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Interpretación de los universos múltiples.

Escrito por Enunlugarenelcosmos 24-02-2016 en ciencia. Comentarios (0)

Interpretación de los universos múltiples.
En 1957, Hugh Everett formuló la interpretación de los universos múltiples en la que el proceso de "colapso de la función de onda" recibía una nueva interpretación. Algunos estados cuánticos pueden concebirse matemáticamente como una suma de alternativas o superposición lineal de alternativas cualitativamente diferentes. Un proceso de medida en la interpretación de Copenhague involucra que alguna de las alternativas desaparecen y el estado resultado de la medida es un estado reducido o colapsado donde algunas alternativas ya no existen y no pueden reflejarse en el resultado de ciertas medidas futuras. En la interpretación de los universos múltiples, si bien el estado cuántico del sistema accesible para un observador tras la medición parece haber sufrido un colapso físico real (donde han desaparecido algunas alternativas), en realidad las otras alternativas que participaban en una superposición cuántica siguen estando presentes en un "mundo paralelo" no accesible al observador, por lo cual en esta interpretación la reducción o colapso del estado es sólo aparente si se consideran todos los mundos paralelos.
Moderna teoría de la decoherencia.
El trabajo de Hugh Everett sobre la interpretación de mundos paralelos fue ampliamente ignorado hasta la década de los 70 cuando B. DeWitt (1970) y N. Graham (1973) retomaron el asunto. La moderna teoría de la decoherencia anticipada en algunos trabajos durante la década de 1980 sugería que el estado de un sistema cuántico entrelazado evolucionaba por interacción con el entorno hacia una superposición no entrelazada de estados clásicos, por lo que el estado resultante era interpretable en términos clásicos. En esos primeros trabajos se sugería que la información no se perdía (como sugería la interpretación de Copenhague) sino algo que sugería también la interpretación de mundos paralelos, es decir, que la "coherencia inicial" del estado se "filtraba" hacia el entorno de los sistemas cuánticos o el aparato de medida, sin que hubiera una reducción real del sistema formado por el sistema observado y el resto del universo. Un proceso de medida sería por tanto una reducción de la incertidumbre en el estado del sistema, compensada por un aumento de la incertidumbre sobre el estado del universo. Y en ese sentido el proceso de medida es un proceso irreversible que altera la entropía del sistema y los alrededores al mismo.
Imagen la paradoja cuántica del "gato de Schrödinger" vista desde el punto de vista de la interpretación de los universos múltiples.
En esta interpretación cada evento involucra un punto de ramificación en el tiempo, el gato está vivo y muerto, incluso antes de que la caja se abra, pero los gatos "vivos" y "muertos" están en diferentes ramificaciones del universo, por lo que ambos son igualmente reales, pero no pueden interaccionar el uno con el otro.

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La decoherencia cuántica

Escrito por Enunlugarenelcosmos 24-02-2016 en ciencia. Comentarios (0)

La decoherencia cuántica es el término aceptado y utilizado en mecánica cuántica para explicar cómo un estado cuántico entrelazado puede dar lugar a un estado físico clásico (no entrelazado). En otras palabras cómo un sistema físico, bajo ciertas condiciones específicas, deja de exhibir efectos cuánticos y pasa a exhibir un comportamiento típicamente clásico, sin los efectos contraintuitivos típicos de la mecánica cuántica.
El nombre procede del hecho técnico de que la decoherencia se manifiesta matemáticamente por la pérdida de coherencia de la fase compleja relativa de las combinaciones lineales que definen el estado. Así la decoherencia cuántica explicaría por qué a grandes escalas la física clásica que ignora los efectos cuánticos constituye una buena explicación del comportamiento del mundo.
Por ejemplo en el caso del experimento imaginario del gato de Schrödinger la interacción de las partículas del gato con el ambiente podrían producir una decoherencia y hacer que la combinación de "gato vivo" + "gato muerto" perdiera coherencia y se transformara en un estado clásico y por tanto tras un lapso de tiempo del orden de ħ² (10⁻⁶⁵ s) el gato estuviera dentro de la caja efectivamente vivo o muerto, pero no en una superposición de ambos. La decoherencia es pues muy importante para explicar por qué muchos sistemas físicos macroscópicos tienen un comportamiento tan diferente de los sistemas que exhiben efectos cuánticos.
El problema de la decoherencia cuántica es una explicación complementaria al problema del reducción del estado cuántico que es la principal dificultad interpretativa dentro del problema de la medida en mecánica cuántica. Por esa razón esta sección hace un repaso sobre las posiciones históricas sobre el problema de la reducción del estado, y por qué en última instancia los estados cuánticos para cuerpos macroscópicos carecen de algunas de las propiedades típicas de los estados cuánticos (entrelazamiento, interferencia cuántica, reducción del estado, etc.)
Uno de los problemas históricos de fundamentación de la mecánica cuántica ha sido el problema de la medida. Una medición de una magnitud u observable de un sistema cuántico implica la interacción con un aparato de medida. El resultado de dicha interacción altera notoriamente el sistema cuántico condicionando el resultado futuro de otras medidas. Diversos experimentos llevaron a Von Neumann (1932) a postular que los sistemas cuánticos presentaban dos tipos de evolución:
-El primer tipo era una "evolución determinista unitaria" o proceso unitario cuando el sistema no es perturbado exteriormente, tal como recoge postulado V según el cual en esas circunstancias la evolución se produce de acuerdo con la ecuación de Schrödinger y por tanto dados dos instantes de tiempo el estado del sistema entre ellos dos está relacionado por un operador unitario que conserva las probabilidades.
-El segundo tipo era una "reducción abrupta no unitaria", también llamada colapso de la función de onda, descrito en el postulado IV que describe la relación entre el estado antes de una medida y el estado resultante de la medida.
En la interpretación de Von Neumann y también de los partidarios de la interpretación de Copenhague el segundo tipo de evolución es un proceso físico real no determinista, que introduce elementos de aleatoriedad en la mecánica cuántica. Esta visión planteaba numerosos problemas filosóficos y rompía con una tradición de determinismo que se remontaba como mínimo a Laplace. Einstein y otros físicos consideraban que la interpretación no determinista no podía ser correcta y estimaban que la mecánica cuántica era sólo una aproximación a una teoría más general exenta de aleatoriedad (en ese contexto se interpreta su afirmación: Dios no juega a los dados).
En 1935, Einstein, publicó un artículo con Podolsky y Rosen que contenía origen de lo que hoy se conoce como paradoja Einstein-Podolsky-Rosen. En ese artículo los autores proponían que la mecánica cuántica tal como era considerada en la interpretación de Copenhague, de la que la principal figura era Niels Bohr, no podía ser una descripción completa del mundo. En ese artículo se analizaba el ejemplo de un par de partículas cuánticamente entrelazadas que viajaban una cierta distancia hasta alejarse considerablemente, de acuerdo con la mecánica cuántica convencional la medición de una cierta propiedad en una de esas partículas producía un efecto no local que se comunicaba cuasi-instantáneamente a velocidades más rápidas que la velocidad de la luz. Bohr y otros autores rechazaron la propuesta EPR dentro de la mecánica cuántica, y consideraron junto con Von Neumann que la reducción abrupta del estado cuántico tras una medida era un proceso real. Desde ese entonces y hasta su muerte en 1955, Einstein trabajó independientemente de Bohr y otros físicos, no sin antes advertir que mientras la mecánica cuántica no acepte introducir variables no-locales, continuará siendo una "ciencia incompleta".
Imagen acumulación de electrones con el paso del tiempo en el experimento de Young, los patrones de interferencia son un efecto típicamente cuántico asociado a un estado puro (estado coherente), en presencia de decoherenica cuántica el patrón de interferencia desaparecería.

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47 Ursae Majoris b

Escrito por Enunlugarenelcosmos 24-02-2016 en ciencia. Comentarios (0)

47 Ursae Majoris b es un planeta extrasolar que orbita alrededor de una estrella similar al Sol: 47 Ursae Majoris. Posee un período orbital relativamente largo y una órbita casi circular. Dentro de su sistema, es el planeta más cercano a su estrella que se conoce. 47 Ursae Majoris b fue descubierto en 1996 y posee una masa de al menos 2,60 veces la de Júpiter.
Como la mayoría de los planetas extrasolares conocidos, 47 Ursae Majoris b fue descubierto mediante la detección de cambios en la velocidad radial de su estrella. Estas variaciones se atribuyen a la presencia de un planeta, cuya gravedad actúa sobre la estrella provocando que gire alrededor del centro de masas común del sistema. Los cambios de velocidad de 47 Ursae Majoris se infirieron a partir de la observación de modificaciones en sus líneas espectrales, producidas por el efecto Doppler.
51 Pegasi b fue el primer planeta extrasolar con órbita alrededor de una estrella similar al sol en ser descubierto. Motivados por dicho hallazgo, los astrónomos Geoffrey Marcy y R. Paul Butler buscaron signos de planetas extrasolares en sus datos experimentales. Pronto encontraron dos: 47 Ursae Majoris b y 70 Virginis b. El descubrimiento de 47 Ursae Majoris b fue anunciado en 1996.
47 Ursae Majoris b orbita a una distancia de 2,11 UA de su estrella e invierte 1083 días en completar una revolución orbital. Fue el primer planeta con órbita en torno a una estrella de la secuencia principal en ser descubierto. Al contrario que la mayoría de los planetas extrasolares de largo período conocidos, la excentricidad de su órbita es baja.
El planeta posee una resonancia orbital de 1:7 respecto de su par más alejado de la estrella: 47 Ursae Majoris c. La relación de masas entre los dos planetas es de 5:2, similar a la existente en nuestro sistema solar entre Júpiter y Saturno.
El método de velocidad radial, utilizado en la detección de 47 Ursae Majoris b, tiene una limitación importante: solamente puede proporcionar una cota inferior de la masa del planeta. Medidas astrométricas preliminares sugieren que la órbita del planeta posee una inclinación de 63,1° con respecto al plano del cielo. Si esto se confirmase implicaría que la verdadera masa del planeta se encontraría cercana a 2,9 veces la de Júpiter. De cualquier manera, la masa no puede ser mucho más grande que el límite inferior o el sistema se tornaría inestable.3
Se estima que el diámetro de este planeta se encuentra entre unas 0,9 y 1,2 veces el diámetro de Júpiter. Además, la gravedad en su superficie es de 6 a 8 veces la terrestre (compárese con las 2,57 de Júpiter). Finalmente, podría tener vientos mucho más activos y turbulentos que los que se encuentran presentes en Júpiter.
Dada la gran cantidad de masa del planeta, es probable que 47 Ursae Majoris b sea un gigante gaseoso sin una superficie sólida. Como el planeta sólo ha sido detectado indirectamente, propiedades como su radio, la composición y la temperatura son desconocidas. Suponiendo que posea una composición similar a Júpiter y un entorno cercano al equilibrio químico, se espera que su atmósfera superior contenga nubes de vapor de agua, a diferencia de las nubes de amoníaco típicas de Júpiter.
Aunque 47 Ursae Majoris b permanece fuera de la zona habitable de su estrella, su influencia gravitatoria podría perturbar la órbita de planetas ubicados sobre la parte externa de la zona habitable. Además, puede haber alterado la formación de planetas telúricos y reducido la distribución de agua hacia cualquier planeta de la zona interna del sistema. Por lo tanto, de existir planetas ubicados en la zona habitable de 47 Ursae Majoris serían más secos y pequeños.

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La Galaxia del Compás

Escrito por Enunlugarenelcosmos 24-02-2016 en ciencia. Comentarios (0)

La Galaxia del Compás (ESO 97-G13) es una galaxia Seyfert, la única de la constelación del Compás en la constelación del Compás. Se encuentra a no más de 4 grados por debajo del plano galáctico, y a una distancia de 13 millones de años luz. La galaxia está experimentando cambios traumáticos y está expulsando anillos de gas. El anillo más externo se encuentra a unos 700 años luz del centro de la galaxia y el más interior a unos 130 años luz. La galaxia del compás se puede observar por medio de un telescopio pequeño. Aunque esto no fue posible hasta finales de los años 80, ya que estaba ocultada por material de la Vía Láctea. Es una galaxia Seyfert de tipo II y la galaxia activa más cercana a la Vía Láctea.

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El ciclo del Sol.

Escrito por Enunlugarenelcosmos 23-02-2016 en ciencia. Comentarios (0)

El Sol se formó hace 4650 millones de años y tiene combustible para 7500 millones de años más. Después, comenzará a hacerse más y más grande, hasta convertirse en una gigante roja. Finalmente, se hundirá por su propio peso y se convertirá en una enana blanca, que puede tardar unos mil millones de años en enfriarse Se formó a partir de nubes de gas y polvo que contenían residuos de generaciones anteriores de estrellas. Gracias a la metalicidad de dicho gas, de su disco circunestelar surgieron, más tarde, los planetas, asteroides y cometas del sistema solar. En el interior del Sol se producen reacciones de fusión en las que los átomos de hidrógeno se transforman en helio, produciéndose la energía que irradia. Actualmente, el Sol se encuentra en plena secuencia principal, fase en la que seguirá unos 5000 millones de años más quemando hidrógeno de manera estable. Cada segundo se transforman 700 millones de toneladas de hidrógeno en cenizas de helio, este proceso transforma cinco millones de toneladas de materia en energía, lo que da como resultado que el Sol cada vez se vuelve más liviano. Llegará un día en que el Sol agote todo el hidrógeno en la región central al haberlo transformado en helio. La presión será incapaz de sostener las capas superiores y la región central tenderá a contraerse gravitacionalmente, calentando progresivamente las capas adyacentes. El exceso de energía producida hará que las capas exteriores del Sol tiendan a expandirse y enfriarse y el Sol se convertirá en una estrella gigante roja. El diámetro puede llegar a alcanzar y sobrepasar al de la órbita de la Tierra, con lo cual, cualquier forma de vida se habrá extinguido. Cuando la temperatura de la región central alcance aproximadamente 100 millones de kelvins, comenzará a producirse la fusión del helio en carbono mientras alrededor del núcleo se sigue fusionando hidrógeno en helio. Ello producirá que la estrella se contraiga y disminuya su brillo a la vez que aumenta su temperatura, convirtiéndose el Sol en una estrella de la rama horizontal. Al agotarse el helio del núcleo, se iniciará una nueva expansión del Sol y el helio empezará también a fusionarse en una nueva capa alrededor del núcleo inerte -compuesto de carbono y oxígeno y que por no tener masa suficiente el Sol no alcanzará las presiones y temperaturas suficientes para fusionar dichos elementos en elementos más pesados- que lo convertirá de nuevo en una gigante roja, pero esta vez de la rama asintótica gigante y provocará que el astro expulse gran parte de su masa en la forma de una nebulosa planetaria, quedando únicamente el núcleo solar que se transformará en una enana blanca y, mucho más tarde, al enfriarse totalmente, en una enana negra. El Sol no llegará a estallar como una supernova al no tener la masa suficiente para ello. Si bien se creía en un principio que el Sol acabaría por absorber a Mercurio, a Venus y a la Tierra al convertirse en gigante roja, la gran pérdida de masa que sufrirá en el proceso hizo pensar por un tiempo que la órbita terrestre –al igual que la de los demás planetas del sistema solar– se expandiría posiblemente y salvaría a nuestro planeta de ese destino. Sin embargo, un artículo reciente postula que ello no ocurrirá y que las interacciones mareales, así como el roce con la materia de la cromosfera solar, harán que nuestro planeta sea absorbido. Otro artículo posterior apunta en la misma dirección.

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