UNIVERSOS RAMIFICADOS

Los universos paralelos existen realmente, según el descubrimiento matemático efectuado por científicos de Oxford, descrito por un experto como “uno de los desarrollos más importantes en la historia de la ciencia”.

Se dice que la teoría del universo paralelo, propuesta por primera vez en 1950 por el físico estadounidense Hugh Everett, ayuda a explicar los misterios de la mecánica cuántica que han desconcertado a los científicos durante décadas.

En el universo de “muchos mundos” de Everett, cada vez que se explora una nueva posibilidad física, el universo se divide. Dado un número de alternativas posibles resultantes, cada una de ellas se realiza en su propio universo.

Un motorista que se libra por un pelo de un accidente, por ejemplo, podría sentirse afortunado de haber escapado. Pero en un universo paralelo, otra versión del mismo motorista habría muerto. Y en otro universo más veríamos al motorista recuperarse tras una estancia en el hospital. El número de escenarios alternativos es infinito.

Es una idea extraña que ha sido descartada como fantasiosa por muchos expertos. Pero la nueva investigación realizada en Oxford demuestra que ofrece una respuesta matemática a los acertijos cuánticos, por lo que no debería ser descartada ligeramente – y sugiere que el doctor Everett, que era estudiante de doctorado en la Universidad de Princeton cuando propuso su teoría – podría estar en el camino correcto.

Según comentarios del doctor Andy Albrecht (físico de la Universidad de California, Davis) en la revista New Scientist: “Este trabajo será acogido como uno de los desarrollos más importantes en la historia de la ciencia”.

De acuerdo a la mecánica cuántica, no se puede decir que algo exista a nivel subatómico hasta que no sea observado. Hasta entonces, las partículas ocupan una nebulosa de estados “superpuestos”, en la que estas pueden tener simultáneamente espines “arriba” y “abajo”, o aparecer en lugares diferentes al mismo tiempo.

Las observaciones parecen “forzar” a la partícula a adoptar un estado particular de realidad, en un modo similar a lo que sucede a una moneda que esté girando por el aire, y de la que solo se podrá afirmar que muestra “cara” o “cruz” una vez que se la atrape.

Según la mecánica cuántica, las partículas no observadas se describen como “función de onda”, y representan a un conjunto de múltiples estados “probables”. Cuando un observador realiza una medición, la partícula es forzada a adoptar una de esas varias opciones.

El equipo de la Universidad de Oxford, dirigido por el doctor David Deutsch, demostró matemáticamente que la estructura del universo (ramificado como un árbol) creada por este al dividirse en versiones paralelas de si mismo, puede explicar la naturaleza probabilística de los resultados cuánticos.

CIEN AÑOS DE RELATIVIDAD

La Teoría de la Relatividad del Premio Nobel de Física Albert Einstein cumplió este lunes 100 años. De hecho, el 21 de septiembre de 1909, Albert Einstein, de tan sólo 30 años, la presentó por primera vez en público en Salzburgo (Austria), a pesar de haber sido publicada cuatro años antes, en 1905, en los Anales de la Física.

Según explica Ria Novosti, esa obra revolucionó la Física y abrió una nueva era en el desarrollo de la ciencia, a pesar de que fuera acogida fríamente por los colegas del joven científico. Así, en el gimnasio de la escuela Andrae, donde se llevó a cabo en 1909 la reunión de investigadores en ciencias naturales y médicos alemanes, la famosa fórmula 'E=Mc2' (Energía igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado) no causó sensación. Los presentes resultaron incapaces de captar las ideas innovadoras de Einstein.

Doce años más tarde, en 1921, el científico obtuvo el Premio Nobel de Física por su explicación del efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la Física teórica, pero no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó evaluarla simplemente no entendió la teoría.

Las investigaciones de Einstein comunicaron fuerte impulso al desarrollo de la energía atómica, pero él mismo siempre advertía contra los peligros de ese nuevo tipo de armamento. El genio de la Física fue un pacifista. En 1999 la revista 'Time' lo calificó como "El hombre más destacado del siglo XX".

ARRANCA EL LHC

El 10 de Septiembre de 2008, a las 10:25 hora local, los científicos lanzaron un único rayo de protones por los 27 kilómetros del Gran Colisionador de Hadrones en el laboratorio del CERN cerca de Ginebra, en Suiza, en la dirección de las manecillas del reloj.
Los protones han dado la primera vuelta completa en el acelerador de partículas más potente del mundo, entre los hurras y felicitaciones de los físicos que se habían reunido para esta ocasión.
El viaje se inició a las 09:30, cuando Lyn Evans, líder del proyecto LHC, y su equipo lanzaron protones al anillo. El itinerario se cubrió en cortos pasos de algunos kilómetros a fin de que los físicos pudieran aprender a controlar el rayo, que viaja a un 99,9998% de la velocidad de la luz. El túnel del LHC está lleno de aparatos llamados colimadores, que hacen girar el rayo cada pocos kilómetros. Evans y su equipo han abierto los colimadores uno a uno cuando han tenido la seguridad de que podrían dirigir con precisión los protones.
La máquina ha funcionado mejor de lo que nadie esperaba. Los físicos sólo han necesitado 55 minutos para dirigir los rayos por la totalidad de los 27 kilómetros y el LHC ha funcionado al primer intento, mucho mejor de lo que nadie se atrevía a esperar.
Con anterioridad, Evans hábía declarado que no sabía cuánto tiempo necesitaría su equipo para dirigir el rayo. "Nos costó 12 horas hacer circular un rayo por el Gran Colisionador de Electrones Positrones" dijo Evans. El Colisionador LEP era el antecesor del LHC, que fue cerrado en el año 2000.
Los físicos que trabajan en dos de los gigantescos experimentos (CMS y ATLAS) han visto partículas atomizadas en sus detectores cuando los protones se estrellaban contra los colimadores situados junto a los detectores.
Pero el día también ha contado con su drama. Durante la noche, falló parte del sistema criogénico que mantiene el anillo a 1,9 Kelvin (justo por encima del cero absoluto).
El anillo tiene que estar frío para que los poderosos imanes funcionen. Los físicos han conseguido resolver el problema durante la noche y empezar las pruebas del día como estaba programado. Evans confía en hacer circular inicialmente los rayos muchas veces en la dirección de las manecillas del reloj. El equipo intentará repetir el experimento a últimas horas de hoy, pero enviando los protones en la dirección contraria.
No obstante, pasarán varias semanas hasta que los físicos aceleren dos rayos de protones que viajen en direcciones opuestas con toda la energía de 7 teraelectronvoltios y choquen frontalmente

DINERO PARA EL CEREBRO

El estudio da respaldo científico al antiguo supuesto de que tener una buena reputación supone para las personas un estímulo psicológico. Hacer un cumplido a alguien parece activar el mismo centro cerebral de gratificación que si se le paga dinero, según declararon recientemente unos científicos japoneses.
Declararon que el estudio da respaldo científico al antiguo supuesto de que tener una buena reputación supone para las personas un estímulo psicológico.
"Hemos descubierto que estas clases aparentemente distintas de gratificación (buena reputación o dinero) están codificadas biológicamente por la misma estructura neural, el estriato" declaró el Dr. Notihiro Sadato, del Instituto Nacional Japonés de Ciencias Fisiológicas de Okazaki, Japón.
"Esto nos proporciona la base biológica de nuestra experiencia diaria de que la reputación personal se percibe como una gratificación", declaró Sadato por e-mail.
El equipo de Sadato estudió a 19 personas sanas utilizando una técnica de imágenes cerebrales conocida como imagen por resonancia magnética funcional (fMRI).
En una serie de experimentos, las personas jugaban a un juego en el que se les comunicaba que una de cada tres cartas tenía un premio en efectivo. Luego los investigadores monitorizaban la actividad cerebral que se desencadenaba cuando los sujetos obtenían un premio en metálico. En una segunda serie se informaba a las personas de que estaban siendo evaluadas por extraños basándose en la información obtenida a partir de un cuestionario de personalidad y de un vídeo que habían hecho.
Los investigadores monitorizaron las reacciones a esas falsas evaluaciones, incluido cuando los sujetos creían que los extraños les felicitaban.
Ambos tipos de recompensa provocaron actividad en el área cerebral relacionada con la gratificación. Sadato declaró que el hallazgo supone un importante paso hacia la explicación de los comportamientos humanos sociales complejos, como por ejemplo el altruismo. El hecho de que la gratificación social esté biológicamente codificada sugiere que "la necesidad de pertenecer... es esencial para los humanos", declaró Sadato, cuyo estudio aparece en la revista Neuron. Un estudio similar, publicado en la misma revista por Caroline Zink y sus colegas del Instituto Nacional de Salud Mental, descubrió que la misma región cerebral estaba activa cuando la persona procesaba información relativa al estatus social.
Declararon que el descubrimiento podría tener implicaciones en la manera en que la situación social afecta al comportamiento y a la salud.
Los investigadores crearon una jerarquía social artificial en la que 72 participantes jugaban a un juego interactivo de ordenador con premios en dinero.
Se asignó a los participantes un estatus social que, se les dijo, estaba basado en su habilidad en el juego. Los investigadores monitorizaron su actividad cerebral mientras se mostraban a los participantes fotografías de jugadores inferiores y superiores que supuestamente jugaban al mismo juego en distintas salas. Zink y sus colegas detectaron un aumento en la actividad del centro de gratificación del cerebro cuando las personas ganaban dinero o cuando veían que su situación social aumentaba. "El procesamiento de información jerárquica parece ser innato... y poner de relieve lo importante que es para nosotros", declaró Zink.

GRAVEDAD CUANTICA DE BUCLES

La Gravedad cuántica de bucles (LQG, por Loop Quantum Gravity) es una teoría cuántica propuesta del espacio-tiempo, que mezcla las teorías aparentemente incompatibles de la mecánica cuántica (MC) y la relatividad general (RG). Como teoría de la gravedad cuántica, es el competidor principal de la teoría de las cuerdas (ST), aunque quienes sostienen esta última exceden en número a quienes sostienen la teoría de bucles por un factor, aproximadamente, de 10 a 1.
Los éxitos principales de LQG son:
- Una cuantización no perturbativa de la geometría del 3-espacio, con operadores cuantizados de área y de volumen.
- Un cálculo de la entropía de los agujeros negros físicos.
- Una prueba de facto de que no es necesario tener una teoría de todo para tener un candidato razonable para una teoría cuántica de la gravedad.
Sus defectos principales son:
- No tener todavía un cuadro de la dinámica sino solamente de la cinemática.
- No ser todavía capaz de incorporar (por la suya N.T.) la física de partículas.
- No ser todavía capaz de recuperar el límite clásico de acuerdo con el principio de correspondencia.
LQG es el resultado del esfuerzo por formular una teoría cuántica substrato-independiente. La teoría topológica de campos cuánticos proporcionó un ejemplo, pero sin grados de libertad locales, y solamente finitos grados de libertad globales. Esto es inadecuado para describir la gravedad, que incluso en el vacío tiene grados de libertad locales, según la relatividad general.
La longitud de Planck (Lp) es la distancia o escala de longitud por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica. Una medida inferior previsiblemente no puede ser tratada adecuadamente en los modelos de física actuales debido a previsibles efectos cuánticos extraños.
La longitud de Planck forma parte del sistema de unidades natural, y se calcula a partir de tres constantes fundamentales, la velocidad de la luz, la constante de Planck y la constante gravitacional. Equivale a la distancia que recorre un fotón, viajando a la velocidad de la luz, en el tiempo de Planck.

EL TRABAJO CIENTIFICO

El estudio de la evolución proporciona un ejemplo excelente de cómo los científicos abordan su trabajo. Observan la naturaleza y realizan preguntas acerca del mundo natural; preguntas que pueden ser puestas a prueba mediante experimentos y nuevas observaciones, y elaboran hipótesis acerca de la evolución basadas en evidencias comprobables. A medida que los científicos recopilan nuevos resultados y hallazgos, continúan refinando sus ideas. Las hipótesis formuladas pueden ser alteradas o incluso rechazadas de plano si sale a la luz alguna evidencia convincente que las contradiga. Algunas hipótesis científicas están tan bien establecidas que no parece posible que ninguna evidencia nueva pueda alterarlas. Estas hipótesis ampliamente aceptadas y sólidamente fundamentadas se convierten en teorías. En el lenguaje popular una teoría significa una corazonada o una especulación. No es así en ciencia. En ciencia, la palabra teoría se refiere a una explicación exhaustiva de una característica importante de la naturaleza que esta fundada en multitud de hechos recopilados a lo largo del tiempo. Las teorías también permiten a los científicos hacer predicciones acerca de fenómenos todavía no observados.
Un buen ejemplo es la teoría de la gravedad. Tras cientos de años de observaciones y experimentos, los hechos básicos de la gravedad fueron comprendidos. La teoría de la gravedad es la explicación de esos hechos básicos. Luego los científicos usan la teoría para hacer predicciones acerca de cómo la gravedad funcionará en diferentes circunstancias. Dichas predicciones se han verificado en incontables experimentos, confirmando la teoría. La evolución reposa sobre unos cimientos igualmente sólidos, formados por observación, experimentación y evidencias que confirman su validez.

QUARKS Y GLUONES

Uno de los mayores retos teóricos a los que se enfrentan los físicos es comprender cómo las partículas elementales más diminutas dan lugar a la mayor parte de la masa visible del universo.
Las diminutas partículas conocidas como quarks y gluones son los bloques constituyentes para partículas mayores como protones y neutrones, los cuales a su vez forman átomos. Sin embargo, los quarks y gluones se comportan de forma muy distinta a esas partículas mayores haciendo que su estudio sea más difícil.
John Negele, Profesor W.A. Coolidge de Física en el MIT, habló sobre la teoría que gobierna las interacciones de quarks y gluones, conocida como cromodinámica cuántica (QCD), durante una presentación el 17 de febrero en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Boston.
Negele describió cómo los científicos usan supercomputadores y un concepto llamado Teoría de Campo Reticular para imaginar el comportamiento de los quarks y gluones, las partículas más pequeñas conocidas.
“La búsqueda de la comprensión de los bloques fundamentales que forman la naturaleza ha llevado a la exploración de sucesivas capas de mundos dentro de mundos”, dijo Negele, que también ostenta un cargo en el Laboratorio de Ciencia Nuclear del MIT.
Las moléculas se construyen a partir de átomos, los átomos de electrones y núcleo, el núcleo de protones y neutrones. Esas interacciones se comprenden bastante bien. El siguiente paso en el proceso es desvelar las interacciones entre quarks y gluones, las cuales son radicalmente distintas de aquellas observadas en partículas mayores y necesitan de una aproximación distinta para estudiarlas.
Hay varios factores que hacen que el estudio de las interacciones entre quarks y gluones sea más complejo. Por ejemplo, los quarks están confinados en partículas mayores, por lo que no pueden ser separados y estudiados de forma aislada. También, la fuerza entre dos quarks se hace mayor conforme se alejan, mientas que la fuerza entre un núcleo y un electrón, o dos nucleones en un núcleo, se hacen menores conforme su separación aumenta.
Estas diferencias pueden explicarse mediante la propiedad de libertad asintótica, por la cual David Gross, David Politzer y el profesor de física del MIT Frank Wilczek, compartieron el Premio Nobel de 2004. Esta propiedad describe cómo la fuerza generada por el intercambio de gluones se hace más débil cuando los quarks se acercan y aumenta cuando los quarks se separan. Como consecuencia, ninguna de las técnicas analíticas usadas para resolver con éxito los problemas de física atómica y nuclear puede usarse para analizar los quarks y gluones.
En lugar de esto, los físico usan la Teoría de Campo Reticular para estudiar las interacciones QCD. Usando potentes supercomputadores, los investigadores pueden analizar la QCD representando el espacio-tiempo en una retícula de cuatro dimensiones de puntos discretos, como un cristal.
Los cálculos están siendo realizados por ordenadores especialmente construidos para este propósitos, tales como el BlueGene/L de 360 Teraflops en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
En su charla, Negele describió las ideas básicas de cómo se resuelve la QCD usando una retícula de espacio-tiempo y mostró resultados seleccionados de los cálculos de propiedades de protones, neutrones y otras partículas de interacciones fuertes.