Aspectos clave de la física teórica

Un granjero tenía una granja con gallinas. Pero las gallinas no ponían huevos. Así que el granjero, preocupado y queriendo encontrar una solución, se fue a visitar a un famoso físico teórico, y le expuso el problema.

El físico teórico, tras varios meses de investigación, llamó al granjero y le dijo: “Tengo una solución para tu problema, pero siempre que las gallinas sean perfectamente esféricas, y estén en un vacío absoluto”.

Imagen del evento de desintegración del bosón de Higgs en el LHC, Ginebra
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Física: detalles sobre el campo de Higgs y Einstein

Muchas veces, cuando hago comentarios en temas de gran nivel sobre el mundo de la física, me siento cohibido.

¿Qué hace el idiota de La leyenda de Darwan hablando otra vez de lo que no sabe? ¿Cuándo vamos a tener la oportunidad de ver cómo un tren de mercancías le pasa por encima del cráneo?

Sin embargo, creo que es bueno que los ignorantes como yo en materias de alto nivel digamos algo también. Incluso si se trata de un comentario sobre el prestigioso Instituto de Física Teórica (IFT), una entidad que, vaya por delante, admiro y valoro por su importante trabajo de divulgación. Una entidad donde hay personal de altísimo nivel, físicos reputados que tienen carreras brillantes y reconocidas.

La famosa imagen, ya icónica, de la detección de un bosón de Higgs el el Large Hadron Collider (LHC).
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Alternativa a la materia oscura basada en la relatividad general

Recientemente la Agencia Espacial Europea (ESA) anunció que, mediante el telescopio Hubble, habían descubierto una galaxia en la que la mayor parte de la materia oscura había desaparecido de la misma. Yo entonces les pregunté cómo podía desaparecer algo que no se conoce, y cuya existencia y naturaleza no ha sido verificada.

Naturalmente no me contestaron. Debieron pensar, con razón, que se trataba de “otro de esos pesados, que se dedican a preguntar tonterías y cuestiones sin sentido”. Y es verdad: no tiene sentido. Tan poco sentido como todo lo que tenga que ver con la materia oscura.

Pero, dejando aparte mi pregunta absurda y merecedora de una paliza por parte de tres gorilas en un callejón oscuro, ¿podemos seguir insistiendo en la materia oscura? ¿O ha llegado la hora de buscar alternativas? Puede que haya una explicación real.

Si solo se tiene en cuenta la gravedad, las estrellas del borde exterior de las galaxias saldrían despedidas. Algo las retiene; una fuerza gravitatoria creada por un concepto llamado materia oscura. O una modificación de la teoría general de la relatividad.
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Física teórica: la generación perdida

Puede que el título de esta entrada suene algo exagerado, o forzado. Si lo creen así, sobre todo viniendo de alguien que no es físico, les diré que, ciertamente, yo no soy quién para dar una valoración objetiva de la física de los últimos cuarenta años. Pero sí lo es el doctor Lee Smolin, prestigioso físico teórico reconocido internacionalmente como una de las mentes más brillantes de estos últimos treinta años.

Smolin es el autor de un polémico libro, “Las dudas de la física en el siglo XXI“, obra de la que ya hablé en su día, y que ha sido una luz en el mar de oscuridad que ha rodeado a la física teórica desde los años ochenta del siglo XX. Un libro revelador que me cautivó desde su primera página, y que cada vez tiene más apoyos de otros físicos, por la historia que cuenta de la física teórica. Y de cómo se ha perdido una generación de grandes mentes, invirtiendo grandes sumas de dinero y recursos en un galimatías absurdo y sin ninguna posibilidad de salida. Un galimatías llamado “teoría de cuerdas”.

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Cada cual elige a sus héroes. El mío es Lee Smolin. Se adelantó 20 años al caos que rige actualmente la física teórica, e intenta buscar salidas constantemente.

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El camino a los límites del conocimiento teórico

Vamos con un nuevo artículo sobre los límites de la ciencia, que pretendemos explorar y conocer, y los límites de ciertos comentarios en  revistas y periódicos sobre la necesidad de alcanzar esos límites. Para algunos, cualquier paso en la exploración del universo es una pérdida de tiempo. Es afortunado que esa gente no tenga la última palabra. Aunque a  veces la tienen, y es entonces cuando vemos cómo se queman libros y se incendian universidades. Vamos con la primera frase:

Cualquier conocimiento, cualquiera, eleva las posibilidades supervivencia de la especie.

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Imagen aérea del LHC con indicación del túnel de aceleración de los hadrones

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Detectada violación de simetría en antimuón

Ciertamente, el título de la entrada parece sacado de un guión de Star Trek, pero déjenme que les explique la importancia que tiene este fascinante descubrimiento, que, como siempre que es importante y quizás crucial, no ha llamado la atención de casi nadie. Lo cual me llama poderosamente la atención.

Entre la masa ingente de información falsa o tergiversada que aparece cada día, me llamó la atención recientemente un pequeño artículo en una revista de física sobre un fenómeno que pasaré a explicar a continuación, y que atrajo mi mirada, porque no era la típica noticia de alguien revolucionando la física y negando la teoría de la relatividad, o cosas similares. Esto parecía más sólido, más coherente, y, de serlo, podría ser extremadamente revolucionario en el mundo de la física de partículas.

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El acelerador de partículas LHC en el CERN, Ginebra

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Un salto atrás en la física para un nuevo impulso

Hoy he estado leyendo un interesantísimo artículo de un físico altamente implicado en los trabajos relacionados con el CERN de Ginebra, Ben Allanach, y concretamente con el famoso acelerador de partículas LHC. Sí, ese que nos engullirá a todos en un agujero negro.

Reconozco que he empezado la lectura con cierto pesimismo, esperando otro evangelizador de ideas que no tienen base alguna experimental y no son falsables, y viendo el tono inicial del mismo, muy similar a mucho otro material que se publica actualmente. Luego he empezado a creer que el texto iba a darme una desagradable sorpresa, cuando ha empezado a hablar de la teoría de cuerdas, y, sobre todo, de la supersimetría. Ambas, cuerdas y supersimetría, son dos ideas que llevan años encima de las mesas de los físicos, y que no han aportado nada concreto; solo números y más números, pero sin resultados visibles y evidentes. Incluso el autor del texto parece reconocer que la supersimetría, que era la gran esperanza de la teoría de cuerdas, es una quimera sin base científica alguna. El artículo comenzaba a tomar un tono mucho más prometedor.

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Partículas conocidas y sus hipotéticas compañeras supersimétricas

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La Era Oscura de la física teórica

Es posible que el título de esta entrada sea algo catastrofista. Pero no está demasiado alejado de la realidad.

Me explicaré. La física que se conocía y teorizaba hace 70 años disponía de una serie de elementos clave que explicaban las características generales del universo. Esto se puede ver con un ejemplo creo que muy evidente: Peter Higgs, el hombre que desarrolló la idea de la existencia del bosón de Higgs, nació en 1929, y propuso su idea del famoso bosón de Higgs, que algunos llaman con gran error “la partícula de Dios”, en los años sesenta.

Recientemente se ha verificado su idea, pero eso no debe hacer olvidar un aspecto crítico de lo que le ocurre actualmente a la física teórica: en los últimos 50 años, no ha habido pasos significativos. Podemos decir, sin ninguna duda y con entusiasmo, que se han apuntalado muchos de los aspectos de lo que en física se conoce como Teoría Estándar, que explica tres de las cuatro fuerzas conocidas: el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil, y la fuerza nuclear fuerte. Pero deja atrás la cuarta fuerza, la gravedad, que en realidad ni siquiera es una fuerza, sino una distorsión del campo espacio-temporal del universo, como perfectamente explica la teoría de la relatividad general de Einstein. Se han dado avances, pero no se han constatado grandes logros; solo se han resuelto los que ya estaban planteados muchas décadas atrás.

Varios son los retos que la física debe superar actualmente, y que tozudamente se resisten a ser resueltos, por razones que van desde poca inversión, desidia, y obsesión por los resultados rápidos. Explicaré todo esto a continuación.

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Aspectos de la nueva física aplicada a la materia bariónica

Tremendamente interesante me ha parecido este artículo de Scientific American que abunda en el descubrimiento de una partícula bariónica con cuatro veces la masa de un protón, que comenté recientemente. El hecho de que se descubran partículas teóricas que, se suponía, deberían poder existir, es un hecho de una importancia capital para entender los aspectos más detallados y la estructura de la materia y la energía. Poder explorar nuevas partículas abre un campo de posibilidades inmenso.

Pero vamos a ver y a resumir el contenido de este artículo, indicando brevemente sus características:

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Un protón, donde se tienen en cuenta las interacciones de las partículas virtuales

 

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No, el CERN no nos destruirá con un agujero negro

Guido Tonelli es uno de los físicos responsables de haber encontrado pruebas certificadas del famoso bosón de Higgs en el acelerador de partículas del CERN, en Ginebra. En esta entrevista reciente se puede conocer su trabajo, y su libro “El nacimiento imperfecto de las cosas”, donde habla de su actividad, y del descubrimiento del bosón de Higgs. Una entrevista que comienza con la famosa frase “La partícula De Dios”.

No, por favor, no. Dejemos ya la “partícula De Dios” de lado. Fue el título que le dio un periodista al ver que era una partícula fundamental para cerrar el círculo de lo que se llama la Teoría Estándar, que es la teoría actual que explica la naturaleza y física de tres de las cuatro fuerzas fundamentales del universo: el electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte, y la fuerza nuclear débil. Pero dejemos a Dios tranquilo ya de una vez.

Hablaremos pronto de estas tres fuerzas, y de la mal llamada “cuarta fuerza”: la gravedad. Porque sí, también es erróneo creer que la gravedad sea una fuerza, aunque se puede entender como tal en ciertos aspectos básicos.

Sin embargo, me gustaría comentar un aspecto que indica Tonelli en la entrevista: sigue recibiendo cartas de gente preguntando si va a crear un agujero negro que acabe con el mundo.

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No; el CERN tampoco abrirá portales a otros universos, ni Gordon Freeman aparecerá para salvarnos

El tema no es baladí. Cuando se empezó a operar el CERN con las nuevas energías con las que trabaja, mucha gente creyó que podría crear un agujero negro, que crecería hasta destruir la Tierra, y luego el sistema solar, completamente. Preguntar es bueno, dudar es bueno, plantearse situaciones hipotéticas que podrían ser reales es importante. Pero llega un punto, cuando las cosas se han explicado mil veces, que se hace evidente que hay gente a la que ninguna explicación les parece suficiente. Es como lo de la Tierra plana (conozco una persona que lo cree firmemente), o que no se ha llegado a la Luna (conozco a varios de estos). El problema no es dudar, eso está bien. Pero existen límites.

En el caso de crear un agujero negro, no hace falta ser un doctorado en física para entender que jamás estaremos en peligro. Hay dos razones, una es más técnica, la otra es más inmediata. Comenzaré con la más inmediata, que dice:

Cualquier cantidad de energía generada en el CERN por la colisión de dos partículas, será siempre una fracción de la energía máxima que se genera desde la radiación cósmica que interactúa con la atmósfera de la Tierra.

La radiación cósmica, que por cierto es el mayor problema para el viaje a Marte, es una lluvia constante de partículas subatómicas que penetran en la atmósfera a altísimas velocidades, de hecho a velocidades relativistas, y colisionan con partículas de la zona superior. Estas colisiones generan una cantidad de energía muy superior a la que se podría crear nunca en el CERN. Estamos hablando de varios órdenes de magnitud. Si estas colisiones no han generado agujeros negros que se coman el planeta, lo que hace el CERN es un juego de niños en cuanto a energía se refiere.

El Segundo punto más técnico está relacionado con la radiación Hawking. El profesor Stephen Hawking teorizó que los agujeros negros deben desintegrarse en un factor que es la inversa de la masa de dicho agujero negro. Así, un agujero de la mitad de la masa de otro se desintegrará al doble de velocidad. Si tenemos un agujero negro que es la suma de dos partículas, su tamaño es tan pequeño que la radiación Hawking lo desintegra mucho antes de que pueda empezar a comerse a nadie. Fin de la historia.

Internet está lleno de bulos y cuentos de todo tipo, y el agujero negro que nos devorará por culpa de unos científicos locos e inconscientes está a la orden del día. Pero no, los agujeros negros no son algo que se pueda crear en un laboratorio, y mucho menos verlos crecer como si fuesen la planta de la cocina. Esta historia, como muchas otras, seguirá estando presente en los hilos de Facebook y webs de visionarios e iluminados. Pero podemos dormir tranquilos.

Si algún día llega realmente un agujero negro a la Tierra, primero hemos de tener en cuenta que atravesaremos lo que se conoce el horizonte de sucesos sin darnos cuenta. Luego el tiempo se irá enlenteciendo paulatinamente, aunque nosotros no nos daremos cuenta. Y, finalmente, quedaremos convertidos en… Bueno, podremos lucir figura en la playa. Una playa y un planeta que cabrán en una cuchara de café. A ver quién levanta esa cuchara. Por cierto, el martillo de Thor, se dice, está hecho de materia de agujero negro, por eso no puede levantarse. Pero eso es fantasía. Como pensar en un agujero negro en el CERN. Pura fantasía.


Más información sobre agujeros negros en este enlace.