ARTÍCULO: ``Tan caliente como el Big Bang´´.

  Cuando la materia se calienta hasta temperatura extrema, tan extrema como 100.000 veces la del centro del Sol, suceden cosas raras. Los átomos dejan de ser átomos e incluso los núcleos atómicos se disgregan en sus componentes fundamentales para formar un nuevo estado de la materia, una sopa de partículas con propiedades exóticas. Así debió de ser el universo al principio, en los primeros instantes después del Big Bang, mucho antes de que al expandirse y enfriarse aquel cosmos primitivo pudieran formarse los átomos y luego las estrellas, las galaxias, los planetas...
¿Cómo reproducir en el laboratorio esas condiciones de altísima temperatura? El gran acelerador de partículas LHC, en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra), además de servir para cazar el famoso bosón de Higgs, sirve para generar minúsculas gotas de esa sopa supercaliente de partículas elementales (quarks y gluones). Pero, para ello, en lugar de acelerar y colisionar protones, hay que acelerar y hacer chocar plomo, o más bien, núcleos de plomo. Uno de los grandes experimentos del LHC, el Alice, está especializado precisamente en la exploración de ese microcosmos ardiente y cuenta con un mes al año de colisiones de plomo acelerado en el LHC o, como se ha ensayado hace unos pocos días, de plomo contra protones.
“El plasma de quarks y gluones debió de ser el estado de la materia más abundante, si no el único, durante las primeras milmillonésimas de segundo tras el Big Bang, pues la temperatura que reinaba por aquel entonces era de un billón de grados centígrados, lo que equivale a un 1 seguido de 12 ceros, es decir, un millón de veces la temperatura del interior del Sol, que no de la superficie, que está en unos 6.000 grados”, comenta Ginés Martínez, director de investigación del CNRS francés, que lidera el equipo de Alice de su laboratorio en Nantes. “En el LHC nos acercamos pues a esas temperaturas del principio del universo al crear microgotas de ese plasma de quarks y gluones que duran una billonésima de billonésima de segundo”, continúa.

En las colisiones del acelerador LHC se han alcanzado 5,5 billones de grados

“Con Alice tenemos la oportunidad de observar y estudiar las propiedades de ese estado primordial de la materia”, explica Despina Hatzifotiadou, física del experimento. De momento, continúa, en las semanas de colisiones plomo/plomo que ya se han hecho en el LHC, en 2010 y 2011, se ha observado cómo esta sopa de quarks y gluones se comporta como un líquido perfecto, prácticamente sin fricción, y opaco. “Además, hemos batido un récord al crear la mayor temperatura en el universo: unos 5,5 billones de grados kelvin”, añade. Es la temperatura que tendría el universo 10 milmillonésimas de segundo después de la gran explosión inicial, dice Carlos Pajares, que lidera el grupo español de la Universidad de Santiago que participa en Alice. “Se trata de estudiar precisamente la transición de fase entre el estado de las partículas elementales tal y como están en los componentes del núcleo atómico a esa sopa de quarks y gluones”, añade este físico teórico.
En el LHC estaba previsto que tras la fase actual de colisión de protones (hasta final de año) hubiera un mes de colisiones de plomo/plomo en enero. Pero han cambiado ligeramente los planes, explica Hatzifotiadou, y serán choques de haces de plomo contra haces de protones, lo que permitirá a los físicos hacer comparaciones de las propiedades del plasma con diferentes tipos de colisión.
Un millar de físicos e ingenieros de 31 países trabajan en Alice, uno de los cuatro gigantescos detectores de partículas del LHC (otros dos, el Atlas y el CMS, también aportan información en esta vertiente de la investigación de la sopa de quarks y gluones). No hay que olvidar que aunque Alice se sitúe en los récords de energía y temperatura, la instalación estadounidense RHIC avanzó mucho en este camino del nuevo estado de la materia en la última década, recuerdan los expertos. Allí se crearon, hace 10 años, las primeras gotas de la sopa de quarks y gluones, apunta Martínez.

Los quarks parecen prisioneros eternos confinados dentro de los protones

Es todavía un misterio sin resolver por qué los protones y los neutrones de los núcleos de los átomos tienen una masa cien veces superior a la de los quarks que los forman y por qué sus quarks parecen ser sus prisioneros eternos.
Para entender estos dos problemas hay que repasar un poco la composición del átomo, que está formado por un núcleo y electrones; el núcleo, a su vez, está formado por protones y neutrones y cada uno de estos, por tres quarks, unidos por la denominada fuerza fuerte, de la que se ocupan los gluones. Pues bien, los quarks no se pueden separar unos de otros, están confinados dentro del protón o del neutrón, y cuanto más fuerte intenta uno separarlos, más fuertemente se unen. Es como si estuvieran sujetos con una goma (los gluones), que resulta más y más difícil estirar cuanto más tensa está. Pero a partir de un momento, a muy alta temperatura, la goma se rompe y esas partículas elementas, en libertad, forman la famosa sopa, explica Pajares. ¿Cómo? ¿Por qué? ¿Qué reglas rigen esa transición y sus propiedades? Este es el terreno de los físicos de Alice.
Otro misterio pendiente es el de la masa del protón. Resulta que los tres quarks que lo forman “representan solo el 1% de su masa, esa cuyo origen se explica con el mecanismo del bosón de Higgs”, argumenta Martínez. ¿Y el resto? “El 99% restante de la masa se crea por el proceso de confinamiento de quarks”, añade.

          Preguntas:

          1.¿Qué ocurrió en los primeros instantes, después del Big-Bang?
                    Se alcanzaron temperaturas del orden de cientos de milles de veces en centro del sol que permitió crear una sopa de partículas que es un estado nuevo de materia.Formada por los componentes de los átomos con propiedades exóticas.

          2.¿Cómo se pueden producir las condiciones de los primeros instantes del universo tras el Big-Bang?
                    En el gran acelerador de partículas LHC donde se producen minúsculas gotas de la sopa de partículas supercalientes, acelerando haciendo chocar átomos de plomo o plomo con protones.

          3.¿Cómo era el universo una mil millonésima de segundo después del Big-Bang?
                    Sopa de quarks y gluones a un billón de grados.

          4.¿Qué se ha consignido en el LHC?
                    Alcanzar las temperaturas del origen del universo, creando microgotas de plasmas de quarks y gluones y duran 4 billones de segundo, para estudiar y observar sus propiedades.

          5.¿Qué se ha descubierto en el LHC de esta sopa y que se pretende observar con él?
                    A 5,5 millones de grados kelvin y una millonésima de segundo tras el big-bang, se forma la sopa de partículas que se comporta con un liquido perfecto opaco y sin fricción.
Se pretende ver como pasa de la sopa a los protones, neutrones y electrones que forman los átomos.

          6.¿De qué se pretende observar con él?
                    Tres quarks, unidos por gluones (fuerza nuclear fuerte) que no se pueden separar a no ser altisimas temperaturas que se formo las sopas.

          7.¿Qué queda por explicar de protones y neutrones?
                    Queda por explicar porque los protonesy neutrones, tiene una masa 100 veces más que la de los quarks que lo forman, también porque los quarks son prisioneros eternos de neutrones y protones.

ARTÍCULO: ``No creo que sobrevivamos mil años sin dejar el planeta´´.

Ahora que he cumplido las tres veintenas más 10, espero que me perdonen por pensar en mi vida pasada y en el modo en que nuestra comprensión del estado del Universo ha cambiado. También intentaré mirar hacia el futuro, más allá del horizonte actual. (...)
En 1950, el lugar de trabajo de mi padre pasó a estar en el extremo norte de Londres, así que mi familia se trasladó cerca de allí, a la ciudad catedralicia de St. Albans. Mis padres compraron una gran casa victoriana con algo de carácter pero St. Albans resultó ser un lugar un tanto aburrido y conservador comparado con Highgate. En Highgate, nuestra familia parecía bastante normal, pero en St. Albans creo que seguramente nos consideraban unos excéntricos. Mi padre pensaba que no podíamos permitirnos un coche nuevo, de modo que compró un taxi de Londres de antes de la guerra y entre los dos construimos un barracón que servía de garaje. Los vecinos estaban indignados, pero no podían detenernos. Como la mayoría de los chicos, me sentía avergonzado por mis padres. Pero a ellos nunca les preocupó. Pienso que aprendí algo de ellos porque, en épocas posteriores de mi vida, a menudo he propuesto ideas que han indignado a mis compañeros.
Cuando inicialmente nos trasladamos a St. Albans, me enviaron a la Escuela Superior Femenina, que a pesar de su nombre, aceptaba a niños hasta los 10 años, pero más tarde fui a la Escuela St. Albans. Nunca estuve muy por encima de la media de la clase (era una clase muy inteligente). Mi aula estaba muy desordenada y mi caligrafía era la desesperación de mis profesores. Pero mis compañeros de clase me pusieron el apodo de Einstein, así que supongo que vieron indicios de algo mejor. Cuando tenía 12 años, uno de mis amigos apostó con otro una bolsa de caramelos a que yo nunca llegaría a nada. No sé si esta apuesta llegó a pagarse ni, en tal caso, en qué sentido se decidió. (...)
En octubre de 1962, cuando llegué a Cambridge, al DAMTP, el departamento de matemáticas aplicadas y física teórica, tenía 20 años. Había solicitado trabajar con Fred Hoyle, el astrónomo británico más famoso de la época. Digo astrónomo porque la cosmología apenas era reconocida entonces como una disciplina legítima. Sin embargo, Hoyle tenía ya suficientes alumnos, así que me llevé un gran chasco cuando me asignaron a Dennis Sciama, de quien no había oído hablar. Pero menos mal que no estudié con Hoyle, porque me habría visto arrastrado a defender su teoría del estado estacionario, una labor que habría sido más difícil que salvar el euro. (...)
Hace no mucho, escribí un nuevo libro, El gran diseño, con Leonard Mlodninov, para intentar abordar algunos problemas que quedaron sin resolver en Breve historia del tiempo. Vemos que las leyes de la ciencia describen cómo se comporta el Universo, pero para comprender el Universo del modo más profundo, también tenemos que comprender el porqué.
¿Por qué hay algo en lugar de nada?
¿Por qué existimos?
¿Por qué este conjunto concreto de leyes y no algún otro?
Creo que la respuesta a todas estas preguntas es la Teoría de Cuerdas. La Teoría de Cuerdas es la única teoría unificada que tiene todas las propiedades que pensamos que debería tener la teoría final. No es una teoría en el sentido habitual de la expresión, sino toda una familia de teorías diferentes, cada una de las cuales es una buena descripción de las observaciones solo en cierto rango de las situaciones físicas. La Teoría de Cuerdas predice que se crearon una gran cantidad de universos de la nada. Estos universos múltiples pueden surgir de forma natural de las leyes físicas. Cada universo tiene muchas historias posibles y muchos estados posibles en épocas posteriores, es decir, en épocas como la actual, mucho después de su creación. La mayoría de estos estados serán bastante diferentes del Universo que observamos y bastante poco idóneos para la existencia de cualquier forma de vida. Solo unos pocos permitirían que existiesen criaturas como nosotros. Por consiguiente, nuestra presencia selecciona, de ese inmenso conjunto, únicamente aquellos universos que sean compatibles con nuestra existencia. Aunque somos raquíticos e insignificantes en la escala del cosmos, esto nos convierte, en cierto sentido, en señores de la creación.
Sigue habiendo esperanzas de que veamos la primera prueba de la Teoría de Cuerdas en el LHC, el acelerador de partículas situado en Ginebra. Desde el punto de vista de la Teoría de Cuerdas, solo estudia las energías bajas, pero podríamos tener suerte y ver una señal más débil de la teoría fundamental, como la supersimetría. Pienso que el descubrimiento de compañeras supersimétricas de las partículas conocidas revolucionaría nuestra comprensión del Universo. No siento lo mismo respecto al bosón de Higgs, razón por la que apuesto 100 dólares a que no lo encontrarán en el LHC. La física sería mucho más interesante si no lo encontrasen, pero ahora da la impresión de que podría perder otra apuesta. (...)
Los avances más recientes en la cosmología se han logrado a partir del espacio, donde hay visiones ininterrumpidas de nuestro inmenso y hermoso Universo. Pero también debemos seguir yendo al espacio por el futuro de la humanidad. No creo que sobrevivamos otros mil años sin escapar de nuestro frágil planeta. Por tanto, quiero fomentar el interés público por el espacio y yo mismo he estado entrenando por adelantado.
Así que permítanme terminar con una reflexión sobre el estado del Universo. Ha sido una época gloriosa en la que vivir e investigar en física teórica. Nuestra imagen del Universo ha cambiado muchísimo en los últimos 40 años y me siento feliz si he aportado mi granito de arena. El hecho de que nosotros, los humanos, que también somos meros conjuntos de partículas fundamentales de la naturaleza, hayamos sido capaces de acercarnos tanto a la comprensión de las leyes que nos gobiernan a nosotros mismos y nuestro Universo es un gran triunfo. Quiero compartir mi emoción y entusiasmo por esta búsqueda. Así que acuérdense de mirar hacia las estrellas y no hacia sus pies. Intenten encontrarle un sentido a lo que ven y pregúntense por aquello que hace que exista el universo. Sean curiosos. Y por muy difícil que pueda parecerles la vida, siempre hay algo que pueden hacer y en lo que pueden tener éxito. Lo importante es que no se rindan.
Gracias por escucharme.

Hawking, uno de los físicos más conocidos por el público moderno

Con la posible excepción de Einstein, Stephen Hawking (Oxford, Reino Unido, 1942) es probablemente el físico más conocido por el público moderno, y por tanto de la no muy larga historia de la ciencia. Su fama se debe en parte a la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) que atrapó su cuerpo en una cárcel de inmovilidad hace ya 45 años, un periodo insólito que tiene asombrados a los médicos. Pero también es cierto que Hawking, uno de los mejores cerebros de la física teórica del siglo XX, ha explotado a fondo esa popularidad para servir a la comunidad científica de altavoz, aunque sea a través de un sintetizador de voz que maneja penosamente con la última hebra de movimiento que sobrevive en un dedo de su mano derecha.
 El gran logro de Hawking ha sido el descubrimiento de formas de combinar la cosmología, basada en la teoría de la relatividad de Einstein, con la mecánica cuántica que rige el mundo subatómico. Estas dos teorías son los cimientos de toda la física actual, y cada una de ellas ha superado hasta ahora las pruebas experimentales más exigentes. También son el fundamento de la tecnología contemporánea, de los ordenadores al GPS. Y sin embargo son incompatibles entre sí. Las elegantes ecuaciones que describen el tiempo, el espacio, la gravedad y la forma del cosmos se deshacen cuando uno intenta aplicarlas a la escala de los átomos, donde el espacio y el tiempo dejan de ser continuos y empieza a imperar el entorno discreto y probabilístico del mundo cuántico.
Hawking percibió que los agujeros negros podían constituir un laboratorio mental para combinar esas dos grandes teorías: su enorme masa les fuerza a obedecer las leyes de la cosmología, pero su ínfimo tamaño los convierte a la vez en objetos cuánticos. Un mundo de paradojas en el que su mente ha aprendido a moverse como un pez en el agua: a moverse como no puede hacerlo con sus músculos en el mundo real. Por lo demás, Hawking es un científico muy normal, que supervisa a un grupo de estudiantes de doctorado, atiende a los seminarios de su departamento en la Universidad de Cambridge y dedica buena parte de su tiempo a leer los últimos papers, o artículos científicos.
El físico es uno de los raros científicos que cree en la necesidad de transmitir al público la ciencia de su tiempo. Recibió el premio Príncipe de Asturias en 1989, e interviene a menudo en reuniones y actos públicos. Su libro de 1988 Breve historia del tiempo fue adquirido por uno de cada 750 habitantes del planeta, según sus propios cálculos, y fue solo el primero de una larga lista de éxitos editoriales. Sigue en la brecha, todavía aspirando a entenderlo todo.

           Preguntas:

           1.¿Qué es la teoría de cuerdas?
                      La teoría de cuerdas, es una teoría unificada que tiene todas las propiedades que debería tener la teoría final.Realmente son varias teorías ya cada una de ellas explica las observaciones en ciertas situaciones físicas.

           2.¿Qué predice la teoría de cuerdas?
                      Predice que se crearon múltiples universos de la nada de forma natural, a partir de las leyes físicas Cada uno de estos universos tendría muchas historias y estados posteriores posibles después de su formación.

           3.¿Se parece nuestro universos que predice la teoría de cuerdas?
                      La mayoría serían diferentes y no permitirían la vida.

           4.¿Cómo se podría obtener una prueba de la teoría de cuerdas?
                      El LHC, acelerador de partículas europeas, se podrían descubrir los compañeras super simétricas de las partículas conocidas.

           5.¿Qué podemos ver en el espacio?
                      Imágenes interrumpidas del universo desde su origen hasta hoy.

           6¿Qué nos recomienda Stephen Hawking?
                      Por muy difícil que nos pueda parecer la vida siempre hay algo que se puede hacer y en lo que tener éxito. Lo importante no rendirse.