Teoria de cuerdas

Teoría de cuerdas.



La 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"

§  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 en forma de variedad de Calabi-Yau. 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.

El modelo inflacionario.

El modelo inflacionario.


 El modelo inflacionario.
La inflación nos permitió vislumbrar una adecuada solución a los otros problemas. Esta resuelve los ya anunciados problemas de la plenitud espacial y de la uniformidad a grandes escalas atróficas.
El problema de la plenitud puede resolverse muy simplemente con un periodo de expansión acelerada ultrarapido.Finalizada la inflación, el universo retoma su expansión estándar, donde la curvatura comienza a hacerse cada vez mas y mas perceptible. Pero dado que la inflación “achato" en forma tan extrema a nuestro universo, la curvatura espacial no nos es perceptible aun hoy, ni lo será por muchos eones a venir.


colisionador de hadrones.


¿ Para que se emplea? Para  hacer chocar entre si haces de protones que marchan en sentidos opuestos y asi generar inmensos volúmenes de otras partículas de alta energía y alta temperatura. Con ello se explora la física de los tiempos muy tempranos del universo. Particularmente se busca una particula elemental llamada boson de higg que, dentro del modelo estándar de la física subatómica. Otrorga masa a las demás partículas. Por eso, alguien tuvo la ocurrecia de llamarla particula de dios y, por extensión, se hablo de lamaquina de dios, sin que se trate en ambos caso de otro cosa que una fantasia.
¿ porque es un circuito cerrado? Por la tecnología actual. Hacer un recorrido lineal requería varias veces los 27 km que tiene elcircuito cerrado, resultaría muy caro y seria inestable. En un acelerador de circuito cerrado se puede dar mas empuje a las partículas sin que extender la longitud de su recorrido. El limite es la capacidad de hacer girar una particula cargada a la que se le entrego energía. Se necesitan campos magneticos muy intensos y los que usan el LHC son los mas altos alcanzando con la tecnología actual. Una razón mas prosaica es que el túnel ya existía desde hace años, y se construyo el mejor acelerador compatible con lo que ya estaba.
¿ hay peligro en explorar las cosas nuevas que se ensayaran? No se advierte que lo pueda haber. El universo hace constantemente lo que hara el acelerador y no se han visto consecuencias catastróficas. Los rayos cósmicos que llegan a la tierra y chocan con la materia de la atmosfera superior traen energía mayores, en algunos casos enormemente mayores. La diferencia es que en el acelerador se puede controlar el experimento  y analizar con detalles lo producido.

Bing bang

 

BIG BANG

        El Big Bang, literalmente gran estallido, constituye el momento en que de la "nada" emerge toda la materia, es decir, el origen del Universo. La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.

Inmediatamente después del momento de la "explosión", cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más espacio expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etcétera hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día.

A pesar de que el modelo del big bang o la gran explosión, es un modelo teorico ebservacionalmente bastante robusto y ampliamente aceptado entre la comunidad científica, hay algunos aspectos que todavía quedan por resolver.

                   

·         Se desconoce que ocurrió en los primeros instantes tras el bing bang. La respuesta se busca mediante el estudio del universo temprano, una de cuyas metas es encontrar la expliacion a una posible unificación de las cuatro fuerzas fundamentales (fuerte, débil, electromagnética y gravitacional)

·         No existe un modelo definitivo de la formación de las estructuras actuales, a partir del bing bang. La respuesta se busca mediante el estudio de la formacion y evolución de las galaxias y la inflación cósmica.

·         Queda por saber a que se debe el hecho de que el universo se expanda con aceleración

·         No se sabe cual es el destino final del universo.

·         Se desconoce en su mayor parte la naturaleza de la materia oscura y la energia oscura.

·         En el momento después del bing bang las partículas elementares aparecieron, los quarks arriba en los protones y lo quarks debajo de los neutrones, y no se conoce la proporción entre protones y neutrones, estas partículas están hechas por dos quarks con la misma carga eléctrica, no se habrían podido unir gracias a la interaccion electro magnetica, es inútil recurrir a la interaccion nuclear fuerte, pues esta solo tiene un alcance de tamaño máximo de un nucleo atomico y además por la interaccion electromagnética tiene un alcance gigantesco y si el universo se agrando en un solo segundo cien octillones de veces, en este brevísimo lapso de tiempo la interaccion nuclear fuerte no  podría unir la casi totalidad (si no es la totalidad) de los quarks.

Cosmologia

                     COSMOLOGÍA 




La cosmología es el estudio del universo en su conjunto, en el que se incluyen teorías sobre su origen, su evolución, su estructura a gran escala y su futuro.

Galaxia

características de las galaxias.


Las galaxias activas presentan cuatro principales características:
• Muy compactos, o sea, tienen alta densidad.
• Alta luminosidad (billones de veces más luminosos que el Sol).
• Emisión constante de energía perteneciente al espectro electromagnético.
• Tienen espectros de emisión.




Quasares


Los Quasares, QSOs, u objetos quasi-estelares, se ven, como su nombre lo implica, como estrellas. Un estudio más detallado indica que son núcleos de galaxias que están extremadamente lejanos (de hecho, los objetos más lejanos en el cielo). Como están tan lejos, y de todas maneras son bien visibles, se sabe que son objetos muy brillantes. Esto significa que producen enormes cantidades de energía. Son pequeños, del tamaño del Sistema Solar, pero dominan el comportamiento de toda la galaxia donde son huéspedes. Se supone que produce esta cantidad de energía (del orden de entre cien y mil galaxias juntas) por un agujero negro en el centro de una galaxia.  El agujero negro chupa el gas y estrellas circundantes, formando un tremendo disco de acreción (el material no cae directamente al agujero negro, sino que se queda girando a su alrededor, antes de caer), el que produce inmensas cantidades de energía en forma de calor (radiación infrarroja), luz, Rayos-X, y rayos gamma, cuando la materia cae en el. Algunos de estos objetos varían de brillo fuertemente y se los ha confundido con estrellas variables, como el caso de BL Lac. El Quasar más cercano se denomina 3C 273, en la constelación de Virgo, es de magnitud 12 (visible con un telescopio de 15 cm. de diámetro) y se encuentra a mas de 4000 millones de años-luz. Si nuestra galaxia, la Vía Láctea, estuviera a esa distancia, sería mil veces mas débil, apenas visible con un telescopio de 80 cm. de diámetro.

Relación entre los quasares y las galaxias

Las galaxias del tipo Seyfert, las radiogalaxias y los quásares conforme a ciertas teorías están relacionadas estructuralmente.
Las galaxias tipo Seyfert (llamadas así por su descubridor Carl Seyfert allá por 1943), son galaxias activas cuyo núcleo es muy brillante y emiten ondas radioeléctricas de frecuencia intermedia que no emiten las galaxias normales ni las radiogalaxias. Muchas de ellas son además poderosas fuentes emisoras de rayos X.
Es probable que el 2% de las galaxias sean de este tipo.

La Vía láctea.

La Vía láctea.


La Vía Láctea es la galaxia espiral en la que se encuentra el Sistema Solar y, por ende, la Tierra. Según las observaciones, posee una masa de 1012 masas solares y es una espiral barrada; con un diámetro medio de unos 100.000 años luz, estos son aproximadamente 1 trillón de km, se calcula que contiene entre 200 mil millones y 400 mil millones de estrellas. La distancia desde el Sol hasta el centro de la galaxia es de alrededor de 27.700 años luz (8.500 pc, es decir, el 55 por ciento del radio total galáctico). La Vía Láctea forma parte de un conjunto de unas cuarenta galaxias llamado Grupo Local, y es la segunda más grande y brillante tras la Galaxia de Andrómeda (aunque puede ser la más masiva, al mostrar un estudio reciente que nuestra galaxia es un 50% más masiva de lo que se creía anteriormente
).
El nombre Vía Láctea proviene de la mitología griega y en latín significa camino de leche. Ésa es, en efecto, la apariencia de la banda de luz que rodea el firmamento, y así lo afirma la mitología griega, explicando que se trata de leche derramada del pecho de la diosa Hera. (Rubens representó la leyenda en su obra El nacimiento de la Vía Láctea). Sin embargo, ya en la Antigua Grecia un astrónomo sugirió que aquel haz blanco en el cielo era en realidad un conglomerado de muchísimas estrellas. Se trata de Demócrito (460 a. C. - 370 a. C.), quien sostuvo que dichas estrellas eran demasiado tenues individualmente para ser reconocidas a simple vista. Su idea, no obstante, no halló respaldo, y tan sólo hacia el año 1609 d. C., el astrónomo Galileo Galilei haría uso del telescopio para observar el cielo y constatar que Demócrito estaba en lo cierto, ya que adonde quiera que mirase, aquél se encontraba lleno de estrellas.

Nebulosa planetaria

Nebulosa planetaria


Una nebulosa planetaria es una nebulosa de emisión consistente en una envoltura brillante en expansión de plasma y gas ionizado, expulsada durante la fase de rama asintótica gigante que atraviesan las estrellas gigantes rojas en los últimos momentos de sus vidas.
El nombre se debe a que sus descubridores, en el siglo XVIII, observaron que su aparencia era similar a los planetas gigantes vistos a través de los telescopios ópticos de la época, aunque realmente no tienen ninguna relación con los planetas. Se trata de un fenómeno relativamente breve en términos astronómicos, que dura del orden de las decenas de miles de años (el tiempo de vida de una estrella común ronda los diez mil millones de años).
Al final de la vida de las estrellas que alcanzan la fase de gigante roja, las capas exteriores de la estrella son expelidas debido a pulsaciones y a intensos vientos estelares. Tras la expulsión de estas capas, subsiste un pequeño núcleo de la estrella, el cual se encuentra a una gran temperatura y brilla de manera intensa. La radiación ultravioleta emitida por este núcleo ioniza las capas externas que la estrella había expulsado.
Las nebulosas planetarias son objetos de gran importancia en astronomía, debido a que desempeñan un papel crucial en la evolución química de las galaxias, devolviendo al medio interestelar metales pesados y otros productos de la nucleosíntesis de las estrellas (como carbono, nitrógeno, oxígeno y calcio). En galaxias lejanas, las nebulosas planetarias son los únicos objetos de los que se puede obtener información útil acerca de su composición química
Las imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble han revelado que muchas nebulosas planetarias presentan morfologías extremadamente complejas. Solamente en torno a un quinto de ellas muestran formas más o menos esféricas El mecanismo que produce esta amplia gama de formas no se comprende todavía muy bien, aunque se cree que las estrellas binarias centrales, los vientos estelares y los campos magnéticos podrían ejercer un papel importante.