Autora: María Cristina Chaler.
CIENCIA FÁCIL Número: 81

Una misteriosa partículaLa Ciencia en su camino de descubrimientos se unifica al pensamiento filosófico.
El Universo es mas complejo de lo que pensamos, por lo tanto nuestra existencia quizás tenga una razón de ser mas importante de lo que creemos

La gravedad es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza (Ver nota de fuerzas de la naturaleza)
Ésta provoca una atracción entre cuerpos masivos y a pesar de que se trata de una fuerza débil su extensión es universal.
Se cree que la responsable de la transmisión de esta fuerza es una partícula llamada GRAVITÓN (ver Átomo II).
Esta partícula es misteriosa e hipotética porque es producto de las conjeturas de la física teórica y como su masa es prácticamente cero, todavía no se la ha podido aislar. Es un bosón de spin par que sería responsable la transmisión de la interacción gravitatoria.
A pesar de que no se ha encontrada es muy probable que su existencia sea real, pero un conocimiento se cataloga de científico cuando se lo ha podido verificar experimentalmente.
La teoría de la relatividad especial y general de Einstein en su momento también parecieron imposibles, pero con el andar del tiempo y el avance tecnológico está absolutamente comprobada (ver notas de teoría de relatividad)
La fuerza gravitatoria se observa a gran escala entre cuerpos masivos en el Universo y es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa a dichas masas en estudio
A saber
F = GM1 M2/d2
Siendo G la constante de gravitación del Universo
A nivel quántico (es decir atómico) no es fácil explicar la atracción gravitatoria y esto genera un serio problema matemático que resulta difícil de resolver, pero como dijimos en las notas anteriores no va a ser imposible solucionarlo.
La Ciencia avanza y de a poco descubre maravillas que resultan asombrosas, aún para el hombre de ciencia.
Para que la matemática de la teoría quántica de la gravedad sea coherente se necesita retener esta misteriosa partícula llamada gravitón, y para ello hay que avanzar tecnológicamente, pero hasta ahora no se ha encontrado la tecnología suficiente para hacerlo, aunque hay una lucha científica en su búsqueda.
El encuentro de esta partícula sería un descubrimiento importantísimo para la ciencia porque los cálculos matemáticos de la teoría unificadora se basan en la existencia de ella.
Si se pudiese explicar la gravedad a nivel quántico como se la explica en forma relativista, la teoría del todo estaría encaminada.
Einstein en su momento revolucionó el conocimiento al introducir el tiempo como cuarta dimensión.
Es decir el tiempo no es algo que ocurre apartado de las tres dimensiones espaciales, sino que cambia según la posición del espacio que ocupamos y la velocidad del cuerpo. Es decir el tiempo transcurre más o menos lento, según el punto universal en que nos encontremos.
Para Einstein el espacio-tiempo se deforma por la presencia de las masas. El espacio es como una enorme malla de goma que se hunde, cuanto más grande es la masa presente en él y la gravedad esta motivada por esta curvatura de modo que una masa que se acerca a otra se verá atraída, como si cayese en un pozo.
La trayectoria de la luz también se deformará en este espacio de modo que se curvará y parte de esta curvatura será lo que provoca la aceleración de la gravedad.
A nivel quántico la imposibilidad técnica de medir la acción de la gravedad hace que haya una incompatibilidad aparente que quizás pronto se pueda resolver.
En los últimos años se ha intentado generar una teoría quántica de la gravedad y la teoría M parece acercarse a la explicación de esta, considerando al Gravitón como una cuerda cerrada capaz de escaparse de la membrana que conformaría nuestro universo.
Pero necesitamos recorrer un amplio camino de experimentación para poder dar por comprobado lo que la física teórica sostiene.
Este camino quizás no sea tan largo, y en menor tiempo de lo que creamos la teoría del Universo podría revolucionar al mundo en general.

Un nuevo Paradigma

CIENCIA FÁCIL Nº 231

Autora: María Cristina Chaler.
¿Transitando la cuarta dimensión?

¿Una nueva teoría ?

Es bueno recordar que el genio de Einstein fue un iluminado que adelantó verdades científicas que recién en la actualidad se han comprobado experimentalmente. El tiempo se constituye en la cuarta dimensión, varía con la posición en el universo y con la velocidad de los cuerpos que lo transitan. Es una realidad verificada a través de los relojes atómicos colocados en los satélites que orbitan la tierra. Todos ellos marcan tiempos diferentes según la zona del espacio en que orbiten. La percepción del tiempo en nuestro mundo es de una constante en presente, y el pasado o el futuro se captan de manera psicológica. Recordamos o imaginamos. Muy lógico es no poder transitar el tiempo, cuando el mundo en que vivimos es tridimensional, sólo captamos volúmenes, figura, líneas rectas, curvas o puntos, como proyección de los cuerpos en diferentes planos. Sólo somos capaces de captar hasta tres dimensiones.

Una pequeña historia…


Imaginemos un mundo de una sola dimensión por ejemplo el eje x, en él viven seres unidimensionales, los UNI inteligentes. Ellos son pequeños segmentos transitando dentro de una línea recta, algunos también son sólo puntos.


Su vida transcurre armoniosamente o no, porque son tan conflictivos como nosotros los TRI humanos.

¡El conflicto es parte del ser inteligente!

Cuando al mundo UNI se acerca un ser del sistema BID, universo bidimensional, que tiene forma de figura geométrica de las conocidas: triángulos, cuadriláteros, polígonos círculos, elipses… los seres UNI no las perciben en su total realidad sino que captan de ellos sólo las proyecciones sobre su mundo lineal.


Conozcamos algunos sucesos extraños que se producen en el Universo UNI:


Cuando un cuadrado BID los atraviesa, estos sólo perciben segmentos, más cortos o más largos según sea la intersección paralela a los lados o paralela a la diagonal, o a veces observan puntos, cuando sólo el vértice incide en el Universo UNI. Los seres UNI se sorprenden enormemente de estas imágenes variantes y móviles que aparecen y desaparecen por momentos y no les encuentran ningún tipo de explicación. Los científicos estudian estos fenómenos y muchos de ellos piensan que podría existir la probabilidad de otra dimensión pero otros, la mayoría, niegan toda posibilidad de existencia de un Universo BID, con las características reales de los mismos, para el mundo UNI solo los segmentos y los puntos existen. El resto como no se puede comprobar científicamente es pura teoría o pseudociencia.


Estos fenómenos se repiten constantemente, cuando el que se acerca es un objeto o ser de nuestro Universo TRI siguen percibiendo segmentos o puntos con movilidades y tamaños distintos, se agrandan se achican aparecen y desaparecen.


¡Claro está! cuando el universo UNI es atravesado por una esfera hueca sus habitantes sólo ven dos puntos de este cuerpo, que se acercan o alejan según la zona en donde la esfera los atraviesa. ¡Cómo se divierten los niños UNI viendo a dos puntos acercarse y alejarse y a veces transformarse en uno!

Si la esfera es maciza se presenta en ese Universo como segmentos que se agrandan o se achican en forma permanente según cambie la posición y la rotación de ella con respecto al universo. Cualquier cuerpo tridimensional muestra la misma imagen en ese mundo. Si a algún iluminado UNI osara afirmar que figuras o los cuerpos existen, todo el pueblo podría pensar que está delirando. Recién con el pasar del tiempo y el avance tecnológico se podría llegar a probar esta teoría.


Algo semejante sucede en el Universo BID, que por supuesto sus habitantes perciben sólo a los UNI y a sus semejantes BID. Son figuras planas que también desarrollan sus vidas con aparente tranquilidad, pero totalmente incrédulos de la existencia de los cuerpos, que pertenezcan al Universo TRI, cuando un BID se atrevió a decir que quizás los cuerpos existían, lo tildaron de loco y lo discriminaron socialmente. En este Universo una esfera maciza es un fenómeno que ocurre cada tanto, cuando aparece sólo un círculo, que se agranda y achica y a veces se deforma como elipses rellenas de color, mientras que en otros momentos al acercarse una esfera hueca , el fenómeno cambia, son circunferencias y elipses moviéndose a través de ese Universo.


Los científicos BID muy observadores, se asombran al mirar al universo y captar esta danza de figuras misteriosas y móviles, todavía está en estudio su origen, e invierten millones de bid pesos en tecnología para tratar de descubrir o encontrar la explicación de las figuras movedizas. Existen bastantes teorías e hipótesis sobre el tema, pero generan muchas controversias. Hay un científico, un poquito loco, que con cálculos matemáticos basados en la existencia de una tercera dimensión, pudo explicar el origen de las figuras danzantes, pero aún no se llegó a comprobar experimentalmente, de modo que no pertenece al saber científico ¡es sólo teoría! Y muy extraña y controvertida algunos dicen que no se trata de ciencia. Un grupo de físicos teóricos de BID insisten en que la tercera dimensión realmente existe, pero tendrán que demostrarlo.


A través de esta pequeña historia podemos comprender que en un mundo tridimensional como el nuestro, el común de la humanidad considera real sólo lo que sus ojos limitados pueden captar y para muchos es difícil concebir al tiempo como cuarta dimensión que coexiste simultáneamente como pasado presente y futuro.



Edward Witten el sucesor de Einstein, en 1995, en la Conferencia anual de la Universidad del Sur de California, muy sencillamente, expuso la teoría M donde se unifica el modo de explicar el micro y macro cosmos. Se sostiene a través de un desarrollo matemático que necesita de once dimensiones .Supone la existencia de un universo multidimensional y universos paralelos al nuestro, que nos atraviesan e influyen, pero no los podemos captar con nuestros sentidos, quizás en un futuro con el avance tecnológico se puedan construir instrumentos de conexión con los mismos. Esto debe ser comprobado experimentalmente para que sea considerado parte de un saber científico, de lo contrario constituye un hermoso desarrollo matemático casi rayando en lo filosófico.


Transitando la cuarta dimensión. Una nueva teoría.

Con lo expuesto, podemos llegar a entender que el tiempo para nosotros los humanos tiene un punto de proyección que es el presente y resulta intransitable a nivel físico.


¿Totalmente intransitable?


La primera de la respuesta puede ser parte de un comentario ya expresado en este escrito: Lo transita el recuerdo del pasado y la imaginación del futuro, la mente humana puede viajar a través del mismo. También lo atravesamos mediante la creatividad puesta en el arte y en el cine.


Nos preguntamos alguna vez ¿Qué son los sueños?


Una explicación con base en la física teórica y quizás con algún punto en común con la psicología podría llegar a explicar lo siguiente:


Cuando soñamos, de alguna manera nos desprendemos del mundo tridimensional que nos atrapa. Los sueños usan en su manifestación simbólica, imágenes tridimensionales ya que nosotros, habitantes de un Universo tridimensional no conocemos más que tres.


El sueño, evidentemente es un recorrido por la cuarta dimensión, la temporalidad en ellos, no transcurre como en la vigilia. Volvemos al pasado repetidas veces y muy ocasionalmente hacia el inmediato futuro. Esto daría una cierta explicación “hipotética” sobre algunos sueños llamados premonitorios que muy pocas veces se producen.


Si bien no existen experimentos que comprueben esta teoría, y sólo el psicoanálisis hace uso de sus símbolos para entender las manifestaciones del inconsciente, para transformar esta hipótesis en parte del Conocimiento Científico habría que comprobarla en forma experimental. En el futuro, caótico y no predeterminado, pueden haber algunos acontecimientos relativamente inmediatos en el eje temporal que quizás podría llegar a percibirse en algún sueño. El efecto mariposa de la toma de las decisiones de cada uno de los seres humanos, genera circunstancias próximas futuras que quizás se plasmen en el eje temporal.


Transitando la cuarta dimensión o soñando quizás  no sólo volvemos al pasado, tal vez también podemos captar imágenes simbólicas de algunos sucesos venideros inmediatos ya plasmados en ese eje temporal, que en vigilia no podemos transitar. Es sólo una simple teoría de un ser del mundo TRI.

agujeros negros 2da parte

Ciencia Fácil 102
Autora: Maria Cristina Chaler
Más sobre Agujeros negros.
Singularidad
En la nota anterior cuando mencionamos a los agujeros negros, como estados de densidad infinita dijimos que en esa zona, donde ni siquiera la luz puede escaparse se produce un estado de singularidad, es decir una región en donde las Leyes de la física no se cumplen y la matemática, que está a nuestro alcance tampoco puede explicar.
En una singularidad todo tiende a infinito, tanto la densidad de la materia como la curva del tiempo, la superficie y el espacio.
Como las leyes físicas necesitan expresarse por medio de un cuerpo matemático, hasta ahora no es posible explicar lo que en ella está sucediendo.
En una singularidad la curvatura del espacio se hace infinita y en consecuencia densidad de la materia también es infinita.
La singularidad al no poder ser explicada por Leyes de la Física resulta ser, aparentemente, una falla de la teoría de la relatividad.
En un agujero negro la materia se comprimiría al máximo y sería inimaginablemente pequeña, con una densidad enormemente grande que se encontraría en el “fondo” del agujero, un punto en donde la materia cae, desaparece y no retorna al lugar original. La luz tampoco puede escapar de una singularidad, porque la fuerza de gravedad es tan grande que la retiene.

Horizonte de sucesos Ampliemos ahora el mencionado horizonte de sucesos de la nota anterior.
Este es una superficie de forma esférica e imaginaria que rodea un agujero negro y para alejarnos del mismo deberíamos hacerlo a una velocidad mayor que la de la luz.
Las partículas del exterior que caen dentro de este horizonte no pueden salir pues para poder hacerlo, necesitarían superar la velocidad de la luz que según la teoría de la relatividad general es una constante máxima en el universo.
Ninguna partícula interior a este horizonte puede salir, se desconoce todo lo que sucede en el interior. Se sabe que traspasado el horizonte de sucesos, no hay retorno alguno.
Si el horizonte de sucesos no existiera la singularidad sería teóricamente visible y recibiría el nombre de singularidad desnuda.
Llamamos agujero negro súper masivo a aquel que posee miles de millones de masas solares y ya se cree y está confirmada que en el centro la Vía Láctea existe uno de ellos se cree que se formaron en los primeros instantes del Big Bang.
Ya existen mediciones que confirman la presencia de estos agujeros en el centro de muchas galaxias y que están muy distribuidos en todo el Universo.
Los agujeros negros son un fenómeno más que interesante ya que no son explicables con las Leyes que hasta ahora conocemos, de modo que plantean un desafío de conocimiento y una enorme curiosidad científica.
No son fáciles de detectar, se hacen invisibles justamente porque de ellos ni siquiera sale luz, pero por mediciones de la materia que los circunda se sabe de su presencia, o también por las explosiones que se generan con emisión de rayos X, cuando se devoran a alguna estrella que se les acerca. La materia alrededor de ellos muestra un movimiento giratorio muy rápido que sólo es posible si en el centro existe una gran concentración de materia.

El 18 de Febrero de 2004 dos observatorios de rayos-X que se encuentran en órbita, permitieron detectar y obtener la primera evidencia fuerte de un agujero negro súper-masivo en el mismo momento de consumir una porción de una estrella. El hecho fue capturado por los observatorios de rayos-X Chandra de la NASA y XXM-Newton de ESA, de modo que las hipótesis se comprobaron y dejó de ser teoría la existencia de estos agujeros. Se obtuvieron imágenes que las transmitió el satélite alemán Roentgens.

Ciencia Fácil 193 NEUTRINOS

CIENCIA FÁCIL Nº 193

Autora: María Cristina Chaler.

Serie reeditemos conocimientos

Los misterios continúan

Y cuanto más se conoce, más se desconoce.

La materia es cotidianamente conocida por todos nosotros, ya que nos conforma, nos alimenta, la admiramos, nos rodea, la manipulamos, la comercializamos…
Aún así encierra para la ciencia enormes misterios.

Alguien podría preguntarse:

¿Para qué tanto cuestionarse si nos presta la utilidad suficiente a pesar de no conocerla en profundidad?

El interrogante es parte del espíritu científico.
Gozamos actualmente de avances tecnológicos, se curan enfermedades que antes eran incurables, se alargó el promedio de vida sólo, porque la ciencia fue desentrañando misterios. El progreso se logra a través de una duda inicial, sin ella sería imposible avanzar.

Profundicemos
La materia visible llamada fermiónica se compenetra con la materia invisible o bosónica y ambas constituyen al planeta, a su contenido ya nosotros mismos.

Una materia diferente.
A nivel universal los misterios continúan, hay regiones del Universo que poseen un tipo de materia que la ciencia aún desconoce, cuyas propiedades aún no fueron estudiadas y que se supone que es muy diferente a todo lo que conocemos.Su nombre: materia oscura.

La materia invisible de nuestro Universo es llamada materia oscura porque no emite luz y parece que está presente en un 98 %. No puede ser captada en forma directa, pero existen evidencias de su existencia a través de;

• Los agujeros negros.

• Las lentes gravitatorias

• Las irregularidades de la radiación cósmica de fondo.

• Los resultados de las mediciones de la cantidad de masa total del Universo que dan una cantidad faltante.

Los neutrinos, pequeños fantasmas, quizás respondan incógnitas.

Estas partículas quizás nos den la respuesta sobre la masa faltante del Universo y muchas respuestas más. Hay una serie de experimentos enfocados hacia el estudio de estos pequeños fantasmas del Universo.
Son pequeñas y en un determinado momento se pensó que no poseían masa pero actualmente se le asigna una masa ínfima pero existente.
No poseen carga, y son minúsculas, por ese motivo se los bautizó neutrinos. Se sabe que se trata de materia fermiónica, la vulgarmente conocida en nuestro planeta, pero al ser tan energéticos traspasan la materia sin que ésta acuse recibo de su presencia y prácticamente no interaccionan con la misma.

A pesar de ser anunciados en 1930 por Pauli sólo con el avance de la tecnología se pudieron detectar experimentalmente luego de veintiséis años. Bombardeando agua pura con muchísimos millones de ellos, se encontro  una cierta evidencia de su existencia. Cuarenta años después (1970) se los pudo fotografiar en un Sincrotrón. Y en 1998, veintiocho años más tarde, recién se demostró que estas partículas tienen masa.
Los neutrinos se producen por procesos radioactivos (desintegración beta) cuando los neutrones se transforman en protones (+), electrones (-) y neutrinos.

La mayoría de ellos llegan desde el sol. Millones y millones atraviesan constantemente nuestro planeta sin que nos percatemos, por el estudio de los neutrinos solares recibieron el premio Nóbel en el año 2002 a los astrofísicos Raymond Davis jr y Masatoshi Koshiba.
El choque de los rayos cósmicos con la atmósfera y la explosión de las supernovas también los produce, y otros actualmente se fabrican artificialmente en los Centros Atómicos.

Hay tres tipos de estas pequeñas partículas que llevan el nombre según con quién se asocien

Ø El neutrino electrónico

Ø El neutrino muónico

Ø El neutrino tauónico

Debido a su bajo peso y a su neutralidad, marchan a velocidades próximas a la de la luz y esto hace que prácticamente no interaccionen y sólo se vean afectados por la gravedad y la interacción débil. El magnetismo no los afecta y la materia retiene unos pocos de millones que pasan a través de ella.
Se idearon detectores de neutrinos, unas especies de tanques que se construyen subterráneamente y se llenan agua pura que los retiene, cuanta mayor es la cantidad de agua más posibilidad retención.
El Super-Kamiokande es un detector de neutrinos que fue construido por Japón junto con los Estados Unidos, el fluido que usa es agua pesada y resultó ser el experimento mayor del mundo para la detección de éstos.

Alrededor de 1980 se realizó el experimento de Kamiokande I que fue mejorado en 1986 por el Kamiokande II que diseñó Koshiba para el análisis de los neutrinos mediante él se descubrió que estos son capaces de transformarse entre sí.
Entre 1996 y 2004 comenzó a funcionar en el polo sur el detector AMANDA que posee tubos foto multiplicadores enterrados a 2 kilómetros por debajo del hielo antártico.

A partir del 2005 se empieza a construir un enorme telescopio llamado IceCube, detector de neutrinos, en las profundidades del suelo Antártico, para ampliar el trabajo de AMANDA. Año tras año se fueron desplegando mayor cantidad de cuerdas detectoras de este telescopio y el 18 de diciembre de 2010 se terminó su construcción.
Hay otros detectores de neutrinos operando con experimentos en varias partes del mundo.

La esperanza es que

estas pequeñas partículas descifren algunas claves del Universo.