Category Archives: Relatividad

Sobre el significado del resultado de BICEP2

El descubrimiento de los modos-B primordiales permite refutar la mayoría de los modelos cosmológicos y abre una nueva ventana de observación.

Hay momentos en la historia de la ciencia en los que los individuos conscientes de un gran avance se sienten privilegiados. Esto es lo que ha pasado estos días a raíz de haberse descubierto los supuestos modos-B cosmológicos en el fondo cósmico de microondas por parte de BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization). Constituyen lo que se ha llamado la “pistola humeante” que delata la inflación cósmica, idea esta la de la inflación propuesta hace 30 años por Alan Guth. Es un descubrimiento a la misma altura que el Higgs y probablemente merezca el premio Nobel.
Después de la irrupción de la noticia han venido los análisis por parte de la comunidad científica internacional, en donde hay bastante entusiasmo con estos resultados.
Lo primero que hay que decir es que se trata de un primer análisis que requiere de la confirmación posterior por parte de otros experimentos, especialmente por parte de la misión Planck. No va a ser fácil, pues la misión Planck no fue especialmente diseñada para medir estos modos-B.
El problema es el peso que se puede poner en órbita. BICEP2 compensa el tener que observar a través de la atmósfera terrestre sólo un trozo del cielo con un instrumental que puede ser tan pesado como se quiera. La detección está basada en bolómetros, que miden básicamente el cambio de temperatura inducido sobre un material al incidir sobre él las ondas electromagnéticas. El bolómetro más sencillo consiste en una resistencia que cambia su resistividad al calentarse. Pero los bolómetros más precisos están basados en materiales superconductores.

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Los físicos cruzan los dedos para que el satélite Planck confirme el eco del Big Bang

El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron en los inicios del universo ha sido valorado como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hito extraordinario equiparable al del bosón de Higgs. Sinc ha hablado con grandes expertos para entender su alcance y saber cuándo se confirmará. Todas las miradas están puestas ahora en los resultados del satélite Planck.

 El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron tras el Big Bang ha sido valorada por los científicos como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hallazgo extraordinario equiparable al del famoso bosón de Higgs.  Sinc ha hablado con algunos de estos expertos para entender mejor el alcance del descubrimiento y saber cuándo se podría confirmar. Todas las miradas están puestas en los resultados del satélite Planck. Licencia : Creative Commons


El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron tras el Big Bang ha sido valorada por los científicos como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hallazgo extraordinario equiparable al del famoso bosón de Higgs. Sinc ha hablado con algunos de estos expertos para entender mejor el alcance del descubrimiento y saber cuándo se podría confirmar. Todas las miradas están puestas en los resultados del satélite Planck.
Licencia : Creative Commons

 

En el primer instante de la historia del nuestro universo, hace unos 13.800 millones de años, ocurrió algo extraordinario: surgió el espacio-tiempo y se expandió a una velocidad superior a la de luz. Todo sucedió en alrededor de 10-32 segundos, un periodo cortísimo conocido como inflación, marcado por fluctuaciones cuánticas que generaron ondas gravitatorias, la pistola humeante del Big Bang.

Unos 380.000 años más tarde, se enfría el plasma caliente generado por la gran explosión y surge la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), que desde entonces se observa de forma uniforme por cualquier parte del cielo que miremos.

La huella que dejaron las ondas gravitatorias primigenias en esta radiación CMB es lo que ha observado ahora el telescopio BICEP2 desde la Antártida. Científicos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en EE UU, han anunciado esta semana este descubrimiento que ha revolucionado a los físicos.
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Primera evidencia de la inflación cósmica y las ondas gravitacionales

Los físicos acarician el sueño de una teoría unificada

Los astrofísicos llevaban décadas esperando este momento y los datos han llegado desde el radiotelescopio BICEP2 en el Polo Sur. Un equipo del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en EE UU, anuncia hoy tres grandes descubrimientos relacionados: la primera prueba directa de que existen las ondas gravitacionales predichas por Einstein, la ansiada evidencia de la inflación cósmica y la apertura de una vía para unificar las fuerzas fundamentales de la naturaleza y la gravedad cuántica.

El telescopio BICEP2 ha detectado desde el Polo Sur señales de los primeros instantes del universo. / Steffen Richter/Harvard University

El telescopio BICEP2 ha detectado desde el Polo Sur señales de los primeros instantes del universo. / Steffen Richter/Harvard University

Hace casi 14 mil millones de años, nuestro universo irrumpió con una ‘chispa’ extraordinaria que inició el Big Bang. En la primera y fugaz fracción de un segundo, el universo se expandió de forma exponencial, extendiéndose mucho más allá de lo que alcanzan a ver los mejores telescopios. Hasta la fecha todo esto era la teoría.

Pero ahora, investigadores de la colaboración BICEP2, con datos de un telescopio del mismo nombre situado en el Polo Sur, anuncia la primera evidencia directa de esta inflación cósmica. Sus datos también representan las primeras imágenes de las ondas gravitacionales u ondulaciones en el espacio-tiempo. Estas ondas se han descrito como los "primeros temblores del Big Bang".
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Quarks, agujeros de gusano y entrelazamiento cuántico

La gravedad podría aparecer a partir del entrelazamiento y la curvatura clásica del espacio-tiempo descrita por la Relatividad General podría ser una consecuencia ese entrelazamiento.

A diagram of a wormhole, a hypothetical "shortcut" through the universe, where its two ends are each in separate points in spacetime.  PHOTO: WIKIPEDIA

A diagram of a wormhole, a hypothetical "shortcut" through the universe, where its two ends are each in separate points in spacetime.
PHOTO: WIKIPEDIA

Una de las cosas más extrañas de la Mecánica Cuántica (MC) es el entrelazamiento cuántico.

Dos fotones o dos electrones pueden estar en una superposición de dos estados (dos estados de polarización o dos estados de spin respectivamente). Si sus estados cuánticos están correlacionados entonces el colapso de la función de ondas de una partícula determina el colapso de la otra al instante. Es aquí donde aparece lo extraño, pues parece que hay una acción a distancia instantánea que el efecto parece superar la velocidad de la luz. Incluso podemos enviar las partículas en direcciones opuestas de tal modo que estén en sitios opuestos del Universo y el fenómeno se da. Encima, qué partícula es la que colapsa primero o segundo depende del sistema de referencia relativista que elijamos.

Esta acción a distancia es algo que molestaba mucho a Einstein. Sin embargo, este fenómeno no viola la causalidad relativista, pues no se transmite información. No se controla el estado al que colapsa la primera partícula y, por tanto, no se controla el colapso de la segunda. De todos modos esto siempre ha dado mucho juego y esta “comunicación instantánea” siempre ha estado sujeta a interpretación.
En julio pasado Juan Maldacena (Institute for Advanced Study) y Leonard Susskind (Stanford University) propusieron que esta comunicación se podía dar a través de agujeros de gusano. Un agujero de gusano es un ente teórico que forma un túnel en el propio espacio-tiempo que comunica regiones alejadas del Universo a modo de atajo. Sería como unir dos agujeros negros hasta formar un túnel siendo sus bocas los dos agujeros negros. Su geometría viene dictada por la Relatividad General (RG). Parece que es imposible usar algo así para viajar, pues mantener abierto el túnel parece imposible debido a que colapsa en el momento en que se trata de introducir materia o energía por él.

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¿Realmente es la energía oscura la constante cosmológica?

Una campaña de observación niega que la constante cosmológica sea una explicación a la naturaleza de la energía oscura

Una de las revoluciones recientes en Astrofísica que se han dado en los últimos años, junto al descubrimiento de miles de exoplanetas, ha sido el de la energía oscura. Fue algo tan increíble que, en un principio, los expertos del campo no podían creerlo y tuvieron que pasar unos años hasta que el fenómeno fue reconocido.

squema de una explosión de supernova de tipo Ia. Fuente: NASA/CXC/M.Weiss.

squema de una explosión de supernova de tipo Ia. Fuente: NASA/CXC/M.Weiss.

Se descubrió gracias a la observación de supernovas de tipo 1a, que tienen un brillo y una curva temporal en el mismo que son conocidos. Esto nos sirve de candela estándar, pues el brillo aparente se puede medir directamente. Aplicando la ley geométrica que dice que la intensidad luminosa disminuye según el inverso del cuadrado de la distancia se puede saber entonces a qué distancia se encuentran. Además, este dato se puede contrastar con el corrimiento al rojo cosmológico del objeto. El problema es que es muy difícil medir todo esto en supernovas muy lejanas. Fenómeno que además tampoco es muy frecuente.


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