COSMOS, MATERIA Y ENERGIA

COSMOS, MATERIA Y ENERGIA…MECANICA CUANTICA Y FISICA CLASICA ¿SEPARADAS POR LA GRAVEDAD?

Por:  Patricio Gonzàlez Quintanilla.  patgq52@gmail.com. 

Conforme se amplìa el conocimiento sobre el origen del Universo y el de sus condiciones fisicas aparentes, se da ahora crèdito a una expansiòn acelerada del mismo y se desvelan los secretos de sus confines originales. Ante esta nueva realidad, los cientificos que lo estudian, llàmense astrofìsicos, fìsicos nucleares, fìsicos o matemàticos teòricos, se debaten ante grandes dilemas que ponen a prueba sus teorìas màs aceptadas.

Desde la època de Max Planck y de Albert Einstein, se ha tratado de desarrollar una teorìa unificada universal que explique todos los fenómenos fìsicos que gobiernan al Universo en su conjunto, y que a su vez pronostique matemáticamente y de manera precisa las interacciones que tienen entre sì, las Cuatro Fuerzas Fundamentales que gobiernan la materia y la energìa, vgr. La Gravedad: el Electromagnetismo, y las Fuerzas Fuerte y Dèbil, que afectan a las partìculas en el nivel subatòmico.

En el caso del espacio, las teorìas màs aceptadas que actualmente explican los fenómenos còsmicos, son la Fìsica Newtoniana y la Teorìa General de la Relatividad de Einstein. Mientras que la fisica de Newton considera la Gravedad como una fuerza fundamental proporcional a la masa de cualquier cuerpo, la relatividad einsteniana la considera una distorsiòn del espacio-tiempo (e/t), causada por la acciòn de la materia y la energia sobre el plano de cuatro dimensiones del propio e/t. Ademàs, esta ùltima teorìa relaciona la velocidad de la luz con la tansformaciòn de materia en energìa y establece el carácter corpuscular de la luz, en forma de fotones. 

Ambas teorìas explican los fenómenos fìsicos del macrocosmos o universo conocido, siendo la fisica newtoniana aplicable a escala local de los sistemas planetarios, y la relatividad general màs acertada en cuanto a explicar fenómenos interestelares y galàcticos; los agujeros negros ò los recien descubiertos “enrejados” de cùmulos de galaxias. Estas dos teorìas son conocidas en conjunto como parte de la fìsica clàsica.

Sin embargo, ahora existen evidencias, conforme a las màs recientes observaciones con telescopios terrestres y espaciales que operan en diferentes rangos del espectro electromagnètico, que inclusive la Relatividad General no parece explicar fenómenos del espacio ultra-profundo, asociados a la regiòn donde supuestamente se originò el Universo hace aproximadamente 13,000 millones de años.

La fìsica clàsica concibe tambièn la existencia de una “materia oscura” que justifique los movimientos y la distribución de las galaxias en forma individual o colectiva, y de una “fuerza oscura” que justifique la expansión acelerada del Universo. Ambos conceptos son aun inexplicables. Se sabe que existen, pero no se sabe còmo existen ni de què estàn formados. Tambièn se afirma que entre ambas llenan el 95 porciento del Universo conocido, contra sòlo un 5 porciento de materia observable.

Escudriñando los confines del Universo, donde tuvo lugar la “Gran Explosiòn” o “Big Bang” que le diò origen, los cientìficos tratan de explicar, por medio de la Fisica de Partìculas o Mecànica Cuantica, còmo se formò la materia y la energìa que forma parte de su todo. 

Respecto a estos fenómenos del micro-cosmos o de nivel atòmico y subatòmico, la Mecànica Cuantica, formulada por Max Planck y Niels Bohr a principios del siglo XX, ha sido bastante exitosa en explicar, entre otros, los fenómenos que rigen el electromagnetismo, la radiación corpuscular, la fisica de partículas y de las fuerzas Fuerte y Debil de las partículas subatòmicas.

Basada en el denominado “Modelo Estàndar”, las partículas fundamentales se clasifican en Fermiones o partículas que componen la materia conocida, y Bosones, partículas que sòlo transmiten fuerzas ò energìa. Según este modelo, se tienen 12 fermiones conocidos, que incluyen 6 quarks (que en triòs conforman a los protones y los neutrones); el electròn,  las partículas Muòn y Tau y 3 neutrinos asociados a estas. Todos los fermiones tienen masa medible.

Los Bosones, aunque algunos tienen masa, sòlo son transportadores de fuerza y no forman parte de la materia conocida. De acuerdo al modelo estàndar, èstos son siete, de los cuales sòlo han sido observados cinco: el fotòn, el gluòn y las partículas 2W y Z. Quedan pendientes de ser descubiertos el Gravitòn y la comúnmente llamada “Particula de Dios” ò Bosòn de Higgs, mediante la cual los fìsicos de partículas pretenden explicar de dònde la materia obtiene su masa.

Otras dos particularidades de las partículas subatòmicas son: la existencia de la antimateria, formada por fermiones que tienen carga elèctrica distinta a los fermiones “naturales”, tales como el positròn, antimateria del electròn. La particularidad màs extraña de todas, es la capacidad de algunas partículas de ubicarse en dos o màs posiciones de espacio al mismo tiempo y que sòlo funciona en el micro-cosmos. Ambas particularidades dan origen a suposiciones de la existencia de universos paralelos, coexistiendo al lado del nuestro, en diferentes planos dimensionales. 

Las màs recientes investigaciones, que incluyen la experimentación con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), pretenden tanto confirmar la existencia del Bosòn de Higgs como la teorìa de las “Super Simetrìas”, teorìa que, basada en el Modelo Estàndar, establece simetrías especìficas de interacciòn entre fermiones y bosones, que entre otras consideraciones, expliquen la composición de la “materia oscura” del Universo.

Finalmente, la teorìa unificadora de la Fìsica Clàsica con la Mecanica Cuàntica, tiene en la “Teorìa de las Supercuerdas”. su principal exponente, que trata de unir ambas al explicar los fenomenos de las particulas y de las cuatro fuerzas fundamentales. 

Esta teorìa, de una mayor complejidad, considera a la gravedad como un fenòmeno cuàntico y a las partículas subatòmicas no como puntos, sino como expresiones de “cuerdas” unidimensionales supersimètricas, que se encuentran en estado vibratorio sobre un plano multidimensional del espacio-tiempo. Estas cuerdas pueden tener manifestaciones diferentes de identidad fisica, adoptando diversas manifestaciones del Modelo Estàndar, dependiendo del estado vibratorio en que se encuentren.

La gravedad es la fuerza universal que hasta ahora ha impedido unificar ambas Teorìas. A pesar de ser la fuerza màs debil de todas a nivel subatòmico, ejerce una atracción fundamental a escala còsmica que permite la existencia de los cuerpos celestes, las estrellas, galaxias y de la vida misma, Sin embargo, nadie sabe aùn còmo se origina y se especula aùn sobre còmo se comporta. Tenemos mucho camino por recorrer en este sentido. 

Fuentes: Investigaciòn propia. PGQ-XI-2009.