Casi tan caliente como el Big Bang

El LHC utiliza plomo acelerado para estudiar el estado primordial de la materia

El experimento Alice explora el plasma a 100.000 veces la temperatura del Sol

• DESCARGABLE El experimento Alice en cómic (CERN)

 

Simulación de una colisión de núcleos de plomo en el detector Alice del acelerador LHC. / CERN / ALICE

Cuando la materia se calienta hasta temperatura extrema, tan extrema como 100.000 veces la del centro del Sol, suceden cosas raras. Los átomos dejan de ser átomos e incluso los núcleos atómicos se disgregan en sus componentes fundamentales para formar un nuevo estado de la materia, una sopa de partículas con propiedades exóticas. Así debió de ser el universo al principio, en los primeros instantes después del Big Bang, mucho antes de que al expandirse y enfriarse aquel cosmos primitivo pudieran formarse los átomos y luego las estrellas, las galaxias, los planetas...

¿Cómo reproducir en el laboratorio esas condiciones de altísima temperatura? El gran acelerador de partículas LHC, en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra), además de servir para cazar el famoso bosón de Higgs, sirve para generar minúsculas gotas de esa sopa supercaliente de partículas elementales (quarks y gluones). Pero, para ello, en lugar de acelerar y colisionar protones, hay que acelerar y hacer chocar plomo, o más bien, núcleos de plomo. Uno de los grandes experimentos del LHC, el Alice, está especializado precisamente en la exploración de ese microcosmos ardiente y cuenta con un mes al año de colisiones de plomo acelerado en el LHC o, como se ha ensayado hace unos pocos días, de plomo contra protones.

“El plasma de quarks y gluones debió de ser el estado de la materia más abundante, si no el único, durante las primeras milmillonésimas de segundo tras el Big Bang, pues la temperatura que reinaba por aquel entonces era de un billón de grados centígrados, lo que equivale a un 1 seguido de 12 ceros, es decir, un millón de veces la temperatura del interior del Sol, que no de la superficie, que está en unos 6.000 grados”, comenta Ginés Martínez, director de investigación del CNRS francés, que lidera el equipo de Alice de su laboratorio en Nantes. “En el LHC nos acercamos pues a esas temperaturas del principio del universo al crear microgotas de ese plasma de quarks y gluones que duran una billonésima de billonésima de segundo”, continúa.

En las colisiones del acelerador LHC se han alcanzado 5,5 billones de grados

“Con Alice tenemos la oportunidad de observar y estudiar las propiedades de ese estado primordial de la materia”, explica Despina Hatzifotiadou, física del experimento. De momento, continúa, en las semanas de colisiones plomo/plomo que ya se han hecho en el LHC, en 2010 y 2011, se ha observado cómo esta sopa de quarks y gluones se comporta como un líquido perfecto, prácticamente sin fricción, y opaco. “Además, hemos batido un récord al crear la mayor temperatura en el universo: unos 5,5 billones de grados kelvin”, añade. Es la temperatura que tendría el universo 10 milmillonésimas de segundo después de la gran explosión inicial, dice Carlos Pajares, que lidera el grupo español de la Universidad de Santiago que participa en Alice. “Se trata de estudiar precisamente la transición de fase entre el estado de las partículas elementales tal y como están en los componentes del núcleo atómico a esa sopa de quarks y gluones”, añade este físico teórico.

En el LHC estaba previsto que tras la fase actual de colisión de protones (hasta final de año) hubiera un mes de colisiones de plomo/plomo en enero. Pero han cambiado ligeramente los planes, explica Hatzifotiadou, y serán choques de haces de plomo contra haces de protones, lo que permitirá a los físicos hacer comparaciones de las propiedades del plasma con diferentes tipos de colisión.

Un millar de físicos e ingenieros de 31 países trabajan en Alice, uno de los cuatro gigantescos detectores de partículas del LHC (otros dos, el Atlas y el CMS, también aportan información en esta vertiente de la investigación de la sopa de quarks y gluones). No hay que olvidar que aunque Alice se sitúe en los récords de energía y temperatura, la instalación estadounidense RHIC avanzó mucho en este camino del nuevo estado de la materia en la última década, recuerdan los expertos. Allí se crearon, hace 10 años, las primeras gotas de la sopa de quarks y gluones, apunta Martínez.

Los quarks parecen prisioneros eternos confinados dentro de los protones

Es todavía un misterio sin resolver por qué los protones y los neutrones de los núcleos de los átomos tienen una masa cien veces superior a la de los quarks que los forman y por qué sus quarks parecen ser sus prisioneros eternos.

Para entender estos dos problemas hay que repasar un poco la composición del átomo, que está formado por un núcleo y electrones; el núcleo, a su vez, está formado por protones y neutrones y cada uno de estos, por tres quarks, unidos por la denominada fuerza fuerte, de la que se ocupan los gluones. Pues bien, los quarks no se pueden separar unos de otros, están confinados dentro del protón o del neutrón, y cuanto más fuerte intenta uno separarlos, más fuertemente se unen. Es como si estuvieran sujetos con una goma (los gluones), que resulta más y más difícil estirar cuanto más tensa está. Pero a partir de un momento, a muy alta temperatura, la goma se rompe y esas partículas elementas, en libertad, forman la famosa sopa, explica Pajares. ¿Cómo? ¿Por qué? ¿Qué reglas rigen esa transición y sus propiedades? Este es el terreno de los físicos de Alice.

Otro misterio pendiente es el de la masa del protón. Resulta que los tres quarks que lo forman “representan solo el 1% de su masa, esa cuyo origen se explica con el mecanismo del bosón de Higgs”, argumenta Martínez. ¿Y el resto? “El 99% restante de la masa se crea por el proceso de confinamiento de quarks”, añade.

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El País Ciencia

El Big Bang fue en realidad un cambio de fase

Artículo publicado por Natalie Wolchover el 21 de agosto de 2012 en SPACE.com

¿Cómo se inició el universo? Tradicionalmente se ve al Big Bang como el momento en el que un paquete de energía infinitamente denso estalla súbitamente, expandiendo las tres direcciones espaciales y enfriándose gradualmente conforme lo hace.

Ahora, un equipo de físicos dice que el Big Bang debería modelarse como un cambio de fase: el momento en que un universo amorfo análogo al agua líquida enfriada, cristaliza repentinamente para formar un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, que sería análogo al hielo.

Big Bang © by { pranav }

En el nuevo estudio, el autor principal James Quach y sus colegas de la Universidad de Melbourne en Australia dicen que la hipótesis puede ponerse a prueba buscando defectos en la estructura del espacio-tiempo cuando se cristalizó el universo. Actualmente, el universo tiene unos 13 700 millones de años.

“Piensa en los inicios del universo como en un líquido”, dice Quach en un comunicado. “Luego, cuando se enfría el universo, ‘cristaliza’ en las tres dimensiones espaciales y una temporal que vemos hoy. Imaginado de esta forma, cuando se enfría el universo, esperaríamos que se formasen grietas, similares a las que se forman en el hielo cuando se congela el agua”.

De existir, estas grietas serían detectables, dicen los investigadores, debido a que la luz y otras partículas se curvarían o reflejarían cuando cubren su camino a través del cosmos.

La idea de que el espacio y el tiempo son propiedades emergentes que se materializan repentinamente a partir de un estado amorfo, se propuso inicialmente por físicos del Instituto Perimeter de Canadá en 2006. Conocida como “quantum graphity”, la teoría mantiene que la geometría de cuatro dimensiones del espacio-tiempo descubierta por Albert Einstein no es fundamental; en su lugar, el espacio-tiempo es más similar a una retícula construida a partir de bloques básicos discretos de espacio-tiempo, de la misma forma que la materia tiene aspecto continuo, pero en realidad está hecha de bloques básicos llamados átomos.

Originalmente, a temperaturas extremadamente altas, los bloques básicos eran como el agua líquida: no tenían estructura, “representando un estado sin espacio”, escriben los investigadores en su artículo. En el momento del Big Bang, cuando la temperatura del universo empezó a bajar hasta el “punto de congelación” de los bloques básicos de espacio-tiempo, cristalizaron en la forma de retícula tetradimensional que vemos hoy.

Las matemáticas que describen la teoría cuadran bien, pero “el desafío ha sido que estos bloques básicos de espacio son muy pequeños, por lo que es imposibles verlos directamente”, explica Quach. Desde el punto de vista humano, el espacio-tiempo parece suave y continuo.

No obstante, aunque los propios bloques básicos podrían ser demasiado pequeños para detectarlos, los físicos esperan observar los límites que se habrían formado cuando las regiones de cristalización de los bloques básicos chocaron entre sí en el momento del Big Bang, creando “grietas” en el universo. Se requiere más trabajo para predecir la distancia media entre grietas – no se sabe si es microscópica o de años luz – para caracterizar sus efectos sobre las partículas.

La investigación de Quach y su equipo se detalla en el ejemplar de este mes de la revista Physical Review D.

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Ciencia Kanija

Una materia 250.000 veces más caliente que el Sol

Científicos estadounidenses han logado una hazaña digna del récord Guinness. Creen que es lo que existió justo antes de Big Bang y la creación del Universo

Según puede leerse en la agencia RT, "esa materia alcanza los cuatro billones de grados centígrados. Con este propósito, los investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven (Nueva York) querían conseguir esta materia formada de un plasma de quarks y gluones, que se cree existió por unas pocas millonésimas de segundo después del Big Bang y la creación del Universo.

"Cuando el Universo todavía era pequeño y caliente, este material probablemente existió e influyó en su desarrollo", explicó el doctor en ciencias físico-matemáticas, profesor Mikhaíl Polikarpov L. "Todo lo que encontramos ahora y podemos observar, se deriva de esta sustancia, compuesta de quarks y gluones. Aunque se llama plasma, en lo que se refiere a sus propiedades es muy diferente del plasma normal", contó.

Los científicos opinan que la creación de esta 'sopa supercaliente' podría darles nuevos conocimientos sobre las propiedades del Universo primitivo. Los representantes del Libro Guinness de los Récords reconocieron oficialmente el logro, atribuyéndole la categoría de "la temperatura más alta obtenida artificialmente".  

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ABC Ciencia

Mundobranas artificiales creados para colisionar en el laboratorio

Los físicos han simulado dos universos colisionando dentro de un metamaterial.

Una forma interesante en la que podría haberse formado nuestro cosmos es en una colisión entre dos universos con dimensiones espaciales adicionales, llamados mundobranas.

En este escenario, conocido como modelo ekpirótico del universo, nuestro cosmos es simplemente un pequeño rincón de cuatro dimensiones dentro de un espacio mucho más complejo.

El modelo ekpirótico es interesante debido a que lleva a un universo plano como el nuestro sin necesidad de inflación, el periodo justo tras el Big Bang en el cual nuestro universo supuestamente se expandió muchos órdenes de magnitud en un parpadeo.

Sin inflación, nuestro universo simplemente es demasiado grande para haberse formado en un evento del tipo Big Bang. Pero nadie sabe qué podría causar un incremento de tamaño tan drástico. De aquí el interés en otra forma de explicar nuestra existencia.

Si te estás preguntando qué colisiona realmente en la versión ekpirótica de eventos, la respuesta es muros de un dominio de Minkowski, básicamente los bordes de universos con distintas dimensiones espaciales.

Es fácil imaginar que los muros de un dominio de Minkowski son completamente teóricos. Y, efectivamente, así era hasta ahora.

Hoy, Igor Smolyaninov y Yu-Ju Hung de la Universidad de Maryland en College Park dicen haber creado unos muros de un dominio de Minkowski por primera vez en el laboratorio, e incluso los han usado para simular la colisión de dos mundobranas.

El truco que han usado estos chicos es una analogía formal entre las matemáticas del espacio-tiempo y las de los espacios electromagnéticos. Los físicos han sabido desde la época de Einstein que es posible curvar y distorsionar el tejido del espacio-tiempo – nuestro universo parece estar distorsionado de esta misma forma en varias escalas cósmicas.

Pero sólo durante la última década han aprendido cómo hacer lo mismo a una escala mucho menor con espacios electromagnéticos. Lo que disparó ésto fue el desarrollo de los metamateriales: sustancias artificiales que pueden curvar la luz en casi cualquier forma imaginable.

Smolyaninov está fascinado por una versión de este material conocido como metamaterial hiperbólico. Dentro de esta sustancia, la luz monocromática se propaga de una forma similar a la de las partículas masivas en un espacio-tiempo de Minkowski, donde una coordenada espacial toma el papel del tiempo.

Los metamateriales hiperbólicos son, básicamente, una serie de capas de metal separadas por un dieléctrico. Smolyaninov ha usado este material pasa simular un número de interesantes aspectos de la cosmología, incluyendo el propio Big Bang.

La colisión entre universos es una variante de ésto. “El escenario de “universos en colisión” puede verse como una extensión simple de nuestros anteriores experimentos que simulan la geometría espacio-temporal en la vecindad del Big Bang”, comenta.

Simula un universo en expansión usando anillos concéntricos de oro separados por un dieléctrico. “Cuando los dos patrones de anillos concéntricos (universos) se tocan entre sí (colisionan), se crea un muro de un dominio de Minkowski, en el cual las bandas metálicas se tocan entre sí en un pequeño ángulo”, comenta.

Ser capaz de recrear estos exóticos eventos en el laboratorio es ciertamente interesante, pero está empezando a perder su novedad. El problema es que este trabajo no nos dice nada que no supiéramos – el universo se comporta igual dentro de un metamaterial que fuera de él.

Lo que Smolyaninov necesita es una forma de usar estos exóticos metamateriales para hacer algo interesante. En otras palabras, necesita una aplicación estrella (killer app). ¿Alguna idea?

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Ciencia Kanija

Martin Asplund: “No encontramos el litio que debería estar ahí tras el Big Bang”

¿Dónde se fabrican los elementos químicos del Universo? Los astrofísicos conocen la respuesta en términos generales, pero tratan de atar los cabos sueltos, como el misterio del litio que no aparece en las observaciones o el origen de metales como el oro o el hierro. El co-director del Instituto Max Planck de Astrofísica, Martin Asplund, tiene algunas pistas para resolver este enigma.

El origen de los elementos que forman nuestro Universo sigue presentando algunas incógnitas. De acuerdo con la teoría del Big Bang, en los primeros instantes se formaron grandes cantidades de hidrógeno, helio y algo de litio, y el resto de elementos se formó posteriormente en esas grandes calderas nucleares que son las estrellas. Pero las observaciones no encajan del todo con las predicciones y los astrónomos no encuentran el litio en las cantidades previstas ni conocen a ciencia cierta cómo se produjeron algunos metales como el oro o el hierro.

Martin Asplund, uno de los directores del Instituto Max Planck de Astrofísica, es uno de los científicos más jóvenes y con más proyección en este terreno. Él y su equipo trabajan en el análisis de la composición química de las estrellas y en la búsqueda de planetas similares a la Tierra. Este lunes ha ofrecido una conferencia en la Fundación BBVA sobre "El origen cósmico de los elementos" y ha dedicado unos minutos a responder a nuestras dudas.

Pregunta. Lo suyo es un trabajo de detectives…

Respuesta. La verdad es que es muy emocionante porque es como completar un puzle. Tienes trozos de información y tienes que combinarlos para conocer cuál fue el origen y la evolución del Universo desde el Big Bang, cómo se formó la Vía Láctea o el Sistema Solar. Pero es complejo. Completas la información usando los mejores telescopios disponibles y debes adaptarlo a diferentes modelos para conocer cómo las estrellas han formado los distintos elementos a partir de su luz. Es una combinación muy interesante.

P. Pero hay algunas piezas del puzle que no encajan todavía...

R. Sí, uno de los ejemplos es el litio en las estrellas viejas. El litio de las estrellas más antiguas, las primeras que se formaron en el Universo, debería reflejar la materia que fue creada en el Big Bang. El modelo predice que se produjo hidrógeno, helio y un poco de litio, pero no vemos el litio que deberíamos observar. En realidad encontramos como tres veces menos de lo que cabría esperar. La pregunta entonces es si está mal el modelo del Big Bang y habría que modificarlo o si podría ser que el litio se destruye dentro de las estrellas. Pero los modelos que tenemos no predicen que el litio se destruya dentro de las estrellas, así que podría ser que lo que sabemos sobre cómo funcionan las estrellas no sea completo. Y tenemos que resolver ese problema. Necesitamos una fotografía más amplia para conocer mejor los modelos y cómo se produjeron los elementos.

P. En las enanas marrones el litio se observa en la superficie, ¿puede que el litio que falta haya sido destruido en el núcleo de las otras estrellas?

R. En una estrella como el sol las convecciones hacen que en la parte interior la temperatura sea tan alta que la existencia de litio está descartada. Pero hay otra serie de reacciones que hacen que el interior se mueva como agua hirviendo. Lo que vemos es la superficie de las estrellas, no el núcleo ni el litio que ha sido destruido. La cuestión es cuánto se acerca el litio hasta el núcleo, y los modelos que tenemos predicen que las estrellas, en esta zona convectiva, no generan suficiente calor para destruir el litio. Es una gran pregunta que debemos resolver.

P. Pero existen otras hipótesis para explicar esa ausencia, como el hallazgo de nuevas partículas…

R. En los primeros diez minutos después del Big Bang, con una temperatura y una densidad inmensamente altas, se generó mucha materia bariónica, materia normal, protones y neutrones... Cuánto litio se creó después de esto depende de cuánta cantidad de materia hay en el Universo entero, según el modelo estándar. Pero si hay otras partículas elementales que son predichas por otros modelos como el de supersimetría y la teoría de supercuerdas, algunos podrían descubrirse en los aceleradores de partículas en los próximos años. Si alguna de estas partículas tiene la energía y la masa adecuadas, y hay muchas de ellas, puede que cuando colisionen liberen suficiente energía como para modificar nuestra predicción de cuánto litio se produjo en el Big Bang. Si existen, nos daría una cantidad distinta de litio creado en el Universo. Es muy especulativo pero muy emocionante.

P. ¿Y esto solo se puede ver en colisionadores en la Tierra?

R. Si quieres ver estas partículas directamente tienes que ir a un acelerador de partículas, sí. Si el LHC será suficiente, no lo sé, depende de las propiedades de estas partículas supersimétricas. Lo que podemos intentar es desarrollar mejores modelos sobre cómo funcionn las estrellas y ver si las condiciones del Big Bang deben ser corregidas para ver cómo encajan estas piezas.

P. Pero lo que ustedes dicen no es que la teoría del Big Bang sea incorrecta...

R. Hay tantas pruebas de que el Universo fue creado en el Big Bang que no está en cuestión. Pero nuestra comprensión de las condiciones del Big Bang puede ser modificada. La materia oscura, que constituye buena parte de la materia del Universo, por ejemplo, es todavía una gran desconocida. Una de las teorías de supersimetría apunta a que una de estas partículas podría ser la causa de esta materia oscura. Y puede que esto se combine con las evidencias que tenemos sobre la ausencia de litio. Pero es solo una posibilidad.

P. ¿Y qué pasa con el oro? Hasta hace un tiempo se pensaba que fue creado en las supernovas pero ya no está tan claro...

R. Siempre ha sido un problema saber cómo fueron creados algunos elementos pesados como el oro, sabemos que deben ser producidos por neutrones, y tenemos elementos como el hierro con los que pasa lo mismo. Y los astrónomos suponían que esto podía producirse en una supernova, porque hay muchos neutrones ahí y se liberan inmensas cantidades de energía... Pero todo lo que hemos aprendido de las supernovas, y de cómo se originan, nos indica que no producen mucho oro en absoluto. Y esto ha sido un problema, porque sabemos que el oro existe, pero no sabemos cómo se forma. Hace un par de meses, en mi equipo de investigación propusimos un modelo distinto de cómo se produce el oro: creemos que se formó mediante el choque de dos estrellas de neutrones, que son estrellas increíblemente compactas.... Si dos de estas estrellas están lo suficientemente cerca pueden colisionar y generar tal cantidad de energía y tantos neutrones que serían el ambiente perfecto para que se cree oro. Aún es una hipótesis, pero este modelo parece realista y produce oro.

P. ¿Con qué frecuencia se produciría este fenómeno?

R. Eso no lo sabemos aún. Todavía no hemos visto uno de estos eventos. Éste es el desafío ahora y lo que intentamos entender.

P. La investigación de neutrinos del CERN ha puesto de nuevo el foco en la supernova 1987A, y también fue muy importante para conocer cómo se producen los elementos, ¿no?

R. Sí, porque es la supernova más cercana que observamos en cientos de años y estalló a las puertas de nuestra galaxia, por decirlo de alguna manera. Permitió estudiar en detalle no solo la explosión sino las condiciones de la estrella antes de que explotara. Así que podemos decir qué clase de estrella era antes y esto nos dice mucho sobre la evolución de las estrellas. Podemos ver cuánto níquel fue producido, cuánto oxígeno y comparar con otros eventos. Antes no teníamos una prueba directa de cómo se producían los diferentes elementos y esto nos dio muchísima información y vimos el material saliendo de la estrella después de la supernova. También vimos que los neutrinos llegaron solo unas horas antes de la luz, lo que contradice los resultados del experimento del CERN.

P. ¿Hay alguna manera de saber cuándo explotará la siguiente supernova cercana?

R. Desgraciadamente no, tenemos algunos candidatos, como Betelgeuse, pero no sabemos si sucederá mañana o en mil años o un millón de años… no lo sabemos.

P. Sobre la búsqueda de exoplanetas, ustedes están utilizando lo que sabemos sobre el Sol para guiarse. ¿En qué consiste este sistema?

R. Éste es un avance muy reciente. Estamos comparando estrellas que parecen idénticas al Sol y buscando sutiles diferencias en la composición química. Puede que tengan un poco menos de hierro pero la misma cantidad de oxígeno. Una de las maneras de interpretar estas diferencias es que el Sol, cuando se formó, lo hizo a la vez que los planetas y la materia que hay en esos planetas terrestres es la que parece faltar en el Sol si lo comparamos con otras estrellas. Por eso buscamos estrellas parecidas al Sol en busca de estas huellas químicas que faltan. Todavía no hemos podido probar esta teoría, ni detectar uno de estos planetas como la Tierra, pero podemos decir que algunas estrellas han debido formar planetas. Si estamos en lo correcto es una manera completamente diferente de encontrar exoplanetas similares a la Tierra.

P. ¿Cuál cree que será mejor manera de encontrar nuevos exoplanetas en el futuro?

R. Creo que será una combinación de las nuevas técnicas, como la velocidad radial, cuya medición será cada vez será más precisa y habrá más sensibilidad para detectar nuevos planetas. También el trabajo de satélites como Kepler, que permitirá detectar planetas cada vez más pequeños.

P. ¿Qué trabajo hará el satélite Gaia que la ESA lanzará en 2013?

R. Es una misión que tiene multitud de metas pero la principal es trazar un mapa preciso de la Vía Láctea y sus miles de millones de estrellas. Durante mucho tiempo hemos podido ver esas estrellas pero no calcular las distancias. Este satélite podrá ver cómo se mueven estas estrellas de año en año y esto nos dará datos sobre la distancia a la que están. La principal meta es obtener una fotografía completa de posiciones y distancias en la Vía Láctea de forma detallada. También puede encontrar información sobre la composición química y puede que nos permita avanzar en nuestra búsqueda, y también servirá para buscar planetas, para probar la relatividad general… es un proyecto muy emocionante.

P. ¿Nuestro sol es especial?

R. No, no es nada especial, es en todo una estrella normal, la típica estrella en el Universo tiene la masa del sol. No es única en ningún aspecto, salvo en que tiene vida, claro está, aunque no sabemos si en esto es único o no hemos encontrado nada más.

P. Si le entrevistara dentro de diez años, ¿qué le gustaría haber descubierto?

R. Me gustaría haber resuelto este problema cosmológico del litio. Creo que nos permitiría conocer mucho mejor si hay algún problema con el Big Bang o con la formación de estrellas que no entendemos, y lo segundo que me gustaría haber encontrado son señales de, si no vida, de los ingredientes para la vida en uno de estos exoplanetas. Pruebas de la existencia de metano, por ejemplo, que no es prueba absoluta de vida pero es un ingrediente necesario. Sí, me gustaría encontrar este tipo de ingredientes en los próximos diez años.

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La Información

Descubren el evento cósmico más lejano de la Tierra

Receta para el estallido de rayos gamma

• Los GRB's surgen cuando las estrellas gigantes se queman y colapsan.
• Durante ese colapso, partículas rápidas de materia salen de las estrellas
• Las colisiones se producen con el gas que ha sido derramado por los gigantes al morir.
• La interacción genera señales energéticas detectados por Swift.
• Los vestigios de las grandes estrellas terminan sus días como agujeros negros.

La explosión cataclísmica de una enorme estrella -ubicada cerca del borde del universo observable- es considerada el objeto más lejano nunca antes visto por un telescopio.

Los científicos creen que la explosión, detectada por el observatorio espacial de la NASA Swift, se produjo 520 millones años después del Big Bang.

Esto significa que su luz ha tardado nada menos que 13.140 millones de años en alcanzar la Tierra.

Los detalles del descubrimiento aparecerán publicados muy pronto en la revista Astrophysical Journal.

Los astrónomos se refieren al evento -captado por Swift en abril de 2009- utilizando la denominación GRB 090429B.

El "GRB" significa "estallido de rayos gamma", un pulso repentino de luz de alta energía que el telescopio está atento de encontrar en el cielo.

Usualmente, estas explosiones están asociadas a procesos extremadamente violentos, como al colapso de las estrellas gigantes.

El evento fue detectado en abril de 2009 por el telescopio Swift de la NASA.

"Hubiese sido una gran estrella, un tamaño que probablemente hubiese multiplicado por 30 la masa de nuestro sol", dijo a la BBC el líder la investigación, Antonio Cucchiara de la Universidad de California, Berkeley.

"No tenemos suficiente información para asegurar que se trata de una de las estrellas denominadas "Población III", que es la primera generación de estrellas en el Universo. Sin embargo, sabemos sin ninguna duda, que estamos frente a una las primeras fases de formación de estrellas", señaló Cucchiara.

Distancia

Swift actúa con rapidez para atrapar destellos de rayos gamma, que sólo se registran por escasos minutos.

Afortunadamente, un resplandor con longitudes de onda mayores a veces persiste durante días, lo que permite que otros telescopios realicen seguimientos que puedan determinar la distancia.

Este tipo de análisis fue el que determinó que el GRB 090429B se encuentra a una distancia de la Tierra de 13.040 millones de años luz, lo que lo convierte temporalmente en el "objeto más distante presente en el Universo".

Hay otros candidatos compitiendo por el título de "objeto más distante". Al telescopio espacial Hubble, por ejemplo, se le dio instrumentos mucho más poderosos para su misión final de servicio astronauta en 2009. Los equipos que trabajan en las nuevas imágenes de la galaxia captadas por el famoso telescopio casi alcanzan a mirar a el GRB 090429B y posiblemente pudieran más lejos.

Cabe destacar que en este tipo de observaciones siempre hay un grado de incertidumbre.

Los objetivos del Hubble fueron galaxias -colecciones de estrellas- y el GRB 090429B representa a un evento único, una sola estrella. En ese sentido, podría ser considerado distinto.

Los científicos están muy interesados en sondear estas grandes distancias, ya que les permitiría aprender cómo evolucionó el universo y les ayudaría a explicar el aspecto del cosmos.

Ellos están particularmente interesados en trazar las primeras poblaciones de estrellas. Estos gigantes azules y calientes que habrían surgido del gas frío neutral que impregnaba al universo joven.

Brillante pero breve

Estos gigantes debieron haber brillado mucho y vivido poco, produciendo los primeros elementos pesados.

Su intensa luz ultravioleta también puede haber "freído" el gas neutro a su alrededor, extrayendo electrones de los átomos para producir el plasma intergaláctico difuso que todavía detectamos entre las estrellas cercanas.

Además de su condición potencial de batir récords, el GRB 090429B provoca un gran interés porque se encuentra en este período de tiempo: en la "época de re-ionización", como la llaman los astrónomos.

Aún existen dudas sobre si el GRB 090429B fue una de las primeras estrellas en brillar en el universo, como afirma Cucchiara. Según él, pudieran haber existido varias generaciones antes de ella.

Las observaciones realizadas en longitudes de onda mayores se utilizan para calcular la distancia.

Pero Swift seguirá buscando, pues es ideal para ese propósito. Así lo explica el co-investigador Paul O'Brien de la Universidad de Leicester, en Reino Unido.

"Al encontrar los objetos más distantes obtenemos un estimado de cuándo se formaron los primeros objetos", dijo a la BBC.

"Pero si se puede encontrar un lugar en el cielo -en este caso de una sola estrella- es posible ir a buscar la galaxia en la que este objeto se encuentra presumiblemente, y comenzar a estudiar las primeras galaxias".

"Los rayos gamma pueden conseguirlo a través del polvo. Sería sencillo encontrar galaxias muy brillantes, pero con Swift pueden localizarse las galaxias más pequeñas también. Todos los objetos que crecieron hasta formar el universo que nos rodea hoy en día".

"En términos de la vida humana: lo que tratamos de discernir es cómo lucía un universo cuando era un niño pequeño", concluyó O'Brien.

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BBC Ciencia

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Abhay Ashtekar, físico: antes del Big Bang hubo otro universo

¿Qué había antes del 'Big Bang'?

Los científicos Abhay Ashtekar y Carlo Rovelli llevan años tratando de responder a esa pregunta

Los físicos no tienen herramientas para enfrentarse al origen del universo. Han logrado demostrar que hace unos 13.700 millones de años toda la materia y la energía estaban concentradas en una región de escala diminuta, que empezó a expandirse en el proceso conocido como Big Bang; pero les falta una explicación sobre ese 'tiempo cero' y sobre si realmente pudo o no pasar algo antes de esa expansión. La teoría de la Gravedad Cuántica de Lazos, formulada por Abhay Ashtekar hace ahora 25 años, podría dar esas respuestas.

El propio Ashtekar, Director del Instituto para Física Gravitacional y Geometría de la Universidad del Estado de Pensilvania (EEUU), y su colega y colaborador Carlo Rovelli, de la Universidad del Mediterráneo (Francia), han expuesto en la sede de la Fundación BBVA en Madrid los últimos avances de la teoría de la Gravedad Cuántica de Lazos. Ambos han viajado a España para participar en el Congreso Internacional LOOP’s 11, que se celebra del 23 al 28 de mayo en Madrid y que cuenta con la colaboración de la Fundación BBVA.

La teoría de la Gravedad Cuántica de los Lazos es hoy sólida candidata a resolver uno de los principales retos de la física actual: unificar las leyes de la relatividad general con las de la mecánica cuántica. La Gravedad Cuántica de Lazos se ha asociado a un modelo en el que el Big Bang es precedido por una o varias fases previas de colapso y expansión, en una especie de 'rebote' o, en la jerga, Big Bounce.

Fuente: Atlas News

El físico Abhay Ashtekar ha afirmado que antes del Big Bang hubo otro universo que se contrajo, rebotó y formó el actual, durante la celebración de unas conferencias sobre el origen del cosmos que se están celebrando en la Fundación BBVA.

Ashtekar, que es director del Instituto para Física Gravitacional y Geometría de la Universidad del Estado de Pensilvania (EE.UU.), ha defendido que la teoría de la Gravedad Cuántica de los Lazos es "la única bien desarrollada en la que todo, la materia y el espacio-tiempo, son cuánticos desde su nacimiento".

Así, el autor del trabajo que abrió la puerta a la Gravedad Cuántica de Lazos en 1986 ha señalado que esta teoría "funciona allí donde la relatividad general falla, lo que es algo muy, muy difícil de lograr". Esta teoría, según añade la fundación BBVA, se ha asociado a un modelo en el que el Big Bang es precedido por una o varias fases previas de colapso y expansión, en una especie de rebote o 'big bounce'.

En el modelo clásico del Big Bang, al retroceder en el tiempo se acaba llegando a lo que los físicos llaman una 'singularidad', un punto en donde la densidad de la materia y la curvatura del espacio tiempo se vuelven infinitas y en el que, por tanto, las ecuaciones de la relatividad general no funcionan. Según Ashtekar, con esta teoría "esto no ocurre". "La singularidad, y por consiguiente el Big Bang, es sustituida por el 'big bounce'", ha afirmado.

Ashtekar se encuentra en Madrid junto a su colaborador Carlo Rovelli, de la Universidad del Mediterráneo (Francia), para participar en el Congreso Internacional LOOP's 11, que se celebra del 23 al 28 de mayo en Madrid y que cuenta con la colaboración de la Fundación BBVA. Rovelli ha también ha defendido esta teoría y ha asegurado que "es la mejor que los físicos tienen actualmente para combinar la mecánica cuántica y la relatividad general".

De hecho, Rovelli defiende que con esta teoría "se pueden hacer cálculos y computar lo que puede haber pasado, mientras que la región del Big Bang es inaccesible para la física convencional". Asimismo, ha reconocido que esta teoría y la llamada 'teoría de cuerdas' mantiene un debate que "a veces es demasiado vivo". La teoría de cuerdas es su competidora en el intento de unificación la mecánica cuántica y la relatividad general.

La Gravedad Cuántica de Lazos predice que a escalas muy pequeñas --en concreto, a la llamada 'distancia de Planck', muy inferior a la billonésima parte del diámetro de un átomo-- el espacio-tiempo aparece formado por una red de lazos entretejidos en una especie de espuma. Uno de los principales retos a los que se enfrenta la comunidad científica es la comprobación de sus predicciones mediante observaciones.

Fuente:

Europa Press

"El Big Bang es parecido a un agujero negro pero al revés"

Personajes

Entrevista a Kip Thorne

Kip Thorne es uno de los mayores expertos del mundo en agujeros negros, esos objetos del universo tan populares seguramente por su violencia extrema, porque engullen para siempre cualquier cosa que se acerque demasiado, incluida la luz. A Thorne también le gustan, y tiene sus motivos: "Me fascinan porque en ellos muchas leyes de la física que conocemos fallan, y así podemos aprender cosas nuevas de la naturaleza: para mí, un agujero negro es un laboratorio donde estudiar cómo se comporta el espacio". Le interesan, dice, las condiciones extremas del cosmos y, sobre todo, el inicio mismo del universo: si un agujero negro es una singularidad donde la gravedad más intensa curva infinitamente el espacio-tiempo formando el pozo definitivo del que nada puede salir, el Big Bang es lo contrario, una singularidad de la que todo emerge.

Thorne, de 70 años, estadounidense, físico teórico de Caltech (California), ha estado en Madrid para impartir una conferencia sobre El universo curvo, del ciclo Astrofísica y Cosmología de la Fundación BBVA. Amigo y colega de Stephen Hawking, con el que hace apuestas sobre agujeros negros y las gana, Thorne está metido también en un proyecto cinematográfico, una película en la que no faltarán los agujeros y los exóticos, y solo teóricos, agujeros de gusano.

Pregunta. ¿Entienden los físicos los agujeros negros a fondo?

Respuesta. Lo entendemos bien cuando se trata de un agujero negro estático, en equilibro, gracias a la relatividad de Einstein. Pero no entendemos tan bien los agujeros negros en situaciones dinámicas, es decir, cuando colisionan, cuando rotan a gran velocidad... Los estudiamos con simulaciones y esperamos conocerlos mejor con los detectores de ondas gravitacionales, como el Ligo [que funciona ya en EE UU, en su fase preliminar].

P. ¿Son todos iguales o hay agujeros negros de varios tipos?

R. Los hay de tamaños diferentes. Un agujero negro en equilibrio, en tanto que sea suficientemente grande para ser de tipo clásico, es un objeto simple en que todas sus propiedades (como forma y tamaño) están determinadas por su masa y su rotación y se pueden calcular con la teoría de Einstein. Pero en los agujeros negros muy pequeños, como los que podrían hacerse en un acelerador de partículas, intervienen las leyes de la física cuántica y pueden tener propiedades muy diferentes que solo ahora empezamos a comprender.

P. Pero no se pueden observar directamente.

R. Las simulaciones de ordenador y los telescopios nos permiten conocer muchas cosas del papel de los agujeros negros en el universo, pero las observaciones directas solo llegarán con los detectores de ondas gravitacionales [vibraciones del espacio-tiempo generadas en fenómenos como las colisiones de agujeros negros y que se propagan por el espacio].

P. ¿También los agujeros de gusano?

R. Es que los agujeros de gusano probablemente no existen, son una idea teórica, pero no hay nada en la naturaleza, que sepamos, que forme un agujero de gusano, mientras que conocemos bien procesos que forman agujeros negros, como una estrella masiva que se agota y se encoge hasta formar uno. Además, son objetos diferentes: un agujero negro es una singularidad donde todo se destruye, mientras que en un agujero de gusano no. De alguna manera, en teoría, un agujero de gusano conecta dos puntos del hiperespacio... por ejemplo, este lugar, en Madrid, estaría conectado con mi casa, en Pasadena.

P. Sería un medio de transporte óptimo.

R. Sí, pero no tenemos motivos para pensar que se forman en la naturaleza, claro que tampoco hay ninguna ley que lo prohíba. Tal vez una civilización mucho más avanzada podría construirlos artificialmente.

P. ¿Cuál es el reto cosmológico que más le interesa?

R. Lo más emocionante es el nacimiento mismo del universo y los detectores de ondas gravitacionales, en los próximos cinco o diez años, pueden ayudarnos a estudiarlo.

P. ¿Quiere decir el auténtico momento cero?

R. Sí. Las ondas gravitacionales nos pueden dar una imagen del inicio mismo. La teoría estándar dice que el Big Bang es una fluctuación de vacío e inmediatamente después una fase de inflación que amplifica el proceso. Depende de los detalles, pero se puede conservar información del momento inicial. Se está pensando construir un detector de ondas gravitacionales avanzado, el Big Bang Observatory, para ver directamente las ondas gravitatorias del nacimiento del universo y estudiar sus propiedades.

P. ¿Tiene esto relación con los agujeros negros?

R. En cierto sentido la singularidad del interior del agujero negro es como la singularidad del inicio del universo, pero con el tiempo invertido: en el Big Bang todo emerge de la singularidad, mientras el agujero negro todo lo engulle. Es como dar la vuelta al tiempo de la singularidad.

P. Y nada de antes del Big Bang.

R. Bueno... eso nos gustaría saber. Hay teorías muy especulativas sobre si se conservaría información de antes del Big Bang a pesar de la singularidad inicial. Tal vez en 20 o 30 años podamos abordar este asunto.

P. Creo que fue Stephen Hawking quien dijo que plantearse el antes del Big Bang es tan absurdo como preguntar qué hay al norte del Polo Norte.

R. Sí. Stephen sostiene una idea del inicio del universo denominada sin fronteras. Es algo complicado: no define el inicio en función de espacio-tiempo sino solo de espacio y en ese contexto no tiene sentido el antes del Big Bang, pero no sabemos si esa idea es correcta o no.

P. Usted ha hecho apuestas con Hawking y las ha ganado.

R. Sí, pero Stephen es un auténtico líder mundial en agujeros negros. La primera apuesta fue en los años setenta acerca de si un objeto muy oscuro del universo podría ser un agujero negro y emitir en rayos X. El objeto resultó no ser realmente un agujero negro. Luego apostamos si la naturaleza permite que exista una singularidad desnuda, que sea observable desde fuera. Yo aposté que sí, mientras que la mayoría de los cosmólogos sostiene que una singularidad está siempre escondida dentro de un agujero negro, excepto la del Big Bang. Gané la apuesta.

P. Y ahora, además, está metido en una película.

R. Sí, soy coautor, junto con otras tres personas. Es una historia de ciencia ficción con agujeros negros, agujeros de gusano, estrellas de neutrones... Y no, no puedo decirle de qué trata, pero espero que esté lista en tres años. Además, quiero hacer una presentación adjunta a la película, explicando la ciencia que subyace. Mi objetivo es atraer a los jóvenes brillantes hacia la ciencia.

Fuente:

El País Sociedad

El Telescopio Hubble detecta la galaxia más lejana conocida

Investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz (Estados Unidos) han detectado una galaxia con un corrimiento al rojo de aproximadamente 10, lo que se corresponde con un momento temporal en el que el Universo tenía una edad de sólo 500 millones de años.

Los datos, que se publican en la revista Nature, han sido obtenidos por el telescopio espacial Hubble gracias a la instalación reciente de la Cámara de Campo Amplio 3, y también revelan un rápido aumento en la tasa de formación de estrellas en esta época.

Los científicos, dirigidos por Rychard Bouwens, han utilizado los datos del Hubble para encontrar galaxias incluso más viejas y de luz más débil, con un índice de corrimiento al rojo de alrededor del 10. La pesquisa dio fruto al identificar una galaxia candidata con un índice de unos 10,3. Además, los investigadores concluyen que la tasa de formación de estrellas aumentó en un factor de 10 entre los 500 y 600 millones de años tras el Big Bang, lo que implica que esta fue una época en la que las galaxias evolucionaron de manera muy veloz.

"Cuando lanzamos el Hubble hace más de 20 años sólo podíamos soñar que tendría la capacidad de hacer este tipo de descubrimientos y reescribir los libros de texto", ha declarado Charles Borden, de la NASA, que pilotó la lanzadera que puso al popular telescopio espacial en órbita.

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Muy Interesante

¿Y si se acaba el tiempo en 3.700 millones de años?

Arrepentíos hermanos, el tiempo se nos acaba (al menos a escala cósmica). En efecto, al universo solo le quedan 3.700 millones de años para dejar inútiles a los relojes. Al menos eso se desprende del trabajo de un grupo de físicos que creen que la probabilidad de que esto suceda es ni más ni menos que del 50%.

Puede parecer que todavía falta un montón de tiempo para eso, pero lo cierto es que a escala cósmica esto es apenas un suspiro. De hecho, si eso termina por resultar cierto, la Tierra y el Sol todavía estarán por aquí cuando llegue el fatídico momento.

¿Y en qué se basan estos científicos para hacer el cálculo? Bueno, los físicos creen que el universo lleva expandiéndose desde que tuvo lugar el Big Bang hace alrededor de 13.000 millones de años (algo en lo que creo que todos estamos de acuerdo). Pero el caso es que hay un problema, si el unvierso se expande infitamente entonces cada evento concebible – no importa su alta o baja probalilidad – terminará por ocurrir.

Esto implica que incluso el evento más improbable que podamos imaginar sucederá un número infinito de veces. Y entre esos eventos mencionados figura el de que un universo en constante y eterna expansión, deje de ser… ejem, eterno.

Y claro, los científicos creen que para que este contrasentido llegue a darse, el tiempo debe de dejar de existir en algún punto. De acuerdo al as de las matemáticas, el físico teórico de la U.C. Berkeley Raphael Bousso y sus colegas, que son los autores del trabajo recién subido a Arxiv, existe un 50% de posibilidades de que esto suceda dentro de los próximos 3.700 millones de años. Tus hijos tendrán tiempo de pagar la hipoteca que dejaste a medias, sí, pero eso es menos tiempo del que el planeta y nuestro sol llevan girando en el espacio. ¡Mucho menos del que pensábamos que le quedaba al universo!

Bueno, vale, ahora todo depende de la importancia que le queramos dar al trabajo de estos físicos, eso es cierto, pero si tienes la suerte de dar con el milagroso secreto de la inmortalidad es necesario que sepas que a lo mejor ese “para siempre” no dura tanto como crees.

Me enteré leyendo Technology Review (hay que aprovechar el “poco” tiempo que nos queda).

Fuente:

Blog de Maikenai

Juan Pablo II le pidió a Hawking no investigar el origen del Universo

Ya han dado la vuelta al mundo las afirmaciones del famoso astrofísico Stephen Hawking, respecto a que Dios no sería en absoluto necesario para explicar cierto fenómeno científico, que muchos llaman “la Creación”. De hecho, recibió una airada respuesta de Benedicto XVI, quien apuntando a la existencia de una especie de teoría de la conspiración, denunció la existencia de una “corriente laicista” que quiere destruir a la divinidad. Pero otra confidencia del teórico inglés ha sido menos publicitada. Hawking asegura que el papa Juan Pablo II llegó en una ocasión a pedir privadamente a un grupo de connotados científicos que no investigaran el origen del Universo, puesto que éste sería un asunto sólo de Dios.



El escritor y estudioso británico señaló que el difunto Papa realizó ese comentario en una conferencia sobre Cosmología celebrada en El Vaticano.

Hawking, que no dijo cuándo tuvo lugar el encuentro, citó textualmente las palabras de Juan Pablo II: ” Está bien estudiar el Universo y dónde se originó. Pero no se debería profundizar en el origen en sí mismo, puesto que se trata del momento de la Creación y de la intervención de Dios”.

El científico bromeó sobre el tema durante unas conferencias celebradas en Hong Kong.

“Me alegró saber que él no se había percatado de que había presentado una ponencia en la que teorizaba sobre cómo empezó el Universo. No me hacía gracia la idea de ser entregado a la Inquisición como Galileo”.

Eterno desencuentro

La Iglesia condenó a Galileo en el siglo XVII por defender la teoría heliocéntrica de Copérnico , que establecía que la Tierra y los demás planetas giraban en torno a un Sol estacionario, mientras que la doctrina de la Iglesia defendía que la Tierra era el centro del Universo.

Sin embargo, en 1992 el Papa Juan Pablo II firmó una declaración en la que reconocía que la Iglesia se equivocó al acusar a Galileo, y que todo fue un error motivado por una “trágica y mutua incomprensión”.

Tomado de:

The Clinic

Idean una nueva teoría sobre el origen del Universo

Científicos de la Universidad Nacional Tsing Hua de Taiwán han ideado una nueva teoría sobre el nacimiento del Universo que supondría el abandono de la Teoría genuina del Big Bang.

En este modelo no hay un origen ni un final. A nosotros, en Conocer Ciencia, nos parce una teoría coherente y que podría generar una nueva forma de ver el cosmos, las ciencias y a nosotros mismos.

Según un artículo publicado en la revista científica Technology Review, en su investigación, el físico taiwanes Wun-Yi Shu ha desarrollado una nueva descripción del Universo. Basándose en que los papeles del espacio-tiempo y la masa se encontrarían relacionados con una nueva forma de relatividad, Shu ha generado un debate que parece estar lejos de cerrarse.

Tal como recoge Shu en su estudio, el tiempo y el espacio no serían independientes, sino que serían unos entes interrelacionados que se encontraría a diferentes distancias. En este caso, la velocidad de la luz sería el factor de conversión de las mismas.

Por otro lado, la longitud y la masa serían intercambiables, en una relación donde el factor de conversión dependería de la constante gravitacional llamada G pero también de la velocidad de la luz. De ahí, que ninguna de las dos tendría porque ser constante.

Opiniones dispares sobre la teoría

Al partir de una teoría donde el universo no tendría principio ni fin, con periodos alternativos de expansión y contracción, muchos tachan la teoría del cosmólogo asiático como un modelo no realista.

Por otro lado, si se basan en las predicciones acertadas por dicha teoría sobre el funcionamiento del mismo, se puede comprobar que no es un mero sueño. Ejemplo de estas demostraciones es su teoría sobre la aceleración, que se convierte en una de las principales características diferenciadoras entre ésta y la Teoría del Big Bang.

Fuera trapos sucios

El modelo de Shu deja fuera algunas de las teorías que estaban cogidas con pinzas desde hace mucho tiempo. Según se comenta en el artículo de Technologies Review, los cosmologos habrían escondido ciertas teoría y leyes de la física para intentar cuadrar el círculo. Ejemplo de ello podría ser la ley de la conservación de la energía.

Según la perspectiva de Shu, no habría necesidad alguna de abandonar la conservación de la energía para que su teoría funcionara, a diferencia de lo que pasa con el Big Bang.

Fuentes:

Eco Diario

Fayer Wayer

¿Existe la temperatura más alta posible?

Miércoles, 14 de julio de 2010

¿Existe la temperatura más alta posible?

Ya desde el colegio nos repetían que, si bien existe un límite para la temperatura más fría en el universo (el Cero Absoluto, -273,15 Cº), no había límite para la temperatura más alta. En otras palabras, hay un límite para el frío, pero no para el calor (algo que por cierto adquiere un especial sentido en estos días de sofocante calor).

Sin embargo, en 1966, el físico teórico Andréi Sájarov se obsesionó con la idea de que quizá también existía un máximo de temperatura posible. Concluyó, entonces, que este límite debería estar relacionado con la cantidad máxima de energía radiante que puede introducirse en el volumen mínimo de espacio.

A nivel cuántico, existe un volumen mínimo, una escala tan pequeña que el significado de “espacio” pierde el sentido. Esto ocurre a escalas de 0,000000000000000000000000000000000001 m (algo incluso más pequeño que una partícula subatómica).

Es decir, que el volumen mínimo concebible en metros cúbicos sería entonces la cifra de arriba… pero con 105 ceros.

Sájarov planteó un argumento similar para calcular la cantidad máxima de energía que se puede meter en este ínfimo volumen, y a partir de ahí extrajo la temperatura de la radiación resultante.

¿Y cuál fue el resultado? Nada menos que una temperatura enorme, mayor que cualquier temperatura creada por un ser humano: 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 ºC. Una temperatura que sólo se ha se ha producido en una ocasión, durante el Big Bang (claro está, en el caso hipotético de que haya existido el Big Bang).

Por cierto, la temperatura más alta alcanzada artificialmente se ha conseguido en las entrañas de los grandes aceleradores de partículas: 1.000.000.000.000.000.000 ºC.

Fuente:

Gen Ciencia

¿Qué es el plasma de quarks-gluones?

Jueves, 10 de junio de 2010

¿Qué es el plasma de quarks-gluones?

Durante las primeras millonésimas de segundo tras el Big Bang, el universo consistía en una sopa caliente de partículas elementales llamados quarks y gluones. Unos pocos microsegundos más tarde, esas partículas comenzaron a enfriarse formando protones y neutrones, los bloques básicos de los que se compone la materia.

Los científicos llevan una década intentando recrear aquella sopa, conocida como plasma de quark-gluones (QGP), usando aceleradores de partículas para golpear entre si núcleos de átomos con niveles energéticos lo bastante altos como para producir temperaturas de billones de grados.

A pesar de que los quarks y los gluones crearon a los protones y neutrones, unos y otros se comportan de forma muy diferente. Sus intereaciones se ven gobernadas por una teoría conocida como cromodinámica cuántica. Sin embargo, el comportamiento real de quarks y gluones es difícil de estudiar puesto que se encuentran confinadas en el interior de partículas más pesadas. El único lugar del universo donde el QGP existe es en el interior de aceleradores de alta velocidad, y apenas dura un brevísimo instante.

En el año 2005 un equipo de científicos del RHIC informó haber creado QGP golpeando átomos de oro entre si a velocidades próximas a la de la luz. Estas colisiones pueden crear temperaturas de hasta 4 billones de grados, 250.000 veces más calientes que el interior del sol y lo bastante cálido como para fundir protones y neutrones en quarks y gluones.

La masa de materia super densa y ultra caliente resultante, medía solo una billonésima de centrímetro de ancho, pero sirvió para dar a los científicos una nueva visión sobre las propiedades del universo recién nacido. Por ejemplo descubrieron sorprendidos que el QGP es prácticamente un líquido carente de fricción, y no el gas que los físicos esperaban.

Realizando colisiones de alta energía, los científicos esperan descubrir nuevas propiedades del plasma de quarks-gluones, como por ejemplo si a mayores temperaturas se convierte en ese gas que imaginaban. También esperan conseguir más conocimiento sobre las sorprendentes similitudes que se han descubierto entre el QGP y los gases ultrafríos (con temperaturas cerca del cero absoluto). Ambas sustancias carecen prácticamente de fricción, y los físicos teóricos sospechan que la teoría de cuerdas podría explicar ambos fenómenos.

Puede que el LHC en Ginebra, donde los científicos creen que se puede doblar las temperaturas alcanzadas en el RHIC, ofrezca la oportunidad de vislumbrar etapas aún más tempranas en la formación del universo.

Lo vi en la web del MIT.

Tomado de:

Blog de Maikelnai

¿Encierran los agujeros negros a nuevos universos?

Miércoles, 19 de mayo de 2010

¿Encierran los agujeros negros a nuevos universos?

Universos dentro de universos, como muñecas rusas dentro de muñecas rusas, quizás hasta el infinito (¿en una cáscara de nuez?). Aunque suena como algo propio de la ciencia ficción, esta es una de las teorías cosmológicas que más se acerca a explicar la naturaleza de los agujeros negros y el inicio del este universo.

Según el físico Nikodem Poplawski, los agujeros negro podrían ser literalmente portales a otras realidades. Nuestro universo estaría dentro de un agujero negro que es como un nido, que a su vez es parte de un superuniverso.

Los agujeros negros podrían ser una especie de agujeros de gusano o túneles entre diferentes realidades. La materia que un agujero negro atrae no se colpasa en un solo punto, como había sido predicho, en cambio emana un “agujero blanco” del otro lado.

En su trabajo publicado en Physics Letters B, el físico de la Universidad de Indiana presenta nuevos modelos matemáticos del moviemiento espiral de la materia cayendo dentro de un agujero negro. Sus ecuaciones sugieren que los agujeros negros son alternativas víables para las “singularidades de espacio-tiempo” que Einstein había predicho existen en el centro de los agujeros negros.

Según la relatividad general, se crean singularidades cuando la matria en una región del espacio se vuelve demasiado densa, como en el corazón ultradenso de un agujero negro. La teoría de Einstein sugiere que estas singularidades no ocupan espacio, son infinitamente densas y calientes -algo que se ha evidenciado indirectamente pero que sigue sin ser aceptado por la matoría de los científicos.

Según las ecuaciones Poplawski, la materia que absorben los agujeros negros y en apariencia destruyen, en realidad es expulsada y se convierte en la materia seminal de galaxias, estrellas y planetas en otra realidad.

Esta noción de agujeros negros como agujeros de gusano podría explicar el Big Bang, el cual se dice fue una singularidad y sin embargo no existe teoría satisfactoria que la explique. Si nuestro universo nació de un agujero blanco (el lado creativo de uno negro) esto solucionaría el problema de las singularidades y la gran singularidad del Big Bang, dice Poplawski.

Además, los agujeros de gusano podrían explicar las poderosas explosiones de rayos gamma que ocurren en la frontera del univeso conocido y siguen siendo un misterio. Poplawski propone que estas explociones podrían ser descargas de materia de un universo alterno. La materia podría estar escapándose hasta nuestro univesro través de agujeros negros supermasivos en el corazón de galaxias en estos universos alternos.

También podría explicar porque existen ciertas desviaciones en las predicciones que hace la física en nuestro universo.

Esta teoría podría ser puesta a prueba ya que algunos de los agujeros negros de nuestro universo rotan, y si nuestro universo nació de manera similar en un agujero negro en rotación, entonces nuestro universo debería de haber heredado esta rotación de su universo padre. Si futuros experimentos determinan que nuestro universo gira en una dirección preferida, sería evidencia indirecta de la toería de los agujeros de gusano.

Esta teoría también se ajustaría mejor que el Big Bang a algunas versiones del misticismo que sugieren que el universo no tiene ni principio ni final y por supuesto permite el juego cósmico de la exploración interuniversal entre seres inteligentes de diversas realidades. Visitantes altamente evolucionados que cruzan el agujero blanco en el centro de las galaxias a conquistar a otras civilizaciones o enseñarles su conociminetos tecnoespirituales.

Curiosamente algunas personas especulan que el proyecto del LHC del CERN ( el Gran Colisonador de Hadrones) podría generar una agujero negro, el cual sería una especie de stargate (o portal cósmico).

Tomado de:

Blog Libertalia

¿Y si el 'Big Bang' no fue el comienzo de todo?

Miércoles, 12 de mayo de 2010

¿Y si el 'Big Bang' no fue el comienzo de todo?

Recreación artística del Big Bang.

• El físico Sean Carroll propone una nueva teoría del tiempo
• Cree que desde el 'Big Bang', el tiempo siguió una dirección: de pasado a futuro
• Pudo ser sólo el reinicio de un ciclo que viene repitiéndose desde el infinito
• En un futuro muy lejano nuestro Universo se vaciará y nacerá otro u otros
• Cree que Einstein se equivocó y su tería de la relatividad no es correcta

Tana Oshima | Nueva York

¿Qué vino antes, el huevo o la gallina? La ciencia todavía no está segura de tener la respuesta, pero una nueva corriente de físicos cree que, en todo caso, el 'Big Bang' sólo fue un huevo… que nació de una gallina universal, que a su vez fue un huevo que nació de otra gallina, y así indefinidamente.

Sean Carroll es uno de esos físicos. Sus argumentos a favor de una nueva teoría del tiempo y su excelente capacidad divulgadora le han catapultado a la fama, al menos en Estados Unidos. Esta semana, antes de firmar su último libro ante una horda de fans, este cosmólogo del Caltech (California Institute of Techonology) dedicó una hora a explicar, ante el atónito público del Museo de Historia Natural de Nueva York, la flecha del tiempo, o lo que es lo mismo, la dirección que sigue el tiempo, el transcurso, lo que hace que sea distinto el ayer del mañana.

En nuestro mundo, explicó, el tiempo sólo sigue una dirección: de pasado a futuro, y se caracteriza por la irreversibilidad. En su ejemplo más famoso, siguiendo con las aves de granja, podemos hacer que un huevo se convierta en tortilla, pero no que una tortilla se convierta en huevo. ¿Por qué? Por la entropía, el desorden al que tiende el Universo.

Una habitación se desordenará sola si no hacemos nada por evitarlo. En cambio, muy a nuestro pesar, requerirá un esfuerzo devolverle el orden inicial. Este simple ejemplo es atribuible a todo el Universo: cada vez es más desordenado, hoy más que ayer y ayer más que el día anterior, así hasta remontarnos hasta sus "inicios", hace 13.500 millones de años, cuando surgió a través del 'Big Bang' en un estado de muy baja entropía, o mucho orden.

Hacia el vacío total

¿Y por qué el Universo tenía muy baja entropía en su nacimiento? No hay una respuesta clara, pero posiblemente fue porque es la forma más fácil que tiene un Universo de nacer, dice Carroll: un sistema muy caliente y altamente denso, capaz de albergar 100.000 millones de galaxias con 100.000 millones de estrellas cada una (como hay ahora), necesita mucho orden para mantenerse en un "espacio compacto". Desde entonces, el Universo no para de expandirse. ¿Hacia dónde? Hacia el infinito. ¿Hasta cuándo? Hasta el infinito. No hay fin.

Los físicos creen que en un gúgol de años (10 elevado a 100), el Universo se vaciará por completo: todos sus elementos habrán caído en los agujeros negros, e incluso los agujeros negros se habrán disuelto. Y aun así, continuará expandiéndose. Sin embargo, los físicos también saben que incluso el vacío guarda cierta cantidad de energía, la energía oscura, y la física cuántica nos dice que siempre quedarán partículas pululando. Suficiente como para que, después de muchísimo tiempo, un pequeño espacio del Universo vacío se desprenda como una gota: puede ser independiente, o puede estar contenido dentro del Universo materno, pero será el nacimiento de un nuevo Universo. Un Big Bang, que por leyes naturales tendrá muy baja entropía y empezará a enfriarse y a expandirse hasta vaciarse, para dar lugar, mucho tiempo después, a un nuevo Universo, y así sucesivamente, hasta el infinito.

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El Mundo Ciencia

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