El revolucionario legado a la física de Chien-Shiung Wu, la «Marie Curie china».

Para la física Chien-Shiung Wu no había tiempo que perder, aunque eso significara sacrificar un viaje a Europa y Asia que había planeado con su esposo, el también físico Luke C. L. Yuan.

Los pasajes ya estaban reservados, pero el experimento que tenía en mente se había vuelto una de sus prioridades, así que le pidió que se fuera sin ella.

Era el año de 1956 y algo extraordinario estaba por conseguir esta investigadora y profesora de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos.

Se trataba del llamado «Experimento de Wu», «uno de los más importantes del siglo XX», dice el físico teórico de partículas Miguel Ángel Vázquez-Mozo.

«El trabajo que la hizo famosa cambió la comprensión de los científicos sobre el universo», escribió su nieta, Jada Yuan, en el artículo del Washington Post: Discovering Dr. Wu.

Su meticulosidad, precisión y elegancia científica eran ya bien conocidos. De hecho, entre los físicos de su época había un dicho: «Si el experimento lo hizo Wu es correcto».

La han llamado la «Marie Curie china», «la Reina del Núcleo Atómico», «la Primera Dama de la Física».

«Nunca ganó el Nobel, pero su nombre se menciona con frecuencia junto a gigantes de la física que lo ganaron, como Curie, Einstein, Fermi y Feynman», señala Yuan.

Libros prestados

Wu nació en Shanghái, en 1912, en una época en que a no todas las niñas se les permitía estudiar.

Aún así, asistió a la escuela para niñas que sus padres lograron fundar.

Chien-Shiung Wu

FUENTE DE LA IMAGEN – COLUMBIA UNIVERSITY LIBRARIES. Imagen de University Archives, Rare Book & Manuscript Library, Columbia University Libraries.

A los 11 años, fue enviada a un internado para continuar con su formación.

«Tuvo suerte», escribió Yuan. Y es que fue la hija del medio, entre dos hermanos, que nacieron «de padres políticamente progresistas, verdaderos revolucionarios, que abogaban por los derechos de las mujeres y la educación de las niñas».

Wu estaba empezando a formarse como maestra.

«Por la noche, sin embargo, tomaba prestados libros de física y matemáticas de sus compañeras de clase y los estudiaba en secreto. ¿Por qué física? Nunca me lo dijo, pero en la década de 1920 surgieron emocionantes descubrimientos en Europa y Estados Unidos, impulsados por la teoría de la relatividad de Einstein», relata su nieta.

Y una mujer también entró en su radar, según cuenta Xiaomeng Han en el artículo Chien-Shiung Wu – A Heroic Experimental Physicist, de uno de los sitios web de la Universidad de Harvard:

«Inspirada por la historia de Marie Curie e impresionada por el rápido progreso de la física moderna», decidió emprender la travesía transatlántica hacia Estados Unidos en 1936.

Dos años antes, había obtenido la licenciatura en Ciencias en la Universidad Nacional Central de Nanking.

Pero quedarse no era una opción: «no había ningún lugar en China para obtener un doctorado en física atómica», cuenta Yuan.

Tenía 24 años y, desde el barco, vio por última vez a sus padres.

La hipótesis

Wu prosiguió sus estudios en la Universidad de California Berkeley y, en 1943, se convirtió en una de las primeras investigadoras de física de Princeton.

En 1944, se unió al equipo de investigadores de la Universidad de Columbia y, posteriormente, trabajó en el Proyecto Manhattan.

Chien-Shiung Wu

FUENTE DE LA IMAGEN – COLUMBIA UNIVERSITY LIBRARIES. Imagen de University Archives, Rare Book & Manuscript Library, Columbia University Libraries.

En la primavera de 1956, uno de sus colegas, Tsung-Dao Lee, le comentó que junto a otro físico, Chen-Ning Yang, tenía una hipótesis relacionada con una noción conocida como conservación de la paridad.

«Planteaban que los sistemas de partículas fundamentales de la naturaleza, sensibles a la fuerza nuclear débil, se comportaban de manera distinta a los de propiedades equivalentes reflejados en un espejo hipotético o, más apropiadamente, los girados 180 grados», explica Manuel Lozano Leyva, catedrático de Física Atómica y Nuclear y profesor Emérito de la Universidad de Sevilla.

Cuestionaban así si la paridad se conservaba en las interacciones débiles, lo cual era osado, pues desde 1925, los físicos habían supuesto que nuestro mundo es indistinguible de su imagen espejo y la teoría científica predominante reflejaba esa suposición, indica la Sociedad Estadounidense de Física (APS, por sus siglas en inglés).

«Yang dijo después que mi abuela era la única persona que comprendía la urgencia y la importancia de probar su teoría», escribió Yuan.

Espejito, espejito…

Vázquez-Mozo, quien es profesor del departamento de Física Fundamental de la Universidad de Salamanca, le explica a BBC Mundo que macroscópicamente, si miramos el mundo en un espejo no veríamos ningún fenómeno que las leyes de la naturaleza prohíban.

Chien-Shiung Wu

FUENTE DE LA IMAGEN – COLUMBIA UNIVERSITY LIBRARIES. Imagen cortesía de University Archives, Rare Book & Manuscript Library, Columbia University Libraries. Foto de Manny Warman.

«Si eres diestra y te reflejas en un espejo, te verás escribiendo como zurda. No hay una ley de la naturaleza que diga que todo el mundo tiene que ser diestro. Estás viendo algo que es diferente, pero que también es posible».

«La idea de que el mundo cuando lo reflejas en un espejo sigue siendo posible es algo que, de alguna manera, se dio por sentado y no solo en el mundo que vemos a nuestro alrededor, sino en el mundo microscópico de las partículas elementales».

Pero lo que Lee y Yang plantearon es que nadie lo había probado experimentalmente: «nadie ha comprobado que cambiar derecha por izquierda, lo que uno hace cuando refleja algo en un espejo, no tenga consecuencias en la física subatómica».

La desintegración beta

Indagaron en dónde se podía apreciar que «derecha e izquierda son intercambiables o no en el mundo subatómico» y entre los escenarios que evaluaron, apuntaron a la desintegración beta, «que es un proceso nuclear en el que un protón, por ejemplo, emite un electrón y se convierte en un neutrón».

«Y ¿quién era la eminencia en esa época del estudio experimental de la desintegración beta? Wu».

Chien-Shiung Wu

FUENTE DE LA IMAGEN – COLUMBIA UNIVERSITY LIBRARIES. Imagen cortesía de University Archives, Rare Book & Manuscript Library, Columbia University Libraries. Foto de Manny Warman.

El experimento ameritó que se utilizaran técnicas de criogenia.

«Lo que demostró el experimento de Wu es que hay ciertos fenómenos en el mundo subatómico que cuando los vemos reflejados en un espejo son imposibles».

«Esta es la razón por la que la simetría de paridad no está preservada en la física de las partículas elementales».

La naturaleza a nivel microscópico sí distingue derecha de izquierda.

«Wu tiene el gran mérito de pensar y diseñar el experimento, tuvo el coraje de hacer un experimento que muy pocos grupos pensaban hacer porque todo el mundo daba por sentado que la paridad se preservaba en el mundo subatómico».

Ilustración de una colisión de partículas

FUENTE DE LA IMAGEN – SCIENCE PHOTO LIBRARY. «La mayor parte de los grupos experimentales decían para qué voy a hacer un experimento de algo que ya sé».

De acuerdo con Lozano, ese experimento sigue siendo «admirable después de tantas décadas».

Y es que demuestra «una habilidad experimental excepcional y un afán de rigor fuera de toda duda», le indica Lozano a BBC Mundo.

Para Nochebuena, la científica ya contaba con resultados, pero continuó, junto a su equipo, verificándolos los siguientes días.

Trascendencia

El profesor señala que «poco a poco, se fue descubriendo que las consecuencias de esa sutil violación de la simetría explicaban no solo muchos fenómenos observados, sino algo tan esencial sobre por qué hay algo en lugar de nada».

Chien-Shiung Wu

FUENTE DE LA IMAGEN – COLUMBIA UNIVERSITY LIBRARIES. Imagen de: University Archives, Rare Book & Manuscript Library, Columbia University Libraries.

«O, al menos, por qué nuestro universo es de materia sin apenas rastro de antimateria».

«Esa violación de simetría predicha por Lee y Yang, pero demostrada por Wu es lo que, salvo dudas sutiles que nadie explica, permite que existamos».

Los resultados de las mediciones de Wu «hicieron añicos un concepto fundamental de la física nuclear que había sido universalmente aceptado durante 30 años, allanando así el camino para una reconsideración de las teorías físicas y conduciendo a nuevos descubrimientos de gran alcance, sobre todo una mejor comprensión de las características de las partículas elementales, y una teoría más unificada de las fuerzas fundamentales», señala la APS.

En 1957, Lee y Yang ganaron el Nobel por ese trabajo teórico. Wu no fue incluida.

«¿Fue Chien-Shiung Wu víctima de algún tipo de discriminación? Sostengo que sí, pero si tal injusticia sucedió, se trató de compensar con creces. Madame Wu recibió puestos, honores y, sobre todo cariño por todo el mundo», reflexiona Lozano.

Chien-Shiung Wu

FUENTE DE LA IMAGEN -GETTY IMAGES. Wu murió en 1997, en Estados Unidos. Había visitado China años antes.

«En China, mi abuela era una estrella de rock. Luego, a principios de 2021, también se convirtió en una especie de estrella de rock aquí, cuando el Servicio Postal de Estados Unidos emitió una estampilla conmemorativa Forever en su honor», escribió Yuan.

Sin límites

Wu y su esposo tuvieron a Vincent, quien también es físico.

«Mi abuela tenía esa curiosidad que también veo en mi padre, esa idea de que el mundo físico que te rodea es algo que se puede descifrar, (…) que debes ser lo suficientemente trabajador para descubrirlo, que tienes que querer ser ese detective», le dice Yuan a BBC Mundo.

Chien-Shiung Wu junto a su única nieta, Jada

FUENTE DE LA IMAGEN – CORTESÍA: JADA YUAN. Chien-Shiung Wu junto a su única nieta, Jada.

Ante su ambicioso experimento, «nunca se dejó intimidar por la logística o el pensamiento convencional» o porque muchos lo vieran como «imposible».

Yuan, quien creció en otra parte de EE.UU., pasó muchas vacaciones en el apartamento de sus abuelos en Nueva York.

Recuerda los hermosos elementos de la cultura china, objetos de jade tallado, pinturas de pergaminos, porcelanas.

Cuenta que a su abuela le gustaba tener invitados y reunir a la familia, que la ayudaba con la tarea, «quería que me fuera bien en matemáticas y en ciencias», y que le insistía que practicara el violín.

Le hubiese gustado ver su reacción a su decisión de hacerse periodista «en vez de científica».

«Creo que me hubiese mostrado mucho apoyo por haber encontrado una pasión y ese fue una especie de legado para mí:

Nunca me hizo ver que había límites para mí, como mujer, sino que todo era posible si lo quería hacer, si quería trabajar duro, si lo quería intentar».

Imagen de portada: GETTY IMAGES

FUENTE RESPONSABLE: BBC News Mundo. Por Margarita Rodríguez. 26 de junio 2022.

EE.UU./Ciencia/China/Física

 

 

 

 

La oscura receta cósmica que hizo posible el universo.

EL INICIO DEL UNIVERSO

Avi Loeb explica los tres grandes factores que hicieron posible la creación del universo y la existencia misma de la humanidad.

Si deseas profundizar sobre esta entrada; cliquea por favor adonde se encuentre escrito en azul. Muchas gracias.

A pesar de lo que se puede leer en los libros de historia sobre los últimos diez mil años de la civilización humana, la realidad es que debemos nuestra existencia a tres héroes anónimos en el amanecer del universo, un millón de veces más atrás en el tiempo. 

Sin la materia oscura nosotros no existiríamos porque no se hubieran formado ni estrellas ni planetas, el carbono o el oxígeno no se habría producido y no sería posible la química de la vida tal y como la conocemos. 

El primero y más importante es la materia oscura. Desde que Fritz Zwicky se dio cuenta en 1933 de que la mayor parte de la materia del universo no interactúa con la luz, aprendimos que esta cualidad permitía a la materia oscura mantener la heterogeneidad fósil que sobrevivió al universo primitivo. Al principio la materia ordinaria se acopló a la luz y sus heterogeneidad primordial (de la observada naturaleza «adiabática«) fueron amortiguadas 400.000 años después del Big Bang por la difusión de la luz en la escala masiva de las galaxias. 

Sin la materia oscura, las galaxias como la Vía Láctea nunca se habrían formado porque las perturbaciones primordiales que las sembraron se habrían amortiguado. La materia oscura mantuvo la memoria de la heterogeneidad de esas semillas y les permitió crecer hasta convertirse en galaxias porque la materia oscura no fue influenciada por la luz. Sin la materia oscura, las semillas primordiales se habrían eliminado y no habrían florecido en galaxias como la Vía Láctea. Nosotros no existiríamos porque no se hubieran formado ni estrellas ni planetas, el carbono o el oxígeno no se habría producido y no sería posible la química de la vida tal y como la conocemos. ¿Qué es la materia oscura? Todavía no lo sabemos. La materia oscura parece una salvavidas anónima que hizo posible nuestra existencia pero a la que no podemos expresar nuestra gratitud hasta que nuestros sensores en el laboratorio o los telescopios revelen su identidad. Avergüenza que no hayamos descubierto todavía la naturaleza de la mayor parte de la materia del universo después de un siglo de dilatados esfuerzos, con premios Nobel concedidos a cosmólogos que cuantificaron la abundancia de desconocidos componentes oscuros en el presupuesto de la masa cósmica.

Simulación de la materia oscura en el universo, la red cósmica que lo hizo posible. El cuadro de la derecha muestra halos de materia oscura ampliados. A la izquierda, la ampliación del cuadro anterior muestra manchas circulares. Son halos de materia oscura del tamaño de nuestro planeta.

Simulación de la materia oscura en el universo, la red cósmica que lo hizo posible. El cuadro de la derecha muestra halos de materia oscura ampliados. A la izquierda, la ampliación del cuadro anterior muestra manchas circulares. Son halos de materia oscura del tamaño de nuestro planeta.

Resulta asombroso que la materia oscura no dé señal de su existencia en el sistema solar. Combinado con la constatación de que los dos primeros objetos interestelares descubiertos en la última década, `Oumuamua y CNEOS 2014-01-08, no se parecen en nada a los objetos conocidos del sistema solar, está claro que todavía tenemos mucho que aprender sobre la materia que forma nuestro barrio cósmico. Pero mucho antes de que la materia oscura acudiera a nuestro rescate, tuvo que producirse un ligero exceso de materia ordinaria sobre la antimateria. Materia y antimateria se habrían aniquilado mutuamente en radiación pura si hubiera habido una simetría perfecta y nunca habríamos existido. No conocemos el proceso que desencadenó el excedente de materia sobre antimateria, una minúscula fracción de una parte entre mil millones. Una vez más, debemos nuestra existencia a otro héroe no reconocido de nuestro pasado.

El observatorio Very Large Array (VLA) del National Radio Observatory en Socorro, Nuevo México, se utiliza entre otras cosas para intentar localizar la posición de la materia oscura en nuestra galaxia. (NRO).

Por último, sabemos que las condiciones cósmicas iniciales eran casi uniformes con ligeras perturbaciones (una parte entre cien mil) que crecieron con la inestabilidad gravitatoria hasta convertirse en galaxias como la Vía Láctea, en las que el gas se fragmentó en estrellas como el Sol, alrededor de las cuales el material sobrante se fragmentó a su vez en planetas como la Tierra en los que surgió la vida tal y como la conocemos. La visión global es que nuestro universo comenzó con un estado muy simple y, por tanto, improbable, incrementando su complejidad gracias a la inestabilidad gravitacional que agrupó la materia en objetos. 

Cuando comencé mi carrera en astrofísica, se argumentaba que los modelos cosmológicos partían de un estado inicial simple porque había una escasez de datos observacionales para describirlo. Cuatro décadas después tenemos muchos más datos y hemos podido confirmar que, efectivamente, el estado inicial era simple. Si el estado inicial hubiera sido caótico, nunca se hubieran dado las condiciones de habitabilidad actuales. 

Pero, ¿por qué existieron estas condiciones iniciales en lugar de un estado inicial desorganizado? Cuando visito las habitaciones de mis hijas pequeñas cada mañana, las encuentro en uno de los estados más desorganizados posibles. Me consuela pensar que éste es el resultado probable, dado que hay muchos más estados desorganizados que los pocos organizados. ¿A quién debemos agradecer la organización de las condiciones de nuestro universo primigenio?

Fragmento de la imagen Hubble Ultra Deep Field (NASA/ESA)

A menudo esas condiciones se atribuyen a la inflación cósmica, pero sus promotores suelen partir de un estado precedente uniforme, asumiendo el estado inicial especial en lugar de derivarlo. Conocemos las dificultades para deducir la inflación cósmica a partir de los estados más probables y altamente homogéneos que la habrían precedido. Por tercera vez, debemos nuestra existencia a un héroe desconocido. Estos héroes desconocidos reflejan nuestra ignorancia sobre nuestras raíces cósmicas. Desde este punto de pista, los cosmólogos parecen huérfanos en busca de sus padres perdidos.

Si el universo fue creado en un laboratorio, los que estuvieran en sus batas blancas de laboratorio hubieran preferido un estado inicial uniforme organizado con una geometría plana, porque requiere la cantidad mínima de energía total para la producción de un universo bebé. Y su receta para un universo habitable habría añadido los condimentos de materia necesarios, con la suficiente materia oscura y un ligero extra de materia sobre antimateria, que darían lugar al nacimiento de seres inteligentes desde la sopa cósmica.

Imagen de Alfa, uno los cinco experimentos capaz de crear antimateria en el CERN (CERN)

Una vez que descubramos cómo unificar la mecánica cuántica y la gravedad, podremos seguir esta receta y crear un universo bebé habitable que dé lugar a la vida tal y como la conocemos. Un mal ‘chef cósmico’ añadiría muy poca materia oscura o un exceso de materia a la mezcla, cocinando un universo sin vida. Por supuesto, esos universos esterilizados no tendrían descendencia porque carecerían de científicos que puedan descubrir cómo hacer un nuevo universo bebé. La selección natural favorece a los universos bebé con la correcta mezcla cósmica para producir descendencia. 

Para reproducir nuestro universo habitable necesitamos conocer la identidad de esos tres héroes anónimos que nos posibilitaron nuestra existencia. Podemos encontrar la respuesta por nosotros mismos o descubrir un niño más inteligente en nuestro bloque cósmico que ya lo haya averiguado. Resolver estos tres misterios sobre nuestras raíces cósmicas sería lo primero que haría si alguna vez nos encontramos con cosmólogos extraterrestres.

Imagen de portada: Simulación de materia oscura y gas (Illustris Collaboration/CC)

FUENTE RESPONSABLE: El Confidencial. Por Avi Loeb* 23 de junio 2022.Avi Loeb es jefe del Proyecto Galileo, director fundador de la Iniciativa Black Hole de la Universidad de Harvard, director del Instituto para la Teoría y la Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y autor del bestseller Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth”.

Sociedad/Universo/Planeta Tierra/Espacio/Física

 

Cuatro razones por las que el futuro de la física pasa por el LHC.

Si es de tu interés profundizar en esta entrada, cliquea por favor donde se encuentre escrito en “negrita”. Muchas gracias.

Cuando Tolkien se refirió en su famosa mitología de la Tierra Media al Anillo Único de Poder, no pudo imaginar que dicho anillo sería construido por la raza de los hombres varias décadas después. No en la Tierra Media, sino bajo la frontera franco-suiza en las instalaciones del CERN (Laboratorio Europeo para la Física de Partículas).

Ese anillo, completado en 2008, vuelve a despertar para dar comienzo a la tercera edad de su existencia. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la máquina destinada a profundizar nuestro conocimiento de la física de altas energías, está despertando poco a poco pero con paso firme tras varios años de inactividad.

Pasados 10 años desde el descubrimiento del bosón de Higgs en los experimentos ATLAS y CMS, el mayor hito conseguido hasta la fecha por LHC, este proyecto sigue estando de máxima actualidad y tiene mucho recorrido por delante.

En este momento conviene resumir en 4 razones fundamentales los motivos por los que una buena parte de las esperanzas de la física moderna pasan por el futuro de LHC.

Un prodigio tecnológico que permitirá superar los límites de lo explorado.

No es descabellado afirmar que LHC es una de las máquinas más complejas de la historia, y uno de los instrumentos científicos más apasionantes jamás construidos.

Estamos hablando de un anillo de 27 km instalado a 100 metros bajo tierra, formado por cientos de imanes superconductores, funcionando a una temperatura cercana al cero absoluto, colisionando paquetes de billones de protones 40 millones de veces por segundo en un entorno más vacío que el espacio exterior.

LHC fue concebido como un instrumento de investigación básica, una máquina capaz de proporcionarnos información sobre un rango de energía no explorado de forma controlada en laboratorios. Inició su andadura en 2008, batiendo el récord de energía en colisiones de partículas en 2009 (2,6 TeV), 2012 (8 TeV) y 2014 (13 TeV). Un nuevo récord de energía está a la vuelta de la esquina y se producirá en las próximas semanas.

El experimento CMS. CERN

Para asegurar el correcto funcionamiento del acelerador y sus detectores, así como para implementar mejoras técnicas que permitan aumentar la energía e intensidad de los haces de protones, es necesario realizar paradas de larga duración cada cierto tiempo. La última colisión de partículas en LHC se produjo a finales de 2018. Han sido casi 4 años de parada.

Antes de eso LHC recogió datos durante 4 años de forma regular, y previamente otra parada de 2 años tras recoger los primeros datos de su primera fase. Esta secuencia de fases de funcionamiento y paradas alternas es habitual en los aceleradores. Incluso el mejor bólido necesita parar en boxes cada cierto tiempo.

El camino de esta segunda parada ha sido más tortuoso de lo habitual a causa de la pandemia, que ha obligado a realizar intervenciones manteniendo estrictas medidas de seguridad. Esta circunstancia ha retrasado el retorno de LHC, pero en estos momentos todo se encuentra listo para volver a la carga, con haces en circulación en espera de comenzar a colisionar en las próximas semanas.

La única máquina capaz de producir y estudiar el bosón de Higgs.

Uno de los objetivos principales con los que LHC fue diseñado y construido era producir y medir una partícula que se llevaba buscando desde los años 60 del siglo pasado: el bosón de Higgs. Finalmente hace 10 años los experimentos ATLAS y CMS del LHC anunciaron su descubrimiento, y desde entonces miden y estudian sus propiedades con empeño. Este descubrimiento condujo a la concesión del Premio Nobel de Física en 2013 a F. Englert y Peter Higgs.

¿Por qué el bosón de Higgs es una partícula tan importante en nuestro modelo? ¿Y por qué ha costado tanto encontrarla?

Para responder a la primera pregunta tenemos que referirnos al Modelo Estándar, la teoría más completa que, a día de hoy, tenemos para describir las partículas elementales conocidas y sus interacciones. Este modelo, uno de los edificios matemáticos más complejos y precisos elaborados por la comunidad científica a lo largo del siglo XX, fallaba a la hora de describir cómo las partículas elementales adquirían una de sus propiedades fundamentales: la masa.

Como respuesta a este problema, en 1964 Peter Higgs, François Englert y Robert Brout, junto a otros físicos teóricos, propusieron la existencia de un campo fundamental a través de cuya interacción con las partículas éstas podían adquirir masa. Ese campo debía manifestarse en una partícula conocida como el bosón de Higgs. Citando y destripando a Descartes simultáneamente, podemos decir que el bosón de Higgs justifica su importancia con un “peso, luego existo”.

Reconstrucción de un bosón de Higgs en CMS. CERN

Y respondiendo a la segunda pregunta, la dificultad en encontrarla radica en que, en primer lugar, su masa era desconocida, y solo estaba al alcance de aceleradores de alta energía como LHC; en segundo lugar se produce con muy baja probabilidad; y por último es una partícula inestable que se desintegra en otras partículas nada más crearse, lo que hace muy difícil distinguirla de una cantidad ingente de procesos de fondo similares. De hecho, hay modos de desintegración que sabemos que están ahí pero aún no han podido ser observados con claridad.

El haberla encontrado ha supuesto un broche de oro a ese Modelo Estándar, toda vez que medir sus propiedades con precisión es crucial para entender sus fisuras.

Medir el Modelo Estándar en un rango de energía nunca antes estudiado.

Evidentemente no solo de Higgs vive el Modelo Estándar; este modelo explica el resto de partículas que conocemos en la naturaleza y sus interacciones, y medir sus propiedades con la mayor precisión posible es fundamental para avanzar en el conocimiento. Si pensamos en LHC como si fuese un gigantesco microscopio, con él somos capaces de hacer zoom en la naturaleza para estudiar el resto de piezas que componen el Modelo Estándar.

Otros aceleradores precedentes han sido claves a la hora de establecer el Modelo Estándar, pero LHC supone un paso más allá. Nos proporciona una foto de mayor resolución del mundo subatómico. Las medidas de determinados parámetros (como las masas de las partículas, sus probabilidades de producción, sus características intrínsecas, etc.) suponen una prueba fundamental para exprimir las bondades del modelo e, idealmente, estudiar sus carencias estudiando desviaciones con respecto a las predicciones teóricas.

El excelente funcionamiento de LHC como máquina capaz de realizar medidas de precisión está sorprendiendo a propios y extraños. Esperamos conseguir poner al límite nuestro modelo, aunque para ello la estadística es fundamental, y será necesario seguir recopilando datos de colisiones durante muchos años. Por ello en los próximos años se realizarán una serie de mejoras en el acelerador que permitirán incrementar sustancialmente el número de colisiones por segundo que LHC proporcionará a los experimentos en un factor 10, entrando así en una nueva fase que se denominará LHC de alta luminosidad, o HL-LHC. De este modo podremos alcanzar esa resolución deseada en nuestra foto de la naturaleza.

Uno de los últimos detectores instalados en el experimento ATLAS. CERN

Una ventana a nuevas teorías más completas

Aunque el Modelo Estándar es una teoría tremendamente exitosa, no es completa. Muchas de las cuestiones abiertas no tienen explicación dentro de este modelo. La naturaleza de la materia y energía oscuras, las diferentes masas de las partículas, la asimetría entre materia y antimateria, etc. son algunas de las incógnitas aún por resolver para alcanzar una comprensión más completa del Universo.

Hay teorías más allá del Modelo Estándar que pueden explicar algunas de estas cuestiones, y es posible que dichos modelos se manifiesten en nuevas partículas o fenómenos que pueden estar al alcance de estudio en LHC.

A pesar de que hasta el momento no se ha observado ninguna señal definitiva de estos nuevos procesos, es pronto para tirar la toalla. Quedan muchos años por delante para tomar datos, y muchos más para escudriñar dichos datos. El estudio de posibles nuevas señales y desviaciones es complejo. Confiamos en que las mejoras a realizar en los próximos años, sobre todo la puesta en marcha de HL-LHC, sean cruciales para vislumbrar estas esquivas señales.

Sea como fuere, el conocimiento detallado del Modelo Estándar en este rango de energía es fundamental para avanzar y observar, aunque sea de forma indirecta, posibles señales de nueva física.

Un paso más en la historia

10 años después de conseguir su mayor logro, LHC retoma su andadura más fuerte, más potente y más esperanzado que nunca.

LHC forma parte de larga familia de aceleradores históricos que, desde mediados del siglo pasado, han construido un linaje de instrumentación para la investigación sin igual. Sin dicha familia no hubiese sido posible establecer el Modelo Estándar.

Es posible que alguna partícula inesperada esté esperando entre bambalinas a ser descubierta. A día de hoy el panorama de la física fundamental es mucho más complejo que décadas atrás, y la observación de la naturaleza ha de completarse con muchos otros tipos de experimentos de diversa índole (detección de neutrinos, búsquedas de materia oscura, todo tipo de telescopios, detectores de ondas gravitacionales, etc.). Pero no cabe duda de que en todo este complejo entramado experimental tanto LHC como otros futuros proyectos de colisionadores seguirán teniendo una contribución crucial.

Es un momento ciertamente excitante para la física fundamental. Con toda seguridad los resultados experimentales venideros nos permitirán dentro de pocos años conocer un poco mejor el mundo que nos rodea.

Imagen de portada: Gentileza de Conversation

FUENTE RESPONSABLE: The Conversation. Por Jo Adetunji Editor, The Conversation UK

Ciencia/Física/Bosón de Higgs/LHC/Materia oscura

¿Existe el multiverso? Lo que dice la ciencia

Los científicos sólo pueden ver hasta cierto punto antes de encontrarse con el borde del universo, pero existen varias teorías que sostienen que nuestro universo es sólo uno de muchos.

Si es de tu interés profundizar en esta entrada, cliquea por favor donde se encuentre escrito en “negrita”. Muchas gracias.

¿Qué hay más allá de los bordes del universo observable? ¿Es posible que nuestro universo sea sólo uno de muchos en un multiverso aún más grande?

Las películas no se cansan de explorar estas preguntas. El reciente estreno de Doctor Strange en el Multiverso de la Locura es un claro ejemplo de cómo las historias de ciencia ficción están llenas de interacciones creativas entre realidades alternativas. Y dependiendo del cosmólogo al que se le pregunte, el concepto de multiverso puede ser una interesante herramienta narrativa o algo más profundo que una simple fantasía.

Las ideas de la humanidad sobre realidades alternativas son antiguas y variadas: Edgar Allan Poe escribió en 1848 un poema en prosa en el que imaginaba la existencia de “una sucesión ilimitada de universos”. Pero el concepto de multiverso realmente tomó fuerza cuando las teorías científicas modernas que intentaban explicar las propiedades de nuestro universo predijeron la existencia de otros universos en donde los eventos suceden fuera de nuestra realidad.

“Nuestra comprensión de la realidad no es para nada completa”, comenta Andrei Linde, físico de la Universidad de Stanford. “La realidad”, añade, “existe independientemente de nosotros”.

Si existen, esos universos están separados del nuestro y resultan inalcanzables e indetectables por cualquier medición directa (al menos hasta ahora). Y eso hace que algunos expertos se pregunten si la búsqueda de un multiverso puede ser verdaderamente científica.

¿Sabrán los científicos alguna vez si nuestro universo es el único? Desglosamos las diferentes teorías sobre un posible multiverso (incluyendo otros universos con sus propias leyes de la física) y si podrían existir muchas versiones de ti allí afuera.

¿Qué es un multiverso?

El multiverso es un término que los científicos usan para describir la idea de que más allá del universo observable, también pueden existir otros universos. Los multiversos han sido predichos por varias teorías científicas que describen diferentes escenarios posibles, desde regiones del espacio en diferentes planos que nuestro universo, hasta universos en burbujas separadas que están constantemente brotando.

Lo único que todas estas teorías tienen en común es que sugieren que el espacio y el tiempo que podemos observar no es la única realidad.

¿Por qué los científicos piensan que podría haber más de un universo?

“No podemos explicar todas las características de nuestro universo si solo hay uno”, dice el periodista científico Tom Siegfried, cuyo libro The Number of the Heavens (El número de los cielos) investiga cómo las concepciones del multiverso han evolucionado a lo largo de los milenios.

“¿Por qué las constantes fundamentales de la naturaleza son lo que son?” Se pregunta Siegfried. “¿Por qué hay suficiente tiempo en nuestro universo para crear estrellas y planetas? ¿Por qué las estrellas brillan de la manera en que lo hacen, con la cantidad justa de energía? Todas esas cosas son preguntas para las que no tenemos respuestas en nuestras teorías físicas”.

Siegfried dice que existen dos posibles explicaciones: Primero, que necesitamos teorías más nuevas y mejores para explicar las propiedades de nuestro universo. Sin embargo, añade, es posible que “seamos solo uno de los muchos universos que son diferentes y resulta que vivimos en el que es agradable y cómodo”.

Viaja a través de increíbles galaxias con esta fotogalería: 

¿Cuáles son algunas de las teorías más populares sobre el multiverso? 

Quizás la idea más aceptada científicamente proviene de lo que se conoce como cosmología inflacionaria, que es la noción según la cual en los minúsculos momentos posteriores al Big Bang, el universo se expandió rápida y exponencialmente. La inflación cósmica explica muchas de las propiedades observadas del universo, como su estructura y la distribución de las galaxias.

“Esta teoría al principio parecía una pieza de ciencia ficción, aunque muy imaginativa”, comenta Linde, uno de los arquitectos de la teoría cósmica inflacionaria. “Pero ésta explicaba tantas características interesantes de nuestro mundo que la gente comenzó a tomarla en serio”.

Una de las predicciones de la teoría es que la inflación podría ocurrir una y otra vez, tal vez infinitamente, creando una constelación de universos-burbuja. No todas esas burbujas tendrían las mismas propiedades que la nuestra, podrían ser espacios donde la física se comporte de manera diferente. Algunas de ellas podrían ser similares a nuestro universo, pero todas existirían más allá de la dimensión que podemos observar directamente.

¿Cuáles son algunas de las otras ideas?

Hay otro tipo de multiverso que resulta científicamente convincente, explicado como una interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica, que es la teoría que describe matemáticamente cómo se comporta la materia. Propuesta por el físico Hugh Everett en 1957, la interpretación de muchos mundos predice la presencia de líneas de tiempo ramificadas o realidades alternativas en las que nuestras decisiones se desarrollan de manera diferente, a veces produciendo resultados muy diferentes.

“Según Hugh Everett, en realidad hay un número infinito de Tierras paralelas y cuando haces un experimento y obtienes las probabilidades, básicamente todo lo que demuestra es que vives en la Tierra donde ese fue el resultado de ese experimento”, explica el físico James Kakalios de la Universidad de Minnesota, quien ha escrito sobre cómo interactúa la física (o no) en los superhéroes. Por lo tanto, continúa, “en otras Tierras, hay resultados diferentes”.

Según esta interpretación, distintas versiones de ti podrían estar viviendo las múltiples vidas posibles diferentes que podrías haber tenido si hubieras tomado decisiones diferentes. Sin embargo, la única realidad que es perceptible para ti es la que habitas.

¿Dónde existirían todas esas Tierras alternativas?

Todas se superponen en dimensiones a las que no podemos acceder. Max Tegmark del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) se refiere a este tipo de multiverso como un multiverso de Nivel III, donde múltiples escenarios se desarrollan en realidades ramificadas.

“En la interpretación de muchos mundos, todavía tienes una bomba atómica, simplemente no sabes exactamente cuándo va a estallar”, comenta Linde. Y tal vez en algunas de esas realidades, no lo haga nunca.

Pero los múltiples universos predichos por algunas teorías de la inflación cósmica, por el contrario, serían lo que Tegmark cataloga como multiverso de Nivel II, donde la física fundamental puede ser diferente a través de los diferentes universos. En un multiverso inflacionario, dice Linde, “ni siquiera se sabe si, en algunas partes del universo, las bombas atómicas son incluso posibles”.

¿Podemos viajar por el multiverso? 

Desafortunadamente, no. Los científicos no creen que sea posible viajar entre universos, al menos no todavía.

“A menos que resulte incorrecta gran parte de la ciencia de la física que sabemos que está sólidamente establecida, no se puede viajar a otros universos”, dice Siegfried. “¿Pero quién sabe? Dentro de mil años, no estoy diciendo que alguien no pueda descubrir algo que nunca hubieras imaginado”.

¿Hay alguna evidencia directa que sugiera que existe el multiverso?

A pesar de que ciertas características del universo parecen requerir la existencia de un multiverso, no se ha observado nada directamente que sugiera que realmente exista. Hasta ahora, la evidencia que apoya la idea de un multiverso es puramente teórica y, en algunos casos, filosófica.

Algunos expertos argumentan que puede ser una gran coincidencia cósmica que el Big Bang haya forjado un universo perfectamente equilibrado que resulta ideal para nuestra existencia. Otros científicos piensan que es más probable que exista cualquier número de universos físicos y que simplemente habitemos el que tiene las características adecuadas para nuestra supervivencia.

Un número infinito de pequeños universos alternativos, o universos-burbuja, algunos de los cuales tienen diferentes leyes físicas o diferentes constantes fundamentales, es una idea atractiva, confiesa Kakalios. “Es por eso que algunas personas toman estas ideas en serio, porque esto ayuda a abordar ciertos problemas filosóficos”, añade.

Los científicos incluso discuten sobre si el multiverso es una teoría empíricamente comprobable. Algunos dirían que no, dado que por definición un multiverso es independiente de nuestro propio universo e imposible de acceder. Pero tal vez simplemente no hemos descubierto la prueba correcta.

¿Sabremos alguna vez si nuestro universo es sólo uno de muchos?

Puede que no. Pero los multiversos se encuentran entre las predicciones de varias teorías que pueden ser probadas de otras maneras y si esas teorías pasan todas las pruebas, entonces tal vez la teoría del multiverso también se sostenga. O tal vez algún nuevo descubrimiento ayude a los científicos a averiguar si realmente hay algo más allá de nuestro universo observable.

“El universo no está limitado por lo que algunas manchas de protoplasma que habitan un pequeño planeta puedan descubrir o probar”, dice Siegfried (refiriéndose a la humanidad). “Podemos decir: Esto no es comprobable, por lo tanto, no puede ser real, pero eso solo significa que no sabemos cómo probarlo. Y tal vez algún día sí descubramos cómo probarlo, aunque quizás no lo hagamos nunca. Pero, en realidad, el universo puede hacer lo que quiera”.

Imagen de portada: Esta imagen muestra el fondo cósmico de microondas, que es la luz más antigua del universo, liberada poco después del Big Bang. Esta barrera marca el borde del universo observable, aunque los científicos han elaborado algunas teorías sobre lo que puede haber más allá. FOTOGRAFÍA DE WMAP, NASA

FUENTE RESPONSABLE: National Geographic. Por Nadia Drake. Mayo 2022

Ciencia/Astrofísica/Cosmología/Física/ Universo/Ciencias Físicas

Él es Elliott Tanner, un niño de 13 años que acaba de obtener su título universitario en física.

Si deseas profundizar en esta entrada; cliquea por favor donde esta escrito en “negrita”. Muchas gracias.

¿Qué hace un niño de 13 años? Lo más lógico podría ser pensar que va a la escuela y juega a los videojuegos con sus amigos. Sin embargo, a veces nos topamos con excepciones y aquí presentamos a un niño que se dedicó a resolver ecuaciones complejas.

Se trata de Elliott Tanner, quien comenzó la universidad a los 9 años y se graduó con su primer título, un Asociado de Ciencias en Matemáticas, del Normandale Community College a los 11 años. El 12 de mayo de 2022, Elliott se graduará en la Universidad de Minnesota con una licenciatura en Física con especialización en Matemáticas a los 13 años. Ahora está listo para iniciar un doctorado.

«Me siento extasiado», dijo Elliott, residente en Minnesota, a Live Science. «Es una experiencia verdaderamente surrealista».

El 12 de mayo de 2022, Elliott se graduará en la Universidad de Minnesota con una licenciatura en Física con especialización en Matemáticas. (Crédito: Michelle Tanner).

Los padres de Elliott están «increíblemente orgullosos» del trabajo duro y la dedicación que demostró para obtener su título a una edad tan temprana y se alegran de que se haya convertido en una inspiración para mucha gente. «Aunque tiene una capacidad asombrosa para aprender, también es un ser humano amable y divertido», dijo Michelle Tanner, la madre de Elliott, a Live Science. «Nos inspira a ser mejores personas cada día».

Cuando los padres de Elliott reúnan los fondos necesarios, el planea empezar un doctorado. En el futuro aspira a ser profesor en la Universidad de Minnesota y convertirse en un experto en física teórica de alta energía, el estudio de los bloques de construcción más elementales de la materia y las fuerzas fundamentales entre ellos. «No veo la hora de empezar», dijo.

Desde muy pequeño mostró características de un superdotado; con tan solo 3 años mostraba unas habilidades lingüísticas y matemáticas extraordinarias. Cuando sus padres lo matricularon al jardín a los 5 años, lo tuvieron que sacar con rapidez porque definitivamente la experiencia académica tradicional no era para él. Aun cuando trataron de acoplarlo al plan de estudios de sus compañeros, Elliott progresaba a un ritmo impresionante.

«Elliott acabó aprendiendo y consumiendo información más rápido de lo que nosotros podíamos proporcionarle», dice Michelle Tanner. «Su habitación estaba llena de libros de texto que leía inmediatamente». A menudo elegía gastar el dinero de su cumpleaños en libros en lugar de juguetes o juegos, añadió.

A los 9 años, Elliott ya había completado casi todo el programa tradicional de la escuela secundaria, y sus padres lo inscribieron en su colegio comunitario local. Dos años más tarde, cuando tenía 11, Elliott se transfirió a la Universidad de Minnesota para comenzar a estudiar física y matemáticas.

«Estar expuesto a personas tan apasionadas por la física como él ha sido increíblemente gratificante para él», dijo Tanner. «Satisface su mente poder sumergirse profundamente con otros a su nivel y aprender de científicos increíbles».

Ahora, el niño prodigio ya tiene su título universitario y ha sido aceptado en el programa de doctorado en física de la Universidad de Minnesota. Lamentablemente el programa no incluye el gasto financiero que requiere. Se estima que todo el programa de doctorado costará alrededor de $ 90,000 para completar. Hay una campaña para apoyar a Elliott, puede hacerlo en la página de GoFundMe.

Elliott pasará a la lista de los licenciados más jóvenes del mundo. Aunque parezca increíble, el récord lo tiene Michael Kearney. Según la BBC, a los 10 años Kearney obtuvo una licenciatura en antropología y entró en el Libro Guinness de los récords mundiales como el graduado universitario más joven de la historia, una hazaña extraordinaria que sigue sin ser superada hasta el día de hoy.

Imagen de portada: Elliott Tanner frente a una pizarra llena de ecuaciones complejas que resolvió. (Crédito: Michelle Tanner).

Enseñame de Ciencia. Física. Por Brandon Córdova.Mayo 2022

Sociedad y Cultura/Física/Guinness World Records

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE 2/2

Si deseas profundizar en esta entrada; cliquea por favor donde esta escrito en “negrita”. Muchas gracias.

Las ecuaciones de Einstein permiten los atajos en el continuo espacio-tiempo.

«Para hablar de los agujeros de gusano tenemos que recurrir, además de a la geometría, a algo aún más perverso llamado topología. Supongamos que tengo una hoja de papel y que la enrollo para darle forma de cilindro. Si inicialmente hubiese dibujado un triángulo en la hoja de papel sus ángulos después de enrollarla para constituir con ella un cilindro continuarán sumando 180 grados. Esto me está indicando que este espacio parece curvo porque lo he metido en un espacio tridimensional, que es el que tengo en mi cilindro. Lo más curioso es que puedo hacer una cosa todavía más perversa: convertir el cilindro en una rosquilla, cerrándolo», nos explica Álvaro.

«Al hacerlo me daré cuenta de que ahora tiene un agujero, y este orificio es importante porque es una propiedad topológica del objeto con el que estamos trabajando que no puedo borrar. Es obvio que hay una diferencia importante entre espacios planos y espacios como el de nuestra rosquilla, que, a pesar de ser planos, tienen agujeros. Los agujeros de gusano tienen mucho que ver con esto. Si tomo de nuevo una hoja de papel, que es un espacio plano, y le dibujo dos puntos separados por una cierta distancia, de manera que representen dos puntos del espacio-tiempo, puedo doblarlo con el propósito de que un punto quede encima del otro».

«Ahora dos puntos que estaban muy alejados en el espacio-tiempo resulta que están muy cerca, uno encima del otro. Si cojo una aguja y hago un agujero en la hoja para que un punto llegue al otro habré construido una especie de puente entre ellos. Desde un punto de vista geométrico esto es un agujero de gusano, de modo que se trata de un objeto que pone en contacto cercano dos puntos que inicialmente podían estar muy distantes en el espacio-tiempo. En realidad lo que he hecho es darle una topología nueva, de modo que mi espacio-tiempo ya no tiene una topología sencillísima; tiene una más complicada».

«Si ahora extiendo el plano de nuevo lo que sucederá es que el agujero de gusano se transformará en una especie de asa, y esta asa tiene un agujero. Todas las ideas en las que podemos indagar acerca de los agujeros de gusano tienen que ver con estas topologías complicadas en las que hay asas y agujeros. La teoría de la relatividad general consiste en una ecuación fundamental que todo el mundo ha visto en algún lugar, y esta ecuación tiene varias soluciones. Precisamente, algunas de estas soluciones describen los agujeros de gusano, y han sido comprobadas con mucha precisión, pero siempre localmente. Alrededor de un punto. Hasta ahora los físicos no hemos podido comprobar las soluciones de la ecuación que tienen que ver con estos espacios que conectan puntos a gran distancia».

José Luis recoge el testigo de Álvaro recordándonos la descomunal cantidad de energía que necesitamos para acelerar un objeto macroscópico con el propósito de que alcance una velocidad cercana a la de la luz. Solo así podríamos observar un desfase temporal claramente perceptible:

«La fórmula que describe este fenómeno requiere que para que el retraso temporal sea apreciable te acerques mucho a la velocidad de la luz. Y hacerlo con un objeto material y macroscópico es muy difícil porque necesitas unas energías bestiales. Ningún objeto con estas características consigue acercarse a la velocidad de la luz excepto cuando tienes dos agujeros negros que están a punto de colisionar, o una estrella de neutrones. Pero son sistemas muy extremos. Además, cuando desarrollas la teoría te das cuenta de que esa velocidad absoluta es también una velocidad límite. Para alcanzar la velocidad de la luz necesitas energía infinita».

«Esto quiere decir que cada vez cuesta más acelerar un objeto, de manera que el último 1% es mucho más costoso que el primer 1%, por lo que la velocidad de la luz establece un límite para los objetos con masa. Lo interesante es que si pudieses enviar una señal de información más rápido que la velocidad de la luz la teoría nos dice que otro observador que se está moviendo con una cierta velocidad respecto a ti podría verlo invertido en el tiempo. Podría ver que la información va hacia atrás en el tiempo. Este fenómeno tiene una consecuencia muy significativa: si fuésemos capaces de superar la velocidad de la luz podríamos enviar señales al pasado», puntualiza José Luis.

El experimento Muon g-2 encuentra fuertes evidencias de una nueva física – Vídeo Dailymotion

«En este contexto el método obvio de enviar señales al pasado, o la forma ‘pobre’ de viajar al pasado debido a que si no puedes hacerlo tú al menos podrías enviar una señal para que ocurra algo que te afecte, requeriría superar la velocidad de la luz. El problema es que la teoría no nos permite hacerlo utilizando este método de ‘fuerza bruta’ debido a que, como hemos visto, necesitamos energía infinita. Todo lo que acabamos de ver describe el funcionamiento del espacio-tiempo normal y corriente, que es plano y tiene una geometría trivial en la que los triángulos rectángulos satisfacen el teorema de Pitágoras».

«Lo que sucede es que cuando tienes campos gravitacionales muy intensos el espacio se deforma, por lo que nos podemos preguntar si ese grado de deformación puede ser tan radical para crear atajos que te permitan ir de un sitio a otro más rápido. Incluso es razonable preguntarse si esos atajos pueden llevarnos al pasado. Estas ideas son muy especulativas, pero se apoyan en unas soluciones de las ecuaciones de Einstein que lo permiten. El problema es que esta propuesta no puede ser utilizada para escribir el guion de una película de ciencia ficción que sea interesante».

«De todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que sugieren la aparición de un bucle temporal que puede ser utilizado por una partícula para regresar al pasado se desprende que la partícula olvida que viene del futuro. Son unas soluciones tan especiales, tan cristalinas, que si las tocas un poco se desmoronan. Son como un castillo de naipes. De esta forma, ninguna solución de las ecuaciones permite que la partícula haga algo diferente más allá de repetirse a sí misma, como, por ejemplo, recordar que viene del futuro gracias a su propio mecanismo interno, debido a que cada copia tiene una energía ligeramente diferente. La partícula es distinta cada vez que recorre el bucle».

«La energía de cada copia de la partícula curva el espacio de una forma ligeramente diferente, y al hacerlo el bucle se desmorona porque ya no estamos frente a un fenómeno periódico. De alguna forma es como si el bucle no se cerrara. Es como si tienes un rollo de papel higiénico que está constantemente enrollándose porque en cada vuelta es ligeramente diferente. No lo puedes pegar y decir que es el mismo. En definitiva, todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que permiten la existencia de estos objetos, conocidos como curvas temporales cerradas, que es lo más próximo que tenemos a un viaje en el tiempo, provocan que la partícula o el objeto que viaja se esté repitiendo a sí mismo continuamente», concluye José Luis.

Los agujeros de gusano no sirven para viajar al pasado

José Luis continúa su explicación invitándonos a adentrarnos en el inquietante mundo de las paradojas desencadenado por la posibilidad de viajar a nuestro pasado:

«Lo que hemos visto hasta ahora no se opone a algunas posibilidades interesantes. Si realmente viajas al pasado te puedes encontrar contigo mismo cuando eras más joven. Te encuentras con una copia de ti mismo, de manera que si decides matarla se produciría una inconsistencia con el hecho de que tú hayas podido venir del futuro. Si todo lo que vas a hacer es periódico, es trivial, como lo que sucede en la película ‘Atrapado en el tiempo, no hay ninguna contradicción. La cuestión es si hay situaciones en las que puedes hacer algo interesante que sea consistente».

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo»

«Una posibilidad sería que al viajar al pasado y encontrarte con tu yo más joven rebusques en tus recuerdos para ver si te acuerdas de haber visto a un tipo que se parecía mucho a ti, solo que parecía más viejo, te llamó la atención, y luego te olvidaste de él. Podrías llegar a recordarlo, hipotéticamente, y esta sería una historia posible y compatible. No ha pasado nada. No hay ninguna contradicción. El recuerdo estaba ahí. Lo habías olvidado, pero lo puedes recuperar», puntualiza José Luis.

«Lo interesante de este tipo de viajes en el tiempo es que no son inconsistentes. Sin embargo, el número de historias que son compatibles y no son inconsistentes es mucho más pequeño si tienes el fenómeno de los bucles debido a que hay miles de maneras de estropearlos. O bien de generar una pequeña perturbación que tenga un efecto futuro que impida que entres en el bucle».

Esta ilustración de Álvaro nos muestra la peculiar topología que adquiere un cilindro si lo cerramos sobre sí mismo. Indagar en la geometría del espacio-tiempo es importante para entender mejor las propiedades de los agujeros de gusano.

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo. Para una partícula elemental puede ser fácil porque es tan simple que hace muy pocas cosas. Básicamente lo único que hace es girar sobre sí misma e ir de un lado para otro. Por esta razón, para una partícula viajar hacia atrás en el tiempo es, en vez de ir de A a B, ir de B a A. Y en vez de girar en el sentido de las agujas del reloj, girar en sentido contrario».

«En cualquier caso, no es la misma sensación que tienes cuando ves que una taza de café se cae de la mesa y se desparrama. Si ves este fenómeno hacia atrás en el tiempo ves una cosa muy rara en la que miles de millones de moléculas se ponen de acuerdo de una forma sincronizada para volver a constituir la taza», argumenta el director del IFT.

«Esta es la razón por la que se cree que si alguna vez se pudiesen formar este tipo de bucles para ser consistentes tendrían que dar lugar a historias como la de la película ‘Atrapado en el tiempo’. El problema es que nadie sabe cómo hacer estas cosas, y no es un problema tecnológico; es posible que las leyes de la física lo prohíban. De hecho, los agujeros de gusano que podemos describir conceptualmente no sirven para viajar al pasado. Al menos con los que trabajamos ahora mismo. Hay algunas construcciones que parecen ser compatibles con las teorías que tenemos, pero en ningún caso son atajos».

«Imaginemos que construimos un agujero de gusano para viajar de aquí a Andrómeda utilizando alguno de los modelos conceptuales que por el momento consideramos correctos. Si viajamos por fuera a la velocidad de la luz tardaríamos en llegar dos millones de años, pero si viajamos por el interior del agujero de gusano tardaríamos más tiempo. No son un atajo. Lo que sí podemos demostrar es que si fuésemos capaces de formar un atajo podríamos utilizarlo para viajar hacia atrás en el tiempo, aunque existen indicios de que esa construcción sería inconsistente. Esto significa que si modificamos el agujero de gusano para intentar que sea un atajo, para acortarlo por dentro, llegará un momento en el que colapsará. Y lo destruiremos».

«El origen de este colapso reside en la necesidad de utilizar energía negativa. Y es un recurso muy difícil de conseguir debido a que las partículas elementales tienen energía positiva si no les haces nada. Esto significa que tienes que colocarlas en unas situaciones muy especiales para que tengan energía negativa en unas zonas muy concretas. Sin embargo, la forma en que se curva el espacio cuando tienes energía negativa concentrada provoca que este sistema tienda a colapsar. Tiende a formarse un agujero negro. Cuando intentas manipular demasiado la energía negativa el objeto se precipita hacia el colapso».

En esta ilustración Álvaro ha recreado la forma en que un agujero de gusano conecta dos regiones del continuo espacio-tiempo que pueden estar extraordinariamente distantes.

«Hay un teorema aún sin demostrar conocido como ‘la conjetura de protección cronológica’, que es una hipótesis formulada por Stephen Hawking, que dice que no hay ningún método físico con energía finita que pueda generar curvas cerradas temporales estables de forma consistente. Actualmente la idea que propone suministrar muchísima energía a una máquina capaz de retorcer de algún modo el espacio-tiempo para formar un bucle, que es como funcionaría una máquina del tiempo, no es posible con energía finita».

«Todos los agujeros de gusano que podemos construir hoy de una manera puramente matemática son del tipo de los que no son atajos. Esto significa que ir por dentro es más largo que ir por fuera, por lo que no son muy útiles. Eso sí, parece que se pueden estabilizar. Otra opción son los agujeros de gusano que descubrieron Einstein y Rosen, conocidos como puente Einstein-Rosen, que unen dos agujeros negros. De alguna forma es como si el interior de dos agujeros negros estuviese enganchado por dentro como si fuesen dos hermanos siameses. El problema es que tampoco podemos hacer cosas divertidas con ellas porque no son atravesables. Son agujeros negros, por lo que podemos entrar por uno, pero no podríamos salir por el otro».

«Hay una conjetura, probablemente acertada, que propone que cualquier intento de construir un atajo real en el espacio-tiempo que podamos transformar en un bucle temporal está condenado al fracaso porque toda la zona colapsaría en un agujero negro antes de lograrlo. No habría una forma físicamente correcta de hacerlo a partir de un estado en el que antes no había un bucle y tienes energía finita para conseguirlo. Actualmente hay físicos teóricos que están intentando demostrar este teorema», concluye José Luis con convicción.

El cine de ciencia ficción (a veces) respeta algunas leyes de la física.

No podía concluir mi conversación con estos dos físicos teóricos dejando escapar la oportunidad de preguntarles si hay alguna película de ciencia ficción que les parece razonablemente respetuosa con las leyes de la física. Y sí, como sospechaba, las hay. De hecho, las que nos proponen son algunas de las que los entusiastas de este género cinematográfico más hemos aclamado durante los últimos años. Lo que nos cuenta José Luis es muy interesante:

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Todo lo que sucede en la parte final, cuando el protagonista entra en el interior del agujero negro, es una pura elucubración. No obstante, utiliza un lenguaje que no es del todo trivial gracias en gran medida al asesoramiento de Kip Thorne».

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Hay partes muy bien calculadas, aunque otras no tanto»

«Hay muchas partes de la película que están muy bien calculadas, aunque otras no tanto, como, por ejemplo, las fuerzas de marea que actúan sobre el planeta que está sometido al intenso campo gravitacional del agujero negro. Si asumimos que ese planeta lleva ahí millones de años lo natural es que esté sometido al mismo efecto que actúa sobre la Luna, por lo que siempre ofrecería la misma cara al agujero negro y no habría mareas».

«Otra película que está muy bien es Gravity’ porque la física de la microgravedad está muy bien hecha, aunque hay partes en las que también le han echado mucha imaginación. También me gusta ‘Marte’ porque la parte de los cálculos que tiene que hacer para sobrevivir tiene sentido, aunque, de nuevo, hay otras partes que no se pueden justificar desde un punto de vista científico. Incluso ‘Atrapado en el tiempo’ ilustra bastante bien la idea de que si tuviésemos una máquina del tiempo casi con toda seguridad sería aburridísima porque estaríamos repitiendo lo mismo constantemente», sentencia José Luis soltando una sonora carcajada.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

Ciencia/Investigación/Espacio/Física/Cosmos/Viajes en el tiempo

Física Cuántica/Astrofísica/Universo/

Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE I

Si deseas profundizar en esta entrada; cliquea por favor donde esta escrito en “negrita”. Muchas gracias.

Explicar qué dice la física actual acerca de la posibilidad de viajar en el tiempo sorteando las ecuaciones matemáticas y los conceptos más complejos es un auténtico reto. Sin embargo, estamos convencidos de que es posible hacerlo de una forma didáctica que cualquier persona con curiosidad puede seguir sin necesidad de conocer minuciosamente qué propone la teoría general de la relatividad.

Afortunadamente, no hemos abordado este desafío solos; hemos contado con la ayuda de dos físicos teóricos españoles expertos en esta materia. Ambos tienen mucha experiencia en el ámbito de la investigación y una capacidad didáctica que está fuera de toda duda. Álvaro de Rújula es un prestigioso físico de partículas que, entre muchos otros logros, ha dado clase en Harvard y ha liderado la división de física teórica del CERN. Incluso ha tenido la oportunidad de viajar en el tiempo para hablar cara a cara con Albert Einstein (en la ficción y con mucha gracia, claro).

El currículo de José Luis F. Barbón es igualmente impresionante. Este físico teórico es un experto en teoría cuántica de campos, gravedad cuántica y agujeros negros, entre otras materias. Ejerce como investigador en el CSIC, y actualmente dirige el Instituto de Física Teórica (IFT), una institución en la que trabaja mano a mano con Álvaro y otros investigadores. Como estáis a punto de comprobar, ambos tienen una vocación didáctica muy evidente, por lo que sus conferencias (algunas están disponibles en YouTube) son muy disfrutables.

Indagar de una forma rigurosa en la física de los viajes en el tiempo requiere que coqueteamos con la geometría del continuo espacio-tiempo. Y también con la teoría general de la relatividad. Es un terreno profundamente hipotético y especulativo, pero, aun así, la física teórica nos propone algunas respuestas extraordinariamente interesantes. Y sorprendentes. Pero lo mejor de todo es que recorrer este camino de la mano de estos dos físicos es una experiencia irrepetible. Prometido.

Vídeos de xataka – Dailymotion

La velocidad de la luz es absoluta.

No hay mejor forma de iniciar nuestro viaje que intentando afianzar nuestra percepción acerca del continuo espacio-tiempo y repasando la que sin duda es la propiedad más asombrosa de la luz: la invariabilidad de su velocidad en un medio determinado independientemente del estado de movimiento o reposo de la fuente que la emite y del observador. Este atributo es patrimonio exclusivo de la luz, por lo que no lo comparte con ningún otro objeto del universo. Álvaro nos los explica de una forma asequible:

«El espacio y el tiempo son tan fundamentales que podemos hablar de ellos, pero sin llegar a identificar con la máxima precisión qué son en realidad. Podríamos asimilar el espacio a una especie de conjunto de fichas de dominó, de manera que podemos pegar unas a otras en un plano y después colocar otro plano encima construido de la misma manera. Obviamente el espacio realmente no es así, pero este símil puede ayudarnos a entender de alguna forma su naturaleza», puntualiza.

«En cualquier caso, lo primero que podemos hacer es intentar entender la relación que existe entre el espacio y el tiempo. Si tenemos un espacio plano y en él hay dos hormigas podemos dibujarlas en un cierto instante del tiempo, y luego en un instante posterior podemos dibujar un plano encima con las mismas dos hormigas, pero colocadas en posiciones diferentes. De esta forma podríamos construir una especie de sándwich en el que el espacio discurre en la dirección horizontal de mi dibujo, y el tiempo en la vertical».

«No obstante, lo que acabamos de hacer es más que un simple dibujo. Desde finales del siglo XIX y culminando con el trabajo de Einstein de 1905 (la teoría especial de la relatividad), sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz. Si tengo un cohete con un señor dentro que está avanzando a 10 km/h respecto al cohete, y el cohete con respecto a mí que estoy en la Tierra también está avanzando a 10 km/h, el señor con respecto a mí avanza a 20 km/h si tanto él como el cohete se desplazan en la misma dirección».

«Sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz».

«Esta idea es intuitiva, pero, sin embargo, si la velocidad del cohete fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, y la del señor del interior del cohete en relación al propio cohete también fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, al observarlos desde fuera yo creería que el señor avanzaría a una velocidad de 3/4+3/4 de la velocidad de la luz. Es decir, al 150% de la velocidad de la luz, que es una cantidad mayor que la velocidad de la luz. Sin embargo, este cálculo está mal hecho. En realidad, nuestro universo no funciona así. Si hacemos el cálculo correctamente la velocidad total del señor del interior del cohete con respecto a mí será un poco inferior a la velocidad de la luz», concluye Álvaro.}

Esta ilustración elaborada por Álvaro refleja la suma de velocidades que hemos descrito en el ejemplo del cohete cuando ambos objetos se desplazan a una velocidad inferior a la de la luz.

José Luis prosigue la explicación de Álvaro proponiéndonos otro experimento mental que también puede resultarnos útil para interiorizar esta crucial propiedad de la luz antes de continuar nuestro viaje:

«En la física a la que estamos acostumbrados no pensamos que el ritmo de un reloj dependa de su movimiento. Si sincronizamos dos relojes y nos llevamos uno en un viaje en tren para posteriormente volver a reunirlos, el desplazamiento a cierta velocidad de uno de ellos no parece tener ningún efecto en la sincronización. En la física newtoniana, la de antes de la relatividad, el tiempo es absoluto. Esto significa que el ritmo de un reloj ideal que ni se atrasa ni se adelanta es el mismo en todas partes. Es universal. No depende de dónde está el reloj, y tampoco de su estado de movimiento».

«Para describir los fenómenos de nuestra vida cotidiana no necesitamos cambiar esta hipótesis simplificadora. Sin embargo, lo que descubrió Einstein es que esto no es correcto. A finales del siglo XIX los físicos se pusieron a estudiar con más detalle la luz, y se dieron cuenta de que su velocidad es rara porque es absoluta. Esto quiere decir que da igual cómo la midas, e incluso si te mueves respecto a la fuente, o si es la fuente la que se mueve respecto a ti; siempre obtienes la misma velocidad. Esto para ellos fue muy chocante porque todas las velocidades son relativas. Si voy por la autopista y un coche me adelanta lo veo adelantarme despacio, pero si estoy quieto en el arcén lo veo pasar a toda velocidad», asevera José Luis.

«Al combinarlas las velocidades se suman o se restan, pero que haya un objeto, que es la luz, con una velocidad absoluta es chocante. Los experimentos indicaban que esto es así, pero no se entendía. Einstein observó que, efectivamente, el espacio es obviamente relativo en el sentido de que la distancia que recorre un objeto depende del lugar desde el que estoy mirándolo. Si voy al encuentro de ese objeto la distancia que me separa de él es más corta. Esto significa que el espacio es relativo desde el punto de vista del observador. A partir de esta reflexión Einstein concluyó que si el espacio es relativo y el tiempo es absoluto, entonces su cociente es relativo».

«En este contexto si quiero que el cociente entre el espacio y el tiempo para un cierto fenómeno sea un valor absoluto tengo que hacer el tiempo relativo también. De esta forma las dos relatividades, la del tiempo y la del espacio, se cancelan. Einstein se dio cuenta de cómo debe variar el tiempo de acuerdo con el estado de movimiento del observador para que la velocidad de la luz sea siempre la misma. Esto es, en definitiva, lo que se observaba en los experimentos. A partir de aquí en vez de intentar demostrar que la luz tiene una velocidad absoluta, algo que parece imposible a partir de la teoría newtoniana, decidió asumir que existe una velocidad absoluta y comprobar si esto es consistente con todo lo demás».

«Entonces se dio cuenta de que la física no se destruía ni se volvía inconsistente. De hecho, se percató de que podía reconstruir todo su armazón asumiendo que existía una velocidad absoluta y sin que por ello se produjesen inconsistencias. Lo único que sucedía era que había unas fórmulas que tenían unas modificaciones que se hacían visibles a velocidades cercanas a la de la luz. Cuanto más rápido iba un objeto comparado con la velocidad de la luz, más se parecía su movimiento al de la luz, y más efectiva era la relatividad del tiempo desde el punto de vista de que los relojes no marchan igual si se están moviendo».

«La clave es que para encajar todo esto Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso. Si estás en uno de ellos, aunque estés parado, el ritmo con el que transcurre el tiempo es más lento. Si pasas una temporada cerca de un agujero negro el tiempo para ti transcurrirá más despacio que para alguien que está en la Tierra. Simplemente vivimos en un mundo que tiene estas propiedades. Podríamos vivir en un mundo newtoniano, pero no es el caso. Como la velocidad de la luz es absoluta y es finita, pasan estas cosas», concluye José Luis sin disimular su entusiasmo.

«Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso».

Los viajes en el tiempo hacia el futuro y el principio de equivalencia.

«La existencia de una velocidad máxima nos ha obligado a cambiar nuestras ideas acerca del espacio y el tiempo. De hecho, esto es lo que describió Einstein en 1915 con su teoría general de la relatividad. A partir de aquí podemos observar que viajar al futuro es fácil. Si observamos el reloj de un piloto de avión que acaba de dar una vuelta a la Tierra y lo comparamos con el de su hermano gemelo que se quedó en casa, veremos que el del piloto va retrasado a pesar de que inicialmente estaban sincronizados. En cierto sentido este último ha viajado al futuro de su hermano gemelo», expone Álvaro.

«Parece absurdo, pero este experimento se ha hecho y funciona perfectamente. De hecho, se repite todos los días miles de veces a causa del GPS. Los satélites de esta red para localizarnos tienen que tener en cuenta que como se están moviendo respecto a nosotros sus relojes se retrasan respecto al nuestro. De esta forma, llevando esta idea al extremo el piloto podría viajar muy deprisa y volver cuando su hermano gemelo tiene 80 años y él solamente tiene 30. Este efecto no solo es posible, sino que se demuestra todos los días millones de veces».

Cuando no se ve sometida a un campo gravitacional muy intenso la luz sigue una trayectoria recta a través del continuo espacio-tiempo, pero bajo el influjo de un campo gravitacional como el de la Tierra su trayectoria se curva ligeramente.

«Imaginemos que regresamos a nuestro cohete en el vacío y vemos en su interior al astronauta flotando debido a que no se ve afectado por la acción de ninguna fuerza. Si el cohete empieza a acelerar y colocamos debajo de los pies del astronauta una báscula comprobaremos que ya no marca cero como cuando el astronauta flotaba; marcará, por ejemplo, 75 kg, debido a que el cohete está acelerando con la misma aceleración que la gravedad sobre la Tierra».

«Esta observación fue la que llevó a Einstein a formular la hipótesis conocida como principio de equivalencia, que nos dice que la aceleración en un espacio lo suficientemente pequeño y la gravedad son lo mismo. Esto significa que la gravedad es un aspecto de la aceleración, y la aceleración está íntimamente relacionada con la gravedad», nos explica Álvaro con el propósito de que reparemos en uno de los principios fundamentales de la relatividad general.

La materia curva el espacio-tiempo.

Álvaro nos propone que continuemos adelante indagando un poco más en la relación que existe entre la materia y el continuo espacio-tiempo. Y para hacerlo nos sugiere un nuevo experimento mental muy sencillo:

«Si dibujamos un triángulo en un plano por más o menos alargado que sea sus ángulos siempre sumarán 180 grados. Esta es la propiedad que tiene un espacio plano. Sin embargo, si dibujo un triángulo sobre un espacio con geometría curvada, como, por ejemplo, la superficie de una esfera, sus ángulos sumarán 270 grados. Una de las predicciones de la teoría de la relatividad nos dice que la luz puede ser desviada por un objeto que tiene masa, de manera que podemos tomar tres puntos del espacio para formar con ellos un triángulo, colocar en cada uno de ellos un láser y enviar un haz de luz de uno a otro para conectarlos con rayos de luz en línea recta».

Earth 001

Los ángulos de un triángulo sobre un espacio plano suman 180 grados, pero sobre un espacio curvado suman 270 grados. Los objetos con masa o energía actúan sobre la estructura del espacio-tiempo curvándolo.

«Lo curioso es que si ahora coloco la Tierra, que es un objeto con una gran masa, en medio de estos puntos provocaré que la luz se curve un poco, de manera que los ángulos que describían los haces de luz serán un poco mayores que los ángulos iniciales. La suma de los tres ángulos cuando la luz viaja en un espacio curvado ya no será 180 grados; será una cifra algo mayor que esta cantidad. Esta es la forma en que cualquier objeto que tenga masa o energía actúa sobre la estructura del espacio-tiempo, provocando que sea curvada y no plana», concluye este físico de partículas.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

Ciencia/Investigación/Espacio/Física/Cosmos/Viajes en el tiempo

Física Cuántica/Astrofísica/Universo/

Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

Colesterol: la biomolécula que nadie quiere en su cuerpo y sin la cual estaríamos muertos.

El Homo sapiens es, al igual que el resto de los seres vivos, poco más que un conjunto de moléculas orgánicas ordenadas en el espacio y el tiempo.

De entre todas ellas, si hay una que destaca por su mala prensa y su estigma de perdición, esa es el colesterol. Es la biomolécula proscrita, la apestada, la paria de la química orgánica. Todos han oído hablar de ella pero nadie la quiere de protagonista en su cuerpo.

Pero ¿qué sabemos realmente de ella?

Pues lo primero -y, si me apuran, lo más importante- es que sin colesterol estaríamos muertos.

El colesterol y su importancia para la vida.

El colesterol desempeña un papel decisivo en la ejecución de funciones vitales en el organismo. He aquí algunos ejemplos convincentes:

1. Es un componente fundamental de las membranas celulares de los animales (las células vegetales tienen unas moléculas de función análoga llamadas sitosterol y estigmasterol). Actúa regulando la fluidez de estas membranas a modo de portero de discoteca; esto es, controlando el «tú sí entras» y el «tú no» al «fiestón» que hay montado en el citoplasma celular.

2. Es la molécula a partir de la cual se sintetizan las hormonas sexuales. Sus estimados estrógenos y/o su valorada testosterona no son más que derivados de este lípido esteroide formado a partir del ciclopentanoperhidrofenantreno, esterano para los amigos.

Sin el colesterol no seríamos más que seres asexuados en lo que a caracteres sexuales secundarios se refiere.

3. El colesterol es también precursor del cortisol (hormona implicada en la subida de la glucemia) y de la aldosterona (hormona elevadora de la presión sanguínea). Hablando claramente: sin ellas tendríamos muy mermada la capacidad de reacción rápida ante una situación de peligro o estrés biológico.

4. El colesterol es básico en el metabolismo del calcio al ser el precursor de la vitamina D (por eso esta vitamina se llama colecalciferol). Sin colesterol tendríamos un esqueleto claramente ineficaz y con una osteoporosis que nos fracturaría los huesos a la mínima presión.

5. También el colesterol es el sustrato bioquímico para la formación de las sales biliares, sustancias que segrega nuestra vesícula biliar y nos permiten emulsionar las grasas que ingerimos.

6. En zonas concretas de las membranas (especialmente de las membranas neuronales), y según estudios recientes, el colesterol (asociado con glucolípidos y esfingolípidos) formaría microdominios moleculares fuertemente impermeables e implicados en el rechazo a patógenos como bacterias o virus.

Hombre tomándose el pecho

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

Si las placas de colesterol malo crecen «pueden atascar del todo la cañería», causando un infarto de miocardio.

Entonces, ¿dónde está el problema?

Después de lo expuesto anteriormente, no se explica por qué nuestro médico tiene tanto interés en que bajemos la colesterolemia. Vamos a intentar aclararlo.

La forma que tiene el organismo de mover sustancias por nuestro cuerpo es a través de la sangre. Pero la sangre es un líquido acuoso y el colesterol es una molécula hidrófoba totalmente insoluble en medios hídricos. Para poder movilizarla nuestra fisiología recurre a un invento parecido a los bombones: las lipoproteínas.

Hablamos de macromoléculas cuyo relleno sería la parte hidrofóbica (colesterol y triglicéridos, fundamentalmente). La cobertura de chocolate la formarían proteínas y fosfolípidos con la parte hidrofílica orientada hacia fuera, lo que posibilita al bombón viajar a través del sistema circulatorio y al colesterol, en concreto, viajar subido en este tren.

Pues bien, determinados tipos de lipoproteínas, cuando se elevan demasiado, corren serios riesgos de incrustarse en las paredes de nuestras arterias produciendo las temidas placas de ateroma.

Dicho en plata, los trenes de colesterol estrellados nos atascan las cañerías.

Pero no todas las lipoproteínas implican el mismo nivel de riesgo aterogénico.

Por eso, y dado que nuestro colesterol total lo podemos fraccionar según sea la lipoproteína en la que viajen, las famas de las que gozan los diferentes colesteroles son muy distintas.

El bueno, el feo y el malo.

Existen cinco tipos de lipoproteínas en nuestra sangre: quilomicrones, lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), de baja densidad (LDL), de densidad intermedia (IDL) y de alta densidad (HDL).

De ellas, solo tres estarían implicadas directamente en el transporte del colesterol y una de ellas, al elevarse, es la que corre serios riesgos de poner en jaque nuestras tuberías biológicas.

Estas tres lipoproteínas generan las conocidas tres fracciones de colesterol:

El bueno

Las lipoproteínas de alta densidad (high density lipoproteins o, simplemente, HDL) son aquellas que transportan el colesterol al hígado. Allí una parte se utilizará para la síntesis de hormonas y lo que sobra se elimina a través de la bilis hacia el tubo digestivo. De ahí, al exterior a través de las heces.

Como el papel de las HDL es retirar colesterol desde los tejidos periféricos (incluyendo los depositados en las paredes de la arterias) hasta el hígado, a la fracción del colesterol que viaja en la sangre subida a este tren (el HDL-colesterol) se la denomina colesterol bueno.

Obstrucción de un vaso sanguineo por colesterol

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES. El colesterol malo puede provocar un estrechamiento de los vasos sanguíneos.

El malo

Las lipoproteínas de baja densidad (low density lipoproteins o LDL) son lipoproteínas que liberan colesterol del hígado al torrente sanguíneo y se asocian directamente con el riesgo de enfermedades coronarias.

Este LDL-colesterol tendría cuatro efectos nocivos básicos en nuestras arterias:

1. Reduce la luz del vaso, disminuyendo el riego sanguíneo en esa zona.

2. Crea irregularidades en la superficie de sus paredes generando «turbulencias» en el flujo sanguíneo y retroalimentando la formación de nuevas irregularidades.

3. Si las placas crecen pueden atascar del todo la cañería, provocando una estenosis (estrechamiento) del vaso e incluso infartando el tejido irrigado (por falta de oxígeno). Si esto nos sucede en la punta del meñique del pie, posiblemente ni nos enteremos. Pero si ocurre en las arterias coronarias (las que irrigan el corazón) nos causarán un indeseado infarto de miocardio.

4. Toda o parte de la placa que obstruye el vaso se puede desprender de la pared. En ese caso, no celebremos el desatoro. El tapón (trombo) viajará por el torrente sanguíneo y se volverá a atascar donde menos se lo espere con consecuencias muy variables. En el extremo del lóbulo de la oreja no nos quitará el sueño, pero si lo hace en una arteria cerebral, sufrirá un ictus que le va a quitar algo mucho más grave (cuando no la vida).

El feo

Las lipoproteínas de muy baja densidad (very low density lipoproteins o VLDL), al igual que las LDL, son lipoproteínas que liberan colesterol del hígado al torrente sanguíneo. No obstante, el VLDL-colesterol (con este nombre tan feo y complicado) se considera un factor de valoración del colesterol menos relevante que el LDL-colesterol por dos razones.

Primero porque transporta triglicéridos en mucha mayor proporción que colesterol. Segundo, porque su determinación analítica es muy compleja y el laboratorio recurre a métodos indirectos que no son representativos cuando los triglicéridos están muy elevados en la sangre. En estos casos, el valor de VLDL-colesterol lía más que aclara.

Ventajas y desventajas de esta clasificación.

Se trata de una clasificación cómoda y fácilmente entendible por un amplio público, lo que supone una gran ventaja. Además, es útil siempre y cuando los valores de las fracciones de colesterol no sean considerados solo en valor absoluto sino que se sopesen estimando la importancia de los cocientes HDL/LDL y colesterol total/HDL colesterol (índice de aterogenicidad o de Castelli).

Pero también tiene inconvenientes. Somos muchos analistas los que pensamos que esta clasificación puede llevar a generalizaciones erróneas. De hecho, no siempre tener elevada la fracción HDL supone garantizar un «efecto ateroprotector».

Además, las funciones de las lipoproteínas son mucho más complejas que el simple transporte de moléculas, por lo que se induce al error de creer que unas son beneficiosas para la salud (HDL) y otras no (LDL).

Conclusión: el feo no es el VLDL-colesterol, más bien la fea es la clasificación.

Imagen de portada: GETTY IMAGES. Determinados tipos de lipoproteínas, cuando se elevan demasiado, corren serios riesgos de incrustarse en las paredes de nuestras arterias produciendo las temidas placas de ateroma.

FUENTE RESPONSABLE: The Conversation* Por A.Victoria de Andrés Fernández. Abril 2022.A. Victoria de Andrés Fernández es profesora titular en el Departamento de Biología Anima de la Universidad de Málaga.

Sociedad/Física/Biologia/Salud

La «compleja y heterodoxa» relación de Isaac Newton con el cristianismo que mantuvo en secreto toda su vida.

Para el hombre que descubrió la gravedad, «Dios, entre muchas cosas, es el geómetra supremo», el matemático y el físico consumado.

Así le cuenta a BBC Mundo, Robert Iliffe, profesor de Historia de la Ciencia en la Universidad de Oxford y una autoridad en el estudio de las creencias religiosas de la figura culminante de la Revolución Científica del siglo XVII.

Para Newton, Dios creó el mundo de acuerdo con un plan divino, el cual «se puede leer» en la Biblia, «pero también en la naturaleza», en la manera en que ha sido creada.

La idea de Dios que tenía el científico que ayudó a darle forma a nuestra visión racional del mundo era «bastante tradicional, muy monoteísta», pero algunas de sus opiniones sobre la religión pudieron haber sido consideradas «heréticas» por teólogos de su época, dice el investigador.

«La forma en que Newton piensa en Dios es en parte como un matemático que creó el mundo para que una ley matemática fuera inscrita en él».

Iliffe es editor general de The Newton Project, una organización sin fines de lucro que ha recopilado y publicado escritos del científico, y es autor de A Very Short Introduction to Newton y Priest of Nature: the Religious Worlds of Isaac Newton.

Con su guía nos adentramos en el lado religioso de Isaac Newton, quien fue un cristiano devoto que tuvo que mantener en secreto algunas de sus ideas.

Y es que, como señala un reciente artículo de la Universidad de Cambridge, la relación de Newton con el cristianismo era «compleja y heterodoxa».

«Newton era un cristiano inusual».

Dios, según Newton

Newton, quien nació en una época en que las leyes de la naturaleza eran un misterio, sería precisamente el que cambiaría la forma en que entendemos el Universo.

Cielo

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

Algunos ubican su nacimiento en diciembre de 1642, mientras que otros apuntan a enero de 1643, y su muerte se registró en 1727.

Iliffe se adentró en los escritos del científico inglés y encontró, por ejemplo, que en las ediciones posteriores de sus obras Principia y Opticks, había hecho comentarios sobre religión.

Ambas obras se consideran fundamentales en la historia de la ciencia moderna, especialmente la primera, también conocida como Philosophiæ naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural).

En ella, Newton dio a conocer sus descubrimientos sobre mecánica y cálculo matemático, describió las tres leyes del movimiento y estableció las bases de la ley de la gravitación universal.

Portada de Principios matemáticos de la filosofía natural de Newton

FUENTE DE LA IMAGEN – UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE/GETTY IMAGES

En el ensayo académico Newton’s Religious Life and Work, Iliffe señala que en la segunda edición de Principia (1713), Newton abordó «directamente la existencia y la naturaleza de un Creador benigno y científicamente experto en el maravilloso orden del mundo visible».

«Dios era un ser vivo e inteligente definido por su omnipotencia y por su dominio sobre los sirvientes, y era como sirvientes que los humanos debían adorarlo».

«Dios, sin embargo, tenía rasgos reales y absolutos; era eterno y ubicuo, constituía espacio y tiempo, y existió sustancialmente. Aunque la capacidad sensorial de Dios era perfecta, Newton insistía en que no era como los humanos. De hecho, Dios era completamente diferente a la humanidad, carecía de un cuerpo y no dependía de los órganos para experimentar los acontecimientos en el mundo».

Y aclaraba que «poco de la naturaleza de Dios nos era accesible» y que «al hablar podríamos atribuirle emociones humanas, pero eso era un resultado de nuestras propias limitaciones».

Newton escribió: «El Dios supremo es un Ser eterno, infinito, absolutamente perfecto».

¿Quién fue Jesús?

Newton era protestante, no aceptaba la autoridad de la Iglesia Católica Romana, del Papa.

Ilustración de Jesús

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY IMAGES

No reconocía la doctrina de la Santísima Trinidad, la idea de la unidad del Padre, del Hijo y del Espíritu Santo.

En su ensayo, Iliffe explica que en la década de 1670, Newton llegó a una conclusión: «que una forma simple y auténtica de cristianismo había sido pervertida por corruptores en los siglos posteriores a la vida de Jesucristo, produciendo el tipo de religión que ahora era aceptada como ortodoxa por la Iglesia Católica Romana y, en cierta medida, por la Iglesia de Inglaterra».

El científico creía que «la noción ortodoxa de la Trinidad era una ficción que fue inventada a principios del siglo IV» y posteriormente difundida.

El autor le explica a BBC Mundo que para Newton, Jesús era divino, pero no una deidad y que considerarlo así constituía politeísmo. «Hay un solo Dios y el Padre no es lo mismo que el Hijo».

De acuerdo con el matemático -señala el investigador- «Jesús existió como un espíritu o la palabra antes de que se encarnara como Jesucristo hace poco más de 2000 años».

Fue una figura de quien se había profetizado como el Mesías en la Biblia hebrea y de cuyas enseñanzas daba cuenta fiel el Nuevo Testamento.

La crucifixión de Cristo en un vitral de la iglesia de San Andrés, Inglaterra.

La crucifixión de Cristo en un vitral de la iglesia de San Andrés, Inglaterra.

«Jesús era alguien que tenía una misión y parte de esa misión era que iba a morir y que los seres humanos, o al menos los cristianos, tenían la obligación de intentar vivir a su altura, imitar sus acciones».

Para Newton, Jesús, en vida, fue una especie de fusión de lo natural y lo sobrenatural.

«Lo consideraba el Hijo de Dios, pero al no creer en la Santísima Trinidad, Jesús no es Dios. Por lo que hay una gran diferencia para Newton entre Jesucristo como un ser creado y Dios, como alguien que no es creado, sino que es el creador de todas las cosas».

Y aunque reconocía que hasta cierto punto Jesús merecía ser venerado, el completo foco de la adoración se le debía solo a Dios.

«Cristo no vino para disminuir la adoración de su padre», escribió Newton.

La razón

Iliffe señala que para Newton discernir lo que Dios quería era en parte posible a través del trabajo empírico, es decir, de la experimentación y la observación.

Ilustración de Isaac Newton haciendo un experimento

FUENTE DE LA IMAGEN -ANN RONAN PICTURES/PRINT COLLECTOR/ GETTY IMAGES

«Pero también, en parte, se podía determinar con el uso de la mente a través, por ejemplo, de la razón y de las matemáticas».

Uno de los objetivos de la filosofía natural, que es la antigua definición de ciencia, era «discernir la mente de Dios viendo a través de su creación».

Mientras que la idea de otro campo conocido como teología natural era que «uno puede aprender de la extraordinaria brillantez de la creación de Dios a medida que aprende más del mundo natural».

En ese sentido, recordamos una frase que el investigador dijo en un programa de la BBC de 2019:

«En lo que llamamos la teología natural, que es leer la existencia y los atributos de Dios a partir del mundo creado, Newton ofreció pruebas nuevas para los estándares de la época y probó para su propia satisfacción y la de otros que Dios era un matemático y un físico, obviamente un matemático y físico consumado».

Y eso es clave para entender el pensamiento religioso de Newton.

Un imponente Sir Isaac Newton, de Eduardo Paolozzi, en la Biblioteca Británica de Londres.

FUENTE DE LA IMAGEN – MATÍAS ZIBELL

Un imponente Sir Isaac Newton, de Eduardo Paolozzi, en la Biblioteca Británica de Londres.

«En el mundo secular moderno pensamos que entre más aprendemos de la naturaleza, más apoyamos la secularización, la idea de que los seres humanos están en control del mundo y que ellos mismos son capaces de entender un mundo que ha existido hace muchísimo tiempo y que no fue creado por Dios», señala el experto en conversación con BBC Mundo.

«Pero para Newton y sus colegas, es exactamente lo contrario: entre más aprendes sobre la estructura del sistema solar, la vía láctea, la anatomía del cuerpo, la ecología, se hace cada vez más obvio que esto no pudo haber surgido por casualidad y que es producto de una inteligencia que lo diseñó».

También la percibieron como una «inteligencia cuidadora» -indica el profesor- porque «Dios ha creado, por ejemplo, el sistema solar de una manera que es perfecta para que el tipo de belleza de la vida prospere y esa es en gran parte la opinión de muchas personas en Reino Unido y otras partes hasta principios del siglo XIX».

En la Ilustración hubo mucha gente con una visión diferente, en la que Dios es una fantasía, y allí Iliffe encuentra una fascinante paradoja: «esos filósofos, esas figuras anticlericales de la Ilustración, muchos de ellos profundamente antirreligiosos, creen en una Ilustración cuyo creador es Isaac Newton».

En privado

Iliffe invita a ubicarnos en la época en que vivió Newton para comprender que los puntos de vista opuestos al dogma de la Santa Trinidad, se consideraban formalmente heréticos, iban explícitamente en contra de las doctrinas de la Iglesia de Inglaterra y de la Iglesia Católica Romana.

Biblia

Newton estudió la Biblia y se sintió fascinado por la religión.

El matemático vivió tiempos revolucionarios en Inglaterra: de niño atestiguó una guerra civil y cuando fue a la Universidad de Cambridge, en 1661, se dio la restauración de la monarquía.

Y en esos momentos convulsos, la idea de que alguien pudiese calificar la doctrina de la Trinidad como un mito o una mentira era «algo terrible para casi todos los teólogos», reflexiona el experto.

«Lo que hace Newton es profundamente radical, era algo que podía perturbar el tejido social y, por eso, mantiene sus escritos en secreto».

De acuerdo con el profesor, para la última parte de la década de 1670, Newton ya tenía ideas contrarias a la Trinidad.

«Tuvo este secreto por medio siglo, quizás incluso por 60 años. De haberse revelado ampliamente, podría haber sido juzgado por blasfemia en algún punto».

«Nunca habría podido ocupar ninguno de sus cargos como miembro del Trinity College, como profesor de matemáticas, nunca se habría convertido en miembro del parlamento, nunca habría sido presidente de la Royal Society. Nunca habría sido nombrado caballero: Sir Isaac Newton».

Aunque compartió sus opiniones religiosas con un grupo selecto de personas de su confianza, todavía es un misterio cuántas realmente conocían su secreto.

Un deber

¿Cómo reconciliar las creencias religiosas de Newton con su ciencia?

En el interior de la Abadía de Westminster, en Londres, hay un monumento a Sir Isaac Newton, en un área a menudo conocida como "el rincón de los científicos".

En el interior de la Abadía de Westminster, en Londres, hay un monumento a Sir Isaac Newton, en un área a menudo conocida como «el rincón de los científicos».

«Uno podría decir que sus puntos de vista sobre la Santísima Trinidad son hiperracionales», responde el autor.

«En cierto modo, suenan a como era él, una persona que aplicaba su mente científica y sus herramientas científicas a la comprensión de las escrituras y la historia sagrada».

Esas ideas surgen de «una profunda convicción de que la religión es comprensible, es racional».

«Y eso choca con la barrera que representa la comprensión de Dios, pues él piensa que hay muchos aspectos de Dios que actualmente son incomprensibles: Dios es infinito, Dios nos es ajeno en gran medida. Si embargo, tenemos mecanismos o herramientas para tratar de entenderlo».

«Es como si para Newton, las personas como él y otros cristianos tuviesen la obligación o el deber de comprender la mente de Dios. Eso es lo que hace la ciencia, eso es lo que hace leer la Biblia. Todo es parte de un esfuerzo muy general por tratar de comprender las intenciones de Dios».

Ante todo, la religión

Newton se percibió a sí mismo como un hombre profundamente piadoso.

Un vitral que escenifica la natividad en la iglesia Santa María la Virgen, en Willingdon, Inglaterra.

Un vitral que escenifica la natividad en la iglesia Santa María la Virgen, en Willingdon, Inglaterra.

«Se ve como retratado en la Biblia: hay batallas entre el bien y el mal y la esperanza de los cristianos es que triunfe el bien, que Cristo regrese y reine con sus santos, y que haya mortales gobernados por Jesucristo y los santos», indica el académico.

«Yo creo que Newton tenía la esperanza de que resucitaría como un santo».

Pero también se percibió como un erudito piadoso que tenía un don especial, una especie de regalo de Dios, y «la forma en que puede expresarse más fácilmente como cristiano es a través de su trabajo académico».

Iliffe aclara que la pregunta entonces no es: ¿cómo este genio científico realizó todo ese trabajo bíblico en su tiempo libre? sino: ¿cómo este intensamente devoto erudito cristiano hizo filosofía natural o matemáticas cuando su vida estaba dedicada, como se puede ver en The Newton Project, a la religión, al estudio religioso?

«Es un hombre profundamente religioso y creo que aún hay mucha gente que confunde la naturaleza de su genio», dice el profesor.

«No es que haya desperdiciado su tiempo en religión, sino que es la religión, su convicción, su ambición, su imaginación, el impulso que proviene de esa sensibilidad religiosa, lo que le permite hacer cosas como inventar el cálculo, descubrir la gravitación universal y los principios que la sustentan, las leyes del movimiento y así sucesivamente».

«Hace todo eso, y no necesariamente en su tiempo libre, pero representa una pequeña parte de las actividades generales en las que Newton estaba involucrado y eso lo convierte en una figura aún más grande, en algunos aspectos, que la que mucha gente conoce».

Imagen de portada: Gentileza de GETTY IMAGES

FUENTE RESPONSABLE: BBC News Mundo. Por Margarita Rodríguez.Abril 2022.

Sociedad y Cultura/Ciencia/Religión/Física

 

Un científico desafía a la muerte con las leyes de la física.

El divulgador noruego Andreas Wahl ha sobrevivido a un rayo, a un incendio y al disparo de un rifle. No es magia, es la teoría llevada a la práctica.

Explicar las leyes de la física no es una tarea fácil. Tanto es así que en algún momento alguien tuvo que inventar la historia de Newton y la manzana para ilustrar una fuerza que todos hemos experimentado decenas de veces con cada caída. Cuando se trata de explicar las leyes de la física, lo mejor es ponerse a uno mismo como conejillo de indias. Es lo que hace el físico y presentador noruego Andreas Wahl, que ha demostrado cómo se puede desafiar a la muerte si se conocen las leyes del universo.

Si deseas profundizar sobre esta entrada; cliquea por favor donde se encuentra escrito en “negrita”.

Gracias a Newton, a Benjamin Franklin y a Sadi Carnot, Wahl ha sobrevivido entre otras hazañas a un disparo en una piscina, a una caída de 14 metros, a un incendio y a la caída de un rayo. ¿Quién dijo que la teoría no podía salvarte la vida?

Physicist Andreas Wahl puts his body on the line on his tv-show «Life on the line»

Wahl, que ahora tiene 52.6 mil seguidores en Instagram, se jugó la vida para demostrar las leyes de la física durante el año 2016 en el programa noruego Med livet som innsats (Mi vida en juego), pero es ahora cuando las redes sociales han dado una nueva vida a sus experimentos. Se trataba de un programa de 8 episodios, 8 experimentos y 8 ocasiones en las que su vida pendía de un hilo, a veces literalmente, la mezcla perfecta entre la divulgación científica y Jackass.

En uno de sus experimentos más vistoso en Youtube, Wahl se disparaba así mismo con un rifle de asalto AG3 en el fondo de una piscina para demostrar cómo la densidad del agua (mucho mayor que la del aire) afecta a la velocidad de una bala. Wahl había medido la densidad, la velocidad de disparo del AG3 y la distancia a que colocarse para convertir el disparo en algo inofensivo. Ya solo le quedaba apostar su vida por la ciencia. Lo bueno de la física es que es la única fuerza que no viola sus leyes (no en estas escalas, pero nadie se jugaría el tipo con la física cuántica) y, efectivamente, la bala se fue ralentizando hasta caer rendida a los pies de Wahl.

En otro experimento voló por la ciudad agarrado a varias decenas de globos de helio como en la película de Up; en otro, atravesó un muro de fuego sin otra protección que una capa de agua como la del rocío de la mañana. En otra ocasión, para demostrar la segunda ley del movimiento circular de Newton según la cual los objetos con una fuerza centrípeta giran más rápido a medida que se aproximan al punto central, Wahl saltó de una altura de 14 metros atado a una cuerda con una pelota de hockey en su otro extremo. La pelota no estaba atada al poste, sino que debía girar alrededor suya hasta atarse sola para hacer de tope. Todo dependía del cálculo entre la velocidad de giro de la pelota y la de caída de Wahl. Él sobrevivió; si tu lo intentas, no te prometemos nada.

Por último, en una célebre demostración de la conducción eléctrica Wahl hizo caer un rayo sobre su cabeza. Él estaba vestido con un traje metálico que debía conducir la corriente a través de su cuerpo y estaba conectado a una toma de tierra. La corriente eléctrica le atravesó de la cabeza a los pies hasta desaparecer dejándole ileso. Al no haber habido ninguna resistencia eléctrica, no tuvo consecuencias en su cuerpo.

La física es así. Es teoría, pero también puede salvarte la vida.

Imagen de portada:Gentileza de Esquire

FUENTE RESPONSABLE: Esquire. Por Alberto Hernando. Abril 2022.

Sociedad y Cultura/Vida/Curiosidades/Física