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ciencia

Albert Einstein

Escrito por Enunlugarenelcosmos 14-03-2016 en ciencia. Comentarios (0)

Albert Einstein (Ulm, Imperio alemán, 14 de marzo de 1879-Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado después suizo y estadounidense. Es considerado como el científico más conocido y popular del siglo XX.
En 1905, cuando era un joven físico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes de Berna, publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E=mc². Ese año publicó otros trabajos que sentarían bases para la física estadística y la mecánica cuántica.
En 1915 presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa. Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos científicos.
Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla no la entendió, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida.
Ante el ascenso del nazismo, Einstein abandonó Alemania hacia diciembre de 1932 con destino a Estados Unidos, donde se dedicó a la docencia en el Institute for Advanced Study. Se nacionalizó estadounidense en 1940. Durante sus últimos años trabajó por integrar en una misma teoría la fuerza gravitatoria y la electromagnética.
Aunque es considerado por algunos como el «padre de la bomba atómica», abogó por el federalismo mundial, el internacionalismo, el pacifismo, el sionismo y el socialismo democrático, con una fuerte devoción por la libertad individual y la libertad de expresión. Fue proclamado como el «personaje del siglo XX» y el más preeminente científico por la revista Time.

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Resto de dimensiones extra o adicionales.

Escrito por Enunlugarenelcosmos 14-03-2016 en ciencia. Comentarios (0)

Se dice que las mentes más brillantes pueden imaginarse mundos de hasta 5 dimensiones, pero no más. Lo importante es entender los conceptos. La sexta dimensión sería, en este caso, la que contiene todas nuestras posibles elecciones. Si pudieramos movernos por ella podríamos cambiar nuestras decisiones pero necesitaríamos volver atrás en el tiempo.
La séptima dimensión sería en nuestro caso la que nos permitiría hacer estos saltos entre elecciones sin volver atrás en el tiempo, una especie de doblez en la quinta dimensión. Como cuando doblamos una hoja de papel para hacer que los extremos se junten (doblamos en 3 dimensiones un objeto de 2 dimensiones). Si ahora pensamos en un espacio en 8 dimensiones, nuestras 7 dimensiones que contienen todas las opciones posibles de universos a partir del Big Bang, serían ahora un punto.
Las líneas que unen todos los posibles universos con diferentes condiciones iniciales (inicios que no son el Big Bang) se encontraría en la 9ª dimension. Una vez más la forma de pasar de un universo con unas condiciones iniciales a otras sin volver atrás en nuestra línea de 9 dimensiones sería un salto atráves de un pliege de la línea 9D en una décima dimensión.
La 11ª dimensión sería entonces la que contiene todos los posibles universos con todas las posibles condiciones iniciales como un punto. Imaginar una línea en 11 dimensiones implicaría concebir al menos otro punto, pero nuestro punto ya lo contiene todo; es aquí donde debemos detenernos porque nuestro planteamiento de las dimensiones no da para más.
Esta forma de concebir las dimensiones es una de muchas. En la teoría de cuerdas por ejemplo, se habla de 11 dimensiones espaciales más o menos importantes de las cuales las 3 que vemos y conocemos son las más grandes. En cualquier caso un tema complicado que requiere tiempo, paciencia y esfuerzo, pero que merece la pena para llegar a comprender algo tan complicado.

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Quinta dimensión

Escrito por Enunlugarenelcosmos 14-03-2016 en ciencia. Comentarios (0)

El término quinta dimensión es una abstracción que aparece en contextos como la física teórica, las matemáticas o la ciencia ficción, se refiere esencialmente al uso de espacios geométricos de cinco dimensiones. En matemáticas, el conjunto de tuplas de N números reales puede ser dotado de una interpretación geométrica que corresponda a un espacio euclídeo de N dimensiones. Cuando N = 5. El término puede aparecer en discusiones sobre la cuarta dimensión. El espacio abstracto de cinco dimensiones ocurre frecuentemente en las matemáticas, es perfectamente construible. Si el universo real es de 5 dimensiones, esto puede ser explorado en muchas ramas de la física como la astrofísica y la física de partículas.
En física, la quinta dimensión es una hipotética dimensión extra, más allá de las 3 dimensiones espaciales y una de tiempo. Algunos científicos han especulado que el gravitón, una partícula que está asociada a los efectos de la fuerza de gravedad, puede salir a una quinta o más dimensiones y el cual explicaría por qué la fuerza de gravedad es significativamente más débil que las otras fuerzas fundamentales.
La teoría Kaluza-Klein usa la quinta dimensión para unificar la gravedad con la fuerza electromagnética. La idea consiste en que una partícula en un campo electromagnético y que, por tanto, aparentemente no sigue la línea más recta posible vista desde las tres dimensiones espaciales puede ser tratada matemáticamente como una partícula siguiendo la línea más recta posible, línea llamada geodésica de un espacio-tiempo con una dimensión extra. La teoría de Kaluza-Klein usa un formalismo similar al de la teoría de la relatividad general, aunque con una dimensión extra. Puesto que el espacio-tiempo de la teoría de la relatividad es una variedad pseudoriemanniana (M,g) de dimensión 4, el espacio-tiempo ampliado de Kaluza-Klein sería una variedad de dimensión 5. La "invisibilidad" aparente de la nueva dimensión se explica en uno de los modelos de Kaluza-Klein en que el espacio-tiempo ampliado tiene la estructura topológica M x S^1, y de hecho cada punto del espacio-tiempo convencional es de hecho un pequeño círculo de dimensiones inferiores a las atómicas. Esta teoría se considera modernamente como una teoría de unificación, con grupo unificador del círculo SU(1) [=S^1]. La teoría-M amplía esta idea y sugiere que el espacio-tiempo tiene 11 dimensiones, 7 de los cuales están debajo del nivel subatómico.
En 1993 el físico Gerardus 't Hooft publicó el principio holográfico, el cual conjetura que la información de una dimensión extra es visible como una curvatura del espacio tiempo con una menos dimensiones. Por ejemplo, los hologramas son imágenes de 3 dimensiones colocadas en una superficie de 2 dimensiones, el cual da a la imagen una curvatura cuando el observador se mueve. Similarmente, en relatividad general, la cuarta dimensión está manifestada en 3 dimensiones observables como la curvatura de un sendero de un movimiento de partícula (criterio) infinitesimal. Hooft ha especulado que la quinta dimensión es realmente el tejido del espacio-tiempo.

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Cuarta dimensión

Escrito por Enunlugarenelcosmos 14-03-2016 en ciencia. Comentarios (0)

En física, se hace referencia a la cuarta dimensión al hablar del tiempo, principalmente desde el planteamiento de la Teoría de la Relatividad.
Albert Einstein en su célebre teoría de 1905 de la relatividad especial habló por primera vez del tiempo como una cuarta dimensión y como algo indispensable para ubicar un objeto en el espacio y en un momento determinado. El tiempo en la teoría de la relatividad no es una dimensión espacial más, ya que fijado un punto del espacio-tiempo éste puede ser no alcanzable desde nuestra posición actual, hecho que difiere de la concepción usual de dimensión espacial. Aunque inicialmente se interpretó el tiempo como una "dimensión" matemática necesaria para ubicar un evento u objeto, en la teoría de la relatividad general el tiempo es tratado como una dimensión geométrica más, aunque los objetos materiales no puedan seguir una trayectoria completamente arbitraria a lo largo del tiempo (como por ejemplo "dar la vuelta" y viajar al pasado). La necesidad del tiempo dentro de la teoría de la relatividad existe por dos motivos:
En primer lugar, los objetos no sólo se mueven a través del espacio sino que también lo hacen a través del tiempo, es decir su coordenada temporal aumenta continuamente, por lo que hubo la necesidad de hablar del tiempo ligado al espacio como la cuarta dimensión o espacio-tiempo. Además el ritmo de avance en la dimensión temporal depende del estado de movimiento del observador, produciéndose una dilatación temporal efectiva para los observadores más rápidos en relación al tiempo medido por un observador estacionario.
En segundo lugar, el carácter intrínseco del espacio-tiempo y su cuatridimensionalidad requiere un modo conceptualmente diferente de tratar la geometría del universo, puesto que una cuarta dimensión implica un espacio plano (bidimensional) que se curva en la teoría de la relatividad general por la acción de la gravedad de la materia originándose la curvatura del espacio-tiempo.
Finalmente cabe añadir que algunas teorías físicas como la teoría de Kaluza-Klein y las teoría de supercuerdas, en sus varias versiones, añaden a las tres dimensiones físicas espaciales entre 1 y 9 dimensiones espaciales adicionales, de tipo compacto; además de la dimensión temporal.

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Materia extraña

Escrito por Enunlugarenelcosmos 14-03-2016 en ciencia. Comentarios (0)

En física nuclear, física de partículas y astrofísica, el término materia extraña se usa de dos formas, una más amplia y la otra más específica.
El significado más amplio es tan solo materia de quarks que contiene tres "gustos" de quarks: arriba, abajo y extraño. En esta definición, hay una presión crítica y una densidad crítica asociada, y cuando la materia nuclear (hecha de protones y neutrones) se comprime más allá de dicha densidad, los protones y neutrones se disocian en los quarks que los componen, resultando así materia de quarks (probablemente materia extraña).
El significado más estricto se refiere a la materia de quarks que es más estable que la materia nuclear. La idea de que esto podría pasar es la "hipótesis de la materia extraña" de Bodmer y Witten. En esta definición, la presión crítica es cero: el verdadero estado fundamental de la materia es siempre materia de quarks. Los núcleos que vemos en la materia que nos rodea, que son "gotas" de materia nuclear, son necesariamente metaestables, y dado el tiempo suficiente (o el estímulo externo adecuado) decaerían en gotas de materia extraña, los "strangelets".
Materia extraña que solo es estable a altas presiones.
Bajo la definición más amplia, la materia extraña podría ocurrir dentro de las estrellas de neutrones, si la presión en su núcleo es suficientemente alta (superior a la presión crítica). Al tipo de densidades que son esperables en el centro de una estrella de neutrones, la materia de quarks sería probablemente materia extraña. También podría ser materia de quarks no extraña, si la masa efectiva del quark extraño fuese demasiado alta. Los quarks encanto y más pesados solo ocurrirían a densidades mucho mayores.
Una estrella de neutrones con un núcleo de materia de quarks frecuentemente se denomina una estrella híbrida. Sin embargo, es difícil saber si las estrellas híbridas realmente existen en la naturaleza porque los físicos actualmente tienen escasa idea del valor probable de la presión o densidad crítica. Parece posible que la transición a la materia de quarks ya habrá ocurrido cuando la separación entre los nucleones se vuelva mucho menor que su tamaño, así que la densidad crítica debe ser menor que cerca de 100 veces la densidad de saturación nuclear. Pero un estimativo más preciso no está disponible aún, porque la interacción fuerte que gobierna el comportamiento de los quarks es particularmente difícil de investigar, y los cálculos numéricos usando QCD de retículos (en inglés ) están bloqueados por el problema del signo del fermión.
Un área de actividad en la física de las estrellas de neutrones es el intento de encontrar rastros observables por los que podamos decir, a partir de observaciones de estas estrellas basadas en la Tierra, si tienen materia de quarks (probablemente materia extraña) en su núcleo.

Materia extraña que es estable a presión cero.

Si la "hipótesis de la materia extraña" es verdadera, entonces la materia nuclear es metaestable contra el decaimiento en materia extraña. La duración de la misma antes de decaer espontáneamente es muy larga, así que no vemos este proceso ocurrir alrededor nuestro. Sin embargo, bajo esta hipótesis debería haber materia extraña en el universo: 

Las estrellas de quarks (frecuentemente llamadas "estrellas extrañas") consisten en materia de quarks desde su núcleo hasta su superficie. Tendrían un diámetro de varios km, y podrían tener una capa muy delgada de materia nuclear.

-Los strangelets son pequeñas piezas de materia extraña, tal vez tan pequeñas como los núcleos atómicos. Se producirían cuando las estrellas extrañas se forman o colisionan.
Peligro de strangelets: conversión catalizada a materia extraña.
Si hay strangelets sueltos alrededor del universo, entonces ocasionalmente uno de ellos debería chocar con el planeta Tierra, donde aparecería como un tipo exótico de rayo cósmico. Esto da pie a la pregunta de si un strangelet desde el espacio convertiría el planeta entero en materia extraña. Este escenario de desastre es como sigue: un strangelet golpea un núcleo, catalizando su conversión inmediata a materia extraña. Esto libera energía, y manda pedazos (más strangelets) volando en todas direcciones. Estos se unen con otros núcleos y los convierten, llevando a una reacción en cadena, al final de la cual los núcleos de todos los átomos habrán sido convertidos, y la Tierra habrá sido reducida a una nube caliente de strangelets.
La creencia generalizada es que esto no ocurriría, porque la mayoría de los modelos predicen que los strangelets, como los núcleos, están cargados positivamente, entonces son repelidos electrostáticamente por los núcleos, y raramente se unirían con ellos.
Sin embargo, preocupaciones de este tipo fueron presentadas al comenzar el experimento del Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) en Brookhaven, que podría haber creado strangelets. Un análisis detallado concluyó que las colisiones del RHIC son comparables a aquellas que ocurren naturalmente al atravesar los rayos cósmicos el Sistema Solar, así que ya se habría observado tal desastre si fuera posible.
En el caso de una estrella de neutrones, sin embargo, dicha conversión parece mucho más plausible. Una estrella de neutrones es en un sentido un núcleo gigante (de 20 km de diámetro), sostenido por la gravedad. Si un strangelet golpease una estrella de neutrones, podría convertir una pequeña región de la misma, y esa región crecería hasta consumir la estrella enteramente.
¿Es verdadera la "hipótesis de la materia extraña"?
La hipótesis de la materia extraña generalmente es considerada como una idea radical. Debido a que un "strangelet" puede convertir una estrella de neutrones en una estrella extraña, parece probable que si la hipótesis de la materia extraña fuese verdadera, todos los objetos que observamos como estrellas de neutrones deberían en realidad ser estrellas extrañas. Pero hay buena evidencia de que al menos algunas de ellas no son estrellas extrañas, y tienen capas bastante gruesas de materia nuclear. Hay un debate en progreso entre los expertos en la cuestión.

Foto de En un lugar del cosmos.

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