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martes, 24 de mayo de 2016

La teoría estándar cosmológica en una encrucijada

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Los científicos del CERN han anunciado que todo lo que los científicos creían saber acerca de la física puede ser totalmente falso, tras el descubrimiento de dos nuevas partículas subatómicas bariones.

"Los próximos años podrán decirnos si vamos a ser capaces de seguir aumentando nuestra comprensión de la naturaleza o si tal vez, por primera vez en la historia de la ciencia, nos enfrentamos a preguntas que no podemos responder," Harry Cliff, dijo en una reciente charla en TED, físico de partículas del CERN.

Según informa Yahoo News, igual de alarmante es la razón de que este límite se acerca, el cual, dice Cliff, es porque "las leyes de la física lo prohíben."

En el núcleo argumental de Cliff está lo que él llama los dos números más peligrosos del universo. Estos números son responsables de toda la materia, la estructura y la vida de la que somos testigos a través del cosmos.

Y si estos dos números fueran ligeramente diferentes, dice Cliff, el universo sería un lugar vacío, sin vida.

El peligroso nº 1: La fuerza del campo Higgs

El primer número peligroso de la lista de Cliff es un valor que representa la fuerza de lo que los físicos llaman el campo de Higgs, un campo de energía invisible, no del todo diferente de otros campos magnéticos que impregnan el cosmos.

Conforme las partículas nadan a través del campo de Higgs, van adquiriendo masa hasta convertirse, finalmente, en protones, neutrones y electrones, que comprenden la totalidad de los átomos que componen todo lo que vemos a nuestro alrededor y a nosotros mismos.

Sin ello, no estaríamos aquí.

Sabemos casi con total seguridad que el campo de Higgs existe, debido a un descubrimiento revolucionario en 2012, cuando los físicos del CERN detectaron una nueva partícula elemental llamada bosón de Higgs. Según la teoría, no se puede tener un bosón de Higgs sin un campo de Higgs.

Pero hay algo misterioso en el campo de Higgs que continúa perturbando a los físicos como Cliff.

De acuerdo con la teoría de Einstein de la relatividad general y la teoría de la mecánica cuántica (las dos teorías de la física que modulan nuestra comprensión del cosmos a escala muy grande y muy pequeña) el campo de Higgs debe realizar una de estas dos tareas, dice Cliff.

O bien desactivado, lo que significa que tendría un valor de resistencia cero y no funcionaría para dar masa a las partículas, o bien activado, que, como dice la teoría, sería "un valor" que es "absolutamente enorme", dice Cliff. Pero ninguno de esos dos escenarios son los que observan los físicos.

"En realidad, el campo de Higgs es simplemente el justo", dice Cliff. "No es cero, pero es diez trillones de veces más débil que el total de su valor (algo así como la luz del interruptor que queda atrapada justo antes de la posición de" apagado"). Y este valor es crucial. Si fuera tan sólo un poco diferente, entonces no habría ninguna estructura física en el universo."

El por qué la fuerza del campo de Higgs es tan ridículamente débil desafía la comprensión. Los físicos esperan encontrar una respuesta a esta pregunta mediante la detección de partículas totalmente nuevas en el acelerador de partículas del CERN recién actualizado. Hasta ahora, sin embargo, todavía están cazando.

El peligroso nº 2: La fuerza de la energía oscura

La distribución de la materia oscura se muestra en azul y la distribución de gas en naranja. Esta simulación es del estado actual del universo y está centrado en un cúmulo masivo de galaxias. La región mostrada es de unos 300 millones de años-luz de diámetro.

El segundo número peligroso del Cliff dobla lo que los físicos han llamado "la peor predicción teórica de la historia de la física."

Este peliagudo número se ocupa de las profundidades del espacio profundo y de un fenómeno complejo de concepción vaporosa llamado energía oscura.

La energía oscura, una fuerza repulsiva que es responsable de la expansión acelerada del universo, se calculó por primera vez en 1998.

Aún así, "no sabemos lo que es", admite Cliff. "Sin embargo, la mejor idea es que se trata de la energía del espacio vacío en sí — la energía del vacío."

Si esto es cierto, uno debería ser capaz de resumir toda la energía del espacio vacío a fin de obtener el valor que representa la fuerza de la energía oscura. Y aunque los físicos teóricos lo han hecho, hay un problema gigantesco con su respuesta:

"La energía oscura debería ser 10120 veces más fuerte que el valor que observamos desde la astronomía", señalaba Cliff. "Se trata de un número tan alucinantemente grande que resulta imposible conseguir su cálculo ... este número es más grande que cualquier otro número astronómico, es mil cuatrillones de veces más grande que el número de átomos del universo. Eso es realmente una muy mala predicción."

En su lado positivo, tenemos suerte de que la energía oscura es más pequeña de lo que los teóricos predicen. Si se siguen nuestros modelos teóricos, entonces la fuerza repulsiva de la energía oscura sería tan grande que literalmente dejaría aparte nuestro universo. Las fuerzas fundamentales que unen los átomos serían impotentes contra ella y nunca podían formar galaxias, estrellas ni planetas, y la vida tal como la conocemos no existiría.

Por otro lado, es muy frustrante que no podemos usar nuestras teorías actuales del universo para desarrollar una mejor medida de la energía oscura que esté de acuerdo con las observaciones existentes. Incluso la más edificante de nuestras teorías sería encontrar la manera de poder entender por qué la fuerza de la energía oscura y el campo de Higgs son lo que son.

Obtener respuestas sería imposible. Aunque Cliff indicó que habría una forma posible de obtener algunas respuestas, pero no tenemos la capacidad de demostrarlo.

Si de alguna manera pudiéramos confirmar que nuestro universo es sólo uno de un vasto multiverso de miles de millones de otros universos, entonces, "de repente podríamos entender los valores extrañamente afinados de estos dos peligrosos números, porque, o la mayor parte de la energía oscura del multiverso es tan fuerte que el universo se desgarraría, o el campo de Higgs es tan débil que no podría formar los átomos”, continuó Cliff.

Para probar esto, los físicos necesitan descubrir nuevas partículas que soportaran teorías radicales como la teoría de cuerdas, que predice la existencia de un multiverso. En este momento, sólo hay un lugar en el mundo donde se podrían producir estas partículas, si es que existen, y ese es el gran colisionador de hadrones del CERN.

Los físicos sólo tienen dos o tres años antes de que el CERN cierre el LHC para las actualizaciones. Si no hemos encontrado nada para entonces, comentaba Cliff, esto podría marcar el principio del fin.

"Podríamos estar entrando en una nueva era de la física. Una época en la que hay rasgos extraños del universo que no podemos explicar. Una época en la que tenemos indicios de vivir en un multiverso pero que se encuentra frustrantemente fuera de nuestro alcance. Una era en la que nunca seremos capaces de responder a la pregunta ¿por qué hay algo en lugar de nada."

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-Referencia: YourNewsWire, “Scientists Admit Everything They Know About Physics Is Likely Wrong”
-Autor: Sean Adl-Tabatabai, 18 de enero 2016
- Vídeo: revisa la charla en TED .
- Imágenes del artículo original.

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