el origen del universo: buscando la célula de dios

EL ORIGEN DEL UNIVERSO: BUSCANDO LA CÉLULA DE DIOS
Por Luis Miguel Vargas (G9N21)
Cod. 273276
La Ciencia-Ficción se ha convertido en la
herramienta especulativa más influyente de
la modernidad; tecnologías alienígenas, vida
en otros planetas y seres sobrenaturales, son
los temas más frecuentes. Sumado a esto, el
hecho de viajar en el tiempo siempre ha sido
uno de los ambiciosos sueños de la ciencia.
Pero, ¿qué pasaría si nuestro conformismo
de retroceder algunos años cambiara por la
pretensión de conocer el origen del Universo
mismo? La Organización Europea para la
Investigación Nuclear (CERN), trabaja en una
red de túneles subterráneos de Ginebra,
Suiza, sin escatimar esfuerzos para
conseguir este objetivo. Luego de una
inversión de 6 billones de dólares –cifra
bastante escandalosa- y de 20 años de
construcción, se encuentra terminado el
experimento mas importante en la historia de
la humanidad: El Gran Colisionador de
Hadrones (LHC). Gracias a él, es posible
recrear el Big Bang para mostrarnos la
creación de la materia, aunque el costo
puede ser muy alto: la destrucción del
planeta por un agujero negro.
Observación espacial: la máquina
del tiempo ante nuestros ojos
Hace aproximadamente 14.000 millones de
años ocurrió una gran explosión a la que
llamamos Big Bang, a partir de una porción
de materia infinitamente densa. En ese
entonces no existía el espacio ni el tiempo
pues no había materia que los provocara;
sabemos que el tiempo está definido por el
espacio, la distancia entre las líneas
imaginarias de longitud que definen los husos
horarios han cuantizado la definición de hora
y día; así en el inicio del todo no existía
espacio para que sucediera algo, ni siquiera
había tiempo para que ocurriera. El polvo y
gas estelares dejados por el estallido, se
agruparon para formar estrellas, planetas y
galaxias. Las observaciones actuales nos
arrojan un conteo de 70 trillones de estrellas,
100.000 millones de galaxias, una extensión
de 700.000 millones de trillones de
kilómetros, y la estimación de la formación de
la Tierra en 9.000 millones de años después
del Big Bang.
Con el descubrimiento de la velocidad de la
luz (la más rápida conocida) y su carácter
ondulatorio y corpuscular, fue posible
desarrollar la ciencia a niveles tanto cuántico
como astronómico. Ya que la luz tarda un
segundo en recorrer 300.000 kilómetros, es
permisible estimar la distancia hasta los
astros con tan solo ver sus colores y
traducirlos a una longitud o frecuencia de
onda. Es de particular interés conocer el
tiempo que transcurre para que la luz llegue
a un sitio, pues con esto es factible “ver hacia
el pasado”. Desde el Sol la luz tarda 8
minutos en llegarnos, mientras desde Júpiter
el recorrido gasta 30 minutos; de manera que
vemos a Júpiter tal como era hace media
hora. Para las estrellas más cercanas a
nuestro Sistema Solar, la distancia es de 4
años luz; pasan 4 años para que la luz
emitida por ellas llegue hasta la Tierra, por lo
cual las imágenes que se tienen nos
muestran el estado de la estrella hace 4
años. Incluso se tienen fotografías recientes
en las que se puede ver una galaxia en
formación, cuya luz salió en la época de los
dinosaurios y que podemos ver apenas hasta
ahora. Entre más lejos veamos, mas
retrocedemos en el tiempo; en teoría si
nuestra vista alcanzara lo suficiente,
podríamos seguir a la luz hasta el principio
del Universo.
El telescopio óptico Hubble fue el primero en
vislumbrarnos la ruta hacia lo desconocido. En
una de sus observaciones, se dejo expuesto
hacia un punto fijo por un millón de segundos
(alrededor de 4 meses) y se superpusieron más
de 400 imágenes para suprimir la distorsión. El
resultado
es
conocido
como
Campo
ultraprofundo del Hubble, el retrato del Universo
existente hace 13.000 millones de años. Las
galaxias en formación con aspectos muy
diferentes a las espirales o elípticas,
comúnmente
conocidas
en
nuestras
proximidades, son la mejor demostración de la
Teoría del Big Bang. Este es el borde visual del
Universo observable obtenido con la tecnología
actual.
Si pudiéramos ir más lejos, seguramente no se
podría ver nada, pues entonces no habían
estrellas formadas u otros cuerpos luminosos
detectables, pero hace 40 años la ruptura de un
paradigma dio un nuevo empujón a la ciencia:
estudiar el firmamento sin verlo. La imagen más
temprana que se tiene del Universo fue
interpretada a partir de otras longitudes de onda
como las ultravioleta, el infrarrojo o las ondas de
radio, las cuales eran captadas por un receptor
sonoro en
forma de cuerno y posteriormente decodificadas.
En el experimento siempre aparecía un ruido de
fondo en todas las direcciones en las que se
giraba el receptor, problema que no se pudo
solucionar por ningún medio. Bob Wilson y
Arnold Pensias concluyeron que ese ruido
correspondía al último vestigio de luz del Big
Bang, cuya onda aumentó de longitud con la
expansión del Universo hasta volverse invisible.
Este descubrimiento represento para ellos un
Premio Nobel.
El satélite UVMMAP utilizado en la actualidad,
está inspirado en la creación de Wilson y
Pensias, permitiendo visualizar el Universo solo
400 millones de años después del Big Bang, a
través de imágenes en distintos colores y
longitudes de onda que nos muestran las zonas
donde se originarían posteriormente las
galaxias. Mas allá de esto no es posible ver
nada, pues todo era tan denso que ni siquiera la
luz podía escapar; la Edad de las Tinieblas
cósmicas siempre será invisible para nosotros.
Para conocer el verdadero comienzo del
espacio-tiempo debemos centrar nuestra
atención en un lugar muy lejano del origen: la
Tierra.
El Gran Colisionador de Hadrones
Aunque parezca extraño, el Colisionador no es
tan novedoso como parece. El científico León
Lederman (Premio Nobel) fue el primero en
identificar dos de las unidades indivisibles de la
materia, al apartar las distintas capas del átomo
para llegar a partículas cada vez más pequeñas.
Sus ensayos se efectuaron en un colisionador
más pequeño, de 6 kilómetros de circunferencia
y capaz de desarrollar energías 7 veces
menores a la del LHC.
En el proyecto del LHC participan más de 2.000
científicos de 34 países y cientos de
Universidades. Entre ellos se encuentran: Dr.
Brian Cox (U. de Manchester), Dr. Alvaro de
Rujula (CERN), Prof. Lisa Randall (U. de
Harvard), y el Prof. Richard Spergel (U. de
Princeton). La fecha establecida para las
primeras colisiones de alta energía estaba
prevista para el 21 de Octubre de 2008, pero
tuvieron que ser aplazadas para la primavera del
2009 debido a fallas en el sistema del
refrigerante.
particularmente mejor que presenciar el Big
Bang, pues allí solo se tendría una oportunidad
para observarlo. Para optimizar el manejo de
datos se instalo una red de computación donde
el flujo de información será de 300 Gb/s,
oportunamente enviada a 11 instituciones
académicas de Europa, Asia y Norteamérica.
En el centro de la máquina los protones son
acelerados hasta llegar casi a la velocidad de la
luz (0.99c), dos haces de estas partículas se
dirigen en direcciones opuestas y chocan
(725E+6 Joules de energía), a una tasa de 800
millones de colisiones por segundo. Al
fragmentarse los protones, producto del choque,
el campo magnético generado separa los
distintos tipos de materia, mostrándonos las
unidades indivisibles que componen el Universo,
y que en algunos casos solo existen por una
trillonésima de segundo. Las fuerzas y energías
creadas en el proceso jamás se han visto en el
planeta, y se calcula que llegan a los 14 TeV
(14E+12 electrón-voltios). La temperatura de
funcionamiento es de 1.9°K en un ambiente de
vacío, con el fin de simular de la mejor manera
las condiciones del Big Bang.
El LHC puede abrir puertas a lo que jamás nos
hayamos imaginado, al descubrir la existencia
de otros mundos ocultos al lado del nuestro, que
permanecen en otras dimensiones donde
posiblemente la luz no se desplace (lo cual
explicaría porque no los vemos). La prueba de la
existencia de esas dimensiones la daría el
hecho de que la materia desapareciera durante
el experimento.
El objetivo primordial del Colisionador de
Hadrones es enseñarnos el momento justo, en
menos de una mil millonésima de segundo,
después del Big Bang. Para su construcción se
excavo hasta una profundidad de 100 metros,
altura a la cual se taladró la roca para formar un
túnel con una circunferencia de 27 kilómetros de
diámetro. En el túnel se colocaron 2.000 imanes
superconductores
(que
pueden
alcanzar
energías de 10E+9 Joules), un acelerador de
partículas y varias salas que detectan con gran
precisión las partículas. El ambiente controlado
del LHC permite repetir el experimento cuantas
veces sea necesario para realizar un estudio
adecuado del fenómeno, lo que resulta
Si logramos llegar a energías lo suficientemente
grandes se podría evidenciar la existencia de
agujeros negros de mas altas dimensiones
(materias extrañas supermasivas), que al crecer
arrastrarían a la gravedad y a todo lo que hay en
ella a esa dimensión oculta. Según los
científicos, la probabilidad de que esto suceda
es extremadamente baja, pues los agujeros se
desintegrarían inmediatamente.
Einstein tenía razón: la célula de Dios
Tal vez, la idea más osada e importante de la
física moderna, es la Teoría de la Relatividad
Especial de Albert Einstein, que relaciona
estrechamente la masa y la energía. La famosa
2
ecuación E=mc , vislumbra la masa como una
forma de energía muy concentrada que es
posible liberar. Pero lo mas asombroso y útil
para explicar el origen del Universo, es que
funciona en ambas direcciones: la energía a su
vez puede crear materia.
Exponiendo los átomos a alta energía, los
científicos lograron revelar los tipos de materia
que hasta ahora estaban ocultos, y que
constituyen las partículas indivisibles que
componen todo lo que conocemos. Algunas de
estas son el quark superior, quark fondo,
electrón, electrón neutrino, UV++, UV--, quark
encantado, quarck extraño, gluon, tao, partícula
z y fotón. Todos estos constituyen el Modelo
Atómico Estándar, la representación matemática
mas precisa que se tiene en la actualidad, con
un total de 12 componentes. Con este Modelo
se han podido describir los elementos básicos
de la materia, pero aun no se sabe cómo
interactúan para formarla.
El vacio en el Modelo, y por ende en toda la
ciencia, sobre la integración de las partículas en
algo que podemos tocar, se ha tratado de
explicar con el Mecanismo de Higgs. Sin masa
todas las unidades indivisibles se desplazarían a
la velocidad de la luz y el Universo no se hubiera
formado, solo existiría radiación. De esta
manera, se fundó una teoría en la que todo el
Cosmos se llena con una sustancia (que
podríamos llamar materia oscura) a través de la
cual se mueve todo; las partículas pesadas son
frenadas para la formar la materia, otras como
los fotones, son más livianas y pasan a la
velocidad de la luz. Al comienzo nada parece
tener masa, pero las partículas de Higgs tienen
la propiedad de transformar la inmensa cantidad
de energía de las demás unidades en algo
palpable, al atraerlas e integrarlas unas con
otras.
Nadie ha encontrado la partícula de Higgs, pero
las esperanzas de que esto suceda se
incrementan con el uso del Colisionador de
Hadrones. Aunque existe la posibilidad de que
nunca se encuentren los constituyentes del
Mecanismo de Higgs, las energías desarrolladas
en el experimento son tan colosales que de una
u otra manera se tiene que descubrir el origen
de la masa.
Nos encontramos en un momento en el que solo
los experimentos nos dirán cual es el camino a
seguir, ya que en el cosmos es imposible
encontrar la respuesta que se busca. De ser
posible observar la formación de las unidades
indivisibles del Universo, y por ende, explicar la
existencia de todas las cosas, ¿dejara de existir
Dios para nosotros?.
Algunos se preguntaran también, ¿Por qué tal
inversión de dinero en un proyecto del cual no
se tiene certeza de éxito?, ¿la ciencia estará
ocultando algo mas allá de nuestra imaginación
que solamente quiere comprobar?, ¿lo que se
busca es la explicación en la formación de la
masa, o abrir nuevas dimensiones para
comunicarnos con otros seres? Tal vez la
Ciencia-Ficción solo prepara la sociedad para
asimilar la materialización de lo inconcebible.
Cuando la ciencia ha tenido en sus manos los
medios para romper los paradigmas, lo ha
logrado. Esperemos que el LHC descubra algo
que sea valioso para la existencia humana, y
que cuando aparezca el secreto de la materia,
se tenga una explicación para el origen de la
primera partícula del Universo.