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¿Qué es lo más infinitesimalmente pequeño?

21/11/2015 02:40 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

"Todo cabe en un huequito, sabiéndolo acomodar"- Frase mexicana

Fuente: Http://www.livescience.com/23232-smallest-ingredients-universe-physics.html?cmpid=514627_20151115_54401406&adbid=10153091224851761&adbpl=fb&adbpr=30478646760

De: Clara Moskowitz

Traducido y adaptado por: Jean Bernstein(Traducción y adaptación para propósitos meramente de divulgación científica)

Saber cuántos ángeles pueden bailar en la cabeza de un alfiler fue una discusión típica en la Edad Media fue la cantidad de ángeles que podían bailar sobre la cabeza de un alfiler, desde a Tomás de Aquino hasta Richard Baxter se les supone esta bonita pregunta, aunque no se sepa con claridad en que punto y por parte de quien se inicio está reflexión. (Parece ser que Tomás de Aquino no la planteó directamente).

La pregunta sería más bien cuántos lo pueden hacer en la punta de una aguja, lo que nos lleva a un interrogante más lógico, desde nuestra visión actual. La pregunta sería cuantas partes indivisibles (tomando los ángeles como unidad mínima) tiene la superficie/parte de objeto más pequeña observable. Todo ello en un ejercicio de traducción al lenguaje actual.

El viaje comienza con objetos tan pequeños como las células del cuerpo, las motas de polvo o los cristales, que son visibles con microscopios y luz visible como los que pueden encontrarse en muchas tiendas de óptica y los que, quien más quien menos, todos hemos podido experimentar. Basta colocarlos bajo la placa de observación para maravillarse de las formas y texturas que hay a tan pequeña escala.

Pero la cuestión es que más allá de las moléculas están los átomos y aquí entran en juego los microscopios electrónicos. Están diseñados para objetos tan pequeños que no se pueden ver con luz visible (que llegan normalmente hasta ×2000 aumentos). Y aunque las longitudes de onda empleadas por los microscopios electrónicos son 100 000 veces menores que las de los fotones de luz visible y alcanzan sin problemas los ×10 millones de aumentos, pueden llegar a mostrar -en falso color, pues no puede «verse- hasta las moléculas que componen ciertos materiales.

Los microscopios electrónicos se aprovechan de la famosa dualidad onda-partícula y de que cuanto mayor es la velocidad de éstas menor es su longitud de onda. Lo que aparece en esas fotografías con colores y forma no es la «realidad», sino su función de onda o probabilidad de que los protones, neutrones y electrones se encuentren en un lugar determinado (lo cual es una simplificación de una explicación teórica mucho más complicada). Una especie de sombra o interpretación de cómo son: parecido al objeto real pero un poco distinto.

En 2013 se consiguió utilizar algo llamado «microscopía de fotoionización» para «fotografiar» un átomo de hidrógeno, nuevamente con colores y funciones de onda probabilísticas. Y, más allá ¿qué hay? Bueno, los protones y neutrones están compuestos a su vez de quarks, que deben ser más pequeños todavía. Y esos tampoco podemos «verlos» directamente; lo más parecido es deducir cómo son con colisionadores de partículas como el famoso LHC.Lo cierto es que más allá de momento no hay... nada. Nada es más pequeño que los quarks, aunque algunos físicos teóricos hablan de unas subestructuras llamadas preones que podrían ser sus componentes constitutivos. Pero hay un momento en el que este juego de muñecas rusas se detiene: al llegar a la «longitud mínima de cualquier cosa» que en el modelo físico actual de nuestro universo es de 10^-34 metros, la llamada longitud de Planck. Ahí se acaban los objetos «más pequeños».

Una exploración apasionante, aunque a mi personalmente me parece más interesante todavía la del tiempo de Planck. Es lo que tarda un fotón en recorrer la longitud de Planck, viajando a la velocida de de la luz. Un instante breve, brevísimo, tan pequeño que no se puede «medir un tiempo más pequeño»: equivale a lo que dura un «tic» del reloj del universo, si acaso ese concepto existe como tal como algo real.La respuesta a la eterna pregunta de la cosa más pequeña en el universo ha evolucionado junto con la humanidad. Alguna vez la gente pensó que los granos de sal eran los bloques de construcción de todo cuanto nos rodea. Luego el átomo fue descubierto, y luego este fue pensado indivisible (de ahí su nombre “a- ausente, tomé- división”), hasta que fue dividido y reveló en su interior los protones, neutrones y electrones. Estos también parecían ser partículas fundamentales, antes de que los científicos descubrieran que los protones y neutrones estaban hechos de tres quarks cada uno.

“Esta vez no hemos sido capaces de mirar ninguna evidencia de que exista algo dentro de los quarks”. Dice el físico Andy Parker. “¿Habremos alcanzado la capa más fundamental de la materia?”Y aún si los quarks y electrones son indivisibles, Parker dice, los científicos no saben si ellos son los trozos más pequeños de materia existentes, o si el universo contiene objetos que puedan ser incluso más pequeños.

En experimentos, partículas pequeñas como los quarks y electrones parecen actuar como simples puntos de materia ausentes de distribución espacial. Pero los objetos puntuales complican las leyes de la física. Porque tú podrías estar infinitamentemente cerca de un punto, las fuerzas en el podrían convertirlo infinitamente largo, y los científicos odian los infinitos.

 

Una idea llamada teoría de las supercuerdas pudiera resolver este tema. La teoría postula que todas las partículas, en vez de ser parecidas a un punto, son realmente pequeños bucles de cuerda. Nada puede ser infinitamente cercano a un bucle de cuerda porque esta siempre sería ligeramente cercana una parte a la otra. Ese “agujero-bucle” aparentemente soluciona alginos de estos problemas de infinitos, haciendo la idea cercana a los físicos. Ahora los científicos aún no tienen evidencia experimental de que la teoría de las cuerdas es correcta.Otra manera de resolver el punto de este problema es el decir que el espacio por si mismo no es continuo y suave, porque realmente está hecho de discretos pixeles, o granos, algunas veces referidos como una espuma de espacio- tiempo. En ese caso, dos partículas no podrían ser hábiles de permanecer infinitamente cerca una de la otra porque ellas siempre deberían haber estado separadas por el tamaño mínimo de un grano de espacio.

Otro contendiente para el título de la cosa más pequeña en el universo es la singularidad que existiera en el centro de un agujero negro. Los agujeros negros son formados cuando la materia es condensada en un espacio suficientemente pequeño donde domina la gravedad, causando que la materia se compacte más y cada vez más hasta que se condensa en un solo punto de infinita densidad. Por lo menos esto ocurre, de acuerdo a las leyes de física actuales.Pero muchos expertos no piensan que los agujeros negros sean realmente infinitamente densos. Ellos piensan que su infinitud es el producto de un conflicto inherente entre dos teorías reinantes –la relatividad general y la mecánica cuántica- y que luego una teoría de una gravedad cuántica podría ser formulada, la naturaleza verdadera de los agujeros negros podría ser revelada.

“Mi pronóstico es que (las singularidades en agujeros negros) son mucho más pequeñas que cualquier quark, pero no creo que ellos tengan una densidad infinita” según declaro Parker a una revista científica “Muy parecido a que quizá un millón de millones de veces o mucho más pequeñas que las distancias que nosotros hemos visto por mucho”.Esto podría hacer que las singularidades sean rudamente del tamaño de las súpercuerdas, claro, si ellas existieran.

La longitud de Plank es 1.6 x 10^-35 metros (el número 16 precedido de 34 ceros y un punto decimal)- una escala incomprensivamente pequeña que está implicada en varios aspectos físicos.

La longitud de Planck está muy lejos y distantemente muy pequeña para ser medida por cualquier instrumento, pero más allá de eso, este es pensado en representar el límite teórico de la medida más pequeña medida. De acuerdo con el principio de la incertidumbre, no hay instrumento que pudiera ser capaz de medir algo más pequeño, porque en este rango, el universo es indeterminado y probabilísticoEsta escala es también pensada para ser la línea demarcatoria entre la relatividad general y la mecánica cuántica.

“Esta medida corresponde a la distancia en la cual un campo gravitacional es tan fuerte que puede hacer fuera que las cosas como los agujeros negros de la energía del campo”. Dice Parker. “En la longitud de Planck que esperamos que la gravedad cuántica termine”Quizá las cosas más pequeñas del universo sean aproximadamente de la medida de la longitud de Planck.


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Jean Bernstein (168 noticias)
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