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• גדיאלמורה

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Universo Elegante Gandhi Mora Escuela Politécnica Nacional E-mail: [email protected]

Abstract

Se presenta a continuación el desarrollo de las teorías físicas que se han destacado a través de la historia mediante el dilema entre la Relatividad General de Einstein que explica el comportamiento del Universo a escalas muy grandes y la Mecánica Cuántica a escalas mucho más pequeñas sus contradicciones e incompatibilidades. El problema aparece cuando se requiere estudiar un universo que desafía a nuestra imaginación, son los famosos agujeros negros o para incrementar aún más el desafío que tal si se retrocede en el tiempo, a tal punto de que nuestro universo de escalas mucho mayores comienza a reducirse a la escala pequeña, el cuestionamiento aparece, cual teoría aplicar para este estudio si estamos estudiando al mismo universo.

de tiempo el planeta saldrá a un viaje sin retorno como en el anterior caso. EL ESPACIO Para enteder el fenomeno planteado anteriormente Einstein lo que propuso fue que el espacio se asemeja a una membrana la cual por el peso de los cuerpos celestes terminan doblando esta membrana y como efecto de la deformacion de la misma es lo que consideramos como gravedad.

Uno de los métodos propuestos para esta contradicción es la teoría de cuerdas que permite la relación mutua entre estas dos teorías mediante una partícula denominada gravitón. Keywords: teoría de cuerdas, relatividad general, mecánica cuántica, super fuerza, modelo estándar.

INTRODUCCIÓN Nuestro viaje comienza con Izacc Newton quien logró unir el conocimiento de lo terrenal hacia lo celestial, para explicar una fuerza que la tenemos en cuenta a diario, se trata de la gravedad, que es la causante del movimiento de los cuerpos celestes alrededor de un astro, el enfoque de Newton es que la gravedad actúa de manera instantánea. Con el pasar del tiempo aparece Albert Einstein quien ahora pone en duda la teoría de Newton, por el estudio de la luz y su comportamiento en el espacio Einstein nos da a entender que la gravedad guarda relación, para lo cual se necesita de la herramienta que todo físico teórico se recomienda hacer y es mediante laboratorios de pensamiento. Para comprender los dos enfoques imaginemos que nuestro planeta está girando alrededor del sol ahora si hacemos desaparecer el sol de acuerdo con el punto de vista de Newton el planeta tierra saldrá disparado de forma tangencial a su órbita a realizar un largo viaje. Pero ahora si se considera el estudio de la luz y su velocidad que es una constante cosmológica al tener en cuenta esto si imaginamos que desaparece el sol, ahora la luz tarda en llegar hasta la tierra 8 min con lo cual en ese entonces se verá afectado el planeta y después de ese periodo

Fig 1. La Tierra se mantiene en órbita alrededor del Sol porque rueda por un valle situado en la estructura curvada del espacio. Dicho de una manera más precisa, recorre una «trayectoria de resistencia mínima» en la región distorsionada que rodea al Sol [1]. Ahora si volvemos al mismo problema destacado anteriormente si desaparece el sol lo que obtendremos es la perturbación de esta membrana, como si lanzásemos una piedra en el agua originando de esta manera una onda que se expande a través del espacio y es más Einstein se sintió tan motivado por este fenómeno que hasta incluso calculo su velocidad y descubrió que es la misma que la velocidad de la luz. EL ELECTROMAGNETISMO Para comprender los fenómenos eléctricos fue necesario que aparecieran sujetos como Michael Faraday y Maxwell quienes juntos aportaron conocimiento contundente en cuanto a todo lo que refiere a electricidad y magnetismo la relación entre estos dos fenómenos y sobretodo la descripción de los mismos en simple 4 ecuaciones poder describir en esas simples expresiones de manera elegante da a pensar a Einstein que el universo está totalmente ordenado. De manera que centró su atención en como Newton logro unir lo celestial con lo terrenal, y Maxwell en simples expresiones logro unificar la electricidad y el magnetismo, lo

que da a pensar que se puede que las fuerzas manifestadas en estos fenómenos guardan relación. Einstein decidió poner a estudio este cuestionamiento pero se encontró que la fuerza electromagnética es tan fuerte que hace despreciable a la gravitacional, volvamos a un pensamiento de laboratorio coloquemos a un sujeto en lo alto de un edificio si este brinca se puede considerar la fuerza gravitacional en acción pero al momento de caer en el pavimento la fuerza electromagnética es tan potente que es capaz de detener a la gravitacional. Para el caso del electromagnetismo nos hemos adentrado a un mundo de lo microscópico he aquí el origen de las contradicciones del estudio a menor y grandes escalas. MUNDO MICROSCÓPICO Para las escalas pequeñas comienza a aparecer fenómenos muy distintos a los que se presentan en uno ordenado y de mayor escala, adentrándonos al estudio de este mundo, se está iniciando el estudio de las probabilidades un universo tan caótico en el que arriba puede ser abajo o nuestra derecha puede ser izquierda, el tiempo deja de tener significado, para lo cual se plantea una nueva forma de estudio de la física y con la cual Einstein no se convencía de su enfoque.

MODELO ESTÁNDAR De esta manera las teorías físicas requieren ser comprobadas mediante la experimentación así como se comprueba mediante la observación en la astronomía de igual manera para el estudio de lo más pequeño se requiere de instrumentos denominados aceleradores de partículas. Estos aceleradores funcionan de la siguiente manera se colocan átomos de algún tipo como por ejemplo el más fundamental y abundante en el universo hidrogeno a continuación sus electrones son ionizados y separados del mismo átomo dejando únicamente el núcleo de esta manera los núcleos son guiados mediantes superconductores en anillos de electroimanes dos grupos para lograr que los dos grupos de núcleos colisionen entre si y observar de esta manera que contiene el átomo aun en lo más profundo de su interior. Con este método de experimentación se observó que el átomo contiene más partículas en su interior designándoles nombres a cada una de ellas.

MECÁNICA CUÁNTICA El estudio de lo más pequeño inicio mediante un grupo de físicos guiados por Niels Bohr, quien mediante sus postulados origina el estudio de lo que se llegaría a denominar partículas fundamentales sus propiedades su comportamiento para poder tener en claro que es la materia como está conformada el estudio de cada elemento químico se hace vigente encontrándonos con más fuerzas fundamentales con las que está constituida el universo. Primero está la fuerza nuclear fuerte que es la causante de que tanto protones como neutrones estén unidos en un solo núcleo del átomo a continuación se encuentra la fuerza nuclear débil que se origina por el cambio de los electrones en protones produciendo durante el proceso la radiación ahora aparte de la fuerza electromagnética la gravitacional tiene dos más con quien competir lo cual origino controversias entre Einstein y Bohr de lo cual sale una famosa frase hecha por los dos al momento de defender sus puntos de vista Einstein dijo: “D”s no juega a los dados con el universo” a lo que Bohr responde “No le diga a D”s que hacer con sus dados” Estas simples frases guardan la esencia de los resultados adquiridos por estos dos personajes, entre las dos teorías independientemente presentan datos coherentes pero al momento de ser unificadas los resultados pierden sentido. Sin embargo el estudio de lo más pequeño cobra fuerza dejando de lado a Einstein como alguien que dejo su esfuerzo en el estudio de la física.

Tabla 1 Las tres familias de partículas fundamentales y sus masas (en múltiplos de la masa del protón). Los valores de la masa del neutrino han eludido hasta ahora la determinación experimental [2]. SUPERCUERDAS Esta teoría trata de explicar la relación de lo realmente pequeño con lo bastante grande y manifiesta que las partículas están constituidas en forma de cuerdas y la forma en como vibran da la propiedad a la materia con su diversidad de elementos.

Fig2. La materia está compuesta por átomos, que a su vez están hechos de quarks y electrones. Según la teoría de cuerdas, todas estas partículas son en realidad diminutos bucles de cuerda vibrante [3]. Esta teoría contiene la idea de nuevas dimensiones a parte de las 4 conocidas como lo es las tres dimensiones espaciales y el tiempo, pero si nos adentramos en el interior de las partículas se podría encontrar nuevas dimensiones que no son perceptibles a nuestra vista por ejemplo si se observa una manguera de lejos miraríamos una sola línea pero desde la perspectiva de una hormiga puede tener más direcciones en horizontal y alrededor de ella.

Fig4. Ejemplo de espacio de Calabi-Yau

Fig3. La superficie de la manguera de jardín es bidimensional: una dimensión (su extensión horizontal), enfatizada por la flecha recta, es larga y extensa; la otra dimensión (su contorno circular), enfatizado con la flecha circular, es corta y enrollada [4]. Pero qué forma tienen estas cuerdas como considerar o apreciar las dimensiones extras que exigen estas cuerdas, pues exigen de momento 7 dimensiones extras las cuales implican para abordar la diversidad de vibraciones que generan las diferentes características de la materia que lo constituya. Estudios matemáticos demostraron que la forma geométrica con la que se adaptan estas dimensiones son primeramente las 6 descritas por Calabi-Yau En la Figura 4 mostramos un ejemplo de espacio de Calabi-Yau. Cuando se contempla esta figura, hay que tener presente que la imagen tiene limitaciones. Estamos intentando representar una forma en seis dimensiones sobre un papel bidimensional, y esto introduce distorsiones importantes [5].

La última dimensión exigida por la supercuerdas es la de tener en cuenta es estas cuerdas son capaces de estirar el espacio caótico de las partículas fundamentales generando una mejor perspectiva a la unión entre la Mecánica Clásica y la Cuántica poniendo a consideración los agujeros de gusano que en si son la rajadura de estas dimensiones pero que aún está en estudio. TEORIA M Después de que las cuerdas no fueron tan bienvenidas en sus inicios pero con el pasar de los tiempos después de lograr superar sus anomalías y demostrar que era una teoría muy aceptable fue atrayente para muchos físicos lo que causo un gran impacto. La cuestión es que con ello origino no solo una perspectiva de dicha teoría sino más bien cinco de ellas lo cual causo gran polémica, por cuál de ellas guiarse por cual tener en cuenta resultados que describirían al gravitón tan esperado de esta manera aparece un físico Edward Witten, quien definio una sola teoría que lo unificaba las fuerzas fundamentales del universo. RESULTADOS Después de estos grandes hallazgos los físicos se cuestionaron al parecer hay partículas que contienen su partícula contraria es decir para un protón existe un antiprotón y así sucesivamente generando un universo en la simetría de estas partículas ahora para completar el modelo estándar constituido por partículas elementales cuyas interacciones entre ellas pueden darnos la pista de que exista una partícula la cual origina esa interacción entre dichas partículas dicho de otro modo ya se tiene una forma experimental para lograr que el gravitón haga presencia.

CONCLUSIONES Se concluye que tanto la física teórica como la experimental tienen mucho que compartir ya que se necesitan mutuamente la una de la otra ya que la una origina la idea y la segunda la asegura de esta manera comprendemos la forma en como esta descrito el universo que nos rodea y en la forma en que podemos sacar provecho del mismo para desarrollo mismo de la humanidad Se llegó a determinar que mediante la exploración de lo fundamental de la materia se llegó a encontrar que el universo está formado por constantes fundamentales que describen el funcionamiento de nuestro universo, hay que tener en cuenta que el documental presentado unos años más antes del descubrimiento de boson de higgs quien es la partícula que describe al famoso gravitón quien es el responsable de generar masa a las partículas este descubrimiento se llevó a cabo en el CERN REFERENCIAS [1] [2] [3] [4] [5]

Brian Green, "Universo Elegante", Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de una teoría final, pp. 56, 2006. Brian Green, "Universo Elegante", Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de una teoría final, pp. 14, 2006. Brian Green, "Universo Elegante", Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de una teoría final, pp. 18, 2006. Brian Green, "Universo Elegante", Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de una teoría final, pp. 138, 2006. Brian Green, "Universo Elegante", Supercuerdas, dimensiones ocultas y la búsqueda de una teoría final, pp. 153, 2006.