Cosmología

Personalmente, uno de los temas que más me interesó abordar fue el de Cosmología, campo de la Astronomía que se mezcla con lo misterioso, el saber o "intentar" saber como surgió nuestro Universo, como funciona concretamente, el polémico Colisionador de Hadrones LHC, todo esto me resulta fascinante. A continuación dejo plasmada la información que recolectamos sobre un libro actual de Astronomía, brindado por nuestra profesora.

¿Qué es la COSMOLOGÍA?
La cosmología es la ciencia que estudia el universo. Hoy en día, con creciente grado de especialización en todas las actividades intelectuales, la tendencia es fraccionar, dividir los temas en sus partes orgánicas más pequeñas. La cosmología como la entendemos hoy, trata de colocar juntas todas las piezas del gran rompecabezas que constituye el estudio del universo, y concebir un todo coherente y armonioso.

Comencemos por la teoría del Big Bang

¿Qué es lo que hace que las galaxias se alejen unas de otras? Hoy sabemos que no es debido a una “explosión” que les lanzó una para cada lado. La recesión de las galaxias se debe a que éstas son arrastradas por el mismo espacio que las contiene, al igual que una hormiga quieta sobre una banda elástica se vería arrastrada por ésta cuando nosotros la estiramos.
  No una explosión. El Bing Bang no es sinónimo de explosión. El Bing Bang no trata sobre la creación del Universo.
  El origen del Universo es uno de los temas que más concepciones equivocadas ha forjado en el imaginario popular. En nuestros días la ciencia moderna acepta el principio cosmológico o copernicano, según el cual no existe un lugar privilegiado en el universo; la “gran explosión” no pudo haber ocurrido en un punto particular del cosmos ni en los infinitos otros puntos equivalentes. Los modelos del Big Bang explican la existencia de un universo en expansión que en el pasado era más denso, energético y caliente. Además, la expansión global del universo se verifica para todo observador en todo punto del universo. Esto lleva a toda una serie de predicciones teóricas que han sido verificadas por muy diversas observaciones astrofísicas, y que sustentan nuestra confianza en estos modelos. En otros términos, los modelos del Bing Bang explican con muy alta precisión la evolución de nuestro universo desde épocas primordiales, no su origen. Cerca de este “origen” la descripción del universo a través de la relatividad general, sustento principal de la cosmología teórica, se quiebra. La teoría se vuelve no predictiva, y se debe buscar otra descripción más adecuada. Esta búsqueda forma parte de la agenda de los cosmólogos más osados de la actualidad.

La Inflación Cósmica: es un conjunto de propuestas en el marco de la física teórica para explicar la expansión ultrarrápida del universo en los instantes iniciales y resolver el llamado problema del horizonte.
La inflación resuelve varios problemas en la cosmología del Big Bang que fueron señalados en los años 1970. Estos problemas vienen de la observación que para parecerse a como es el Universo hoy, el Universo tendría que haber empezado de unas condiciones iniciales "especiales" o muy puestas a punto cerca del Big Bang. La inflación resuelve estos problemas proporcionando un mecanismo dinámico que conduce al Universo a este estado especial, de esta manera formando un Universo como el nuestro mucho más natural en el contexto de la teoría del Big Bang.
La inflación cósmica tiene el efecto importante de resolver heterogeneidades, anisotropía y la curvatura del espacio. Esto pone al Universo en un estado muy simple, en el que está completamente dominado por el campo inflatón y las únicas heterogeneidades significativas son las débiles fluctuaciones cuánticas en el inflatón. La inflación también diluye partículas pesadas exóticas, como los monopolos magnéticos predichos por muchas extensiones del modelo estándar de física de partículas.

GRAN COLISIONADOR DE HADRONES LHC: fue puesto en funcionamiento en septiembre de 2008 y atrajo la atención de la prensa mundial:

¿Para qué se emplea?

Para hacer chocar entre si haces de protones que marchan en sentidos opuestos y así generar inmensos volúmenes de otras partículas de alta energía y alta temperatura. Con ello se explora la física de los tiempos muy tempranos de universo. Particularmente, se busca una partícula elemental llamada técnicamente bosón de HIGGS que, dentro del modelo estándar de la física subatómica, otorga masa  a las demás partículas.

¿Por qué es un circuito cerrado?

Por la tecnología actual. Hacer un recorrido lineal requeriría varias veces los 27km que tiene el circuito cerrado, resultaría muy caro y sería inestable. En un acelerador de circuito cerrado se puede dar más empuje a las partículas sin tener que esconder la longitud de su recorrido. El límite es la capacidad de hacer girar una partícula cargada a la que se entregó mucha energía. Se necesitan campos magnéticos muy intensos y los que usa el LHC son los más altos alcanzados con la tecnología actual. Una razón más prosaica es que el túnel ya existía desde hace años, y se construyó el mejor acelerador compatible con lo que ya estaba.

 

¿Hay peligro en explorar las cosas nuevas que se ensayarán?

No se advierte que lo pueda haber. El universo hace constantemente lo que hará el acelerador y no se han visto consecuencias catastróficas. Los rayo cósmicos que llegan a la tierra y chocan con la materia de la atmósfera superior traen energías mayores, en algunos casos enormemente mayores. La diferencia es que en el acelerador se puede controlar el experimento y analizar con detalle lo producido.

Teoría de Cuerdas 

Es un modelo fundamental de la física que básicamente asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".
De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo.
Las ideas fundamentales son dos:

• Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o "p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los cálculos perturbativos.
• El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas. Por tanto, convencionalmente, en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.

La importancia de esta teoría radica en la posibilidad que se tuvo de implementar otros avances posteriores a la introducción de la misma. Es importante mencionar, como ejemplo, que se consideró la necesidad y conveniencia de introducir el principio de que la teoría fuera supersimétrica; es decir, que admitiera una simetría abstracta que relaciona fermiones y bosones. Actualmente la mayoría de teóricos de cuerdas trabajan en teorías supersimétricas; de ahí que la teoría de cuerdas actualmente se llame teoría de supercuerdas. Esta última teoría es básicamente una teoría de cuerdas supersimétrica; es decir, que es invariante bajo transformaciones de supersimetría. Además, la teoría de cuerdas genera una revolución, ya que presenta a las partículas componentes de la materia como “estados vibracionales” en lugar de “puntos”, lo cual significa un avance en la concepción que se tenía sobre estos elementos.