloyd solventa esto debido a la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica: cualquier cosa que permita esta máquina del tiempo puede también suceder con una probabilidad finita, gracias a estas leyes de la probabilidad.

Otra característica interesante de esta máquina es que no requiere de las distorsiones habituales del espacio-tiempo de las que dependen las máquinas tradicionales. En éstas, el tejido del espacio-tiempo tiene que ser retorcido de una forma que permita que tenga lugar el viaje en el tiempo. Estas condiciones pueden existir en los entornos más extremos del universo, tales como dentro de los agujeros negros, pero probablemente no en muchos sitios más.

El hecho de que pueda ser posible una máquina del tiempo similar cuando la mecánica cuántica se empuja hasta sus límites, sugiere una vía que puede mostrarse muy fructífera uniendo áreas dispares de la ciencia. “Nuestra esperanza es que esta teoría demuestre ser útil para formular una teoría cuántica de la gravedad”, dicen Lloyd y sus colegas.

Pero, ¿dónde podría construirse tal máquina? Ésta también es una pregunta compleja. La post-selección sólo puede tener lugar si la mecánica cuántica es no lineal, algo que parece posible en teoría pero no se ha observado en la práctica. Todas las evidencias hasta el momento indican que la mecánica cuántica es lineal. De hecho algunos teóricos proponen que las cosas aparentemente imposibles que permite la post-selección es una especie de demostración de que la mecánica cuántica debe ser lineal.

No obstante, si se permite un comportamiento no lineal, el viaje en el tiempo será posible. Como dicen Lloyd y compañía: “Es posible para las partículas (y, en principio para la gente) encontrar un túnel desde el futuro al pasado”.

Pon en marcha el Delorean.

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Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1007.2615: The Quantum Mechanics Of Time Travel Through Post-Selected Teleportation

Fecha Original: 19 de julio de 2010
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Violentos terremotos espaciales sacuden el campo magnético de la Tierra

Escrito por Kanijo en Ciencias de la Tierra, tags: auroras, espaciomotos, magnetosfera

Como terremotos en el espacio, los conocidos como espaciomotos son temblores en el campo magnético de la Tierra provocados por el plasma que vuela desde el Sol y que podrían ayudar a generar las coloridas auroras que bailan en la atmósfera, según sugiere un nuevo estudio.

Aunque se sienten con más fuerza en la órbita de la Tierra, estos movimientos pueden también llegar hasta la propia superficie terrestre.

“Las reverberaciones magnéticas se han detectado en estaciones terrestres de todo el globo, de forma muy similar a como los detectores sísmicos miden un gran terremoto”, dice Vassilis Angelopoulos de UCLA, investigador principal de la nave THEMIS de la NASA.

Y estos movimientos pueden pegar fuerte.

“La energía total de un espaciomoto puede rivalizar con un terremoto de magnitud 5 o 6″, de acuerdo con Evgeny Panov del Instituto de Investigación Espacial de Austria. Panov es el primer autor de un artículo que informa de los resultados de un estudio sobre espaciomotos en el ejemplar de abril de la revista Geophysical Research Letters.

Los espaciomotos no son los únicos temblores no terrestres que hay cerca. Los científicos han descubierto los ‘estelarmotos’ (violentas sacudidas dentro de las estrellas), ‘selenemotos’ y ‘asteromotos’ (temblores sísmicos en la superficie de la luna y asteroides, respectivamente). De hecho, la Tierra puede en realidad estimular los terremotos en asteroides cuando las rocas espaciales vuelan demasiado cerca de nuestro planeta.

En 2007, THEMIS descubrió los precursores de los espaciomotos. La acción se inicia en la cola magnética de la Tierra, que se estira como una manga de viento debido al viento solar que sopla a millones de kilómetros por hora. A veces la cola se estira tanto y carga tanta tensión, que chasquea como una banda de goma demasiado tensa.

El plasma del viento solar atrapado en la cola sale disparado hacia la Tierra. En más de una ocasión, las cinco naves de THEMIS estaban en la línea de fuego de estos “chorros de plasma”. Claramente, los chorros iban a impactar con la Tierra. Pero, ¿qué sucedería entonces? La flotilla se movió más cerca del planeta para descubrirlo.

“Ahora lo sabemos”, dice el científico del proyecto THEMIS David Sibeck del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Los chorros de plasma disparan los espaciomotos”.

De acuerdo con THEMIS, los chorros impactan en el campo geomagnético a unos 30.000 kilómetros sobre el ecuador de la Tierra. El impacto inicia un proceso de rebote, en el cual el plasma entrante rebota arriba y abajo en el reverberante campo magnético, de forma similar a como una pelota de tenis rebota en un suelo alfombrado. El primer rebote es grande, seguido por rebotes con cada vez menos amplitud conforme la energía se disipa en la alfombra.

“Hemos sospechado desde hace mucho tiempo que estaba pasando algo como esto”, dice Sibeck. “Observando in situ el proceso, no obstante, THEMIS ha descubierto algo nuevo y sorprendente”.

La sorpresa son los vórtices de plasma, enormes remolinos de gas magnetizado tan anchos como la propia Tierra, que giran en el borde del campo magnético.

Las colas de estos vórtices se cree que hacen de embudo a partículas hacia la atmósfera terrestre, disparando las coloridas auroras que danzan en los cielos nocturnos.

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Autor: Plantilla de SPACE.com
Fecha Original: 27 de julio de 2010
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El Puente Entre el Mundo Cuántico y el Convencional

4 de Agosto de 2010. Un equipo de investigadores cree haber abierto una puerta hacia un conocimiento más detallado de cómo el mundo cotidiano que captamos a través de nuestros sentidos emerge del etéreo mundo cuántico.


Los físicos llaman "mundo clásico" a nuestro entorno familiar cotidiano. Éste es el mundo en el que nosotros y las cosas que nos rodean parecemos tener características medibles como masa, altura, color, peso, textura y forma.

El mundo cuántico es el mundo de las piezas fundamentales con las que está hecha la materia: los átomos. Estos son combinaciones de neutrones y protones formando un núcleo, y electrones girando alrededor de él, atraídos por éste a causa de la atracción eléctrica.

Pero la mayor parte de un átomo, más del 99 por ciento de éste, es espacio vacío lleno de energía invisible.
Así que desde el punto de vista del mundo cuántico, nosotros y las cosas que nos rodean somos mayormente espacio vacío. El modo en que experimentamos las cosas que nos rodean y a nosotros mismos en el mundo clásico es en realidad tan sólo una representación mental moldeada por nuestros sentidos, tal como indica el profesor David Ferry de la Universidad Estatal de Arizona.

Durante más de un siglo, los científicos e ingenieros han tratado de llegar a una conclusión satisfactoria sobre el eslabón perdido que une los mundos clásico y cuántico, y permite una transición desde ese mundo de principalmente espacio vacío al entorno familiar que experimentamos a través de nuestros sentidos.

Una hipótesis sobre estas cuestiones ha sido investigada recientemente por Adam Burke, David Ferry, Tim Day, Richard Akis, Gil Speyer y Brian Bennett.

Ellos describen la transición desde el mundo cuántico al clásico como un proceso de "decoherencia" que implica un tipo de progresión evolutiva que en cierto modo es análoga al concepto de selección natural de Charles Darwin.

Los autores se basaron en dos teorías, la de la decoherencia y la del darwinismo cuántico, ambas propuestas por Wojciech Zurek, investigador del Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Información adicional en:

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Detectan un Complejo Compuesto Prebiótico en el Espacio Interestelar

4 de Agosto de 2010. Un equipo de científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de Texas ha logrado identificar una de las más complejas sustancias orgánicas encontradas en el material que flota entre las estrellas.


El descubrimiento del antraceno podría ayudar a resolver un misterio astrofísico de décadas de antigüedad, relacionado con la producción de moléculas orgánicas en el espacio.

El equipo encabezado por Susana Iglesias Groth, investigadora del IAC, ha detectado la presencia de moléculas de antraceno a unos 700 años-luz del Sol, en una nube densa ubicada en dirección a la estrella Cernis 52 de la constelación de Perseo.

Tal como apunta la científica, el siguiente paso lógico es investigar la presencia de aminoácidos. Compuestos como el antraceno son prebióticos, por lo que cuando son sometidos a radiación ultravioleta y combinados con agua y amoniaco, pueden producir aminoácidos y otros compuestos esenciales para el desarrollo de la vida.
Hace dos años, Susana Iglesias y sus colaboradores encontraron una prueba de la existencia de otra sustancia orgánica, naftaleno, en el mismo lugar, por lo que todo indica que allí existe una región de formación estelar rica en química prebiótica.

Hasta ahora, se había detectado antraceno sólo en meteoritos, nunca en el espacio interestelar. Formas oxidadas de esta molécula abundan en los sistemas biológicos y son bioquímicamente activas.

En nuestro planeta, el antraceno oxidado es un componente básico del aloe y tiene propiedades antiinflamatorias.

El nuevo hallazgo sugiere que una buena parte de los componentes clave en la química prebiótica terrestre podría estar presente en la propia materia interestelar.

Información adicional en:

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Resuelto el Enigma de los "Agujeros" en Ciertas Nubes

19 de Junio de 2010. Cuando un avión a reacción, o impulsado por turbohélices, asciende o desciende en determinadas condiciones atmosféricas, puede influir inadvertidamente en el desarrollo de nubes en los niveles medios, y crear bandas estrechas de nieve o gotas de agua que luego se precipitan a la superficie, según las conclusiones de una nueva investigación.


De este modo, esos aviones dejan tras de sí, en las nubes, agujeros o canales de formas extrañas, los cuales han fascinado al público durante mucho tiempo.

Allá por los años cuarenta del siglo XX, los científicos ya se preguntaban por las causas de estas nubes con orificios que parecían hechos mediante un punzón gigante. En las últimas décadas, los investigadores han propuesto varias causas posibles, relacionadas con la aviación; desde ondas de choque acústicas producidas por los motores a reacción, hasta el calentamiento local del aire a lo largo del camino recorrido por el avión, pasando por la formación de hielo en las estelas de condensación.
Lo cierto es que los avistamientos de túneles de color azul cielo excavados en una capa nubosa han generado el desconcierto y la especulación, como por ejemplo sucedió en el espacio aéreo de Moscú en Octubre del 2009.

Andrew Heymsfield del Centro Nacional estadounidense para la Investigación Atmosférica (NCAR, por sus siglas en inglés) es quien ha dirigido el nuevo estudio sobre este fenómeno. Su equipo de investigación incluyó a científicos de la Universidad Estatal de Colorado y la Universidad de Wyoming.

Los investigadores encontraron el ingrediente fundamental para el desarrollo de estos túneles: gotas de agua a temperaturas por debajo del punto de congelación, concretamente a temperaturas inferiores a los 15 grados Celsius bajo cero poco más o menos. Cuando se enfría el aire detrás de los propulsores del avión o encima de las alas, las gotas de agua se congelan y caen hacia la superficie de la Tierra.

Siempre que un avión vuele bajo esas condiciones específicas, estará alterando las nubes de un modo que puede acarrear precipitaciones mayores de lo normal en las cercanías.

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‘Arqueólogos galácticos’ encuentran el origen de las estrellas más antiguas de la Vía Láctea

Escrito por Kanijo en Astronomía, tags: cosmología, estrellas, vía láctea

Muchas de las antiguas estrellas de la Vía Láctea son remanentes de otras galaxias menores desmembradas por violentas colisiones galácticas hace alrededor de 5000 millones de años, de acuerdo con investigadores de la Universidad de Durham, que publican sus resultados en un nuevo artículo de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Científicos del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham y sus colaboradores del Instituto Max Planck para Astrofísica, en Alemania, y la Universidad de Groningen en Holanda, ejecutaron enormes simulaciones para recrear los inicios de nuestra galaxia.

Las simulaciones revelaron que las antiguas estrellas, encontradas en el halo estelar de restos alrededor de la Vía Láctea, habían sido arrancadas de galaxias menores mediante fuerzas gravitatorias generadas por galaxias en colisión.

Los cosmólogos predicen que el joven universo estaba repleto de pequeñas galaxias que llevaron vidas cortas y violentas. Estas galaxias colisionaron entre sí dejando restos que finalmente se asentaron en galaxias de aspecto más familiar como la Vía Láctea.

Los investigadores dicen que sus hallazgos apoyan la teoría de que muchas de las antiguas estrellas de la Vía Láctea pertenecieron en una época a otras galaxias, en lugar de haber nacido dentro de la galaxias cuando se formó hace unos 10 000 millones de años.

El autor principal, Andrew Cooper, del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, dijo: “Efectivamente, nos hemos convertido en arqueólogos galácticos, buscando los sitios probables donde podrían estar dispersas las estrellas antiguas en toda la galaxia. Nuestras simulaciones muestran cómo distintas reliquias en la galaxia actual, como estas antiguas estrellas, están relacionadas con eventos en el pasado lejano.

“Como los estratos de antiguas rocas que revelan la historia de la Tierra, el halo estelar conserva un registro de un dramático periodo primigenio en la vida de la Vía Láctea el cual terminó mucho antes de que naciera el Sol”.

Las simulaciones por ordenador empezaron poco después del Big Bang, hace alrededor de 13.000 millones de años, y usaron las leyes universales de la física para simular la evolución de la materia oscura y las estrellas.

Estas simulaciones son las más realistas hasta la fecha, capaces de centrarse en detalles muy finos de la estructura del halo estelar, incluyendo “flujos” estelares – que son estrellas siendo arrastradas desde las galaxias menores por la gravedad de la materia oscura.

Una de cada cien estrellas de la Vía Láctea pertenecen al halo estelar, que es mucho mayor que el más común disco espiral de la galaxia. Estas estrellas son casi tan viejas como el universo.

El Profesor Carlos Frenk, Director del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, dijo: “Las simulaciones son un esbozo de la formación galáctica. Muestran que las pistas vitales para la violenta historia inicial de la Vía Láctea, están en nuestro umbral galáctico. Nuestros datos ayudarán a los observadores a decodificar los ensayos y tribulaciones de nuestra galaxia de una forma similar a cómo los arqueólogos descubren cómo vivieron los antiguos romanos a partir de los artefactos que dejaron”.

La investigación es parte del Proyecto Aquarius, el cual usa las mayores simulaciones de supercomputadores para estudiar la formación de galaxias como la Vía Láctea, y fue patrocinado en parte por el Consejo de Instalaciones Tecnológicas y Científicas del Reino Unido (STFC).

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Fecha Original: 29 de junio de 2010
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Los relojes cósmicos podrían tener la llave a los secretos del universo

Un equipo internacional de científicos han desarrollado una nueva y prometedora técnica que podría convertir a los púlsares – relojes cósmicos naturales excelentes – en registradores del tiempo todavía más precisos.

Este importante avance, liderado por científicos de la Universidad de Manchester y que ha aparecido el 24 de junio en la revista Science Express, podría mejorar la búsqueda de ondas gravitatorias y ayudar en los estudios del origen del universo.

Las ondas gravitatorias son misteriosas y poderosas perturbaciones que no han sido todavía observadas directamente, aunque se sabe que existen y fueron predichas por Einstein.

El descubrimiento directo de ondas gravitatorias, que llegan a los relojes cósmicos, modificándolos, podría permitir a los científicos estudiar eventos violentos como los procesos de fusión de agujeros negros supermasivos y ayudar a entender el universo poco después de su formación en el Big Bang.

Los científicos progresaron usando observaciones de púlsares realizadas durante décadas con el radiotelescopio Lovell, en el observatorio Jodrell Bank de la Universidad de Manchester.

Los púlsares son estrellas que han colapsado y que rotan, estudiadas con gran detalle desde su descubrimiento en 1967. La rotación extremadamente estable de estos volantes cósmicos ha conducido previamente al descubrimiento del primer planeta orbitando otras estrellas, y proporcionado rigurosos tests para las teorías de la gravedad que dan forma al universo.

Sin embargo, esta estabilidad rotacional no es perfecta y hasta ahora, pequeñas irregularidades en su rotación han reducido significativamente su utilidad como herramientas de precisión.

El equipo, liderado por el profesor Andrew Lyne de la Universidad de Manchester, ha usado observaciones del telescopio Lovell para explicar estas variaciones y mostrar un método por el cual éstas pueden ser corregidas.

El profesor Lyne explica: “Los mejores relojes humanos necesitan correcciones por diferentes motivos. Cambios en la temperatura, en la presión atmosférica, en la humedad, o en el campo magnético local. Ahora, hemos encontrado un medio potencial de corregir un reloj astrofísico”.

Se sabe que la tasa a la que los púlsares rotan decrece muy lentamente. Lo que el equipo ha encontrado es que las desviaciones surgen porque en realidad hay dos tasas de decrecimiento y no una, y que los púlsares cambian de tasa de modo impredecible y abrupto.

Estos cambios están asociados a un cambio en la forma del pulso emitido por el púlsar. Debido a esto, las medidas de precisión de la forma del pulso en un instante dado indican exactamente a cuál de las dos tasas corresponde y permite el calculo de una “corrección”. Esto mejora significativamente sus propiedades como relojes.

Los resultados dan una nueva visión sobre las extremas condiciones cerca de las estrellas de neutrones y ofrecen el potencial de mejorar los ya muy precisos experimentos en gravitación.

Se espera que este nuevo entendimiento de la rotación de los púlsares mejorará las probabilidades de que los púlsares que giran más rápido sean usados para detectar por primera vez las ondas gravitatorias.

El equipo de la universidad de Manchester colaboró en el proyectó con el Dr. George Hobbs del Australia Telescope National Facility, con el profesor Michael Kramer del Instituto Max Planck de Radioastronomía, y con la profesora Ingrid Stairs de la Universidad de British Columbia.

La investigación fué financiada por el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas.

Su director científico, el profesor John Womersley, dijo: “La astronomía no es como la mayoría de las otras ciencias, ya que no podemos medir directamente las propiedades de las estrellas y las galaxias. Éstas tienen que ser calculadas basándose en nuestro conocimiento de cómo funciona el universo – lo que significa que algo tan significativo como ser capaz de usar los púlsares como relojes cósmicos, un nuevo estándar para la medida del tiempo, tendrá importantes consecuencias para el avance de la ciencia y el conocimiento del universo”.

Muchos observatorios a lo largo del mundo están intentando usar los púlsares para detectar las ondas gravitatorias que son predichas como consecuencia de los agujeros negros supermasivos del universo.

Con la nueva técnica, los científicos pueden ser capaces de revelar las señales de ondas gravitatorias que permanecen ocultas por las irregularidades en la rotación de los púlsares.

El director del grupo de púlsares de la Universidad de Manchester, Dr. Ben Stappers, dijo: “Estos excitantes resultados fueron posibles gracias a la calidad y duración de la única base de datos de tiempos de púlsares del telescopio Lovell.

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Autor: Dan Cochlin
Fecha Original: 25 de junio de 2010
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Hallan Evidencias de Asimetría Materia-Antimateria

Unos científicos del programa internacional DZero en el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (Fermilab), en Estados Unidos, han encontrado evidencia de una violación significativa de la simetría materia-antimateria en el comportamiento de partículas que contienen quarks Bottom, una vulneración que rebasa lo predicho en la teoría actual, el Modelo Estándar de la física de partículas.


El nuevo resultado muestra un 1 por ciento de diferencia entre la producción de pares de muones y pares de antimuones en la desintegración de mesones B resultado de colisiones de alta energía en el acelerador de partículas Tevatron del Fermilab.

El predominio de la materia sobre la antimateria, que observamos en el universo actual, es posible sólo si hay diferencias entre el comportamiento de las partículas y el de las antipartículas.
A pesar de que los físicos han observado diferencias en el comportamiento de las partículas durante décadas, estas diferencias conocidas son demasiado pequeñas como para explicar el predominio observado en el universo de la materia sobre la antimateria,

Si llega a confirmarse mediante observaciones y análisis adicionales, el efecto visto por los físicos del programa DZero podría representar otro paso hacia el esclarecimiento de ese predominio de la materia sobre la antimateria, al desvelar la existencia de fenómenos físicos de los que hoy no se tiene constancia más allá de lo especulativo.

Cuando colisionan partículas de materia con otras de antimateria en colisiones de alta energía, se convierten en energía y producen nuevas partículas y antipartículas. En el acelerador de protones y antiprotones del Fermilab, los científicos observan cientos de millones cada día.

Los procesos similares que tuvieron lugar poco después de la formación del universo debieron habernos dejado un cosmos con iguales cantidades de materia y antimateria. Pero cuanto nos rodea está compuesto sólo por materia, y las antipartículas sólo pueden ser producidas en aceleradores o en algunos fenómenos naturales de gran energía. "¿Qué pasó con la antimateria?" es una de las preguntas cruciales de la física de partículas del siglo XXI.

En el programa DZero trabajan cerca de 500 físicos de 86 instituciones en 19 países.

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La atmósfera terrestre vista al atardecer desde el espacio

Imagen: NASA.

Espectacular imagen tomada desde la Estación Espacial Internacional en un atardecer sobre el Océano Índico. En la imagen se aprecian las distintas capas que forman la atmósfera terrestre.

La troposfera que se muestra naranja es la más densa -representa el 80 por ciento de toda la masa atmosférica-, es la capa más baja y la que contiene el aire que respiramos. Tiene una altura de entre 6 y 20 km. Es en ésta capa donde ocurren prácticamente todos los fenómenos atmosféricos.

Por encima está a estratosfera, que alcanza hasta unos 50 km de altura y es donde se encuentra la capa de ozono que protege la vida de los dañinos rayos ultravioletas del Sol. Más arriba van, por este orden, la mesosfera, la termosfera, la ionosfera y la exosfera (que se considera termina a unos 10.000 km de altura de la superficie), cada cual gradualmente más tenue hasta desvanecerse en el espacio.

Fuente, vía: SPACE.com, Earth's Colorful Atmospheric Layers Photographed from Space.

La imposibilidad de imaginar números grandes o cosas grandes

Nuestro cerebro no está diseñado para imaginar números demasiado grandes, ni tampoco espacios u objetos de dimensiones gigantescas (o liliputienses), porque simplemente nuestros antepasados nunca tuvieron que preocuparse de cosas así. Bastaba con poder contar a los miembros del clan o del clan enemigo, por ejemplo.

Pero no tuvieron que enfrentarse nunca al tamaño del universo, o al número inabarcable de estrellas.

De modo que el único atajo que tenemos para enfrentarnos a conceptos semejantes es el uso de analogías que nos permitan establecer formas de visualizar las cosas de un modo diferente a la experiencia habitual.

Siempre digo, por ejemplo, que empecé a asimilar mínimamente el tamaño descomunal del Universo cuando leí la novela de ciencia ficción Tau Cero, de Poul Anderson, en la que se narra de forma convincente los efectos de la dilatación temporal einsteniana en una misión interestelar en la que se cruzan, cada vez a mayor velocidad, sistemas solares, galaxias y hasta cúmulos globulares.

Para entender el mínimo tamaño de un átomo, siempre me gustó la analogía de imaginar un átomo del tamaño de un estadio deportivo internacional. Los electrones se encuentran en la parte alta de las gradas; se ven tan pequeños como la cabeza de un alfiler. El núcleo del átomo está en el centro del campo y tiene el tamaño aproximado de un guisante. El átomo, pues, está casi vacío.

Plasmar los números de las cosas en estado puro es algo más complicado, pero una manera de visualizar un millón es usar un papel cuadriculado. Una hoja DIN-A4 de papel cuadriculado (con cuadraditos de 2 mm de lado) contiene unos 15.540 cuadraditos, por lo que con 65 hojas saldrán más de un millón. Otra opción es valernos del azúcar: un millón de granos de azúcar pesan alrededor de 700 gramos, mientras que un billón ascenderá a un poco más de tres cuartos de tonelada.

Una vez establecido esto, por ejemplo se puede imaginar más fácilmente las posibilidades que se tienen de acertar la combinación ganadora de una lotería primitiva estándar, que es de 1 entre 13.983.816 (un número que no podemos imaginar). Bien, mediante la analogía de la hoja cuadriculada, la cosa se aclara un poco más: acertar los seis números correctos de la lotería es como coger uno de los cuadraditos de 2 mm entre un fajo de 900 hojas.

En la escala del azúcar sería el equivalente a buscar un único grano negro entre 10 kg de azúcar.

Podéis seguir explorando números inimaginables en sendos artículos que ya escribí dedicados a los números muy, muy grandes y a los números muy, muy pequeños.

En Genciencia | Números muy, muy, muy grandes / Números muy, muy, muy pequeños

Descubren los hidrocarburos más complejos que se han detectado en el espacio interestelar

Escrito por Kanijo

Un equipo de científicos liderado por el Instituto Astrofísica de Canarias (IAC) ha logrado identificar una de las moléculas orgánicas más complejas que se han detectado hasta la fecha en el medio interestelar. El descubrimiento de antraceno en la constelación de Perseo, a unos 700 años luz de distancia de la Tierra, podría resolver un problema astrofísico pendiente desde hace décadas sobre la producción de moléculas orgánicas en el espacio.

“Hemos detectado la presencia de moléculas ionizadas de antraceno en una nube densa, en dirección a la estrella Cernis 52”, explica Susana Iglesias Groth, la investigadora del IAC que ha liderado el estudio. “En esta región de formación estelar hemos encontrado también uno de los más altos contenidos de radicales de carbono hidrogenado que se conocen en el medio interestelar”, añade la astrofísica.

Iglesias destaca que “hace dos años ya encontramos pruebas de la existencia de naftaleno en la misma región, por lo que todo apunta a que hemos descubierto una región de formación estelar muy rica en lo que a química prebiótica se refiere”. En su opinión, el siguiente paso es investigar la presencia de aminoácidos. Sometidos a radiación ultravioleta y combinados con agua y amoníaco, moléculas como éstas pueden producir aminoácidos y otras moléculas esenciales para el desarrollo de la vida.

Hasta la fecha, este compuesto químico sólo se había detectado en meteoritos, pero nunca en el medio interestelar. Las formas oxidadas de esta molécula son comunes en los sistemas vivos y tienen actividad bioquímica. En nuestro planeta, el antraceno oxidado es un compuesto básico del aloe y tiene propiedades antiinflamatorias.

Este hallazgo sugiere que buena parte de los componentes clave en la química prebiótica terrestre podrían estar presentes en el material interestelar. En el artículo, que será publicado por la revista especializada de la Royal Astronomical Society el próximo mes, han participado varios colaboradores del IAC y de la Universidad de Texas.

Desde hace unos 80 años se conoce la existencia de cientos de bandas espectroscópicas asociadas con material interestelar, denominadas bandas difusas, pero hasta ahora no se había podido identificar el agente causante de ninguna de ellas. Este descubrimiento apunta a que podrían estar causadas por formas moleculares basadas en el antraceno o naftaleno. Ampliamente distribuidas por el espacio interestelar, podrían haber sido clave en la producción de muchas de las moléculas orgánicas presentes en la época de formación del Sistema Solar.

Los resultados, que se presentan la próxima semana en el Congreso Internacional “PAHs en el Universo” en Tolouse, Francia, se han basado en las observaciones realizadas con el telescopio William Herschel del Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, y con el telescopio HET de Texas, en Estados Unidos.

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Fecha Original: 25 de mayo de 2010
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El Sol es de color #FFF5F2 (más o menos)

El color del fondo de este párrafo es más o menos del mismo color, casi blanco, que se podría considerar presenta el Sol cuando se mira desde el espacio, sin la dispersión de la luz causada por la atmósfera terrestre.

(Claro que también depende de lo que se entienda por blanco)

Fuentes: What colour is the Sun?; What color are the stars?.

¿Está Nuestro Universo Dentro de un Agujero Negro Ubicado en un Universo Mucho Mayor?

17 de Mayo de 2010. ¿Se halla nuestro universo en el interior de un agujero de gusano que a su vez forma parte de un agujero negro que se encuentra dentro de un universo mucho más grande?


Tras realizar un profundo análisis mediante modelación matemática euclidiana, el físico teórico Nikodem Poplawski, de la Universidad de Indiana en Bloomington, ha llegado a la conclusión de que todos los agujeros negros podrían albergar agujeros de gusano, en cuyo interior existirían universos creados en el mismo momento que sus agujeros negros.

Eso sugiere un escenario en el cual el universo nace desde el interior de un agujero de gusano (también conocido como puente de Einstein-Rosen).
Sólo es posible ver el exterior de un agujero negro. El interior no puede ser observado a menos que un observador entre o resida en su interior. Poplawski argumenta que esta condición puede ser satisfecha si nuestro universo está en el interior de un agujero negro que a su vez exista en un universo más grande. Dado que la teoría general de la relatividad de Einstein no elige una orientación del tiempo, si un agujero negro puede formarse a partir del colapso gravitacional de la materia a través de un horizonte de sucesos en el futuro, entonces el proceso inverso también es posible. Este proceso podría describir la explosión de un agujero blanco: materia emergiendo de un horizonte de eventos en el pasado, como el universo en expansión.

Un agujero blanco está conectado a un agujero negro por un puente de Einstein-Rosen (agujero de gusano) y es hipotéticamente la versión inversa en el tiempo de un agujero negro. Poplawski sugiere que todos los agujeros negros astrofísicos pueden tener puentes de Einstein-Rosen, cada uno con un nuevo universo en su interior que se formó simultáneamente con el agujero negro.

De ello se deduce que nuestro universo podría haberse formado en el interior de un agujero negro existente dentro de otro universo.

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Escala del universo

El universo imperfecto: Adiós, teoría del todo

Hace quince años, yo era un físico que trabajaba duro en la búsqueda de una teoría de la naturaleza que unificase lo muy grande con lo muy pequeño. Había una buena razón para la esperanza. Lo grande y lo bueno se encontraban. Incluso Einstein, que reconoció que nuestra comprensión de la realidad es necesariamente incompleta, pasó 20 años de su vida buscando una Teoría de Campo Unificado que describiría las dos fuerzas principales que vemos actuando a nuestro alrededor – la gravedad y el electromagnetismo – como manifestaciones de una única fuerza. Para él, tal teoría matemática representaba la expresión más pura y elegante de la naturaleza y el mayor logro del intelecto humano.

Cincuenta años después de la muerte de Einstein, la búsqueda de esta esquiva Teoría de Campo Unificado continúa. Para los físicos Stephen Hawking y muchos otros, encontrar una “Teoría del Todo” sería equivalente a conocer la “mente de Dios”. La metáfora no es accidental.

Los críticos modernos dicen que Einstein y otros gigantes de la física del siglo XX (incluyendo a Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg) fallaron debido a que en sus modelos no se incluían todas las partículas de materia y sus interacciones fundamentales. Ponlos en la ecuación, dicen, y tendremos una posibilidad de éxito mucho más alta. Los sueños de una teoría final (como se titulaba un libro sobre el tema, del Premio Nobel Steven Weinberg) están ahora más vivos que nunca.

Pero, ¿estamos realmente acercándonos? ¿Nos atrevemos siquiera a preguntar si la búsqueda está fundamentalmente equivocada? ¿Podría la creencia en una teoría física que unifique los secretos del mundo material – un “código oculto” – ser el equivalente científico a las creencias religiosas en una deidad mantenida por los miles de millones de personas que van a iglesias, mezquitas y sinagogas cada día?

Incluso antes de que existiera lo que ahora llamamos física, los antiguos filósofos griegos pensaban si la diversidad de la naturaleza podría irradiar de una única fuente, una sustancia primigenia. Thales, reconocido por Aristóteles como el primer filósofo de la tradición griega, propuso que todo estaba hecho de agua, una sustancia que creía que representaba la esencia dinámica de la naturaleza. Más tarde, Pitágoras y sus seguidores creían que la naturaleza era un misterio matemático, construida a través de razones y patrones que combinaban enteros, y que la geometría era la clave para descifrarla.

La idea de las matemáticas como una puerta fundamental a los secretos de la naturaleza, resurgieron a finales del Renacimiento. Galileo Galilei, René Descartes, Johannes Kepler e Isaac Newton dejaron claro que la descripción matemática de la naturaleza sólo tiene éxito a través de la laboriosa aplicación del método científico, donde las hipótesis son comprobadas mediante experimentos y observaciones y luego son aceptadas o rechazadas. La física se convierte en la ciencia del “cómo”, dejando el “porqué” a la filosofía y la religión. Cuando se preguntaba a Newton por qué la materia atrae a otra materia con una fuerza que se debilita con el cuadrado de la distancia, respondía que “no había desarrollado una hipótesis”; era suficiente proporcionar una descripción cuantitativa del fenómeno.

Esto, no obstante, sólo es la mitad de la historia. Para Newton, Dios era el matemático supremo y las leyes matemáticas de la naturaleza eran un borrador de la Creación. Conforme avanzó la ciencia, la idea de que dios interfería explícitamente con los fenómenos naturales se fue apagando, pero no la idea de que la naturaleza tenía un código oculto que yacía en una teoría matemática que lo abarcaba todo. El “dios” de Einstein estaba mucho más lejos que el de Newton, como dijo en su famosa cita: “Creo en el dios de Spinoza que se revela a sí mismo en la ordenada armonía de lo que existe”. Su búsqueda de una Teoría de Campo Unificado era mucho más una búsqueda de la esencia de este dios natural.

Las encarnaciones modernas de las Teorías de Campo Unificado aparecen en dos tipos. La versión más tradicional, la conocida como Gran Teoría Unificada (GUT), busca describir el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte como una única fuerza. La primera de estas teorías se propuso en 1974 por parte de Howard Georgi, de la Universidad de Harvard, y Sheldon Glashow, ahora en la Universidad de Boston. Las versiones más ambiciosas buscan incluir la gravedad en el marco de trabajo de la unificación. Las teorías de supercuerdas intentan hacer esto abandonando el viejo paradigma de que la materia está hecha de pequeños bloques indivisibles, sustituyéndolo por cuerdas vibrantes que viven en espacios de más dimensiones.

Como todas las buenas teorías físicas, las GUTs hacen predicciones. Una es que el protón, la partícula que habita en todos los núcleos atómicos, es inestable. Durante décadas, los experimentos cada vez con mayor sensibilidad han buscado el decaimiento de los protones sin encontrarlo. Como consecuencia, los modelos tienen que ser ajustados dado que los protones decaen tan raramente que deben estar fuera del actual límite de detección. Otra predicción que no tuvo mejor suerte: los campos de interacción envuelta conocidos como monopolos magnéticos nunca se han hallado.

Para las supercuerdas, la situación es aún peor. A pesar de su elegancia matemática, la teoría está tan desacoplada de la realidad física que es extremadamente difícil determinar qué efecto medible podría tener una cuerda.

Ahora pienso que la propia idea de una teoría final es un error. Incluso si tenemos éxito al unificar las fuerzas que actualmente conocemos, sólo podríamos afirmar haber logrado una unificación parcial. Nuestros instrumentos tienen límites. Dado que el conocimiento de la realidad física depende de lo que podemos medir, nunca sabremos todo lo que hay que saber. ¿Quién se atrevería a decir que sólo hay cuatro fuerzas fundamentales? La ciencia está llena de sorpresas. Es mucho mejor aceptar que nuestro conocimiento de la realidad física es necesariamente incompleto. De esta forma, la ciencia se entenderá como una empresa humana y la “mente de Dios” quedará exorcizada de una vez por todas.

Desde el descubrimiento de la violación de paridad en la interacción débil hace unos 50 años, los experimentos en física de partículas han demostrado que nuestras esperanzas en la perfección son sólo eso – esperanzas. Las simetrías se violan a diestro y siniestro; en la naturaleza, al contrario que en el famoso poema de John Keats, la belleza no siempre es la verdad.

Pero hay más. Propongo que las asimetrías fundamentales son una parte necesaria del universo, al que determinan con su propia existencia. Considera lo siguiente. El universo tuvo que tener unas propiedades especiales para mantener su expansión durante 14 000 millones de años. Y las partículas de materia tuvieron que dominar sobre la antimateria poco después del Big Bang, o el universo consistiría en su mayor parte en radiación.

La propia vida es producto de las imperfecciones, desde la asimetría espacial de los aminoácidos a las mutaciones durante la reproducción. Las asimetrías forjaron el largo, complejo y errático camino de las partículas a los átomos y las células, de las simples células procariotas sin núcleo a las más sofisticadas eucariotas, y luego a los organismos unicelulares y pluricelulares.

La historia de la vida está profundamente entrelazada con los cambios ambientales de la Tierra, desde el incremento de la disponibilidad del oxígeno, a la llegada de la tectónica de placas que ayuda a regular el dióxido de carbono. La vida (por no mencionar la inteligencia) en las extraordinariamente complejas formas que hemos llegado a conocer es posiblemente bastante rara, un producto de asimetrías, imperfecciones y accidentes.

En última instancia, llegar a una teoría final no hará de la física – o de la ciencia – algo menos apasionante. La naturaleza está llena de misterios que nos tendrán ocupados durante mucho tiempo.

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Autor: Marcelo Gleiser
Fecha Original: 10 de mayo de 2010
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