El gran colisionador de hadrones

El Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC) es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.

Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.Teóricamente se espera que este instrumento permita confirmar la existencia de la partícula conocida como bosón de Higgs, a veces llamada "partícula de Dios" o “partícula de la masa”. La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" del Modelo Estándar de la física, pudiéndose explicar cómo las otras partículas elementales adquieren propiedades como la masa.Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una teoría de la gran unificación, que pretende relacionar tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad. Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas.

Planetas Extrasolares

Desde hace mucho tiempo se especula con la posible existencia de vida extraterrestre.
Científicos y visionarios de toda especie vislumbraban la posibilidad de formas de vida, en general similar a la nuestra pero instalada en otros astros del cielo , ya sea en las estrellas como en los demás planetas visibles de nuestro sistema solar.
El nuevo nicho de la de la vida fuese en un planeta de tipo terrestre con temperaturas amables y duraderas en el tiempo , ubicado a una distancia prudente de la estrella madre , que de esta manera proveería la fuente de luz y energía necesarias para el sustento de la vida.
El descubrimiento de planetas ubicados fuera de nuestro Sistema Solar , a los que los astrónomos llamaron planetas extrasolares, o directamente exoplanetas , es un hecho muy reciente.

El Big Bang

Durante la década de los años 1930, la comunidad científica comprende que el universo posee un movimiento regular y difícil de asignar a causas locales. Así, la expansión debe ser una propiedad universal , una propiedad del mismo universo . Y esto se comprende muy facilmente de la relatividad general, ya que esta teoría enuncia esencialmente dos cosas novedosas. La primera ya esta presente en la relatividad especial de 1905 y dice que el espacio y el tiempo deben mezclarse en una entidad mas global que llamamos el espacio-tiempo. La segunda novedad es que este espacio-tiempo puede poseer una geometría "complicada".

El tiempo adquiere una cierta igualdad cualitativa con el largo , el ancho o el alto.

Como corolario de esto , se deduce que, aun quedandonos en el mismo lugar físico , nuestra posición espacio-temporal cambia y describiremos una hiper-curva en este hiper-espacio cuadridimensional.

¿Que es lo que hace que las galaxias se alejen unas de otras? hoy sabemos que no es debido a una "explosión" que las lanzo una para cada lado. La recesión de las galaxias se debe a que estas son arrastradas por el mismo espacio dinámico que las contiene.

Big Bang no es sinónimo de explosión. El Big Bang no trata sobre la creación del universo.

El origen del universo es uno de los temas que mas concepciones equivocadas ha forjado en el imaginario popular. Expresiones como "la existencia de una gran explosión" llevan a pensar , que la expansión del universo comenzo en un punto particular del espacio , en donde todo el universo se habría hallado concentrado inicialmente.

Lo cierto es que : ¡ Los modelos del Big Bang no explican el Big Bang.

Los modelos llamados de la gran explosión no pretenden explicar lo que sucede en esta "gran explosión" , ni mucho menos como sucede esta "gran explosión" . Los modelos del Big Bang si explican la existencia de un universo en expansión que en el pasado era mas denso , energético y caliente.

Universo en Expanción

Todo comenzo en 1929 , cuando la comunidad científica se vio sorprendida por un descubrimiento excepcional. Basándose principalmente en las observaciones recopiladas por el astrónomo Vesto Melvin Slipler, Edwin Hubble pudo mostrar que todas las galaxias observadas poseían un movimiento de alojamiento con respecto al observador y que , cuanto mas lejos estaban, mas rápido se alejaban de nosotros.
Este fue un resultado inesperado , que luego se convertiría en un pilar básico de los modelos del big ban . Surgió de la observacion cuidadosa de los corrimientos al rojo de la emisión electromagnética de galaxias y estrellas.

Cosmologia

Es la ciencia que estudia el universo. Como la entendemos hoy , trata de colocar juntas las piezas del gran rompecabezas que constituyen el estudio del universo, y concebir un todo coherente y armonioso.
La cosmología del siglo XXI no pretende explicar el origen del cosmos, los científicos saben que ese "origen" aun esta vedado y desarrollan teorías de la física.
Pero la cosmología mas que esto es la historia de la humanidad en busca de sus orígenes.
Para su análisis se han ideado modelos cosmológicos, es decir, esquemas hipotéticos de la estructura e historia del universo. La confirmación de su validez resultara de la comparación con los datos que se obtengan de las observaciones astronómicas.

Agujero Negro

Un agujero negro es una región finita del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que genera un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera los fotones de luz, pueden escapar de dicha región.

Según la masa:

• Agujeros negros supermasivos: con masas de varios millones de masas solares. Se hallarían en el corazón de muchas galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a las componentes esféricas de las galaxias.


• Agujeros negros de masa estelar. Se forman cuando una estrella de masa 2,5 mayor que la masa del Sol se convierte en supernova e implosiona. Su núcleo se concentra en un volumen muy pequeño que cada vez se va reduciendo más.


• Micro agujeros negros. Son objetos hipotéticos, algo más pequeños que los estelares. Éstos pueden llegar a evaporarse en un período relativamente corto fácilmente mediante emisión de radiación de Hawking si son suficientemente pequeños.

Según sus propiedades físicas:
Para un agujero negro descrito por las ecuaciones de Einstein, existe un teorema denominado de sin pelos (en inglés No-hair theorem), que afirma que cualquier objeto que sufra un colapso gravitatorio alcanza un estado estacionario como agujero negro descrito sólo por 3 parámetros: su masa M, su carga Q y su momento angular J. Así tenemos la siguiente clasificación para el estado final de un agujero negro:

• El agujero negro más sencillo posible es el agujero negro de Schwarzschild, que no rota ni tiene carga.


• Si no gira pero posee carga eléctrica, se tiene el llamado agujero negro de Reissner-Nordstrøm.


• Un agujero negro en rotación y sin carga es un agujero negro de Kerr.


• Si además posee carga, hablamos de un agujero negro de Kerr-Newman.

Quasares

Un quásar es una fuente astronómica de energía electromagnética, que incluye radiofrecuencias y luz visible.

Generalidades.

Los cuásares visibles muestran un desplazamiento al rojo muy alto. El consenso científico es que esto es un efecto de la expansión métrica del universo entre los quásares y la Tierra. Combinando esto con la Ley de Hubble se sabe que los quásares están muy distantes. Para ser observables a esas distancias, la energía de emisión de los cuásares hace empequeñecer a casi todos los fenómenos astrofísicos conocidos en la galaxia, exceptuando comparativamente a eventos de duración breve como supernovas y GRB. Los quásares pueden fácilmente liberar energía a niveles iguales que la combinación de cientos de galaxias medianas. La luz producida sería equivalente a la de un billón de soles.
En un principio se supuso que los objetos casi estelares o quásares eran agujeros blancos aunque el avance del estudio de su formación y características ha descartado tal supuesto.
En telescopios ópticos, la mayoría de los quásares aparecen como simples puntos de luz, aunque algunos parecen ser los centros de galaxias activas. La mayoría de los quásares están demasiado lejos para ser visto por telescopios pequeños, pero el 3C 273, con una magnitud aparente de 12,9 es una excepción. A una distancia de 2.440 millones de años luz, es uno de los objetos más lejanos que se pueden observar directamente con un equipo amateur.
Algunos quásares muestran cambios rápidos de luminosidad, lo que implica que son pequeños, ya que un objeto no puede cambiar más rápido que el tiempo que tarda la luz en viajar desde un extremo al otro. El corrimiento al rojo más alto conocido de un quásar es de 6,4.
Se cree que los quásares están alimentados por la acreción de materia de agujeros negros supermasivos en el núcleo de galaxias lejanas, convirtiéndolos en versiones muy luminosas de una clase general de objetos conocida como galaxias activas.No se conoce el mecanismo que parece explicar la emisión de la gran cantidad de energía y su variabilidad rápida. El conocimiento de los quásares ha avanzado muy rápidamente, aunque no hay un consenso claro sobre sus orígenes.

Propiedades.

Se conocen más de 200.000 quásares. Todos los espectros observados tiene un corrimiento al rojo considerable, que va desde 0,06 hasta el máximo de 6,4. Por tanto, todos los quásares se sitúan a grandes distancias de la Tierra, el más cercano a 240 Mpc (780 millones de años luz) y el más lejano a 6 Gpc (13.000 millones de años luz). La mayoría de los quásares se sitúan a más de 1 Gpc de distancia; como la luz debe tardar un tiempo muy largo en recorrer toda la distancia, los quásares son observados cuando existieron hace mucho tiempo, y el universo como era en su pasado distante.
Aunque aparecen débiles cuando se observan por telescopios ópticos, su corrimiento al rojo alto implica que estos objetos se sitúan a grandes distancias, por lo que hace de los quásares los objetos más luminosos en el universo conocido. El quásar que aparece más brillante en el cielo es el 3C 273 de la constelación de Virgo. Tiene una magnitud aparente de 12,8, lo suficientemente brillante para ser observado desde un telescopio pequeño, pero su magnitud absoluta es de -26,7. A una distancia de 10 pársec (unos 33 años luz), este objeto brillaría en el cielo con mayor fuerza que el Sol. La luminosidad de este quásar es unos 2 billones (2 × 1012) de veces mayor que la del Sol, o cien veces más que la luz total de una galaxia media como la Vía Láctea.
El cuásar hiperluminoso APM 08279+5255 tenía, cuando se descubrió en 1998, una magnitud absoluta de -32,2, aunque las imágenes de alta resolución del telescopio espacial Hubble y el telescopio Keck revelaron que este sistema era una lente gravitacional. Un estudio del fenómeno de lente gravitacional en este sistema sugiere que se ha aumentado en un factor de 10. Se trata, de todas formas, de un objeto más luminoso que los quásares más cercanos como el 3C 273. Se piensa que el HS 1946+7658 tiene una magnitud absoluta de -30,3, pero que también ha sido aumentada por el efecto de lente gravitacional.
Se ha descubierto que los quásares varían de luminosidad en escalas de tiempo diversas. Algunas varían su brillo cada algunos meses, semanas, días u horas. Esta evidencia ha permitido a los científicos teorizar que los quásares generan y emiten su energía desde una región muy pequeña, puesto que cada parte del quásar debería estar en contacto con las otras en tal escala de tiempo para coordinar las variaciones de luminosidad. Como tal, un quásar que varía en una escala de tiempo de algunas semanas no puede ser mayor que algunas semanas luz de ancho.
Los cuásares manifiestan muchas propiedades idénticas a las de las galaxias activas: la radiación no es térmica y se ha observado que algunas tienen jets y lóbulos como las radiogalaxias. Los quásares pueden ser observados en muchas zonas del espectro electromagnético como radiofrecuencia, infrarrojos, luz visible, ultravioletas, rayos X e incluso rayos gamma. La mayoría de los quásares son más brillantes en el marco de referencia de ultravioleta cercano, cerca de la línea Lyman-alfa de emisión del hidrógeno de 1.216 Å o (121,6 nm), pero debido a su corrimiento al rojo, ese punto de luminosidad se observa tan lejos como 9.000 Å (900 nm) en el infrarrojo cercano.