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Posible evidencia de otros universos

Astrónomos dirigidos por el físico matemático Sir Roger Penrose, Emeritus Rouse Ball profesor de Matemáticas en el Instituto de Matemáticas de la Universidad de Oxford y Vahe Gurzadyan de la Universidad Estatal de Yerevan en Armenia han encontrado la primera evidencia de que nuestro universo fue “golpeado” en colisiones con otros universos, basados en datos de la radiación de fondo de microondas (CMB) adquiridos por el telescopio espacial Planck.

El mes pasado, se anunció que se había encontrado patrones circulares concéntricos en el CMB, sugiriendo que no hubo un Big Bang sino muchos de ellos, como si viviéramos en un universo cíclico en el que al final de un “eón” el universo desencadena otro Big Bang que comienza con otro eón, repitiéndose este proceso indefinidamente. https://quantitos.wordpress.com/2010/12/02/%C2%BFmas-de-un-big-bang/

Ahora, otro grupo expreso que han encontrado algo más en el eco del Big Bang: evidencia de un modelo inflacionario en el que el universo que vemos no es más que una burbuja entre burbujas infinitas u otros universos donde las leyes de la física puede ser radicalmente diferentes a la nuestra. Estas burbujas, probablemente tuvieron un pasado violento, empujándose entre sí y dejando “moretones cósmicos”, donde se tocaron. Si es así, estos golpes deben ser visibles en el CMB.

Stephen Feeney del University College de Londres y sus colegas informaron que han observado evidencia tentativa de cuatro golpes en forma de patrones circulares, lo que implica que nuestro universo se estrelló contra otras burbujas al menos cuatro veces en el pasado. Sin embargo los escépticos creen que estos “círculos” en el WMAP podría ser una ilusión. Feeney, de hecho, reconoce que “es bastante fácil confundir propiedades estadísticamente poco probables en un conjunto de datos grandes, como el CMB”.

En las últimas semanas, varios científicos han confirmado lo que encontró Pernose, mientras otros no han encontrado evidencia de ello. Solo falta esperar nuevos datos recolectados por el telescopio espacial Planck que está actualmente explorando la radiación de fondo de microondas y que confirmarían las nuevas teorías o refutarían los resultados.

Más información sobre múltiples universos: http://es.wikipedia.org/wiki/Multiverso

 

Posible señales de colisiones con otras burbuja en el CMB.

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Partícula X explica la materia oscura y la antimateria

Una partícula hipotética y nueva podría resolver dos misterios cósmicos a la vez: de que está hecha la materia oscura, y por qué no hay suficiente materia para que podamos existir en absoluto.

Los cosmólogos piensan que la misma cantidad de materia y antimateria deberían haberse creado en el Big Bang, y las partículas y antipartículas de inmediato comenzaron a chocar y extinguirse unas con las otras. Pero el hecho de que las estrellas y los planetas existan en la actualidad es la prueba de que eso no fue lo que pasó. “Si la materia y la antimateria se crearon en la misma cantidad en el universo temprano, todos se habrían aniquilado [entre sí], tuvo que haber cierta asimetría que sobraba.” Expresó el físico teórico Sean Tulin del Instituto de Física de Canadá TRIUMF.

Junto con los físicos Hooman Davoudiasl del Brookhaven National Lab, David Morrissey de TRIUMF y Kris Sigurdson, de la Universidad de British Columbia. Tulin sugirió una manera de resolver el problema de la antimateria que falta: Ocultarla como materia oscura. “Si nuestra teoría es correcta, será capaz de mostrar lo que es la materia oscura”, dijo Tulin.

La mayor parte de lo que sabemos sobre la materia oscura es que es algo misterioso que conforma una cuarta parte de la densidad total del universo, pero que se niega a interactuar con la materia ordinaria. El candidato más popular para la materia oscura es una débil interacción teórica de partículas masivas, o WIMP, que se relaciona sólo con la fuerza nuclear débil y la gravedad. Se esperan que sean cerca de 100 veces más masivos que un protón, y que son su propia antipartícula – cuando dos WIMPs se encuentran en el espacio, se aniquilan entre sí.

La partícula teórica nueva “es completamente diferente de la idea del WIMP,” dijo Tulin. La partícula propuesta, llamado simplemente “X”, tiene una antipartícula separada llamada “anti-X.” Igual cantidad de X y anti-X -fueron creados en el Big Bang, y luego decayeron a partículas más ligeras. Cada X decayó en un neutrón o dos partículas de materia oscura, llamada Y y Φ. Y cada anti-X se convirtió en un anti-neutrón o alguna partícula de anti- materia obscura.

Pero la hipotética partícula X prefirió decaer en materia ordinaria en vez de la materia oscura, lo que se produjo más neutrones. Anti-X eligió decaer en anti-materia oscura. Después de que todas las partículas y anti-partículas que podrían encontrarse chocaron y se eliminaron el uno al otro, el universo se quedó con algunos neutrones extra y un número correspondiente de  partículas de anti-materia oscura.

Sin embargo en el nuevo modelo, debe haber el mismo número absoluto de partículas regulares de materia y partículas de materia oscura después de que todas las partículas que pudieron haberse destruido lo hayan hecho. Si las partículas de materia oscura tienen una masa entre dos y tres veces la masa del protón, entonces el universo termina con cinco veces más materia oscura que materia ordinaria, pero en esencia es la misma cantidad.

Las evidencias de esta nueva forma de materia oscura podrían ser detectadas por los experimentos existentes. “Es una idea muy novedosa”, dijo el físico en astropartículas Subir Sarkar de la Universidad de Oxford, que ha sugerido la detección de formas diferentes de materia oscura mediante la observación de su acumulación en el Sol.

 

Sugieren resolver el problema de la antimateria que falta ocultándola como materia oscura.

¿Más de un Big Bang?

De acuerdo con la teoría del Big Bang, el tiempo ni siquiera existía antes de este punto hace unos 13.7 mil millones años. Pero ahora, el físico Roger Penrose de la Universidad de Oxford y Gurzadyan Vahe del Instituto de Física de Yerevan en Armenia han encontrado un “efecto” en la radiación de fondo de microondas (CMB) que les permite ver que paso antes del Big Bang.

El CMB es la radiación que existe en todo el universo, y se cree que pudo haber quedado de cuando el universo tenía sólo 300.000 años. A principios de 1990, los científicos descubrieron que la temperatura del CMB tiene anisotropías, lo que significa que la temperatura oscila en un nivel de aproximadamente 1 parte en 100.000. Estas fluctuaciones que se consideran fueron al azar, proporcionan una de las principales evidencias observacionales sobre la teoría del Big Bang, ya que se cree que las pequeñas fluctuaciones se han convertido en las estructuras a gran escala que vemos hoy.

Sin embargo, Penrose y Gurzadyan han descubierto círculos concéntricos dentro del CMB en el que la variación de la temperatura es mucho menor de lo esperado, lo que implica que las anisotropías del CMB no son completamente aleatorias. Los científicos creen que estos círculos se derivaron de los resultados de las colisiones entre agujeros negros supermasivos que lanzaron enormes e isotrópicas explosiones de energía, que tienen mucha más fuerza que las variaciones normales en la temperatura local. Lo extraño es que los científicos calculan que algunos de estos círculos deben haber ocurrido antes del momento del Big Bang.

El descubrimiento no sugiere que no hubo un Big Bang – más bien, apoya la idea de que podría haber sido muchos de ellos. Los científicos explican que los círculos del CMB apoyan la posibilidad de que vivimos en un universo cíclico, en el que al final de un “eón” el universo desencadena otro Big Bang que comienza con otro eón, y el proceso se repetirá indefinidamente. Los agujeros negro que causaron los círculos probablemente ocurrieron en las últimas etapas del eón anterior al nuestro, según los científicos. Debido a la gran importancia de estos pequeños círculos, los científicos seguirán trabajando para confirmar su existencia y ver qué modelos lo pueden explicar mejor.

La idea de la cosmología cíclica es que, cuando un universo se expande en toda su extensión, los agujeros negros se evaporan y toda la información que contenían se desvanecerá, eliminando la entropía del universo. En este punto, un nuevo eón con un estado de baja entropía comenzara.

 

Colisiones entre agujeros negros supermasivos liberaron enormes cantidades de energía que podrían aparecer como ráfagas esféricas.

Átomos de antimateria

Científicos en el CERN han logrado capturar átomos de antimateria (antihidrógeno) por primera vez. Esto les brindara la posibilidad de llevar a cabo un estudio más detallado del antihidrógeno, que a su vez permitirá a los científicos comparar la materia y la antimateria y eventualmente entender la naturaleza y los orígenes del universo.

Comprender la antimateria es uno de los mayores desafíos que enfrenta la ciencia – la mayoría de los físicos teóricos y cosmólogos creen que en el Big Bang, cuando el universo fue creado, la materia y la antimateria se produjeron en cantidades iguales. Sin embargo, nuestro mundo está hecho de materia, y la antimateria parece haber desaparecido. Comprender la antimateria podría arrojar luz sobre por qué casi todo en el universo conocido se compone de materia.

La antimateria ha sido muy difícil de manipular porque la materia y la antimateria no se llevan, se destruyen instantáneamente la una contra la otra al contacto, en un destello violento de energía. En el 2002 los científicos del CERN produjeron átomos de antihidrógeno en grandes cantidades, pero tenían una vida útil muy corta – sólo varios milisegundos – porque el anti-hidrógeno entraba en contacto con las paredes de sus contenedores y se aniquilaban.

En este último experimento la vida útil de los átomos de anti-idrógeno se amplió mediante el uso de campos magnéticos que atrapo esos átomos y así evito que entraran en contacto con la materia. Los investigadores crearon 38 átomos de antihidrógeno y se aferraron a ellos por cerca de una décima de segundo, que es el tiempo suficiente para estudiarlos, expreso el profesor Jeffrey Hangst, del equipo de científicos del CERN que trabajó en el programa. Para atrapar tan sólo 38 átomos, se tuvo que ejecutar el experimento 335 veces.

Longair Malcolm, profesor de filosofía natural en la Universidad de Cambridge, dijo a CNN que los resultados del CERN eran un logro considerable. “En el Big Bang creemos que las temperaturas eran muy, muy altas y entendemos la teoría de por qué la antimateria desapareció, pero no hay una teoría física que lo respalde”. La antimateria fue predicha por primera vez en 1931 por el físico británico Paul Dirac, quien especulo que la antimateria es materia ordinaria a la inversa.

 

Átomos de antihidrógeno no interceptados y aniquilados en la superficie interna de la trampa ALPHA.

LHC crea mini Big Bangs

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN ha sido testigo de las temperaturas más altas jamás producidas por un experimento científico. El 7 de noviembre, el LHC empezó a chocar iones de plomo de frente, en lugar de las habituales colisiones protón-protón. Esto produjo una oleada de lo que se conoce como mini Big Bangs: densas bolas de fuego que tienen temperaturas de unos 10 billones °C. Tomado

En dichas temperaturas y energías, los núcleos de los átomos se funden en una mezcla constituyente de sus propios quarks y gluones (casi) libres que son los componentes básicos de la materia. Esto se conoce como plasma de quark-gluón que en lugar de ser un gas, se comporta como un líquido perfecto. Se cree que existió durante los primeros 20 a 30 microsegundos después de que el universo naciera en el Big Bang.

La formación del plasma es una predicción clave en la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD), la cual nos indica que a medida que nos remontemos más atrás en la historia del universo, la fuerza de la interacción fuerte (responsable de la cohesión de los núcleos atómicos) cae casi a cero. El descubrimiento de esta llamada “libertad asintótica” es lo que les otorgo un Premio Nobel a David Politzer, Frank Wilczek y Gross David en 2004.

El plasma de quark-gluon se ha estudiado con gran detalle en el Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC) en Upton, Nueva York, donde se choca iones de oro. En febrero de 2010, los investigadores del RHIC informaron de la creación de un plasma que tenia temperaturas de alrededor de 4 billones °C. Ahora, gracias a un haz de 287 TeV, iones de plomo chocan con energías aproximadamente 13,5 veces mayor que lo que se ha logrado en el RHIC. Las bolas de fuego del plasma resultante permitirán a los físicos del CERN estudiar el universo como era una millonésima de segundo después del Big Bang.

Más sobre la cromodinámica cuántica:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cromodin%C3%A1mica_cu%C3%A1ntica#Libertad_asint.C3.B3tica

Colisiones de iones de plomo/ALICE.

Cero es igual a universo

Hola soy 29alabs, y estaré de escritor invitado en este blog que se me hace un esfuerzo fantástico por parte de su autora andynatsume, desde que me enteré de este proyecto estuve pensado qué sería un buen introductorio para este blog que yo pudiera escribir y aprovechando que Stephen Hawking  acaba de declarar que no se necesita un dios para crear el universo y que el universo puede ser creado de la nada, decidí que se puede profundizar mucho en este tema.

De entrada todas estas declaraciones pueden sonar vagas, inquietantes e inconclusas, pero Hawking no es el primero en proponer este universo de la nada, varias teorías acerca de la forma del universo proponen que un universo puede empezar desde cero, por lo que sabemos el universo puede ser plano, curvo, esférico, en forma de silla de montar, cerrado o abierto o incluso alguna forma en una cuarta dimensión que desconozcamos ¿pero cómo saber la forma de universo con certeza? Una de las formas es pesar el universo, al igual que nosotros podemos hacernos una idea de como es una persona físicamente cuando nos dicen que pesa 120 o 50kg , si supiéramos el peso del universo podemos saber el tipo de curvatura que tiene y por lo tanto su forma, también nos dice algo más, como terminara, complementando podemos confiar en la geometría para decirnos la forma del universo.

El peso del universo no ha arrojado nada concluso, hemos descubierto que podemos pesar el universo a través del peso de las galaxias que se mide usando la masiva gravedad y teoría de la relatividad, para encontrar que la mayor parte del peso del universo la compone materia que no brilla en la oscuridad (creativamente llamada “materia oscura“), la geometría es esperanzadora, varios astrónomos han medido un triangulo de 10^5 años luz que se remonta al principio del universo, y a través de simulaciones de universos realizadas en una computadora, vimos que al que más se parece es a un universo plano (con un 1% de error).

Que el universo sea plano, es una revelación mastodóntica en el mundo de la ciencia, podemos saber como el universo terminará (ya sea todos nuestros átomos se detienen o bien la gravedad nos dejará ir todos y llegando a la velocidad de la luz, todos desapareceremos) pero más importante aún, nos da una idea de como comenzó el universo, *hint* la energía del universo es igual a cero.

¿Pero como algo puede venir de cero? A través de las matemáticas, muchas de las ecuaciones las igualamos a cero, y nada dice que el mundo real algo así pueda pasar, regresando un poco al tema del peso, mucha de nuestra masa está compuesta por espacio vacío, quitando todos los protones, neutrones, quarks y radiación, 90% de nosotros es espacio vacío, ¿y sí 90% de nuestro universo fuera espacio vacío? ¿Podría acaso significar que el espacio vacío puede colapsar en si mismo y (con unos pocos de polvos cuánticos) crear universos? La respuesta es sí, no, tal vez, para valores menores a cero, en menos de un segundo sí, quien sabe.

Se levantan varios problemas de todo esto, no es tan simple hacer estas declaraciones y mucho menos explicarlas algunos problemas son:

  • No estamos seguros de que el universo sea plano ( tal vez es plano para la distancia en que lo medimos)
  • No podemos asegurar que el universo haya sido plano siempre (tal vez empezó de manera curva)
  • Las fluctuaciones cuánticas son muy complicadas, se puede violar el principio de la conservación de la energía (la energía no se crea ni se destruye) pero solo por tiempo limitado, un universo que durase mucho tiempo como el nuestro sería una casualidad muy grande.

Hawking no está sólo al decir que un universo puede salir de la nada, pero tampoco es fácil explicarlo ni para los cientificos ni para el publico general, hay tanta omisiones, reducciones, simplificaciones que algo así no puede explicarse con un simple sí o no, sin embargo es interesante pensar que es posible levantar algo de la nada y es bonito pensar, que todavía hay grandes misterios allá afuera que pueden ser resueltos usando principios básicos desarrollados aquí en este bello punto azul perdido en el espacio.

Para saber más:

  • Leo Krauss, ‘A Universe From Nothing‘, video en youtube de donde se levanta la mayor parte de esta entrada.
  • Wonder Of The Solar System, una serie de programas de la BBC con Brian Cox como host, que explica como pequeños principios simples aquí en la tierra pueden generar cosas gigantes e inimaginables como las nubes en la tierra obedecen los mismos principios que las nebulosas que crearon los planetas y las estrellas.

“Dios no creo el universo”

Stephen Hawking en su más reciente obra The Grand Design argumenta que el Big Bang no fue por una intervención divina sino más bien un hecho inevitable debido a la ley de la gravedad. “Debido a que existe una ley como la gravedad, el universo puede y se creara él mismo de la nada”, escribe. Creación espontánea es la razón de que haya algo en vez de nada, el por qué existe el universo, el por qué existimos.

Sir Isaac Newton decía que el universo debía haber sido diseñado por Dios, ya que no podría haberse creado a partir del caos. Hawking expresa que el primer golpe a la creencia de Newton  fue la observación en 1992 de un planeta orbitando una estrella que no era nuestro Sol. “Eso hace que las coincidencias de nuestras condiciones planetarias – el único Sol, la combinación afortunada de la distancia Tierra-Sol y la masa solar – hacen mucho menos convincente como evidencia de que la Tierra ha sido cuidadosamente diseñado sólo para nosotros, los seres humanos”.

En uno de sus libros anteriores A Brief History of Time, parecía haber aceptado el rol de Dios en la creación del universo: “Si nosotros llegáramos a descubrir una teoría completa eso sería el último triunfo de la humanidad porque entenderíamos la mente de Dios”.

Pero en su más reciente trabajo que hizo en colaboración con el  físico americano Leonard Mlodinow expresa que las nuevas teorías no muestran a un creador como necesario. La Teoría-M, una forma de la teoría de cuerdas alcanzara la meta preciada: “La Teoría-M es la teoría unificada que Einstein estaba esperando encontrar”.

“El hecho de que nosotros seres humanos- simples conjuntos de partículas fundamentales de la naturaleza- que han sido capaces de llegar tan cerca para comprender las leyes que nos rigen tanto a nosotros como a nuestro universo es un gran triunfo.”

The Grand Design se publicara el próximo 9 de Septiembre.

Hubble Ultra Deep Field/NASA