El Universo: un lugar lleno de misterios

Nuestro Universo un Lugar Lleno de Misterios

Autor: Raúl Hernán Juca Sáenz

raul.juca94@gmail.com

        Abstract: Este documento trata sobre la física cuántica, física de partículas y teorías relacionadas a estas que tratan de explicar los más grandes enigmas del universo y el origen del mismo, dentro de estas teorías se encuentran: El Modelo Estándar de la Física de Partículas, el Campo y los Bosones de Higgs, La Teoría M o de Cuerdas, la Energía Oscura y Materia Oscura, entre otras.

I. INTRODUCCIÓN

        Nosotros, las partículas subatómicas, nuestro planeta, incluso todo lo existente en el universo está hecho de materia, sin embargo, sabemos realmente ¿Qué es la materia? o ¿Cómo se originó? La materia común que conocemos y observamos representa apenas una minúscula  parte de la existente en el universo, aun así la información y comprensión que tenemos de ella es insignificante. Así como este existen muchos fenómenos en el universo que pese a los estudios de muchos científicos alrededor del mundo somos todavía incapaces de comprenderlos. Para que tengamos una mejor visión del universo, fue creado el  CERN, el centro de investigación más grande de mundo, cuyo propósito principal es estudiar las partículas que conforman la materia, para que de esta manera podamos tener una mejor comprensión del universo en el que vivimos.

II. DECIDIDOS A COMPRENDER EL UNIVERSO

1. El CERN

        El Centro Europeo para la Física de Partículas (CERN), es un organismo internacional fundado en 1954, cuyo propósito principal es el estudio de la materia y de las partículas que la componen. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, inaugurado en el 2008 con el objetivo principal de encontrar el Bosón de Higgs, está ubicadoa cien metros de profundidad entre la frontera Franco-Suiza, está formado por 27 km de túneles circulares construidos con toneladas de imanes enfriados a una temperatura menor que la del espacio interplanetario que crean un campo magnético que acelera y transporta haces de protones a velocidades muy próximas a la de la luz, logrando así dar 11 mil vueltas por segundo, el objetivo es recrear el Big Bang y las primeras millonésimas de segundo de vida del universo para esto se realizan colisiones entre dos haces de protones generando grandes explosiones cada dos nanosegundos.

1. La Unificación de las Fuerzas Fundamentales

1. Fuerzas Fundamentales: En el universo existen cuatro fuerzas fundamentales:

• El electromagnetismo que impide que los átomos se atraviesen entre sí.
• La fuerza nuclear fuerte que mantiene unidas las partículas del núcleo del átomo, es la más fuerte de todas.
• La fuerza nuclear débil que provoca que ciertas partículas se transforman en otras más livianas, produciendo de esta manera la radioactividad.
• La gravedad provocada por la deformación del espacio tiempo debido a la presencia de un cuerpo excesivamente masivo.

        De todas estas fuerzas la gravedad es la más débil, esto es debido a que a nivel de las partículas subatómicas es 40 órdenes de magnitud más débil que la fuerza nuclear fuerte, sin embargo sentimos la gravedad como una fuerza muy potente, esto se debe que a diferencia de las otras fuerzas, la gravedad se acumula, es decir fuerza de gravedad de un objeto es la suma de las fuerzas de todas las partículas que lo componen, de manera opuesta las fuerzas eléctricas se anulan mutuamente en los átomos ya que existe una simetría en las cargar de los protones y los neutrones. Algunas teorías de unificación dicen que la gravedad es mucho más fuerte a energías más pequeñas debido  a otras  dimensiones espaciales escondidas en el universo, existe la posibilidad de que la gravedad aumente debido a estas dimensiones, esto puede ocurrir en el LHC generando así agujeros negros microscópicos inestables que se desintegrarían en una fracción de segundo.

1. La Teoría de Cuerdas y las Dimensiones Adicionales: Durante muchos años se ha buscado aunque sin éxito la unificación de estas cuatro fuerzas fundamentales. El físicoteórico del CERN Luis Álvarez Gaumé describe a la teoría de cuerdas como bella, debido a su contenido. Esta teoría sostiene un principio que explica las cuatro fuerzas como vibraciones de cuerdas energéticas trillones de veces más pequeñas que un protón. Para que esta teoría tenga consistencia necesita la existencia de dimensiones extra de tamaños de alrededor de una décima o milésima de milímetro, la teoría M que es la versión más reciente propone que se necesitan 11 dimensiones en total. La teoría de branas de Lisa Randall propone que una cuerda puede extenderse a lo largo de distintas dimensiones formando branas y que nuestro universo seencuentra en una brana tridimensional que junto con otras innumerables branasque contendrían otros universos pueden estar contenida dentro de otras dimensiones.

        El principio de la teoría de cuerdas propone que estas cuerdas pueden vibrar de manera diferente según el tipo de contacto con las diversa y diferentes dimensiones, cada modo de vibración diferente generaría un tipo único de partícula. La mayoría de cuerdas que conforman nuestro universo son cuerdas abiertas con sus extremos fijos en nuestra brana, es decir que las interacciones que realicen podrán ser sentidas únicamente en nuestra brana, sin embargo el gravitón que es la partícula portadora de la fuerza de la gravedad estaría formado por cuerdas cerradas, por ende puede estar ubicado en varias branas a la vez, debido a esto la fuerza de gravedad que produzca se dividiría entre todas estas, esta sería la razón de porque la fuerza de la gravedad es la más débil, solamente sentimos una pequeña parte de ella.

1. La Materia Oscura y la Energía Oscura

Según el físico teórico del CERN John Ellis las investigaciones realizadas en el LHC están dedicadas a tratar de entender la estructura de la materia, para de esta manera comprender mejor nuestro universo. El LHC es considerado como un  gran telescopio ya que uno de sus propósitos principales es encontrar las partículas que componen la materia oscura que está presente en todo el universo.

Los astrónomos y astrofísicos sostienen que la mayoría de materia del universo es invisible, no emite luz, cuando vemos los objetos es porque tienen cargas eléctricas y estas cargas eléctricas emiten luz, sin embargo la materia oscura no tiene carga eléctrica y por ende no puede verse.

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