Universos y multiversos, inflacionarios y cuánticos.

Artículo completado el 5.may.2024 a las 13:18 HOA (GMT -3).

El Universo o Multiverso Inflacionario.
En un principio, un campo de energía estaba confinado en una región muy pequeña. En una fracción de segundo (10^-30 segundos aproximadamente.) se produjo la inflación del espacio/tiempo y rápidamente la energía disminuyó. En ese proceso, se dio un burbuja donde la inflación se detuvo y se produjo un Big-Bang. El rápido enfriamiento dado en ese evento, permitió que se produjeran inestabilidades en el llamado campo de Higgs. Eso dio origen a partículas con masa, entre ellas, el fotón (se hizo la luz). Luego las partículas se fuero enlazando en estructuras complejas dando lugar a átomos, moléculas y… acá estamos.
La teoría del Big-Bang fue propuesta en 1930 por el sacerdote y astrónomo Georges Lemaître y respaldada por la observación y la cosmología moderna. Stephen Hawking era uno de los que compartía este modelo.
Pero también se contempló la posibilidad de que se hayan producido varios burbujas en el espacio inflacionario. Así, se habrían dado más Big-Bangs y otros universos. En ese caso, cada universo se expandió y se alejó de los otros ya que el espacio entre ellos seguía inflacionando.

Ilustración de diferentes burbujas progenitoras de universos | ift.

En ese espacio entre universos, se habrían dado más burbujas con sus Big-Bangs y se tendría así un multiverso de estructura fractal, con universos entre universos, donde el nuestro sería uno de esos tantos (https://paolera.wordpress.com/2024/04/13/nuestro-universo-origen-y-edad/).
Las constantes físicas no tendrían que ser las mismas en cada uno de ellos. En el nuestro, esas constantes tomaron valores que permitieron la aparición de vida en algunos lugares (https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_antrópico). Si la expansión de nuestro universo hubiera sido mayor que la actual (dada por la energía obscura), las partículas no se hubieran vinculado formando las estructuras de materia que hoy conocemos y no estaríamos aquí (https://paolera.wordpress.com/2019/01/30/la-energia-obscura-y-la-vida-en-el-universo/).
Así, en otros universos las condiciones no tendrían que ser favorables para la aparición de vida y tal vez no la haya. Se estima que hay al menos 10⁵⁰⁰ universos, pero aún nada confirma o refuta la existencia del multiverso inflacionario. En el multiverso inflacionario, los universos están separados por un espacio que se expande por haber sido generados en distintas burbujas.

Aún nada confirma ni refuta si vivimos en un universo o multiverso inflacionario.

El Universo o Multiverso Cuántico.
Podríamos decir que todo este tema comenzó con un gato, en realidad con la paradoja de un gato.
Cuando medimos el estado o características de una partícula, en realidad estamos midiendo su interacción o comportamiento con el sistema o instrumento con el cual la observamos.
Según la cuántica, una partícula puede tener un estado diferente al del momento de la observación, el cual se modificó precisamente por la interacción con el sistema de observación. Es más… hasta puede tener varios estados superpuestos, es decir: varios estados al mismo tiempo.
Aquí es donde aparece “la paradoja del gato de Schrödinger.”
Sea un gato encerrado en una caja junto a una partícula que sólo puede tener dos estados posibles (digamos cabeza arriba o abajo) . Si la partícula tiene uno de sus estados, rompe un frasco con gas y el fato muere, si tiene el otro estado, el gato vive (https://paolera.wordpress.com/2013/12/29/la-paradoja-del-gato-de-schrodinger/).
Mientras están encerrados, la partícula está en sus dos estados superpuestos, o sea que: el gato esta vivo y muerto al mismo tiempo.
Para algunos como Roger Penrose, la partícula colapsa por sí sola a su estado más probable y, al abrir la caja, veremos que el gato estaba muerto o vivo; o sea que: el estado de la partícula provocó nuestra consciencia, el universo se manifiesta generándonos consciencia de él.
Para otros, la partícula colapsa al estado más probable en el momento de la observación. O sea que el gato se estará vivo o muerto recién cuando lo veamos; es decir que: nuestra consciencia hace colapsar al sistema a su estado más probable, o sea que: el universo se manifiesta en su estado más probable a medida que lo observamos. Lo contrario de lo anterior.
Según Eugene Wigner, si la cuántica establece que debe haber un observador para que el universo se manifieste, entonces, debería de haber “una consciencia cósmica” bajo la cual todo sea como lo explica la cuántica (https://www.informationphilosopher.com/solutions/scientists/wigner/).

Siguiendo con esta línea de pensamiento, mientras la caja está cerrada, el gato no puede estar vivo y muerto al mismo tiempo (ni la partícula en ambos estados a la vez).
Aquí es donde aparece el multiverso cuántico.
En un universo el gato está vivo y en otro está muerto, sólo hay que abrir la caja para saber en cuál de ellos estamos.

Instante en que el gato muere y sigue vivo en distintos universos cuánticos | ift.

La cuántica establece que las partículas tienen asociada una onda, a veces se comportan como partículas y a veces como onda; de hecho se ha observado interferencia (típico de las ondas) entre electrones (que son partículas). Si el universo es la “suma de todas las partículas que en él viven”, entonces, el universo es la suma de todas esas ondas, es decir que: el universo una onda piloto (OP) (https://paolera.wordpress.com/2023/01/02/es-real-la-onda-piloto/).
Por cada interacción entre partículas (o eventos) la OP se bifurca en otra OP (otro universo cuántico) donde los eventos pueden tener otros desenlaces posibles, o sea: los experimentos pueden tener distintos resultados en diferentes universos cuánticos, por eso, y por ejemplo, el gato de Schrödinger puede estar vivo en uno y muerto en otro.
Los universos cuánticos comparten el mismo espacio/tiempo.
Aún, nada demuestra irrefutablemente la existencia de un único universo o multiverso cuántico.

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¿Por qué no vemos más de tres dimensiones?

Somos “bichos Euclidianos”, no concebimos más de tres dimensiones perpendiculares entre sí.
La pregunta es: ¿por qué?
Podemos ubicar un objeto respecto de nosotros a través de 3 coordenadas:

• La abscisa o coordenada X, que nos indica que tan lejos está horizontalmente, ya sea a la derecha o a la izquierda.
• La ordenada o coordenada Y, que nos indica que tan alto está del suelo o de la abscisa.
• La coordenada Z, que nos da la profundidad o que tan lejos o cerca está; es la que nos informa de la 3ra. dimensión, incluso de su volumen.

Así, su distancia «D» respecto de nosotros cumple con el Teorema Pitagórico, o sea que:

D² = X²+Y²+Z²

Incluso, si consideramos el tiempo como cuarta dimensión, este teorema sigue valiendo, quedando:

D² = X²+Y²+Z²+c²t²

donde “c” es la velocidad de la luz y “t” el tiempo.

Si consideramos “n” dimensiones, todas las que deseemos, el teorema continua valiendo, siendo su forma general:

D²= x1²+x2²+x3²+…+xn²

Esto nos permite pensar.
Si el teorema vale para “n” dimensiones, éstas, ¿realmente existen o el teorema vale para más dimensiones que las reales?
De hecho, los modelos cosmológicos dicen que hay 11 dimensiones; 10 espaciales y 1 temporal (el tiempo) (https://paolera.wordpress.com/2022/07/29/el-tiempo-esa-dimension-temporal/).

Luego, ¿por qué no podemos ver las 7 dimensiones restantes?, ¿acaso son ficticias y aparecen para darle completitud matemática a los modelos? (recordemos que la corriente eléctrica alterna se describe con expresiones reales e imaginarias).
Pero si son reales: ¿por qué no las apreciamos?
Según Stephen Hawking, puede ser que estén muy curvadas sobre ellas mismas, tanto, que no las podemos apreciar.
Es como ver un hilo muy largo y delgado, no podemos advertir la curvatura de su superficie cilíndrica. Lo mismo puede estar sucediendo con las dimensiones espaciales extras.
Por estar tan curvadas sobre ellas mismas, nuestros sentidos no desarrollaron la sensibilidad necesaria para detectarlas. No se destacan frente a las 3 dimensiones clásicas que nos dan información útil del espacio en el que nos movemos y, sencillamente, las dejamos de detectar.
Luego, somo bichos de tres dimensiones por selección natural.

Ref.:

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Sobre los agujeros negros.

Ya les había comentado lo difícil que es popularizar Ciencia.
Hay que utilizar un lenguaje sencillo, ya que el lector no está obligado a entender el lenguaje científico o técnico, ni a tener conocimientos previos; gracias que se interese por la Ciencia.
En particular, no es fácil explicar conceptos cuánticos relacionados con los agujeros negros.
En el video que les comparto están explicados de una manera magistral temas relacionados con los agujeros negros tales como:

• La paradoja de la radiación Hawkings.
• El teorema del no pelo.

Que lo disfruten.

Instituto de Física Teórica Madrid.

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Nuevo trabajo en la unificación entre Cuántica y Relatividad.

La Física no es constructivista como la Matemática.
Mientras que la Matemática se erige sobre ella misma, la Física se derrumba y reconstruye mejorada. Incluso genera ramas.
Así es como tenemos la Física Newtoniana o clásica, la Relativística y la Cuántica.
La Relativística reina en los escenarios macroscópicos y de grandes energías, mientras que la Cuántica reina en el mundo atómico y subatómico. En el “medio” domina la Clásica.

Las ecuaciones de la Relatividad están dominadas por la expresión v/c, donde “v” es la velocidad de un cuerpo y “c” la de la luz en el vacío. Cuando “v” es pequeña frente a “c”, el cociente tiende a cero y las ecuaciones relativísticas convergen a los casos Clásicos.
Las ecuaciones de la Cuántica, están dominadas por la constante de Planck. Si nos vamos del mundo de las partículas, esa constante se hace despreciable y las ecuaciones cuánticas convergen a los casos Clásicos.

Hace más de 100 años que se trata de unificar Relatividad con Cuántica.
En realidad se busca unificar la gravedad relativística con mecánica cuántica (estudio de los movimientos en el escenario de las partículas), cosa para nada sencilla y, tal vez, imposible.
La gran dificultad no se debe a que una de ellas (o ambas) esté equivocada o divorciadas entre sí; sino que reinan en diferentes escenarios (https://paolera.wordpress.com/2021/01/31/restricciones-en-la-unificacion-de-cuantica-y-relatividad/).

Sucede que la Relatividad no necesita del espacio cuantificado (como dividido en cuadrículas), y la Cuántica no necesita de espacios curvados para justificar la gravedad.
En un primer intento, la cuantificación del espacio implicaba que la luz no es invariante (no depende de la velocidad de la fuente) como asegura la Relatividad. Así, se esperaba medir velocidades menores de la luz provenientes de objetos muy lejanos (que se alejan muy rápido por la expansión universal), cosa que no ocurrió.

Ahora (por diciembre del 2023), se propone otra unificación, donde el espacio no está cuantificado (como se supuso antes) sino que es algo más… clásico.
Bajo este punto de vista, la ecuaciones sugieren que el espacio muestra esporádicas “fracturas” que se manifiestan en pequeñas variaciones aleatorias de la gravedad. En tal caso, el peso de un cuerpo debería mostrar pequeñas variaciones al azar. Para eso, sería muy interesante pesar el “kilogramo patrón” depositado en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas para ver si esta unificación va por buen camino (https://es.wikipedia.org/wiki/Oficina_Internacional_de_Pesas_y_Medidas).

El trabajo no está cerrado.

Ref.:
University College London; New theory claims to unite Einstein’s gravity with quantum mechanics; Phys.org 4.dec.2023 | https://phys.org/news/2023-12-theory-einstein-gravity-quantum-mechanics.html

Fuentes:
Jonathan Oppenheim; A Postquantum Theory of Classical Gravity?; Phys. Rev. X 13, 041040 – Published 4 December 2023 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.041040
Oppenheim, J., Sparaciari, C., Šoda, B. et al.; Gravitationally induced decoherence vs space-time diffusion: testing the quantum nature of gravity; Nat Commun 14, 7910, 4.dec.2023 | https://www.nature.com/articles/s41467-023-43348-2

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Comprobado: Materia y Antimateria se comportan igual ante un campo gravitatorio.

La antimateria no se comporta tan raro como se puede pensar.
Está formada por antipartículas, esto es: electrones positivos en lugar de negativos y reciben el nombre de antielectrones o positrones; antiprotones negativos en lugar de los protones positivos y antineutrones igualmente neutros que los neutrones. Así podemos hablar de un átomo de antihidrógeno, formado por un antiprotón en el núcleo y un positrón orbitándolo, el cual es tan neutro en caga eléctrica como el átomo de hidrógeno.

De esta manera, la animateria no tiene por qué tener un aspecto muy diferente al de la materia.

La pregunta es: ¿la gravedad la afecta a la animateria de la misma manera que a la materia?
Veamos:
Las partículas y sus antipartículas correspondientes, tienen la misma masa, no así la misma carga. Luego, si la gravedad es una propiedad de las masas, no debería haber diferencias gravitatorias entre materia y antimateria. Según Newton, la antimateria debería experimentar una atracción por una cierta masa como si entre ellas existiera una fuerza. Según Einstein, una masa genera una deformación del espacio, tal que, éste fluye hacia ella; luego la antimateria sería arrastrada hacia esa masa igual que lo haría la materia.
Bien; es lógico, pero ¿es real o hay alguna característica de la antimateria que hace que no se comporte igual que la materia ante un campo gravitatorio?

Para responder a esta pregunta, se crearon átomos de antihidrógeno, los que son eléctricamente neutros, por lo que no hay fuerzas eléctricas que alteren la experiencia. Se los “agrupó” y se estudió su movimiento antes de que decaigan (desintegren). Se observó que los que se movían hacia abajo aceleraban en la misma medida que desaceleraban los que iban hacia arriba.
En ambos casos las variaciones de velocidad eran compatibles con los 9,8 m/s² correspondientes al promedio de la aceleración de la gravedad Terrestre.

Luego: La antimateria cae igual que la materia bajo el campo gravitatorio de la Tierra.

Así podemos decir que tanto la materia como su contraparte se comportan de la misma manera ante un campo gravitatorio externo.
Era de suponer, pero la experiencia lo ha confirmado. Como dijo Galileo “No podemos negar lo que ven nuestros ojos”

Fuente:
ALPHA experiment at CERN observes the influence of gravity on antimatter; CERN 17.sep.2023 | https://home.cern/news/news/physics/alpha-experiment-cern-observes-influence-gravity-antimatter

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Tunelando el sonido en el vacío.

Título del artículo corregido el 10.ago.2023 a las 13:28 HOA (GMT -3).

El sonido es una onda de compresión/descompresión que se propaga en un medio.
Por su naturaleza, no se propaga en el vacío, pues en él, ni hay materia que responda comprimiéndose y descomprimiéndose.
Pero utilizando materiales piezoeléctricos, se ha podido hacer un túnel y llevar sonido a través del vacío.
Estos materiales tienen una estructura cristalina. Cuando son deformados o sufren tensiones, se polarizan, esto es que: sus cargas eléctricas se separan ordenadamente en positivas y negativas. Análogamente, cuando se los polariza, muestran tensiones en su estructura. Bien; si esto se hace con cierto ritmo, pues se polarizan o aparecen tensiones con ese ritmo.

Veamos:

Créditos de la ilustración: ver fuente al pie de este artículo.

Sean dos piezoeléctricos a los que llamaremos A y B (Solid 1 y Solid 2 de la ilustración) separados por un espacio vacío.
Cuando por A se propaga un sonido de cierta frecuencia, las compresiones y descompresiones generan polarizaciones con ese ritmo. Así, las cargas que aparecen en una cara de A, atraen o inducen cargas opuestas en la cara de B. Estas cargas inducidas provocan tensiones con el mismo ritmo con que se producen las polarizaciones e inducciones. Esto resulta en una onda de compresión y descompresión en B; es decir, una sonda de sonido con igual frecuencia que la de A.

Esto mismo puede verse por el lado de las energías.
El sonido en A transporta energía (como toda onda). Las cargas eléctricas que aparecen generan un campo eléctrico, el que, como todo campo, almacena energía (la que proviene de la onda en A). Esa energía se traduce en trabajo para producir las compresiones y descompresiones en B; todo con la frecuencia impartida por la onda en A.

Pero (siempre hay un pero) para que esto funcione debe darse algo fundamental.
Los piezoeléctricos deben estar lo suficientemente cerca para que las cargas de uno puedan atraer e inducir cargas en el otro. En particular, la separación debe ser menor que la longitud de onda del sonido a transmitir. No olvidemos que la atracción entre cargas de diferentes signos disminuye con el cuadrado de la distancia entre ellas; luego, los piezoeléctricos no pueden estar muy lejos uno de otro.

Con este proceso de tunelado se pudo transmitir sonidos de frecuencias audibles y mayores también.

Ref.:
University of Jyväskylä; Physicists demonstrate how sound can be transmitted through vacuum; Phys.org 9.aug.2023 | https://phys.org/news/2023-08-physicists-transmitted-vacuum.html

Fuente:
Zhuoran Geng et al, Complete tunneling of acoustic waves between piezoelectric crystals, Communications Physics 6, 178 14.jul.2023 | https://www.nature.com/articles/s42005-023-01293-y

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Supeconductividad oscilante por ondas de densidad de pares.

Para esta época, agosto del 2023, están apareciendo nuevas teorías relacionadas con la superconductividad.
La conductividad eléctrica de los materiales, se debe a los electrones libres que tienen. Bajo un voltaje, se produce la circulación de esos electrones generándose así una corriente eléctrica.
Cuando esos electrones chocan con las partículas del material animadas con movimientos al azar, aparece la resistencia del material a la corriente donde se genera calor por los choques producidos.
A bajas temperaturas, las partículas del material se mueven muy poco y así la probabilidad de que una se cruce en el camino de los electrones es mucho menor. Se tiene así una superconductividad.

Cuando se habla de superconductores a altas temperaturas, no se trata precisamente de temperaturas ambientales. Se trata de temperaturas del orden del doble de bajas que en un freezer, lo que es más alto que las necesitadas para los superconductores ya conocidos.
Cuando aparece un tipo de superconductor a alta temperatura, hay que esperar la publicación definitiva de los estudios revisados por el jurado correspondiente y que otros hayan reproducido las experiencias. Eso no es ser escéptico como muchos tildan a los científicos; eso es ser prudente.

Mientras se continúa con los estudios del material LK-99, ha surgido una teoría que podría facilitar la creación de superconductores a temperaturas mayores que las acostumbradas para los superconductores conocidos (https://paolera.wordpress.com/2023/08/07/sobre-el-desarrollo-del-superconductor-lk-99/).

Cuando algunos materiales son sometidos a bajas temperaturas, sus electrones se unen en parejas. Eso hace que los elementos de corriente sean más robustos y no se frenen con tanta facilidad en los choques con las partículas del material. Esto está relacionado con las estructuras de Van Hove (https://en.wikipedia.org/wiki/Van_Hove_singularity).
Esas parejas se agrupan y desplazan en olas separadas a diferentes espacios o longitudes de onda. Esto produce una supeconductividad oscilante generada por ondas de densidad de pares.

¿En qué casos son necesarios los superconductores?
Bien, donde se necesitan grandes campos magnéticos, hacen falta grandes corrientes eléctricas, luego, bienvenidos sean los superconductores.
Ejemplos:

• Las bovinas superconductoras que alimentan a los electroimanes en las máquinas de resonancia magnética para diagnóstico médico por imágenes.
• En los modernos trenes que levitan sobre campos magnéticos que los propulsan y son más potentes que los producidos por electroimanes convencionales.
• En los aceleradores de partículas que se utilizan para estudiar la naturaleza del Universo.

Estudiando la Naturaleza, se está descubriendo propiedades de superconductividad eléctrica en más materiales.

Ref.:
Carol Clark, Emory University; Physicists open new path to an exotic form of superconductivity; Phys.org 8.aug.2023 | https://phys.org/news/2023-08-physicists-path-exotic-superconductivity.html

Fuente:
Pedro Castro et al.; Emergence of the Chern Supermetal and Pair-Density Wave through Higher-Order Van Hove Singularities in the Haldane-Hubbard Model; Phys. Rev. Lett. 131, 026601 11.Jul.2023 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.026601

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Sobre el desarrollo del superconductor LK-99.

Cuando algo parece ser revolucionario en Ciencia o Tecnología, algunos medios de divulgación se apresuran a dar la noticia.
Recuerdo cuando se observaron los primeros encuentros de galaxias. Muchos comentaban sobre la cantidad de estrellas chocando y hasta los mundos que estarían destruyéndose. En realidad, las distancias entre las estrellas son tan grandes, que pueden pasar estrellas entre ellas sin mayores riesgos que un encuentro dinámico donde se aceleran mutuamente.

Se está hablando sobre el hallazgo de un material superconductor a temperatura ambiente y presión ambiental, catalogado como LK-99.
Los materiales conductores son los que permiten la circulación de la corriente eléctrica (corriente de electrones o circulación cargas negativas). Los aislantes o aisladores, no permitan el paso de los electrones. Los semiconductores, lo hacen o no, según las condiciones a las que se los somete. La diferencia está en los electrones libres que tienen los conductores. Éstos, si bien permiten el paso de la corriente eléctrica, tienen una cierta resistencia a ella. Eso se debe a que en esos materiales, hay partículas agitadas con velocidades al azar. Por lo general, a mayor temperatura, mayor es esa agitación y mayor será a probabilidad de que la corriente choque o se encuentre con alguna partícula en su camino. Así, la corriente se ve frenada y en ese proceso se libera calor por las colisiones. Pero a baja temperatura, las velocidades o agitación de las partículas del material son menores. Así, es menor la probabilidad de que la corriente choque con alguna de esas partículas y la resistencia a la misma disminuye. De esta manera, los superconductores funcionan a bajísimas temperaturas y altas presiones.
Bien, imaginen el hallazgo que es un superconductor a temperatura y presión ambientales.

Veamos.
Los trabajos al respecto se publicaron en la plataforma arXiv, un sitio donde los trabajos se pueden mostrar en su forma preliminar o “preprint”, antes de ser analizados por el jurado que luego avalará su publicación definitiva en una revista científica. De esta manera, los trabajos pueden estar viciados de errores o inconsistencias, los que, obviamente, habrá que corregir antes de su publicación final.
Sucede que el acceso a la información en arXiv sobre LK-99, hizo que, como siempre en esto casos, muchos intenten reproducir los resultados allí mostrados. El objetivo es, entonces, replicar los datos para demostrar la superconductividad de ese material en condiciones ambientales. Un ejemplo de característica a replicar de LK-99, es el de la levitación cuántica que muestran este tipo de superconductores (de tipo II) sometidos a campos magnéticos.

Fragmento de LK-99 levitando parcialmente | Sukbae Lee et al., arXiv:2307.12037, 2023

Se observó que un fragmento de LK-99 levita parcialmente, mientras que debería hacerlo completamente si se trata de un superconductor de tipo II. Así, la levitación observada es compatible con diamagnetismo, el que se debe a la oposición a campos magnéticos que presentan ciertos materiales.

Por supuesto, al día de hoy, agosto del 2023, el tema no está cerrado.
Todavía hay que seguir haciendo ensayos, ya que los intentos de reproducir los trabajos publicados, pueden estar mal hechos. En otros palabras, hay que tener paciencia y no apurar conclusiones.

Refs.:
Ethan Siegel; Is LK-99 the holy grail of superconductors?; SWB 4.aug.2023 | https://bigthink.com/starts-with-a-bang/lk-99-holy-grail-superconductor/
Brian Wang; Bigger and Better LK99 Replication Sample from Andrew McCalip and Varda Space; NBF 6.aug.2023 | https://www.nextbigfuture.com/2023/08/bigger-and-better-lk99-replication-sample-from-andrew-mccalip-and-varda-space.html

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Aclarando detalles de la dilatación temporal.

Es bueno aclarar conceptos relativísticos.
Muchos, en su afán de divulgar Ciencia, exageran conceptos de la Relatividad y se termina dando una idea equivocada de esa teoría. Esto se ve en las confusiones sobre los viajes en el tiempo, entre otras cosas, que la misma Relatividad prohíbe.

Prometo no poner fórmulas que aclaren mejor los conceptos, ya que como alguien dijo “por cada fórmula que se pone, hay un lector que deja el artículo”.

Veamos.

El partido de Ping- Pong en una nave espacial.
Cuando se observa un evento que tiene lugar en un sistema que se mueve respecto de nosotros, la Relatividad nos dice que mediremos tiempos de ese proceso, más largos que en nuestro sistema.
O sea: Si en una nave espacial que se mueve rapidísimo por el espacio, se desarrolla un partido de Ping-Pong y lo observamos desde casa con un telescopio, veremos el partido como en “cámara lenta”. Eso se debe a que para nosotros, el tiempo transcurre más lentamente en ese sistema que en el nuestro. O sea, se dilató la escala de tiempo en el sistema que se mueve respecto del nuestro.
Lo curioso es que los de la nave, dirán que somos nosotros los “temporalmente lentos”, porque para ellos, somos nosotros los que nos movemos. Pero algo es cierto, no podemos ser lentos ambos al mismo tiempo, y sin embargo, cada uno tiene razón en su sistema. Luego, habría que referir las medidas de tiempo de los partidos a un tercer sistema (u observador), y ahí, recién entonces decidir quién es el lento temporalmente hablando. Pero en realidad, el tiempo es el mismo en ambos sistemas, sólo varía su medida respecto de otro sistema en movimiento. Es decir, varía la medida por variación de la escala.

El partido de Ping-Pong en el centro de la Galaxia.
La Relatividad dice que en el centro de la Galaxia el tiempo transcurre más lentamente, o lo que es lo mismo, los eventos se dan más despacio; por ejemplo: los átomos oscilan más lentamente, por lo que si los tomamos como relojes, notaremos que el tiempo transcurre más lento que en casa.
Sucede que la luz se enrojece al escapar del gran campo gravitatorio del centro Galáctico. Eso se debe a que pierde energía en trabajo para escapar, luego se enrojece (como si se enfriara). También, la gran gravedad de esa zona de la Galaxia, implica una gran deformación del espacio. De esa manera la luz estira su longitud de onda según se deforma el espacio por donde viaja. Eso provoca que su período de oscilación o tiempo entre los máximos de la onda, sea mayor. Si usamos ese tiempo como una escala temporal, digamos que es de un segundo, veremos que es mayor, que dura más que el período de un segundo en casa. Entonces se dice que allí el tiempo es más lento, pero es sólo la forma en que vemos lo que allí sucede desde casa.
Si se juega un partido de Ping-Ping en el centro de la Galaxia, los veremos como en cámara lenta, porque para nosotros el tiempo en aquel lugar transcurre más despacio. De estar allí, nos daríamos cuenta que es tan rápido como los que jugamos en casa, es sólo una cuestión de observación relativa. Lo apreciamos lentificado debido al gran campo gravitatorio que debe sortear hasta llegar a nosotros.

El partido de Ping-Pong en una galaxia muy lejana.
Hace poco se divulgó que se demostró que en el origen de Universo, el tiempo corría más lentamente que hoy en día. Se habría llegado a esa conclusión, observando cuasares, es decir, núcleos activos de galaxias muy lejanas, tanto que las vemos como en sus orígenes, cuando el Universo era muy joven.
En este caso, sucede lo mismo que en el caso anterior. Además de eso, se agrega la expansión acelerada del Universo. Eso hace que el espacio se deforme (se estire) más a medida que más lejos observemos. Luego, la luz que venga desde allá, se verá mas estirada en su longitud se onda junto con su período de oscilación. Eso nos da la idea de que allí, en aquel remoto lugar del origen del Universo, el tiempo transcurre más lento.
Otra vez, si estuviéramos allí, veríamos que el tiempo transcurriría de la misma forma que en casa. Adivinen que pasaría si allí se jugase un partido de Ping-Pong y lo vemos desde casa con nuestros telescopios. Bien, lo veríamos más lento debido a la expansión del Universo, pero sería sólo una apariencia.

De esta manera, la Relatividad no pierde valor ni majestuosidad. Como su nombre lo indica, todo es relativo al sistema desde donde se observe, y lo bueno es que todos esos efectos relativísticos se están detectando. Es más, permitió explicar algo real como la “Paradoja del Muón” (https://paolera.wordpress.com/2021/04/09/la-paradoja-del-muon-resuelta-por-la-relatividad-especial/).

Ref.:
Francisco R. Villatoro, Se detecta la dilatación temporal cosmológica usando cuásares con 0.2 < z < 4.0, La Ciencia de la Mula Francis 13.jul.2023 | https://francis.naukas.com/2023/07/13/se-detecta-la-dilatacion-temporal-cosmologica-usando-cuasares-con-0-2-z-4-0/

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Comportamientos anómalos del agua: estudiando la tierra de nadie.

El agua, esa ubicua substancia fundamental para nuestra vida, nos llena de sorpresas.
Tiene comportamientos que reciben el nombre de comportamientos anómalos, aunque en el caso del agua, son normales.
Sabemos de sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso.
Existe lo que se conoce como punto triple. En él, el agua convive en forma estable con sus tres estados al mismo tiempo.
Un volumen de agua, bajo ciertas condiciones, mostrará cristales de hielo conviviendo con agua líquida, mientras ese agua hierve.

UCSC Physics

El video comienza con hielo en agua. A los 45 segundos de mismo, el agua comienza a hervir. Al minuto con 26 segundos (1:26) el agua se mezcla con el hielo, se congela y hierve, todo al mismo tiempo (Enrique Pérez, El punto triple del agua y su increíble física: cuando hielo, agua líquida y vapor coexisten al mismo tiempo, Xataca 25.sep.2020 | https://www.xataka.com/energia/punto-triple-agua-su-increible-fisica-cuando-hielo-agua-liquida-vapor-coexisten-al-tiempo)

Otro comportamiento sorprendente es el aumento de volumen cuando se congela.
Podremos ver que llenando las cubiteras con agua hasta el borde, cuando se hace el hielo lo sobrepasa. Así, el hielo flota en el agua. Esto, se explica bien a través de las formaciones de cristales.

También sorprende que el agua a presión, baja su punto de congelamiento necesitando más frío para mantenerse congelada.
Una experiencia casera muestra ésto.
Podemos colocar una moneda sobre un cubito de hielo y ponerlo nuevamente en el congelador.
Al tiempo veremos la moneda incrustada en el hielo.
El peso de la moneda aumenta la presión sobre la región de contacto entre el hielo y ella. En ese lugar, se derrite el hielo pues la temperatura no alcanza para mantenerlo (bajó el punto de congelamiento). Cuando la moneda se hundió en el hielo, la zona por donde ya pasó siente menos presión y vuelve a congelarse.
Claro que puede fallar.
Si el congelador tiene demasiado muy baja la temperatura, el frío alcanzará para mantener el hielo pese al aumento de la presión sobre él. En ese caso, habrá que aumentar un poco la temperatura o aumentar el peso con más monedas.
Esto explica dos cosas:

• ¿por qué el helado se derrite siempre desde abajo?
  Pues porque el peso del cuerpo aumenta la presión en la parte de abajo y la temperatura ambiente puede derretirlo con mayor facilidad.
• ¿por qué las masas de agua no se congelan completamente y lo hace sólo su superficie?
  Pues porque en las profundidades hay más presión por el peso del agua de las partes superiores. Gracias a eso, los peces siguen viviendo.

Además, el agua tiene un estado conocido como supercongelado o “tierra de nadie” para los amigos.
A temperaturas entre -40°C y -113°C, el agua entra en tierra de nadie.
En ese caso y bajo ciertas condiciones, puede estar en estado líquido hasta que cualquier perturbación la hace congelar inmediatamente.
En estado supercongelado, las moléculas de agua se “desordenan” respecto del hielo común y se tiene hielo amorfo.

El agua tiene unos 70 estados conocidos como anómalos, y la explicación de ellos parece estar en el estudio del estado supercongelado, allí en la tierra de nadie.

Ref.:
Nik Papageorgiou, Breaking the ice over a 40-year problem of supercooled water, EPFL News | https://actu.epfl.ch/news/breaking-the-ice-over-a-40-year-problem-of-superco/

Fuente:
Constantin R. Krüger, Nathan J. Mowry, Gabriele Bongiovanni, Marcel Drabbels, and Ulrich J. Lorenz. Electron diffraction of water in no man’s land. Nature Communications 17 May 2023. | https://www.nature.com/articles/s41467-023-38520-7

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