El Premio Nobel de Física 2011 fue otorgado a tres físicos; Brian P. Schmidt, Adan G. Riess y Saul Perlmutter. Brian Schmidt es astrofísico estadounidense, profesor distinguido del Consejo de Investigaciones Científicas de Australia, además forma parte de la Universidad Nacional de Australia y del Observatorio astronómico de Monte Stromlo y es miembro del Centro Nacional de Investigaciones de Astronomía y Astrofísica de Australia, es conocido por el uso de la investigación de estrellas supernovas en el estudio cosmológico.
Por su parte, Adan Riess es astrofísico estadounidense de la Universidad Johns Hopkins y del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial ( Space Telescope Science Institute). Ampliamente conocido por sus investigaciones en cosmología a través del estudio de las supernovas.
Saul Perlmutter también astrofísico estadounidense del laboratorio Nacional de Lawrence Berkely, es profesor de física en la Universidad de California en berkely (EEUU). Miembro de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias.
Los tres investigadores han estudiado varias decenas de supernovas o explosiones estelares y han descubierto que el universo se está expandiendo a un ritmo cada vez más acelerado, y que probablemente tendrá un final “helado”. En 1998 revolucionaron los cimientos de la cosmología cuando, en dos grupos, presentaron sus hallazgos.
Uno de los equipos lo dirigió Saul Perlmutter, que lo había puesto en marcha en 1988. En el otro, coordinado por Brian Schmidt y lanzado a finales de 1994, también jugó un papel fundamental Adam Riess. Los investigadores trazaron un mapa del universo mediante la localización de las supernovas más distantes.
Con esta información y gracias a los avances de los telescopios terrestres y espaciales, así como al desarrollo de ordenadores más potentes y nuevos sensores de imagen digital (CCD, también Premio Nobel de Física en 2009), se abrió la posibilidad para que en la década de los 90 se pudieran añadir más piezas al rompecabezas cosmológico.
Los investigadores utilizaron un tipo especial de supernova denominada ‘supernova Tipo Ia’. Se trata de la explosión de una estrella vieja y compacta, tan pesada como el Sol pero tan pequeña como la Tierra, y que emite tanta luz como una galaxia completa.
En total los dos equipos encontraron más de 50 supernovas distantes cuya luz era más débil de lo esperado, lo que interpretaron como una señal de que la expansión del Universo se estaba acelerando. Al principio los posibles obstáculos fueron numerosos, pero los científicos encontraron consuelo en el hecho de que ambos grupos habían llegado a la misma y asombrosa conclusión.
Durante casi un siglo se pensó que el universo se venía expandiendo como consecuencia del Big Bang hace cerca de 14 mil millones de años, pero el descubrimiento de que esta expansión es acelerada se considera sorprendente. Además, si la expansión se continúa acelerando, el universo terminará en forma de hielo.
La comunidad científica piensa que la aceleración está impulsada por la energía oscura, aunque saber lo que es la energía oscura continúa siendo un enigma, quizá el más grande en la física actual. Lo que sí se sabe es que la energía oscura constituye cerca de las tres cuartas partes del universo.
Los resultados de los premiados con el Premio Nobel de Física de este año han ayudado, por tanto, a dar a conocer un universo que en gran medida era desconocido para la ciencia. “Y todo es posible de nuevo”, concluye en su comunicado la Real Academia Sueca de las Ciencias. (Fuente. SINC)
La historia del descubrimiento de que el Universo se expande revela el drama que significa generalmente para los científicos pasar de un paradigma a otro. Luego que Albert Einstein revelara al mundo su Mecánica Gravitacional (Teoría de la Relatividad General), otros científicos se abalanzaron sobre ella para estrujarle sus secretos.
Entre ellos, el físico ruso Alexander Friedman, que en 1922 consigue demostrar que según estas ecuaciones, el Universo se puede contraer o expandir. Einstein, horrorizado, decide cambiar sus ecuaciones agregándoles un término que el llamó constante cosmológica para estabilizar el Universo y hacerlo estático.
Este nuevo término, representaba una densidad de masa del espacio vacío que generaba la expansión del Universo con una velocidad siempre creciente.
Pero cuando en 1929, Edwin Hubble probó a través de las observaciones de los espectros de galaxias lejanas, que el Universo de hecho está en expansión, Einstein se apresuró en repudiar su constante cosmológica, llamándola "la mayor metida de pata de mi vida".
Sin embargo, observaciones realizadas en supernovas lejanas durante la década del 90, utilizando los estudios del astrónomo chileno Mario Hamuy, condujeron al extraordinario descubrimiento publicado el año 1998 que el Universo ha estado aumentando su velocidad de expansión desde al menos la mitad de su existencia.
La constante cosmológica fue así resucitada por los físicos teóricos y repuesta en las ecuaciones de la gravitación para describir este fenómeno. Aunque sus causas no se conocen completamente, se atribuyeron a una posible Energía Oscura, que representaría nada menos que el 70 por ciento de la masa del Universo.
Respecto al resto, cerca del 25 por ciento parece estar en la forma de otro componente misterioso, la Energía Oscura; mientras que solo un 5 por ciento estaría en la forma de Materia Ordinaria , compuesta de los mismos quarks, protones, neutrones y electrones de los que estamos hechos nosotros y las galaxias.
Extrapolando este descubrimiento de la expansión del universo podemos decir que el ser humano también se encuentra en un proceso de transmutación sin precedentes en nuestra historia. La vida y el hombre como parte integral del Universo no esta aislado y es capaz de evolucionar adaptándose a los cambios que de forma cíclica se dan en el cosmos. Por eso la tendencia de la física actual a romper paradigmas que han permeado la ciencia los últimos cien años.
Ahora los físicos teóricos, Edward W. Kolb del U.S. Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory, Chicago (USA); Sabino Matarrese de la Universidad de Padova; Alessio Notari de la University of Montreal (Canada); y Antonio Riotto del INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) de Padova (Italia), han aparecido con una nueva solución a este astronómico acertijo, donde han probado suerte los mejores cerebros de la humanidad.
Su estudio fue enviado recientemente a la revista Physical Review Letters. Y allí explica Antonio Riotto que: "La hipótesis de la energía oscura es extremadamente fascinante, pero tiene el problema que ningún modelo teórico, ni los más modernos, como la supersimetría o la teoría de las cuerdas, es capaz de explicar la presencia de las misteriosa materia oscura en las cantidades que necesitan las observaciones.
"Si la energía oscura tuviese el tamaño que predicen las teorías, el Universo se habría expandido a una velocidad tan fantástica que hubiese sido imposible la existencia de nada de lo que conocemos en nuestro cosmos."
Para reconciliar esta cantidad de energía oscura con las leyes conocidas de la naturaleza algunos físicos han propuesto todo tipo de explicaciones exóticas: incluyendo nuevas fuerzas, nuevas dimensiones del espacio tiempo y nuevos tipos de partículas elementales.
El grupo de Riotto sin embargo resuelve el puzzle sin acudir a nada nuevo, atribuyendo la actual aceleración de la expansión del Universo a una consecuencia del modelo cosmológico estándar del Universo temprano: la inflación.
"Nuestra solución a la paradoja de la aceleración del Universo", dice Riotto, "descansa en la llamada teoría inflacionaria, desarrollada el año 1981. De acuerdo a esta, apenas ocurrida una pequeñísima fracción de un Segundo después del Big Bang, el Universo habría experimentado una expansión increíblemente rápida.
Esto explica por qué nuestro universo parece ser tan homogéneo. Recientemente los experimentos Boomerang y WMAP, que han medido las pequeñas fluctuaciones de la radiación de fondo originada en el Big Bang, habrían confirmado esta teoría, que aun tiene importantes detractores.
Se cree que durante esta temprana inflación se generaron pequeñas ondas en la estructura del espacio tiempo, tal como predice la Teoría general de la Relatividad de Einstein.
Estas ondas se estiraron con la expansión del universo y se extienden actualmente más allá de nuestro horizonte cósmico, esto es sobre una región mucho mayor que nuestro Universo observable, a unos 15 mil millones de años luz.
"Nos dimos cuenta que si consideramos estas ondas como un ingrediente fundamental, las ondas del espaciotiempo generadas durante la época de la inflación, a las ecuaciones de la Relatividad General para explicar por qué el Universo está acelerando hoy día", dice Riotto.
La solución al enigma de la aceleración incorpora al universo más allá de nuestros horizontes, sin acudir a la misteriosa energía oscura. Se trataría de la solución más conservadora posible, imaginada hasta el momento.
Desde el punto de vista de la Química, el Premio Nobel de este año fue para Daniel Shechtman israelita y padre de los cuasicristales. Pero, ¿cómo crecen estos cristales? La respuesta la tiene nuevamente el matemático medieval. La secuencia cuasiperiódica de Fibonacci se obtiene mediante unas reglas de sustitución bien sencillas. Si cogemos dos segmentos, uno largo (L) y otro corto (C), y los ordenamos según estas sencillas reglas: L pasa a ser LC y C se transforma en L, el resultado será una secuencia infinita LCLLCLCLLC... en la que no existe ninguna pauta periódica, pero sí cuasiperiódica. "El número de eles dividido por el número de ces tiende a un número irracional muy popular entre los artistas del Renacimiento, el 'número de oro', que está directamente relacionado con la geometría del pentágono regular", explicaba el físico Manuel Torres en un artículo publicado en El Cultural.
Según cita la academia sueca en un comunicado, la configuración encontrada en los cuasicristales ha sido considerada como imposible, sin embargo, Daniel Shechtman, nacido en Tel Aviv en 1941, ha librado una fiera batalla contra la ciencia establecida. Su trabajo ha cambiado la forma en la que los químicos conciben la materia sólida.
Hasta el desembarco de Shechtman, los científicos creían que en todos los sólidos los átomos se ordenaban para formar cristales siguiendo patrones simétricos que se repiten periódicamente una y otra vez. Sin embargo, el químico israelí observó, usando un microscopio electrónico durante uno de sus experimentos, una estructura que se alejaba de esta configuración y el patrón que la configuraba no se repetía. Sus colegas alegaban que esto era tan imposible como fabricar un balón de fútbol sólo con hexágonos (polígonos con seis esquinas), cuando todo científico sabe que para hacer una esfera es necesario alternar polígonos de seis y de cinco vértices.
Entre la expansión del universo y el resurgir de la secuencia Fibonacci para dar respuesta a los cuasicristales, los cuales no siguen un patrón y establece un nexo entre la secuencia Finobacci y los cuasicristales. El descubrimiento fue comparado con los mosaicos medievales islámicos que se encuentran en el Palacio de la Alhambra en España y en el Darb-i Iman, un santuario de Irán, ya que es como se ven los cuasicristales a nivel atómico.
“En los mosaicos, como en los cuasicristales, los patrones son regulares y siguen reglas matemáticas, pero éstos nunca se repiten”, describe el Premio Nobel. “Aquí se combina la matemática y el arte, es como se pueden describir estos cuasicristales”, agrega.
“Durante siglos se pensó que los cristales eran simplemente sólidos que tenían una superficie plana en cuya superficie se cruzaban ángulos característicos. Esto es lo que vemos a menudo en las exposiciones de minerales en los museos de historia natural”, señala el científico Ron Lifshit. Estos cristales se caracterizaron, según como se les describió a inicios de 1900, por mantener una rigurosa periodicidad, explica en un informe de la Universidad de Tel Aviv.
“El cristal que Shechtman ha descubierto, así como decenas de otros cristales que se han descubierto desde 1982, explica Lifshit, han sido nombrados ‘cuasicristales’, que es la abreviatura de ‘cristales cuasiperiódicos’ por Levine y Steinhardt en 1984, en el primero de una serie de documentos de la Universidad de Pennsylvania, lo cual creó gran parte de las primeras bases teóricas del campo”, explica Ron Lifshit en un estudio análisis para la Escuela de Física y Astronomía de dicha Universidad.
Con los descubrimientos de Schetman la comunidad científica logró crear otros tipos de cuasicristales. Sin embargo, estos mismos existen naturalmente entre las muestras minerales recogidas de un río ruso. Asimismo, una empresa sueca los encontró en una forma de acero donde éstos cumplen el papel de reforzar el material como una armadura, señala el Premio Nobel.
El campo que se le da ahora a estos cuasicristales es enorme para los científicos y se están creando diferentes utensilios de la vida diaria con esto. Tal es el caso de los nuevos sartenes, los motores diesel etc.
Daniel Shechtman nació en 1941 en Tel Aviv, Israel. Desde 1972 trabaja para el Instituto de Tecnología de Israel, Techtion, como Doctor profesor de cátedra.
“Matemáticamente hablando, los cuasicristales caen en un terreno intermedio entre el orden y el desorden”, dijo Damanik. “Durante la última década, ha quedado cada vez más claro que las herramientas matemáticas que la gente ha usado durante décadas para predecir las propiedades electrónicas de los materiales no funcionarán en este terreno intermedio”. Si pensamos en la vida, el ser humano, podemos plantear entonces que entre el orden y desorden del universo los cuasicristales pueden amplificar en el plano terrestre esas ondas cósmicas que de diversas formas están llegando a nosotros a través de las explosiones de masa coronaria y eyecciones de nuestro Sol, cambios en la configuración de varios planetas de nuestro Sistema Solar como Júpiter, Saturno y Plutón. Evidentemente un proceso a gran escala esta ocurriendo en este instante casi frente a nuestras narices, podriamos decir, y en ese puzzle de información, conocimiento y sabiduría, nuestro ADN esta siendo activado de múltiples formas que la naturaleza, Madre tierra y Dios Padre de alguna forma sincronizada están enviando a nuestra dimensión terrestre. Tan solo debe uno estar en sintonía con estos maravillosos cambios, comprender e interpretar las señales del cosmos y alinearse con la magia universal que nos invita a transmutar y evolucionar. Hasta la próxima semana mis apreciados cibernautas......
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