Los grandes problemas de la física teórica actual

Hace tiempo que llevo barajando escribir un post sobre la Teoría de Cuerdas, que considero es un tema muy interesante desde el punto de vista sociológico. Como preludio a ese grandioso post (XD) he decidido escribir otro antes explicando cuales son los temas candentes en física que a todos nos gustaría resolver.

La lista es muy similar a la que hay en el libro The Trouble with Physics, de Lee Smolin. Imagino que habrá más en otros libros.

1. El problema de la unificación

Antes de empezar con la teoría en si veamos para que se creo. Obviamente las teorías científicas no salen de la nada, se crean para responder a algún problema. Y el problema en cuestión aquí es la unificación de la Física Cuántica y la Relatividad.

Por unificación se entiende cuando hay dos teorías que explican fenómenos en apariencia diferente y a alguien se le ocurre la manera de englobarlo todo en una sola teoría. Esto a priori podría parecer un simple capricho, pero no lo es en absoluto. Al unificar dos teorías se pueden descubrir nuevos fenómenos que antes no nos imaginábamos que ocurrieran, nuevos métodos y predicciones.

Como ejemplo de unificación tenemos el caso de Faraday y Maxwell. Gracias a estos genios, dos fenómenos que aparentemente eran diferente, la electricidad y el magnetismo quedaron unificados en la Teoría Electromagnética. Esta nueva teoría quedó recogida en las famosas Ecuaciones de Maxwell, que describen el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos y como interaccionan entre sí. Esta teoría proporcionó un maravilloso método de cálculo para los fenómenos electromagnéticos, pero también predijo nuevos fenómenos, como la existencia de ondas electromagnéticas como la luz, pero que no podían ser vistas.

Está claro que una teoría unificadora es siempre algo muy interesante, entonces la pregunta es ¿qué queda por unificar? Básicamente las dos principales teorías de la física actual, la Física Cuántica y la Relatividad General. Estas dos teorías están consideradas las más acertadas dentro de la física. La cuántica estudia los objetos muy pequeños, como átomos, moléculas o partículas. La Relatividad, por su parte, estudia la gravedad, que sólo juega un papel relevante en objetos muy grandes, como la tierra o el sol. Cada una por su lado funcionan perfectamente y no ha habido aún ningún experimento u observación que las contradiga, el problema es que se basan en principios muy diferentes y difíciles de conciliar. La física cuántica trata el tiempo y el espacio como factores externos a la teoría, mientras que en relatividad son variables de la misma.

La pregunta ahora es: ¿Es esto un problema? Ya que la física cuántica trata las cosas muy pequeñas y la relatividad las cosas muy grandes, ¿no sería más sencillo dejarlas cada una en su campo? Por un lado esa podría ser una solución, pero los científicos somos muy curiosos y no nos convence. Por un lado ya he dicho que una teoría nueva nos podría descubrir nuevos fenómenos útiles para el ser humano. Desde un punto de vista más intelectual está el problema siguiente: las cosas muy grandes están compuestas de cosas muy pequeñas, así que la teoría que las describa debería ser la misma.

2. El problema de la medida

Como ya he dicho antes la Física Cuántica está considerada la mejor teoría científica de la humanidad. Su rango de acción es inmenso (desde las partículas elementales como el electrón, hasta los complejos fotosintéticos), no hay un solo resultado experimental que la contradiga y muchas cosas que se fabrican hoy en día es gracias a ella (cómo los láseres o los ordenadores). Sin embargo aún tiene una pequeña pega.

El problema es que como ya expliqué en el post sobre la coherencia, los sistemas cuánticos pueden estar en varios estados al mismo tiempo. La evolución de estos sistemas viene dada por la archifamosa Ecuación de Schrödinger (no hace falta entenderla, sólo saber que existe)

Sin embargo cuando miramos al sistema no lo vemos en múltiples estados, lo vemos en uno sólo. ¿Cómo puede ser eso? Eso ocurre porque la misma física cuántica dice que al medir el estado encontraremos sólo uno de los estados con una cierta probabilidad. El problema ahora es ¿cuándo el sistema evoluciona mediante la ecuación de Schrödinger y cuándo no? La respuesta es que si está aislado lo hace mediante la ecuación y si algo lo mide pasa a estar en un sólo estado.

El problema radica en la definición de "medir". Si un sistema cuántico evoluciona mediante la ecuación de Schrödinger cuando está aislado y yo considero la suma "sistema+aparato de medir" como un sistema en sí, debería evolucionar también mediante la ecuación, y eso no es lo que observamos. Esto ha dado muchos quebraderos de cabeza, como El Amigo de Wigner. También han surgido diferentes intentos de resolverlo, como la Interpretación de Muchos Mundos, que está a camino de la filosofía y la ciencia-ficción, o la interpretación de Zurek, reflejada en su libro Quantum Theory and Measurement.

En mi opinión el tema sigue aún abierto y es uno de los más importantes del momento.

3. Unificación de las fuerzas

En el universo hay cuatro fuerzas, que sepamos, la fuerza electromagnética, la interacción débil , la interacción fuerte y la gravedad. Como ya de ha mencionado la fuerza eléctrica y la magnética fueron consideradas cosas diferentes hasta que Maxwell las unificó, algo así se espera que pueda ocurrir con todas las fuerzas.

Ya hay bastantes indicios de que a ciertas energías la interacción débil se unifica con la electromagnética, formando lo que llamamos la interacción electrodébil, sin embargo las otras aún se resisten. Mencionar que la unificación de la gravedad con el electromagnetismo era el sueño de Einstein que no consiguió ver cumplido. Al igual que con la unificación de la física cuántica y la relatividad, esto también daría lugar a un marco nuevo donde estudiar nuevos fenómenos.

4. Cálculo de las constantes fundamentales del Universo

Todas las teorías existentes tienen unas determinadas variables que sólo se pueden calcular en el laboratorio. Ejemplos son la velocidad de la luz en el vacío, la masa de los electrones o la constante de Planck. Las teorías realmente no son muy útiles si no les añadimos esa información extra que nos permite comenzar a calcular cosas. La cuestión es ¿por qué son cómo son?

Hasta el momento no hay ningún método de calcular estas constantes, pero cada vez van siendo menos. A medida que surgen nuevas teorías se establecen relaciones entre unas constantes y otras, ahorrando así el tener que calcularlas todas. Sin embargo desde un punto de vista puramente fundamental la pregunta sigue abierta. Lo deseable sería poder tener una teoría que nos diera todos esos valores sin necesidad de calcularlos experimentalmente, pero hasta el momento no hay mucho.

5. La masa y energía oscura

Por último un problema cosmológico. Si queremos calcular la masa que hay en las galaxias tenemos dos maneras diferentes. La primera es simplemente mirar con los telescopios, calcular el brillo de lo que vemos y a partir de ahí calcular la masa. La segunda manera es un poco más complicada, según las leyes de Newton o la Relatividad, podemos calcular la masa a partir del movimiento de las estrellas de la galaxia. Con esto podemos hacer un gráfico de la velocidad de las estrellas a medida que te alejas del centro de la galaxia y comparar. El resultado, pues que no coincide, de ahí el problema

Fuente: Wikipedia

¿Cuál es la solución propuesta a este problema? La principal es la existencia de una materia que no podemos ver porque no interacciona con la luz, a esta hipotética materia se la denomina Materia Oscura. Hay muchos intentos actualmente para detectar esta materia oscura, pero hasta ahora no hay ningún resultado definitivo. También hay otras teorías alternativas, de las cuales la más famosa es la Teoría MOND, sin embargo la más aceptada es la materia oscura.

Por otro lado gracias a las observaciones del telescopio Hubble se llegó a un resultado impresionante. Como ya era sabido entonces el universo se expande, como descubrió el mismo Hubble, y era de esperar que la gravedad iría frenando esa expansión lentamente, sin embargo el telescopio espacial dio un resultado sorprendente, el universo se acelera. La solución propuesta actualmente es similar a la de la materia oscura, la existencia de una energía oscura que introducida en las ecuaciones de Einstein de la gravedad dan lugar a esta reaceleración.

Una pregunta lógica sería ¿y no podría ser un simple error de cálculo? Obviamente cuando se analizan las cantidades de materia y la aceleración del universo hay un margen de error, sin embargo los resultados son concluyentes: la mayoría del universo debe estar compuesto por materia y energía oscura.

Fuente: Wikipedia

La cuestión seguirá abierta hasta que se detecte de alguna manera esta materia y energía oscura, o hasta que alguien invente una nueva teoría que no las necesite. Por el momento no está zanjada la cuestión.

Así que esto es todo, estas son en mi opinión las preguntas más interesantes de la física actual. Ahora resolverlas no es tan fácil como escribir sobre ellas, me temo. Si os animáis ahí están para todos.

Tomado de:

Manzanas entrelazadas

Confirman que la energía oscura hace que el universo se expanda

Un estudio de 200.000 galaxias a lo largo de cinco años ha dado lugar a una de las mejores confirmaciones de que la energía oscura está impulsando nuestro universo a acelerarse. El estudio utilizó datos de la nave espacial de la NASA Galaxy Evolution Explorer y del Telescopio Anglo-Australiano de Siding Spring Mountain.

Los resultados ofrecen un nuevo soporte para la teoría a favor de que la energía oscura funciona como una fuerza constante, uniforme, que afecta al universo y propulsa su expansión fuera de control. Sin embargo, están en contradicción con una teoría alternativa, donde la gravedad, no la energía oscura, es la fuerza que empuja a la separación en el espacio. De acuerdo con esta teoría alternativa, con la que los resultados del nuevo estudio no son coherentes, el concepto de Albert Einstein de la gravedad está equivocado, y la gravedad repele en lugar de atraer cuando actúa a grandes distancias.

"La acción de la energía oscura es como si se tira una pelota en el aire y se mantiene una aceleración hacia arriba en el cielo cada vez más rápida", dijo Chris Blake, de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Melbourne, Australia. Blake es el autor principal de dos artículos que describen los resultados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Los resultados nos dicen que la energía oscura es una constante cosmológica, que Einstein propuso. Si la gravedad fuera la culpable, entonces no estaríamos viendo los efectos constantes de la energía oscura a través del tiempo", añade Blake. Se cree que la energía oscura domina nuestro universo, representando alrededor del 74 por ciento. La materia oscura representa el 22 por ciento. Y la llamada materia normal, formada átomos y la materia que compone los seres vivos, los planetas y las estrellas, es sólo aproximadamente el cuatro por ciento del cosmos.

Fuente:

Muy Interesante

Astrónomos refutan la teoría del "flujo oscuro" del Universo

Hace unos años aparecieron varias noticias (1, 2, 3) anunciando que científicos de la NASA habían encontrado lo que se bautizó como "el flujo oscuro" del Universo: una "misteriosa" fuerza que tiraría de todo el Universo en una dirección particular (no confundir con la también hipotética energía oscura ni la materia oscura).

Si eso fuese cierto, podría implicar que existe "otro" universo, fuera de nuestro universo observable, con una masa tan grande que tiraba de las galaxias en esa dirección particular. El otro va entre comillas porque no es "otro universo" en el sentido de "en otra dimensión", sino, simple y llanamente, sería parte de nuestro mismo universo pero a una distancia tan enorme que la luz no ha tenido tiempo aún de llegarnos por lo que no lo podemos ver.

Según los astrónomos, el universo tiene su sistema de referencia absoluto, la radiación cósmica de fondo, con respecto a la cual todas las galaxias se deberían mover aleatoriamente (hablando con propiedad, con una media de cero) si la actual teoría del Big Bang es correcta (como convincentemente parece que es).

Pues este hallazgo tan publicitado parece que ha quedado como una falsa alarma. En lugar de estudiar el desplazamiento de clusters como hizo el equipo de la NASA en 2008, ahora un equipo de la universidad de Buffalo ha estudiado 557 supernovas, distribuidas en todas las direcciones del Universo.

Supernova 1994D (SN1994D) en la galaxia NGC 4526. La supernova es el punto brillante abajo a la izquierda. Pueden llegar a brillar más que toda la galaxia completa durante un breve período de tiempo. (Crédito: NASA)

Para las supernovas cercanas a la Tierra han encontrado que todas parecen seguir una misma dirección. Pero esto es lógico ya que, haciendo una analogía, nosotros y ellas vamos en el mismo "pequeño barco cósmico" dentro del mar del universo.

En cambio, cada supernova lejana parece moverse en una dirección arbitraria. No existe ese tirón hacia un posible universo oculto.

Los investigadores se muestran cautos aunque insisten en que sus datos claramente contradicen al anterior estudio. Su paper aparecerá en la Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Definen su descubrimiento como "aburrido", ya que en lugar de proponer una "misteriosa nueva fuerza del universo", sus datos encajan perfectamente con lo que hoy es el modelo estándar de la cosmología: el modelo Lambda-CDT.

Las observaciones para el estudio fueron recogidas del dataset "Union2", en el que están involucrados diversos telescopios y medidas hechas en distintas épocas, reduciendo la posibilidad de errores sistemáticos introducidos por los autores del artículo.

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Ciencia Explicada

Galaxias ricas en gas confirman una predicción de la Teoría de la Gravedad Modificada

Los hallazgos generan nuevas preguntas sobre la materia oscura.

Recientes datos de galaxias ricas en gas encajan con gran precisión con una teoría modificada de la gravedad conocida como MOND, de acuerdo con un nuevo análisis del Profesor de Astronomía de la Universidad de Maryland, Stacy McGaugh. Ésta – la última de varias predicciones de MOND que han tenido éxito – genera nuevas preguntas sobre la precisión del modelo cosmológico predominante del universo, escribe McGaugh en un artículo que se publica en marzo en la revista Physical Review Letters.

La cosmología moderna dice que para que el universo se comporte como lo hace, la masa-energía del mismo debe estar dominada por la materia oscura y la energía oscura. Sin embargo, no hay pruebas directas de la existencia de estos componentes invisibles. Una posibilidad alternativa, aunque impopular, es que la teoría de la gravedad actual no es suficiente para describir la dinámica de los sistemas cósmicos.

Se han propuesto algunas teorías que modificarían nuestra comprensión de la gravedad. Una de ellas es la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), que se teorizó en 1983 por parte de Mori Milgrom del Instituto Weizmann de Ciencia en Rehovot, Israel. Una de las predicciones de MOND especifica la relación entra la masa de cualquier galaxia y su velocidad de rotación plana. Sin embargo, las incertidumbres en la estimación de la masa de las estrellas en galaxias espirales dominadas por las estrellas (como la Vía Láctea) anteriormente habían impedido una prueba definitiva.

Para evitar este problema, McGaugh examinó galaxias ricas en gas, que tiene relativamente pocas estrellas y una preponderancia de masa en forma de gas interestelar. “Comprendemos la física de la absorción y liberación de energía por los átomos que componen el gas interestelar, de tal forma que contar fotones es como contar átomos. Esto nos da una estimación precisa de la masa de tales galaxias”, comenta McGaugh.

Usando un trabajo recientemente publicado que realizaron él y otros científicos para determinar tanto la masa como la velocidad de rotación plana de muchas galaxias ricas en gas, McGaugh recopiló una muestra de 47 de las mismas, y comparó la masa y velocidad de rotación de cada galaxia con la relación esperada por MOND. Las 47 galaxias estuvieron muy cerca de las predicciones de MOND. Ningún modelo de materia oscura tuvo tanto éxito.

“Encuentro notable que la predicción hecha por Milgrom hace un cuarto de siglo funcione tan bien al encajar con los hallazgos de estas galaxias ricas en gas”, señala McGaugh.

MOND contra Materia oscura – Energía oscura

Casi todo el mundo está de acuerdo en que a escalas de grandes cúmulos galácticos y por encima de eso, el universo se describe bien mediante la teoría de la materia oscura – energía oscura. Sin embargo, de acuerdo con McGaugh, esta cosmología no tiene en cuenta bien lo que sucede a la escala galáctica y menor.

“MOND es justo lo contrario”, dice. “Funciona bien para la escala ‘pequeña’ de galaxias individuales, pero no te dice mucho sobre el universo.

Por supuesto, dice McGaugh, se puede empezar por la suposición de la materia oscura y ajustar su modelo para escalas menores hasta que encaje con los actuales hallazgos. “Esto no es tan impresionante como hacer una predicción antes de los nuevos hallazgos, especialmente dado que no podemos ver la materia oscura. Podemos hacer cualquier ajuste que se necesite”. Esto se parece más a intentar encajar la órbita de los planetas con epiciclos”, comenta. Los epiciclos se usaron erróneamente por parte del antiguo científico griego Ptolomeo para explicar los movimientos planetarios observador dentro del contexto de una teoría del universo que colocaba a la Tierra en su centro.

“Si la materia oscura fuese cierta, ¿por qué funciona MOND? Se pregunta McGaugh. “Finalmente, la teoría correcta – ya sea la materia oscura o una modificación de la gravedad – tiene que explicar esto”.

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Ciencia Kanija

¡Olvídate del Planeta X! Una nueva técnica podría localizar la Galaxia X

El Planeta X, es el 10º planeta buscado a menudo, y que hasta el momento no aparece, pero Sukanya Chakrabarti tiene grandes esperanzas de encontrar la que podría llamarse Galaxia X – una galaxia enana que, según predice, orbita nuestra Vía Láctea.

Muchas grandes galaxias, como la Vía Láctea, se cree que tienen muchas galaxias satélite demasiado oscuras para verlas. Están dominadas por “materia oscura”, que los astrónomos dicen que representa el 85 por ciento de toda la materia en el Universo, pero que hasta ahora no se ha detectado.

Chakrabarti, estudiante de post-doctorado y astrónoma teórica en la Universidad de California en Berkeley, ha desarrollado una manera de encontrar galaxias satélite “oscuras” mediante el análisis de las ondas en la distribución de gas hidrógeno en las galaxias espirales. El Planeta X se predijo (erróneamente) hace más de 100 años en base a las perturbaciones en la órbita de Neptuno.

A principios de este año, Chakrabarti utilizó su método matemático para predecir que una galaxia enana se encuentra en el lado opuesto de la Vía Láctea al de la Tierra, y que ha sido invisible hasta la fecha porque es oscurecida por el gas y el polvo del disco de la galaxia. Un astrónomo ha solicitado ya turno en el Telescopio Espacial Spitzer para buscar en longitudes de onda infrarrojas esta hipotética Galaxia X.

“Espero que este método pueda servir como una prueba de la distribución de masa y de materia oscura en las galaxias, de la misma forma que hoy en día se usan las lentes gravitacionales para galaxias distantes”, dijo Chakrabarti.

Desde su predicción para la Vía Láctea, Chakrabarti ha aumentado la confianza en su método después de probarlo con éxito en dos galaxias con satélites tenues conocidas. Informó de los detalles de estas pruebas durante una presentación oral el 13 de enero, durante una reunión de la American Astronomical Society en Seattle, Washington. También discutió sus hallazgos en una rueda de prensa.

Detectando materia oscura

“Este enfoque tiene amplias implicaciones para muchos campos de la física y la astronomía (para la detección indirecta de la materia oscura y las galaxias enanas dominadas por ella, la dinámica planetaria y la evolución de las galaxias impulsada por los impactos de las galaxias satélites”, dijo.

El colega de Chakrabarti Leo Blitz, profesor de astronomía de la Universidad de Berkeley, dijo que el método también podría ayudar a probar una alternativa a la teoría de la materia oscura, que propone una modificación de la ley de la gravedad para explicar la masa faltante en las galaxias.

“La densidad de la materia en los límites exteriores de las galaxias espirales es difícil de explicar en el contexto de la gravedad modificada, por lo que si este análisis de ondas de marea sigue funcionando y podemos encontrar otras galaxias oscuras en halos distantes, nos permite descartar la gravedad modificada”, dijo.

La Vía Láctea está rodeada por unas 80 conocidas o probables galaxias enanas llamadas galaxias satélite, aunque algunas de ellas podrían estar simplemente de paso, no capturadas en órbitas alrededor de la galaxia. La Gran y Pequeña Nube de Magallanes son dos de tales satélites, galaxias enanas irregulares.

Los modelos teóricos de la rotación de las galaxias espirales, sin embargo, predicen que debería haber muchas más galaxias satélite, tal vez miles, con las pequeñas aún más frecuentes que las grandes. Las galaxias enanas, sin embargo, son tenues y algunas de ellas pueden estar compuestas principalmente de materia oscura invisible.

Chakrabarti y Blitz se dieron cuenta de que las galaxias enanas crearían perturbaciones en la distribución de gas hidrógeno atómico frío (H I) en el disco de una galaxia y que estas perturbaciones podrían desvelar no sólo la masa, sino también la distancia y la ubicación de la galaxia satélite. El gas hidrógeno frío de las galaxias espirales está confinado gravitacionalmente en el plano del disco galáctico y se extiende mucho más lejos que las estrellas visibles (a veces hasta cinco veces el diámetro de la espiral visible). El gas frío puede ser registrado por los radiotelescopios.

“El método es como deducir el tamaño y la velocidad de un barco mirando su estela”, dijo Blitz. “Puedes ver las estelas de un montón de barcos, pero tienes que ser capaz de diferenciar la estela de un barco mediano o pequeño de la de un transatlántico.”

Datos de radio de alta resolución.

La técnica desarrollada por Chakrabarti implica un análisis de Fourier de la distribución de gas determinada por las observaciones de radio de alta resolución. Su predicción inicial de la Galaxia X alrededor de la Vía Láctea fue posible gracias a una gran cantidad de datos ya disponibles sobre el hidrógeno atómico en nuestra galaxia. Para probar su teoría en otras galaxias, ella y sus colaboradores utilizaron datos recientes de un sondeo de ondas de radio llamado The HI Nearby Galaxy Survey (THINGS), llevada a cabo por el Very Large Array, así como su extensión en el hemisferio sur, THINGS-SOUTH, un sondeo realizado por el Australia Telescope Compact Array.

“Estos nuevos datos de radio de alta resolución abren una gran cantidad de oportunidades para explorar la distribución de gas en las afueras de las galaxias”, dijo el coautor Frank Bigiel, estudiante de post-doctorado de la UC Berkeley que también es co-investigador de los proyectos THINGS y THINGS-SOUTH.

Colaborando con Bigiel y Phil Chang del Canadian Institute of Theoretical Astrophysics, Chakrabarti analizó los datos de la Galaxia del Remolino (M51), que tiene una galaxia compañera de un tercio del tamaño de M51 y NGC 1512, con una galaxia satélite de una centésima de su tamaño. Su análisis matemático predijo correctamente la masa y la ubicación de estas galaxias satélites.

Dijo que su técnica debe funcionar para galaxias satélite tan pequeñas como de una milésima parte de la masa de la galaxia principal.

Chakrabarti predijo la masa de la Galaxia X, por ejemplo, como una centésima de la masa de la propia Vía Láctea. Sobre la base de sus cálculos con Blitz, la galaxia se encuentra en la actualidad al otro lado de la Vía Láctea en algún lugar en las constelaciones de la Regla o del Compás, al oeste del centro de la galaxia en Sagitario mirando desde la Tierra.

La Galaxia X no es otro Planeta X

Contrasta su predicción de la Galaxia X con los argumentos anteriores para un Planeta X más allá de la órbita de Neptuno. En el siglo XIX, lo que habría sido en esa época un noveno planeta, fue propuesto por el famoso astrónomo Percival Lowell, pero su predicción se hizo sobre la base de mediciones incorrectas de la órbita de Neptuno. De hecho, Plutón y otros objetos en el Cinturón de Kuiper, donde se predijo que el planeta residía, tienen masas demasiado bajas como para ejercer un efecto medible sobre la gravedad de Neptuno o Urano, dijo Chakrabarti. Desde entonces, las perturbaciones en las órbitas de otros cuerpos del Sistema Solar han puesto en marcha búsquedas periódicas de un 10º planeta más allá del ahora planeta “enano” Plutón.

Por otra parte, la Galaxia X (o una galaxia satélite de una milésima parte de la masa de la Vía Láctea) aún ejercería un efecto gravitatorio lo suficientemente grande como para causar ondas en el disco de nuestra galaxia.

Barbara Whitney, una astrónoma con sede en Wisconsin afiliada al Space Sciences Institute en Boulder, Colorado, espera localizar la Galaxia X como parte del Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE) llevado a cabo con el Telescopio Espacial Spitzer.

Chakrabarti y Blitz también calcularon que la galaxia predicha está situada en una órbita parabólica alrededor de la Vía Láctea, a una distancia de unos 300 000 años luz del centro galáctico. El radio galáctico es de unos 50 000 años luz.

“Nuestro trabajo es una prueba del principio, pero tenemos que observar una muestra mucho mayor de las galaxias espirales con compañeras galácticas ópticamente visibles para determinar la incidencia de falsos positivos”, y por lo tanto la fiabilidad del método, dijo Chakrabarti.

Chakrabarti cuenta con el apoyo de una beca de investigación de la Universidad de California, mientras que Chang tiene una beca del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA). Blitz y Bigiel tienen el apoyo de la National Science Foundation y la Paul G. Allen Family Foundation.

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Ciencia Kanija

Gerson Goldhaber: El descubridor del 70% del Cosmos

 Personajes: Gerson Goldhaber

Todavía continúa el debate sobre si existe o no la denominada materia oscura. Para conocer pormenores les dejamos con un personaje: Gerson Goldhaber, el famoso descubridor de  la hipotética materia oscura.

Cuando alcanzó la edad de jubilarse en 1989, Gerson Goldhaber ya había participado decisivamente en el descubrimiento del antiprotón (en 1955) y del quark charm (en 1974), dos piezas fundamentales del ecosistema subatómico que bulle en el fondo de la materia. Pero fue después de los 65 años cuando hizo su descubrimiento más imprevisto y deslumbrante: la energía oscura, la fuerza enigmática que impele la expansión acelerada del cosmos y que encarna el 70% de todo lo que existe. Goldhaber, nacido en Chemnitz (Alemania) de padres judíos y emigrado a Estados Unidos tras la subida de Hitler al poder, murió el 19 de julio en su casa de Berkeley (California), a los 86 años.

Hasta hace 20 años se creía que el universo se estaba expandiendo cada vez más despacio, como si el estallido inicial del Big Bang se viera cada vez más abrumado por una fuerza de signo opuesto, la atracción gravitatoria entre las galaxias. Goldhaber pasó 10 años con un grupo del laboratorio Lawrence Berkeley observando supernovas, estrellas que han explotado en galaxias lejanas, tan brillantes que pueden verse desde los observatorios terrestres. Las propiedades de esa luz (su desplazamiento al rojo) permiten medir cuán deprisa se aleja la galaxia de nosotros.

Si una galaxia está a 10 millones de años luz de nosotros, la luz de su supernova salió de allí hace 10 millones de años; si está a 1.000 veces esa distancia, la luz salió hace 10.000 millones de años, cuando el universo era joven. En el cielo nocturno, "lejos" significa "hace mucho". Y los datos del Lawrence Berkeley revelaron algo insólito en 1997. Las supernovas de las galaxias más remotas se estaban alejando "más despacio" que las de las galaxias más cercanas. Goldhaber interpretó esos resultados correctamente: implican que el universo se expandía más despacio antes que ahora. La expansión del cosmos está en aceleración, contra todo pronóstico.

Una expansión acelerada contra la fuerza aglutinante de la gravedad requiere energía. Los físicos la llamaron energía oscura, y calcularon que da cuenta del 75% de todo lo que existe (un 20% es la materia oscura, y solo el 5% restante es la materia común, es decir, todo lo que vemos). Según los últimos datos, la energía oscura parece ser exactamente la "constante cosmológica" inventada por Einstein para impedir que sus ecuaciones de la relatividad general implicaran el colapso gravitatorio del universo. La constante fue descartada por el físico alemán -"el mayor error de mi carrera", dijo- cuando se descubrió la expansión del cosmos. Pero el trabajo de Goldhaber y otros la ha desenterrado con todos los honores.

 

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El País Ciencia

Los ocho descubrimientos de la física que han cambiado nuestra mente

Lunes, 05 de abril de 2010

Los ocho descubrimientos de la física que han cambiado nuestra mente

Desde el descubrimiento de una extraña forma de antimateria y la experimentación con nudos de luz hasta, por supuesto, la recreación de un pequeño Big Bang en el LHC, el mundo de la física, tan lejano para la mayoría de nosotros, ha aumentado su popularidad en los últimos meses con una serie de asombrosos y desconcertantes descubrimientos. Estos son algunos de los hallazgos más impactantes que han trastocado nuestra mente y que, posiblemente, cambiarán en un futuro no muy lejano la forma en la que conocemos el mundo:

1. La recreación del Big Bang en el LHC:
Indudablemente, es una de grandes noticias del año. La ciencia abrió el pasado martes una puerta a un grado superior de conocimiento al recrear en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) un pequeño Big Bang de laboratorio. El acelerador de partículas LHC, conocido como la «máquina de Dios», consiguió colisionar haces de protones a una velocidad 3,5 veces superior de la alcanzada nunca, desatando un proceso de energía de 7 TeV (teravoltios). Este experimento, posiblemente el mayor del siglo, puede permitirnos conocer en un par de años nuevos datos sobre cómo se originó el Universo y cómo está compuesta la materia.

2. La «sopa caliente» después del Big Bang:
Físicos del Laboratorio Nacional de Energía de Brookhaven, en Nueva York, lograron el pasado mes de febrero crear por primera vez una especie de «sopa» de materia250.000 veces más caliente que el centro de nuestro Sol -una temperatura absolutamente infernal- y que reúne condiciones similares a las que se produjeron justo después del Big Bang, la gran explosión que dio origen al Universo. Es la materia más caliente nunca creada en laboratorio. El experimento se logró haciendo chocar en un acelerador de partículas llamado Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), un hermano pequeño del europeo LHC, el núcleo de partículas de oro a velocidades super rápidas, de forma que se derrían los protones.

3. Los anillos de Borromeo:
Usando átomos de litio, un grupo de científicos de la Rice University en Houston (EE.UU.) ha recreado un antiguo símbolo matemático que se había visto ya en el siglo II en el arte budista afgano. El símbolo, llamado los anillos o el nudo de Borromeo, representan tres anillos unidos entre sí. Si alguno de ellos fuera retirado, el resto también se separaría. Los físicos ya habían predicho que las partículas deben ser capaces de formar esta misma disposición, pero nadie había sido capaz de demostrarlo hasta ahora. El experimento que lo confirma, anunciado el pasado mes de diciembre, llega cuarenta años después de que la teoría fuera formulada.

Efectos de la luz sobre la materia / Nicholas Kotov

4. La luz curva la materia:
Es fácil comprobar cómo la materia curva la luz, pero es mucho más raro encontrar el caso contrario, que sea la luz la que curve la materia. Hace tan sólo unos días, investigadores de la Universidad de Michigan (EE.UU.) comprobaron cómo cintas planas de nanopartículas -pedacitos de materia la mil millonésima parte de un metro de largo- expuestas a la luz se doblaban en espirales. Los resultados pueden ayudar a los ingenieros a diseñar nuevos compontenes para la óptica y la electrónica.

5. Un paso hacia la fusión nuclear:

La fusión nuclear - la fusión de núcleos atómicos que sucede dentro de las estrellas - es un objetivo buscado desde hace mucho tiempo en la Tierra. Si los científicos consiguen semejante hazaña, podríamos obtener una poderosa fuente de energía prácticamente inagotable y con muy pocas consecuencias ambientales. Un equipo de físicos logró un paso más hacia este objetivo en enero cuando anunciaron que habían construido un imán de levitación que recrea algunas de las condiciones que se creen necesarias para la fusión. Al suspender un imán gigante en forma de donut en el aire, los investigadores fueron capaces de controlar el movimiento de un gas extremadamente caliente de partículas cargadas dentro de la cámara exterior del imán. La densidad de este gas está cerca de lo que se necesita para la fusión nuclear, según los investigadores de la Universidad de Columbia.

6. Una nueva partícula de antimateria:
El equipo internacional de científicos que estudia colisiones de alta energía de iones de oro en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) anunció a principios de marzo que había conseguido encontrar algo excepcional: la forma más extraña y éxotica de antimateria nunca vista hasta ahora, una antipartícula que podría haber existido en los primeros momentos del Big Bang. Se trata del antihipertritón, el núcleo del antihipertritio, que contiene un antiprotón, un antineutrón y una antipartícula lambda. Para conseguir este logro, los investigadores provocaron el choque de iones de oro en el colisionador.

El equipo diseñó hologramas recurriendo a la teoría de los nudos / Mark Dennis

7. Nudos hechos con luz:
¿Es posible hacer nudos con rayos de luz? La respuesta es sí. Un equipo de físicos de las universidades de Bristol, Glasgow y Southampton, en el Reino Unido, ha sido el responsable. La luz puede viajar en línea recta, pero a veces se retuerce en nudos. Los investigadores utilizaron un holograma controlado por ordenador para hacer girar haces de luz láser. Los hologramas fueron diseñados recurriendo a la teoría de los nudos -una especialidad de la matemática abstracta inspirada por los nudos que se producen en cordones y cuerdas-. Entender cómo controlar la luz de esta forma tiene implicaciones importantes para la tecnología láser utilizada en una amplia gama de industrias.

8. Un enredo fantasmal:
Una de las más extrañas predicciones de la teoría de la mecánica cuántica es que las partículas pueden quedarse «enredadas» incluso después de haber sido separadas en el espacio, de forma que cuando una acción se realiza sobre una partícula, la segunda partícula responde de inmediato. En junio de 2009, los físicos midieron por primera vez un nuevo tipo de sistema, dos pares separados de partículas que vibran.

Además de este listado, existe otro descubrimiento que, de momento, se queda tan sólo en una pregunta pero que, de confirmarse, podría suponer el más importante en muchos años en el mundo de la Física, un hallazgo que daría la vuelta por completo a los parámetros científicos que manejamos ahora. Un equipo de científicos, entre los que se encuentran investigadores de la Universidad de Florida (EE.UU.), ha encontrado la que puede ser la primera partícula de materia oscura. Las pruebas aún no son concluyentes, pero sí muy esperanzadoras. El detector CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), construido en las profundidades de la mina Soudan, una antigua explotación de hierro en Minnesota, captó dos posibles partículas de este tipo, también conocidas como WIMPS, pero hay una oportunidad entre cuatro de que estas partículas sean simplemente «ruido de fondo».

Fuente:

ABC.es

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Especial: Astronomía - Astrónomos descubren un hueco colosal en el universo.

Un grupo de astrónomos halló un hueco colosal en el universo.



El vacío cósmico, que se extiende a lo largo de mil millones de años luz, no contiene galaxias, estrellas, agujeros negros y ni siquiera la misteriosa materia oscura que está por doquier, anunció un equipo de la Universidad de Minnesota.

Los astrónomos sabían desde hacía tiempo que hay sectores del universo sin nada, uno de los cuales está cerca de nuestra Vía Láctea, apenas a dos millones de años luz.

Pero lo que el equipo de Minnesota descubrió, utilizando dos tipos diferentes de observaciones astronómicas, fue un vacío mucho mayor que el que hubiese podido imaginar.

"Esto es mil veces más grande que lo que hubiésemos esperado", observó el profesor de astronomía Lawrence Rudnick, autor del informe que será publicado por el Astrophysical Journal. "No está claro que tengamos todavía el término preciso. Esto es una verdadera sorpresa".

Rudnick examinaba una encuesta celestial del Observatorio Nacional de Radioastronomía, que básicamente toma fotografías radiales de una vasta expansión del universo.

Pero un sector del universo tenía radiofotos que sugerían hasta un 45% menos de materia, dijo Rudnick. El resto de la materia podía explicarse como estrellas y otros cuerpos cósmicos entre el lugar de observación y el vacío, que se encuentra entre 5.000 y 10.000 millones de años luz de distancia.

Rudnick después revisó las observaciones de la radiación de trasfondo de microondas cósmicas y encontró un lugar frío. La única explicación, conjeturó, es que carece de materia.

Podría ser una paradoja estadística, pero eso es menos probable que un hueco gigante, dijo James Condon, astrónomo en el Observatorio Nacional de Radioastronomía. Condon no formó parte del equipo de Rudnick pero está siguiendo la investigación.

"Parece algo que se debe tomar en cuenta", dijo Brent Tully, astrónomo de la Universidad de Hawai y tampoco integrante del equipo, pero que estudia el vacío más próximo a la Tierra.

Tully dijo que los astrónomos podrían hallar algunas pocas estructuras cósmicas en el hueco, pero que de todos modos estaría casi vacío.

Los huecos en el universo probablemente ocurren cuando la gravedad de áreas con mayor gravitación jala materia de zonas menos densas, explicó Tully. Después de 13.000 millones de años "están perdiendo la batalla frente a las mayores concentraciones de materia", agregó.

Fuentes:

PanActual.com

El 'Hubble' detecta un anillo de materia oscura en unas galaxias.
Las observaciones se hicieron antes de que se estropeara el telescopio.
Es la primera prueba de que existe la materia oscura.

A. R. - Madrid - 16/05/2007

En un grupo de galaxias que están a una distancia de 5.000 millones de años luz de la Tierra unos astrónomos han detectado, gracias al telescopio espacial Hubble, un enorme anillo de materia oscura. Los expertos afirman que el hallazgo es uno de los indicios más sólidos que tienen de la existencia de dicha materia oscura, cuya presencia en el universo deducen por su efecto gravitatorio, aunque no saben en qué consiste.

Anillo de materia oscura en un grupo galáctico- NASA / ESA. El telescopio espacial 'Hubble' ha enviado la imagen de un anillo fantasmal en torno a un grumo de galaxias, que los astrónomos han descrito como la primera prueba de la existencia de la materia oscura.

Los científicos, por supuesto, no pueden ver ese anillo, ya que la materia oscura ni emite ni refleja luz o cualquier otra radiación electromagnética, pero lo han descubierto por el efecto de su gravedad, que distorsiona la imagen que el Hubble ha captado de unas galaxias situadas más lejos todavía, en la línea de visión desde la Tierra. Es lo que se llama efecto de lente gravitatoria, por el que la luz de unas galaxias del fondo acusa la deformación del espacio-tiempo que crea una gran masa, en este caso el anillo de materia oscura.

El cúmulo galáctico en cuestión se llama ZwC10024+1652 y el anillo mide unos 2,6 millones de años luz de diámetro.

Fue la observación de la dinámica de muchas galaxias lo que indicó hace tiempo a los astrónomos que allí había algo que no veían pero que se hacía notar por su influencia gravitatoria en la materia visible. En el caso del nuevo anillo, el cúmulo de galaxias se desmembraría si sólo contara con la gravedad de la materia corriente luminosa y las nubes de gas. Los cálculos de los cosmólogos indican que la materia oscura es un ingrediente esencial del universo: un 22% del todo lo que existe (el 4% es materia corriente y el 74% restante debe ser la más misteriosa aún energía oscura).

Los astrónomos explican la formación del anillo por un choque colosal de dos grupos de galaxias hace 1.000 o 2.000 millones de años. Ellos lo han reproducido en ordenador y han visto que se genera esa estructura con forma de rosquilla. "Estudiando esa colisión, estamos viendo cómo la materia oscura responde a la gravedad", comenta Holland Ford, uno de los astrónomos del equipo. "La naturaleza hace un experimento que no podemos reproducir en laboratorio, y concuerda con nuestros modelos teóricos". Las observaciones que han permitido descubrir el anillo de

CL0024+17 se hicieron con la cámara ACS del Hubble antes de que ésta se estropeara a principios de este año. El telescopio espacial es un programa conjunto de la NASA y la Agencia Europea del Espacio (ESA).

Fuente:

El País - Sociedad

El Mundo - Ciencia

Nuevos indicios sugieren que el Universo podría ser fractal
Se consolida una hipótesis científica que podría completar la relatividad general

Las últimas observaciones del Universo sugieren que la materia oscura no se extiende de manera homogénea por el vacío, sino que forma estructuras fractales. Aunque esta teoría tiene ya diez años, las nuevas evidencias ponen de manifiesto su consistencia y plantean que quizá un mecanismo alternativo no descrito por la teoría de la relatividad general posibilitó el desarrollo del Universo desde sus orígenes. Un principio emergente, denominado “relatividad de escala”, sostiene que dicha fractalidad, también atribuida al espacio-tiempo, origina leyes del movimiento que son auto-organizadoras por naturaleza, capaces de producir la evolución de las estructuras de manera también fractal. Por Jean-Paul Baquiast.


Hace algún tiempo publicamos un artículo en el que informamos de los resultados de un estudio realizado por un grupo de astrónomos en el marco de la Cosmos Evolution Survey, susceptible de poner en evidencia la existencia de la misteriosa materia oscura que compone el 80% de la masa del Universo.

La imagen tridimensional obtenida parece mostrar que la materia oscura, lejos de repartirse de manera homogénea por el espacio visible, se presenta en realidad bajo la forma de grandes estructuras filamentosas que reproducen la distribución de las galaxias y conjuntos de galaxias, tal como aparece a gran escala en las observaciones astronómicas.

Este hecho podría confirmar la hipótesis según la cual la materia no se repartiría homogéneamente en el Universo, sino a través de formaciones de gran tamaño separadas por espacios de vacío.

Sin embargo, en la actualidad la mayor parte de los astrofísicos defienden la idea de que el universo es homogéneo a gran escala, y que las diferencias no aparecen más que en observaciones realizadas dentro de un radio relativamente reducido.

Pero, como se expone en un artículo de NewScientist titulado Is the universe a fractal? (publicado el 9 de marzo de 2007), un equipo europeo dirigido por el físico Luciano Pietronero, de la Universidad de Roma y del Instituto de Sistemas Complejos, señala, por el contrario, que tanto a gran como a pequeña escala, la estructura del universo (o del espacio-tiempo) es fractal y, por tanto, allí donde se encuentra repite hasta el infinito, y con tamaños distintos, los mismos motivos o patrones.

Hipótesis reciente

En lo que respecta a la materia visible, esta estructura fractal agrupa los sistemas solares, las galaxias, los conjuntos de galaxias y los superconjuntos, cuyo tamaño sobrepasara los mil millones de años luz. En el caso de la materia oscura, el mismo patrón también se repetiría.

Esta hipótesis del universo fractal existe desde hace una década, pero se ha visto reforzada por las observaciones realizadas sobre galaxias cada vez más alejadas y por la observación de la materia oscura.

La última observación de la materia visible hasta la fecha mostró una estructura filamentosa de un diámetro que se estima en más de mil millones de años luz, cuyas redes rodean espacios vacíos de entre 100 y 400 millones de años luz. Este es el Gran Muro del Sloan Digital Sky Survey o Sloan Great Wall.

La mayoría de los físicos suscriben la hipótesis del universo homogéneo (smooth). Piensan que mil millones de años luz constituyen una escala demasiado pequeña como para permitir evoluciones significativas. Más allá de estas escalas temporales, la homogeneidad recupera su validez. Estos científicos se apoyan en el mayor inventario realizado hasta la fecha, el Sloan Digital Sky Survey anteriormente citado, en el que se observa la existencia de una estructura granulosa homogénea, más allá del gran Muro.

Se debe decir que, más allá de las observaciones, siempre difíciles de interpretar y cuyas interpretaciones pueden estar deformadas por ideas preconcebidas, la hipótesis según la cual el universo sería fractal cuestiona la teoría de la relatividad general y la hipótesis según la cual el Universo habría crecido de manera uniforme a partir del Big Bang.

Para la relatividad general, pequeñas fluctuaciones de masa en el Universo naciente habrían provocado condensaciones de materia que dieron forma a la distribución de la materia tal como hoy se observa. La gravedad habría dado lugar a las galaxias y conjuntos de ellas, pero con la expansión habría perdido fuerza. Así, se habrían formado estructuras uniformemente repartidas por todo el espacio-tiempo. La hipotética materia oscura, por su parte, se habría dispersado de una manera más homogénea que la materia visible, sin llegar a formar agrupaciones.

Materia oscura no homogénea

Sin embargo, según Pietronero y sus colegas, la edad del universo, 14 mil millones de años, no es lo suficientemente extensa para que, teniendo en cuenta su expansión, haya podido producir estructuras que superen el tamaño de los 30 millones de años luz. Es más, las observaciones astronómicas a las que nos hemos referido, muestran que la materia oscura en sí misma no sería homogénea y que podría distribuirse en fractales.

Si, por lo tanto, observamos estructuras que se desarrollan como fractales, eso quiere decir que un mecanismo alternativo estuvo presente y permanece activo en la construcción del Universo. Este mecanismo no está descrito por la teoría de la relatividad general.

A la espera de nuevas observaciones que superarán el horizonte de los 650 millones de años luz, y previstas para 2008, proseguirán las observaciones y las hipótesis concernientes a la distribución de la materia visible y oscura, en relación a la naturaleza de ese mecanismo oculto.

El principio de la relatividad de escala

Dicho de otra forma, ¿existiría un modelo fractal del universo opuesto al del universo homogéneo? El astrofísico francés Laurent Nottale, del Observatorio de Paris-Meudon, aporta elementos para responder a esta pregunta en el artículo de NewScientist mencionado.

Desde hace tiempo, Notalle se ha centrado en desarrollar un principio llamado de la relatividad de escala que abarque no sólo el cosmos, sino también el nivel cuántico.

Notalle explica así el principio fundamental de la así llamada relatividad de escala: “se trata de una extensión del principio de relatividad que se puede enunciar de la siguiente forma. Las leyes de la naturaleza deben ser validas en todo sistema de coordenadas, cualquiera que sea su estado de movimiento y escala. Los resultados obtenidos muestran una vez más la extraordinaria eficacia de este principio cuando se trata de limitar o construir las leyes de la física.”

Sobre su método, señala que “el formalismo desarrollado por la relatividad de escala está situado ya en un punto que puede utilizarse tal cual para tratar un problema particular en numerosas situaciones. El camino a seguir está trazado, pero la versión más general de la teoría está en construcción.”

Según señala Nottale en declaraciones a Automates Intelligents, “a partir de la fractalidad del espacio-tiempo (es decir, de su dependencia de la escala), que se justifica como generalización de las teorías geométricas precedentes (el espacio tiempo no es sólo curvo, sino también fractal, tal como generaliza la geometría diferencial), podrían construirse unas leyes del movimiento que son auto-organizadoras por naturaleza. Se trata de la formación y la propia evolución de las estructuras a partir de la fractalidad del espacio-tiempo (sin necesidad de materia oscura excedentaria). Las soluciones obtenidas no son localmente fractales, pero, por el contrario, el carácter constante de escala de la gravitación conlleva a una jerarquía de organización que restablece la característica fractal en una amplia gama de escalas”.

Su punto de vista está más próximo del atribuido a Hogg en el artículo de New Scientist que al de Pietronero. “Pietronero pretende, explica Nottale, que la dimensión fractal es constante cualquiera que sea la escala (D=2), mientras que Hogg admite el estado fractal hasta una escala de 70 Mpc, que ya es mucho. En efecto, desde el radio de las galaxias, 10 kpc, hasta alrededor de 100 Mpc, se cuentan cuatro décadas. En el modelo emanado de la relatividad de escala, la dimensión fractal no es constante, sino que crece con la escala. Cuando alcanza D=3, se produce una transición hacia la uniformidad. Dicho esto, obtengo por mi parte una transición mayor, alrededor de 700 Mpc, en vez de 70 Mpc. Por tanto, no me sorprendería que la muestra estudiada sea todavía demasiado pequeña para determinar esta transición (se debe saber que desde hace 30 años, la escala de transición aumenta con el tamaño útil de las muestras)”.

Leyes clásicas y cuánticas

Para la relatividad de escala, las leyes fundamentales de la física se presentan bajo la misma forma cualquiera que sea la escala. En particular, esta forma única de las ecuaciones vale tanto para las leyes clásicas y como las cuánticas. Estas leyes toman formas diferentes cuando se aplican a escalas particulares.

“A escala cuántica, se pueden identificar las partículas (y sus propiedades de onda y de campo) a las geodésicas pertenecientes a un espacio-tiempo no diferenciable. No hay necesidad de considerar que existen unas partículas que seguirían unas trayectorias, porque las propiedades internas de estas partículas (masa, espín, carga) se pueden definir de manera puramente geométrica como manifestación de estos fractales geodésicos. La física actual supone que el espacio-tiempo es continuo y dos veces diferenciable, la relatividad de escala supone solamente que es continuo. Con ella se puede prescindir de manejar dos hipótesis”.

¿La física cuántica contempla el carácter fractal de la materia a las escalas de Planck? “Existen dos propuestas a este respecto, señala Laurent Nottale. Pero en la relatividad de escala, la fractalidad del espacio-tiempo domina desde el nivel cuántico ordinario (atómico, nuclear, partículas) y no solamente desde las escalas extremadamente pequeñas (la escala de Planck es 1.0 × 10 elevado a 17 veces más pequeña que la menor de las escalas alcanzadas hasta ahora en los aceleradores de partículas)”.

La relatividad de escala no nos permite sin embargo por ahora aportar soluciones a la cuestión de la gravitación cuántica.

“Nada por el momento nos permite mantener esta esperanza, añade Laurent Nottale. Construir una teoría de la gravitación cuántica resulta tan difícil en la relatividad de escala como en otras perspectivas. Se trataría, en el marco de la relatividad de escala, de describir un espacio-tiempo curvo (expresión de la gravitación) y fractal (expresión del mundo cuántico y de los campos de cabida) en la situación que se produce en la escala de Planck, donde la curvatura y la fractalidad convergen en un solo orden, lo que resultaría extremadamente difícil. Tampoco hay concurrencia con la teoría de cuerda: nada nos impide considerar las cuerdas en un espacio-tiempo fractal. Pero las dos teorías no se encuentran en el mismo plano: una interviene en el nivel de los objetos, la otra en el nivel del marco. De cualquier forma, las motivaciones también son fundamentalmente distintas: la teoría de cuerda admite como leyes fundamentales las leyes cuánticas e intentan cuantificar el campo gravitacional, mientras que la motivación de la relatividad de escala es fundar las leyes cuánticas sobre el principio de relatividad”.

Conclusión

Se pueden adivinar las implicaciones teóricas y prácticas, incluso filosóficas, que se derivarían de la posibilidad de verificar, a partir de nuevas observaciones, las hipótesis de la relatividad de escala. ¿Se debería sólo constatar el carácter fractal del espacio-tiempo o se podría comprender el por qué de dicho carácter? ¿El vacío cuántico está estructurado fractalmente? A gran escala, ¿avanza el carácter fractal indefinidamente en el seno de un espacio-tiempo ilimitado?

Y una cuestión que sin duda se harán los físicos de la materia macroscópica y los biólogos: ¿podría atribuirse a este carácter fractal del espacio-tiempo subyacente el hecho de que la morfogénesis de la mayor parte de los entes del mundo físico y de la materia viva parece construirse siguiendo el modelo fractal?

Jean-Paul Baquiast es miembro directivo de PanEurope France y editor de la revista Automates Intelligents. Artículo publicado originalmente en la mencionada revista. Se publica con autorización. Traducción del francés: Yaiza Martínez.


Tema relacionado:

Entrevista con Laurent Nottale en Automates Intelligents

Fuentes:

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