sábado, 6 de agosto de 2016

Orígenes. El Universo. Resumen de los capítulos 1, 2 y 3

Hoy toca resumir los tres primeros capítulos de El Universo, la parte de Orígenes escrita por Alberto Fernández Soto (@AlbertoFdezSoto). Es un libro extenso y complejo. Este es el resumen con el que abrimos esta experiencia de lectura compartida. Debido a la complejidad del tema he decidido dejar muchos detalles fuera de este resumen y concentrarme en los puntos principales que permitan entender lo esencial, plantear un debate y discutir sobre las cuestiones que puedan generar más dudas. Sabemos que un modelo exitoso para explicar el origen de nuestro universo es el del Big Bang. Este modelo postula que todo el contenido del Universo apareció de forma repentina en un momento concreto de nuestro pasado. ¿Y qué es todo lo que contiene nuestro Universo? Sencillo, 4 cosas: materia, energía, espacio y tiempo. Desgraciadamente aquí termina la sencillez. Para poder entender bien lo que ocurrió en el Big Bang es necesario que tengamos una idea más precisa de algunas cosas. EL MODELO ESTÁNDAR DE LA FÍSICA DE PARTÍCULAS El modelo estándar de la física de partículas elementales está considerada como una de las teorías más exitosas de la física. Describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas (a excepción de la gravedad) y las partículas elementales que componen toda la materia. En la siguiente imagen podemos ver un esquema en el que aparecen las partículas elementales y sus relaciones con las interacciones y las, mucho más familiares, partículas compuestas.

Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Archivo-Informaci%C3%B3n_general_de_part%C3%ADculas.png

Empecemos por la materia. Al nivel más fundamental toda la materia está constituida de quarks y leptones. Existen seis quarks y seis leptones (véase la tabla inferior). Cada una de estas partículas tiene una serie de propiedades que las caracterizan, determinadas por el valor que toma su masa, su carga, su spin, etc. Tanto quarks como leptones se agrupan en parejas de masa similar que se denominan generaciones. La masa va aumentando de acuerdo al número de la generación, siendo la tercera la más pesada observada hasta el momento. Otro aspecto interesante a destacar es que todos los quarks y leptones tienen una cosa en común: su spin semientero igual a ½. El spin es una propiedad que determina el modo en que estas partículas se pueden agrupar. No puede haber más de una partícula con spin semientero ocupando un mismo estado cuántico. A estas partículas se denominan fermiones. 

Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Generaciones_delamateria.png

A todo lo anterior hay que añadir que por cada partícula de materia existe su equivalente partícula de antimateria, idéntica en masa pero con los valores de sus otras propiedades invertidos. Por cierto, la materia y la antimateria se llevan a matar y cuando se encuentran se aniquilan. La distintas interacciones que pueden darse entre las partículas están mediadas por otras partículas que tienen spin entero y que denominamos bosones. Los bosones, a diferencia de los fermiones no tiene ningún problema en compartir estado cuántico. Existen 6 bosones, 5 de ellos de existencia confirmada: el fotón, el bosón W, el bosón Z, el gluón y el bosón de Higgs; y el gravitón que es hipotético. En la tabla podemos ver la interacción mediada por cada uno de ellos. Cuando tiene lugar una interacción entre dos partículas esta se realiza mediante el intercambio virtual de los bosones mediadores de esa interacción. Lo de virtual se refiere a que existe sólo durante un intervalo de tiempo muy breve, permitido por el principio de incertidumbre de Heisenberg. Todo esto aplica por igual a la antimateria. Los quarks pueden juntarse para formar agrupaciones estables denominadas hadrones. En este caso la interacción en juego es la nuclear fuerte, el gluón la partícula mediadora y la cromodinámica cuántica la teoría que explica el conjunto de leyes que rigen este tipo de interacción. Existen dos tipos de hadrones: mesones y bariones. Los mesones están formados por la unión de un quark y un antiquark mientras que los bariones están constituidos por la unión de tres quarks. Los protones y neutrones, constituyentes del núcleo de los átomos, son bariones. Por último, los familiares átomos son agrupaciones de núcleos y electrones que interaccionan según las leyes de la electrodinámica cuántica.

Property/Interaction
Gravitation
Weak
Electromagnetic
Strong
(Electroweak)
Fundamental
Residual
Acts on:
Mass - Energy
Flavor
Electric charge
Color charge
Atomic nuclei
Particles experiencing:
All
Quarks, leptons
Electrically charged
Quarks, Gluons
Hadrons
Particles mediating:
Graviton (theoretical)
W+ W Z0
γ
Gluons
Mesons
Strength in the scale of quarks:
10−41
10−4
1
60
Not applicable to quarks
Strength in the scale of protons/neutrons:
10−36
10−7
1
Not applicable to hadrons
20
Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model#Fundamental_forces


LA HISTORIA TÉRMICA DEL UNIVERSO Una vez presentados las elementos fundamentales para entender el puzzle vamos a ver como entran en juego en lo que sabemos de la formación del Universo. La historia del universo desde el Big Bang es la de un enfriamiento. El momento exacto en el que tiene lugar el Big Bang marca el comienzo del tiempo y el espacio. La temperatura a todos los efectos puede considerarse infinita. Este instante es una singularidad en la que fallan todas nuestras leyes conocidas y donde se supone que sólo una teoría cuántica de la gravedad podría explicar lo ocurrido. Cuando el tiempo transcurrido desde el Big Ban era de 10^-12 s y la temperatura 10^12 K el universo consiste en un plasma formado por quarks, leptones y gluones. Tenemos que esperar hasta que la temperatura se reduzca a 10^10 K, 10^-6 tras el big Bang, para que los quarks empiecen a formar enlaces entre sí y puedan formarse neutrones, protones y otros hadrones así como sus respectivas antipartículas. La presencia de materia y antimateria hace que sean frecuentes los procesos de aniquilación dando lugar a gran cantidad de radiación que es de hecho el principal componente del universo en esta época. En algún punto del proceso de creación y eliminación de estas partículas alguna asimetría, aún no entendida del todo, favoreció a la materia sobre la antimateria lo que explica su abundancia en el universo tal y como lo conocemos ahora. Pero es importante entender que si esta asimetría no hubiera tenido lugar habría conducido a la aniquilación total de la materia o a una segregación necesaria de regiones del universo con sólo materia o antimateria, cosa que no se observa. Al cumplirse la primera décima de segundo tras el Big Bang tiene lugar un desequilibrio entre la proporción de neutrones y protones en el universo. La temperatura sigue bajando y las reacciones protón + electrón que crean nuevos neutrones y que compensan la desintegración de los inestables neutrones libres ya no pueden producirse. Se alcanza la proporción actual de núcleos atómicos: tres cuartas partes de núcleos de hidrógeno (protones), una cuarta parte de núcleos de helio, y mínimas trazas de cualquier otro núcleo. Al segundo de vida del universo la densidad y temperatura del universo ha bajado tanto (50000 veces la del hierro y 10000 millones de grados, respectivamente) que los neutrinos pueden moverse sin interaccionar con la materia que les rodea. Desde esa época estamos bañados por un mar de neutrinos que contienen una valiosa información de las reacciones que tuvieron lugar en esa época.. pero que no podemos detectar. A los 10 segundos aproximadamente de la creación del universo se alcanza un estado en el que las uniones entre protones y neutrones pueden mantenerse estables sin que la radiación y las colisiones con otras partículas las rompan. No obstante, a esa temperatura los núcleos del compuesto más sencillo, el deuterio, son inestables. Habrá que esperar hasta que hayan transcurrido unos 4 minutos para que la temperatura, de sólo unos 1000 millones de grados, permita la existencia de núcleos estables. Este es el periodo de creación de los núcleos complejos mediante reacciones nucleares. Transcurridos unos 20 minutos la temperatura ya ha bajado hasta 300 millones de grados y la densidad del universo es similar a la del mercurio. Las reacciones nucleares se frenan por completo. La proporción de un protón y un electrón por cada mil millones de fotones queda fijada desde este momento hasta nuestros días. A partir del minuto 20 entramos en una fase de expansión y enfriamiento. El universo pasa de estar constituido de una mezcla de partículas cargadas (protones, núcleos de helio y electrones libres) a una mezcla de partículas neutras (átomos de hidrógeno y helio). En esta transición ocurre algo maravilloso: se hace la luz. Los fotones que no podían viajar libremente en una atmósfera cargada eléctricamente pasan a moverse sin interacción distancias cósmicas. Estos son los fotones detectados en el fondo de microondas por Penzias y Wilson en 1965. Transcurridos 380000 años de edad nos encontramos con un universo compuesto por un 75% de hidrógeno neutro y un 25% de helio, con una fracción mínima, del orden de 0,01% de otros átomos ligeros. Habrá que esperar hasta las primeras estrellas exploten como supernovas para que aparezcan el resto de elementos de la tabla periódica. Hasta aquí grosso modo los primeros tres capítulos. Me he dejado muchas cosas sin explicar pero claro, para eso está el libro. Muchas de las cosas de las que no he hablado volverán a aparecer en el libro más adelante: ¿qué ocurrió durante los primeros 10^-43 segundos?, ¿qué es exactamente una singularidad?.. Tampoco he hablado de la materia y la energía oscura un tema fascinante pero que volverá a aparecer con más detalle en el tema cinco. Llega el momento de vuestros comentarios para profundizar y comentar todo lo interesante que yo me he dejado fuera.

46 comentarios:

  1. Hola a todos. Gaspar, menuda tarea que te has echado encima, me gusta como ha quedado.

    Yo quiero empezar hablando un poco del libro.
    De momento es distinto a los que últimamente leo: me parece a mí que no da pinceladas en pequeños bloques de contenido, sino que trata de dar una coherencia al Todo y por ello tiende a relacionar lo importante y "olvidar" algunas anécdotas que despisten al lector. Hacer esto dificulta su lectura (al menos a mí) pero facilita su análisis/estudio (al menos a mí).
    Por otro lado, opino que es un libro enfocado a lectores. Me explico, aunque aparezcan gráficos, tablas... el peso del mensaje está insertado en la lectura pausada del texto.
    Indico todo esto porque yo he tenido que cambiar el "chip" y leerlo teniendo en cuenta todo esto (de momento no llego a tomar nota ni señalar ideas en el libro, pero si que tengo que releer algún que otro párrafo).

    Como al final he conectado con el formato he disfrutado de varios pasajes: me ha encantado la simpleza de explicación del "horno imaginario" sin ella se haría mucho más duro comprender el universo desde 10^-6 s (aprox) hasta 380000 años (aprox).

    También me ha gustado que explique las bases del modelo y las tres evidencias principales que lo justifican (la segunda no soy consciente de haberla dicho nunca en mis clases -y encajaría muy bien cuando hablo de reacciones nucleares-). Me ha gustado porque así tenemos claro lo que pretende el autor: que nos aproximemos al conocimiento de lo dicho en el capítulo 2.

    Una cosa más de momento (una afirmación que vosotros me rectificaríais si está mal): por la redacción del libro y también del resumen creo que no queda claro cuando se liberan los rayos microondas de la interacción con electrones y núcleos, es al final, a los 380000 años (aprox) ¿no?

    Por otro lado me ha parecido muy curioso que a los 20 minutos (aprox) la densidad del universo fuera comparable a la del mercurio.

    Nada más, el libro promete y con resúmenes como estos muchas dudas se solucionan y con el debate espero que aprendamos mucho más de lo esperado.
    Me han gustado mucho los esquemas de tu resumen, Gaspar, creo que completan muy bien tus textos y creo que es una buena forma de afrontar los resúmenes de este libro.

    Saludos a todos y a todas. Y disculpad errores en el comentario achacables a escribir en móvil.

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    1. Muy buenas!! Saludos a todos, que maravilla ver que las Tertulias siguen dando caña.
      Lo primero decir que no he leído el libro aunque lo tengo en mi lista de pendientes desde que asistí a su presentación en el Planetario de Madrid. Así que cuando vi que habíais planteado su lectura decidí por lo menos seguir los resúmenes. Por cierto menuda currada de resumen (ya digo que no lo he leído, pero me parece muy bueno). Quizá lo único que me ha dejado con dudas pero ya he visto que JC ha comentado que en el libro pasa igual es con el "momento" en el que los fotones se liberan y empiezan a vagar por el Universo hasta llegar a nosotros actualmente tan desplazados al rojo que los "vemos" en forma de microondas.
      Efectivamente ese hecho se produjo cuando el Universo tenía unos 380.000 años. Desde ese momento los fotones antes atrapados en un plasma quedan libres y empiezan a vagar por el Universo. Esos 380.000 años son como un muro que nos impiden mirar "más atrás". Y lo que percibimos es la famosa Radiación Cósmica de Microondas con una temperatura de unos 2,7K (si mal no recuerdo). La historia de su descubrimiento es muy curiosa (igual viene en el libro) pero si no os invito a leerla. Y como última cosa, a riesgo de que también venga en el libro, es que a día de hoy los fotones que salen del Sol y llegan a la Tierra en apenas 8 minutos han tenido que pasar un peregrinaje en el interior del Sol muy parecido al de aquel plasma previo a los 380.000 años de tal forma que tardan millones de años los fotones en poder abandonar el interior del Sol.
      Bueno, espero poder haber aportado algo que no viniera en el libro. Y también pedir perdón por los posibles errores ya que escribo también desde el móvil.
      Un saludo a todos.

      Nos vemos en las Tertulias!!
      Dan

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    2. Hola! Sí, en efecto, la separación de los fotones respecto de la materia (el desacoplamiento) se produce aproximadamente 380,000 años después del Big Bang, a un redshift aproximado z = 1,100, como explica Dan. La historia (más o menos) detallada del descubrimiento del fondo de microondas aparece efectivamente en el libro, en el Capítulo 4, y es muy digna de conocerse!

      Respecto a lo que dices (JC) del "libro para lectores", que me gusta mucho, sí que tienes razón. La idea fue desde el principio que iba a ser un libro de divulgación, pero entendiendo que iba a implicar un esfuerzo del lector. Teníamos que intentar explicarle las cosas con la mayor claridad posible, pero no huir de hacerle trabajar. No sé hasta qué punto se nos puede haber ido la mano, y temo que a algunos lectores en efecto les podemos haber echado un poco atrás, pero quisiera creer que a otros muchos les (os) pueda gustar ese esfuerzo, y la recompensa de poder acercaros a algunos temas que quizás otros libros no toquen o simplifiquen en exceso... vosotros diréis!

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    3. Hola Alberto, como he dicho a mi si me ha merecido la pena, aunque me he tenido que adaptar.

      Este enfoque es también muy necesario, me atrevo a decir que incluso le puede resultar mucho más atractivo a cierto tipo de lectores que no disfrutan con otros tipos de divulgación científica.

      A mí, como ya he indicado, de momento me ha servido para saber una cosa que desconocía y para sacar un texto precioso para utilizarlo con mis alumnos cuando expliqué los enlaces (y su estabilidad).

      Un saludo

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    4. JC, los fotones del CMB están marcados con su última interacción elástica con electrones y núcleos ligeros durante el proceso de recombinación, la formación de los primeros átomos, primero helio, luego deuterio y finalmente hidrogeno. Hoy en día vemos fotones en el CMB que están "marcados" durante todo este proceso, cuando el universo tenía entre 120.000 años y 480.000 años, con un máximo en los 380.000 años. No se puede decir que vemos el universo como era en una fecha concreta, esto es una simplificación al gusto de los divulgadores. Cualquier libro de cosmología lo aclara en detalle (recomiendo por su claridad el de Weinberg)

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    5. Gracias Francis por esta aclaración, de hecho pensé que debería de ser así cuando leí el símil del último grito que sale en el capítulo siguiente. Opté por no preguntarlo en el comentario que hice porque ya planteaba muchas cuestiones que me parecían mas prioritarias (aunque pensaba investigarlo/preguntarlo en otra ocasión).

      Saludos

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  2. Buenos días a todos.

    ¡Otra vez aquí! Contentos, al menos yo, y dispuestos a destripar este libro tan interesante… y tan denso. Estoy de acuerdo contigo, J.C., es un libro que ofrece una visión de conjunto, y con eso es con lo que nos tenemos que quedar, pero pienso que lo que nos va a resultar más interesante es debatir esos pequeños detalles que nos enriquecerán esa visión de conjunto.

    Gaspar, tu resumen es excelente: sencillo y preciso. Creo que con él todos nos hemos hecho idea general de lo que es el Big Bang y de lo que debemos conocer. A mi hay tres detalles (esos pequeños detalles…) que me han llamado la atención porque no acabo de entenderlos. A ver si me podéis ayudar.

    1.- El primero tiene que ver con las esferas del Universo de las que habla en el capítulo 2. Lo que yo he entendido es que la distancia recorrida por la luz en el tiempo de vida del Universo define una esfera que marca el tamaño del Universo (no era infinito?). Además existe otra esfera centrada en nosotros que define nuestro universo observable. El lío me viene cuando dice que estas esferas pueden ser una más grande que otra o al revés. Yo entendería que nuestro universo observable esté dentro del Universo, pero nunca que haya parte de él fuera. ¿Significa esto que hay fotones fuera del Universo, o que nosotros podríamos ver algo no contenido en el Universo? ¿El Universo no se genera precisamente con esos fotones?

    2.- La segunda cosa que me llama la atención es que dice que los fotones no se ven afectados por la carga eléctrica ¿Entonces por qué no pudieron expandirse hasta que el Universo fue eléctricamente neutro? ¿Qué es lo que los retenía?

    3.- Y por último una cuestión sobre la proporción de los protones/neutrones. Creo (que a lo mejor es ahí dónde falla mi razonamiento) que actualmente existe el mismo número de unos y de otros. Si hubo una época de desintegración de neutrones ¿cómo es que ahora hay más o menos los mismos? ¿Pudo ser más frecuente la unión de quarks para dar neutrones que para dar protones?

    Nada más. Me parece que este debate promete. Hoy se me ha olvidado hasta que hace calor.¡Saludos a todos!
    Ana

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    1. Hola Ana, después de llevar varias líneas contestando a tu segunda pregunta me he acordado de un post que hice al respecto. Y a riesgo de que me echéis de aquí por tanto autobombo creo que me quedó mejor redactado que la respuesta que te escribia aquí.
      Así que te enlazo al post, al tiempo que aprovecho para que me corrijais aquello que veáis mal.
      Que mejor que aquí entre amigos

      http://cuantosycuerdas.blogspot.com.es/2013/03/los-primeros-instantes-del-universo-el.html?m=1

      Saludos.
      Dan.

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    2. Lo he leído y lo que entiendo es que era un problema de densidad. El pobre fotón se encuentra con tantos obstáculos que no consigue salir. Es como ir al mercadillo con mi madre: a cada paso se encuentra con una conocida que nos hace desviarnos y pasamos en el mercadillo la mañana entera para comprar un simple kilo de naranjas. 😄😄
      Pero no tiene nada que ver con la carga eléctrica.

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    3. Ja,ja,ja,ja,ja... :)
      Efectivamente es por los continuos choques. Muy bueno el símil de tu madre en el Mercadillo.
      Sergio también lo ha explicado haciendo referencia a la explicación que dieron del Boson de Higgs y el famoseo.

      Un saludo Ana.

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    4. Huy, las esferas del Universo... ;)

      Ana, hay una esfera que nos rodea, centrada en cada uno de nosotros, y que tiene de radio la distancia que un fotón hubiera recorrido en línea recta desde el Big Bang hasta hoy (ampliada por la expansión del Universo, pero eso es complicar más la imagen). Todo lo que haya ocurrido en el interior de esa esfera (que sí, es finita) puede influirnos y podemos haberlo observado, ya que en teoría la luz podría haber llegado de allí hasta aquí. Esa esfera forma lo que llamamos "Universo observable" e, insisto, es finita porque la edad del Universo lo es.

      En cada instante de la historia del Universo podrías pintar esa esfera "observable" a tu alrededor (o alrededor de la Tierra, o de cualquier punto fijo que elijas). Al ver como evolucionan esas esferas, tendrías una película en la que ves una especie de burbuja que se infla.

      Ahora piensa otra cosa. Coge la esfera del Universo observable _hoy_ e imagínate que la marcas de alguna manera, pintándola, o eligiendo las estrellas que caen justo en su superficie, o como quieras... y ahora da marcha atrás a la manivela del tiempo, y verás como esa esfera también se va haciendo más pequeña, debido a la expansión del Universo.

      La gracia es que cuando comparas las dos esferas y su evolución ves que hoy son idénticas, pero en el pasado no lo eran. Puede haber momentos en que una crezca más rápido que la otra, o al revés. Por tanto habrá objetos físicos en el Universo (una galaxia, por ejemplo) que quizás en el pasado estaban en nuestro Universo observable, pero hoy se han salido y ya no las podemos ver. O al revés... De hecho, cuando llevas eso al extremo del origen del Universo (la inflación) nuestro Universo observable era muchísimo más grande en comparación, y por eso todo lo que vemos estuvo en contacto, y vemos un estado de equilibrio a nuestro alrededor.

      Es un poco lioso, y se entiende mucho mejor si se pueden pintar cosas. Te recomiendo los trabajos de Lineweaver y Davies que aparecen en la bibliografía, en concreto un artículo muy bueno que escribieron para Investigación y Ciencia.

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    5. 2- Los fotones no sienten la carga eléctrica como tal (no tienen carga, por tanto no se ven afectados por un campo eléctrico) pero al mismo tiempo son la partícula portadora de la interacción electromagnética, por tanto pueden interactuar, y lo hacen intensamente, con las partículas cargadas. Por eso se produce la dispersión (scattering) con protones y electrones.

      3- Los neutrones se desintegran bastante rápido si están en libertad (cosa de minutos) y por eso desaparecieron en seguida después de la nucleosíntesis. Pero cuando están ligados en un núcleo viven en una especie de dualidad con los protones (es como si estuvieran continuamente uno desintegrándose o capturando partículas y convirtiéndose en el otro) y son estables de modo prácticamente indefinido. Por eso los neutrones que sobrevivieron a la nucleosíntesis inicial, atrapados en núcleos de deuterio o de helio, litio,... no desaparecieron. El resto de los que observamos son "nuevos", resultado de los procesos de fusión y las siguientes desintegraciones en la nucleosíntesis estelar.

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    6. Hola de nuevo.
      No he podido entrar en toda la semana, pero no quería dejar de darte las gracias, Alberto, por responder a mis preguntas. Un verdadero honor y un placer que el mismísimo autor se haya tomado la molestia de hacerlo.
      El concepto de las esferas y el infinito inicial es un poco complejo pero creo que me voy haciendo a la idea. Además el tiempo ayuda... después de una semana parece que los conocimientos han creado poso y ahora lo veo más claro.
      ¡¡Gracias!!

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    7. Ana pregunta "los fotones no se ven afectados por la carga eléctrica", y Alberto contesta "Los fotones no sienten la carga eléctrica como tal (no tienen carga, por tanto no se ven afectados por un campo eléctrico)"

      Creo que no queda claro. Lo primero, los fotones interaccionan a través de la carga eléctrica, sólo interaccionan con partículas que tienen carga eléctrica, por ello son las partículas mediadoras del campo electromagnético. Por tanto los fotones interaccionan con electrones (carga negativa) y núcleos ligeros (carga positiva) que forman el plasma en la época de recombinación. A dichas energías la interacción es elástica y no relativista (scattering de Thomson), cambia su energía y polarización lineal, pero no afecta a la polarización circular, que requiere una interacción elástica pero relativista (scattering de Compton).

      Lo segundo, los fotones son partículas neutras, no tienen carga eléctrica, luego no interaccionan entre sí, un fotón no interacciona con otros fotones, por ello como dice Alberto un campo eléctrico ("fotones") no afecta a un fotón. Pero no hay que confundirse. Los fotones interaccionan gracias a la carga eléctrica, es decir, llamamos carga eléctrica al acomplamiento entre fotones y partículas, y llamamos partículas cargadas a las que se acoplan a los fotones.

      Saludos
      Francis

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    8. Ana dice "actualmente existe el mismo número de neutrones y de protones". Esto no es cierto, Ana, el cociente actual es n/p = 1/7 (más o menos). Antes del primer segundo el ratio n/p = 1/1, pero como los protones tienen menor masa que los neutrones, cuando la temperatura estuvo en el rango adecuada para "ver" esta diferencia de masas se desintegraron muchos neutrones en protones quedando n/p = 1/6. Más tarde, en la nucleosíntesis entre 20 segundos y unos tres minutos la mayoría de los neutrones se ligaron a protones en núcleos (deuterio, helio, ...), pero algunos quedaron libres y se desintegraron (su vida media libre es de unos 15 minutos). Por ello el 1/6 se redujo al actual 1/7.

      ¿Por qué el neutrón es más masivo que el protón? Porque el quark abajo (d) es más masivo que el quark arriba (u), recuerda que el neutrón = ddu y el protón = duu.

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  3. Encantado de saludaros a todos de nuevo!

    Qué ganas tenía de que empezaran las tertulias y más aún con un libro de este calibre. Por cierto Gaspar, un resumen estupendo (con más mérito aún teniendo en cuenta los capítulos que estamos comentando...).

    He de reconocer que a pesar de haber leído bastantes libros de divulgación sobre física y sobre cosmología, aún se me escapan muchas cosas así que no cometeré la imprudencia de tratar de responder las cuestiones que planteáis, creo que hay varios expertos que sin duda lo harán mucho mejor.

    En cualquier caso, siempre que me adentro en estas cuestiones me surge la misma sensación, que podemos llamarla metafísica si queréis: si preguntamos a cualquier persona de la calle cuál es la rama de la ciencia que consideran más "cierta" o más "objetiva" si se quiere, la gran mayoría responderán sin duda que la física. Sin embargo, sabemos realmente muy poco de lo que hay ahí fuera. Me refiero cómo no a la materia y energía oscuras, que juntas suponen más del 90% del contenido del Universo y que nos son completamente desconocidas.

    Por ello, ahora más que nunca, resulta irónica la argumentación de Lord Kelvin quien, a finales del siglo XIX, pensaba que todas las fuerzas y elementos básicos de la naturaleza habían sido descubiertos, y que lo único que quedaba por hacer a la ciencia era solucionar pequeños detalles ( calcular "el sexto lugar de los decimales").

    Todavía queda mucho camino por recorrer y parece que hasta el momento, sólo hemos comenzado a rascar levemente la superficie... qué maravilla!

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    1. Ese es precisamente el mensaje principal del libro... o eso intentábamos desde que arrancamos. Así que me alegra ver que sale por aquí!

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    2. José Luis, me alegro de que menciones este tema. Comparto con vosotros un párrafo que formaba parte del resumen y que descarté para no hacerlo demasiado largo:

      ---
      Me ha alegrado encontrar en la primera página una mención a 2001: una odisea del espacio, de Stanley Kubrick. Una película famosa, entre otras muchas cosas, por contener la mayor elipsis narrativa de la historia del cine. Moonwatcher, un homo erectus fascinado porque acaba de descubrir el poder de las herramientas, lanza al aire el hueso que le sirve como arma. El plano siguiente nos muestra un satélite artificial flotando en el espacio: tres millones de años que transcurren en pocas décimas de segundo. Con este libro nos embarcamos en un viaje mucho más largo, uno en el que recorreremos 13800 Ma. A diferencia de Kubrick y su salto de tres millones de años vamos ha hacerlo con todo el lujo de detalles que la ciencia ha sido capaz de proporcionarnos. También habrá saltos en la narración inevitables. Nuestro viaje comienza a los 10^-43 segundos del Big Bang, momento en el que podemos empezar a decir algo sobre el universo. Pero estos saltos son incómodos, no son elipsis, son lagunas, momentos perdidos, cosas que no sabemos. Y este es un triunfo más del libro, no se limita a contarnos lo que ya sabemos, sino que consigue además transmitir una sana ansiedad por todo lo que aún no conocemos.
      ---

      Para mi ese entusiasmo por lo desconocido es la piedra angular de la cultura científica.

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  4. Hola amigos terlulianos, vuelvo de nuevo con gran alegria a estas tertulias de ciencias y estela resumir algun capitulo de la primera seccion del libro.

    Respondo las cuestiones de Ana Rota
    1- Las esferas de las que te refieres son ciertamente dos, pero tanto la esferas del universo observable como la que formó los fotos que escaparon despues de haberse reducido la densidad de materia a los 380000 años del nacimiento del universo forma parte de éste, osea que se encuentran dentro le lo que llamamos universo.
    El que está fuera de nuevo universo observable tan silo se encuentran fuera de los limites de nuestra observacion pero no fuera del universo. Espero haberse solucionado tus dudas

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    1. La del universo observable la entiendo. Cada punto tendra la suya. Pero la de los fotones que escaparon del Big Bang tendría que ser la esfera del Universo completo, no? TODO salió de alli y todo se expande por igual

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    2. El tema es que la expansion fue tan gran que aun hoy dia hay fotones que no han llegado a alcanzar nuestra parte del universo para poder llegar a verlos.

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    3. Escribo con movil y el corrector me juega malas pasadas, perdon.

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    4. Gracias Sergio, así es. Respecto a lo que cuenta Ana de los fotones que escaparon del Big Bang, me parece que el problema es pensar en una cosa que siempre nos explican de una manera: que el Big Bang tuvo lugar en un punto. Una de mis peleas es evitar esa idea, es un poco complicado, pero me parece importante pelearlo...

      Si admites que el Universo era infinito en tamaño ya desde el primer instante, y que cada punto de ese Universo infinito se ha ido expandiendo hasta lo que vemos hoy, en realidad el modelos es igual de fácil (o sólo un poco más difícil) de imaginar y, a cambio, se entienden mucho mejor algunos problemas: no hay centro, los universos de distintos observadores pueden cruzarse o no, el Universo es infinito aunque el tiempo no lo sea, ...

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    5. Problemas? cuales? Yo tengo entendido que como bien dices que cada ínfima parte de ese universo se ha expandido hasta hoy de ahi la homogeneidad de temperatura pero lo de que el universo era infinito en los momentos iniciales no lo veo a no ser que introduzcamos el tema en que dos branas se toquen produciendo el inicio. Es asi o me estoy yendo por los cerros de ubeda???

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    6. A ver si lo consigo poner en breve sin enrrollarme. Si partes de la idea de un Universo que nace como un punto y se expande desde hace 13,800 millones de años, para tener hoy un Universo infinito necesitas que en algún momento la expansión ocurra a velocidad infinita...

      Para evitar eso o recurres a un tiempo infinito (que parece claro que no es el caso) o a que el Universo era infinito desde el inicio. En vez de pensar que en t=0 "aparece" de repente un punto y ese punto empieza a inflarse, piensa que aparece un espacio, y cada punto de ese espacio empieza a inflarse. No es mucho más difícil de imaginar, pero elimina los problemas del tipo del que decía en el primer párrafo (y hay otros asociados, como que el Universo no tenga un centro o un borde...)

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    7. Ok ese tema lo tengo bastanye claro, me pensaba que era otra cosa. El universo que hoy día vemos y el que no es el mismo que había en el inicio pero se expandió de manera brutal y exponencial en ina ínfima parte de tiempo. Yo tengo entendido que el espacio-tiempo se generaron en el big bang por eso no tiene sentido preguntarse que había antes del big bang y donde estaba.
      Pero como es obvio preguntarse ésto último siguen faltado respuestas de qué y como dió lugar a lo que hoy llamamos la singularidad , como de la misma forma queremos saber que sucede en la singularidad de los agujeros negros. Preguntas que nos acompañarán en el camino hasta descubrirlos.
      Otra cosa será si lo que queremos descubrir se asemeja a encontrar la felicidad, algunos La buscarán con ansia y sin disfrutar del camino mientras lo encuentran y otros viviran en felicidad gracias al camino recorrido buscando respuestas, como bien dice Laura .

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    8. Informe de errata:
      El universo que hoy día vemos es el mismo que había en el inicio pero se expandió de manera brutal y exponencial en ina ínfima parte de tiempo.

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    9. Alberto, no me gusta la idea de que el "Universo es/era infinito". Sabemos que debe ser más grande que el universo observable, y que quizás nunca sepamos cuán grande es en realidad, pero de ahí a afirmar a la ligera que debe ser infinito y por tanto era infinito, me parece un flaco favor a la divulgación de la cosmología. Yo diría, Alberto, "en mi opinión, y la de algunos cosmólogos, el universo es infinito, pero hay muchos cosmológos que no opinan lo mismo".

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  5. La segunda cuestion, La respuesta es por la densidad de materia, como bien ha dicho cuentosycuerdas en el sol sucede igual.En las desintegraciones se producen fotones (entre otras particulas) y la gran cantidad de estas confinadas en espacios "pequeños" hace que está fotones san absorbidos y expulsados continuamente.
    Una buena comparacion que se utilizó para explicar al boson de higgs era el imaginar a un famoso/a entrando a una fiesta,está persona tiene una ganas enormes de tomas algo pero la barra como siempre está al lado contrario de la entrandoa, osea al final, si comparacion a los fotones con el/la famoso/a comprenderemos la dificultad que tendrá para llegar a liberar su sed. Que si autografos, que si selfies etc... Al haberse gran densidad de gente le es mas dificultad escapar de su " deber". Espero haberse contestado a tu segunda preguntas por que la tercera no me atrevo ya que mi ignorancia sobrepasa ese conocimiento.

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    1. Ayyyy he contestado en el otro hilo... bueno lo que venía a decir es que es un tema de densidad más que de carga eléctrica, no?

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    2. Perdón que me meto de nuevo! Sí, pero piensa que la clave es que el fotón no tiene carga (por tanto, en principio no "interactúa" con los campos) pero sí siente las cargas eléctricas, precisamente porque es la partícula portadora del campo electromagnético. Si quieres imaginarlo así, un fotón no siente el campo de un electrón, pero puede "chocar" directamente contra él. Un neutrino, por ejemplo, no siente las cargas NI puede chocar con los electrones, porque no siente su interacción (salvo a niveles casi infinitesimales!).

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    3. Alberto, perdón, pero no estoy de acuerdo con "el fotón no tiene carga (por tanto, en principio no "interactúa" con los campos)". ¿A qué campos te refieres? Obviamente a los campos electromagnéticos (fotones), pero sí interaccionan con los campos fermiónicos de partículas cargadas (como los electrones). No es correcto afirmar que "un fotón no siente el campo de un electrón", cuando en realidad quieres decir que el "un fotón no siente el campo electromagnético producido por fotones que rodean a un electrón, pues el fotón es una partícula neutra". No sé, creo que tus palabras pueden confundir a muchos lectores.

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  6. Sobre el libro he de decir que por lo que llevo leido, toda la primera seccion, lo veo muy bien aunque he hechado de menos algun aclaracion, como por ejemplo la de explicar que la temperatura es la medida promedio del movimiento de las particulas. Quiza está aclaracion algo mas cual pido sergio el la velocidad que tendrá las particulas que interactuaban en los primera momentos del universo y tambien por que a altas temperaturas no podian unirse una con otras hasta llegar a la temperatura obtima para que los quarks pudieran unirse a otras y despues por que los protones pudieran unirse a su vez con algun electron loco para forma hidrogeno.
    Por otro lado el resumir lo veo muy bien dada la densidad de los capitulos que para mi gusto son estupendos pero que para otras las habrá costado entender. Felicidades por el resumen.

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    1. Tienes razón Sergio... posiblemente una breve introducción a Mecánica Estadística que explicara un poco mejor esa parte hubiera estado bien. La verdad es que llega un punto que no sabes qué cosas puedes asumir de quien lo lee, y qué cosas no. Es difícil decidir, y ahí puede que tengas razón.

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    2. Reconozco vuestra incertidumbre al elegir que poner o que no poner, tiene que ser un poco frustrante querer escribir los inicios del universo en 143 paginas me hago cargo del problema y no ha sido una critica dura jeje, del tiempo que llevo leyendo sobre estos temas (no estudiando) han habido momentos en que me perdia intentando comprender el porqué sucedian hasta encontrar la explicacion basica de lo que queria entender,por eso la puntualizacion, ha servido mas bien para ofrecer un mejor entendimiento del proceso y el funcionamiento.
      Es un verdadero honor tenerte entre nosotros, gracias por participar en éste proyecto y enhorabuena por el libro, lo estoy disfrutando.
      Ahh Yo tambien vivo en valencia!!!!

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  7. Hola a todos!

    ¡Qué ganas de volver a las #TertuliasCiencia! La lástima es que tengo un fin de semana complicado y hasta el lunes o martes no podré comentar en serio. Una cosa que he leído en el resumen y que creo que Gaspar daba por hecho es que dice que los fotones son los del fondo de microondas. Permitidme darle la razón y llevarle la contraria al mismo tiempo. Los fotones sí son los del principio del universo, o casi. Son los que lograron escapar cuando el universo se hizo transparente a la radiación, que no son exactamente los mismos que hubo en el primer instante porque estaban chocando con las partículas cargadas y dieron parte de su energía a esas partículas o esas partículas al chocar con antipartículas se aniquilaron y dieron lugar a nuevos fotones. Y todavía siguen sin seguir siendo los mismos que los del fondo de microondas. Pensad en la temperatura que había cuando se hizo transparente el universo y aplicad la ley de Wien (longitud de onda = 0,29 (cm x K)x Temperatura). Si sustituís el valor de la temperatura, la longitud de onda no está en el rango de microondas, sino en el extremo opuesto del espectro. La razón de que sean microondas es que esos fotones se han desplazado al rojo por la expansión del universo y se han desplazado tanto que ahora están en el rango de microondas a 2,72K como dice Dan. Eso sí que es una prueba de que el universo se expande (aunque nunca me ha gustado la expresión, porque lo que de verdad se expande es el espacio-tiempo).

    Por cierto Ana, la respuesta a tu tercera pregunta, no tiene respuesta (de momento). El experimento LHCb en el CERN es uno de los que trata de estudiar eso, pero el modelo estándar de física de partículas no tiene la respuesta, la cosmología estándar tampoco... eso va para rato, pero se cree que la respuesta está en los neutrinos. ¡Habrá que seguir investigando! ;o))

    Intentaré comentar a lo largo de la semana

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    1. Jorge dice "los fotones sí son los del principio del universo, o casi". ¡Cuidado! ¿Qué es el principio del universo? ¿El recalentamiento tras la inflación que dio lugar a la radiación electromagnética inicial? Obviamente no se trata de los mismos fotones. Por ejemplo, para energías por encima del doble de la masa del electrón, los fotones se "destruyen" en un par electrón-positrón que se "recombina" formando un nuevo fotón, que no es el inicial. Y este proceso ocurre con pares quarks-antiquark por encima de su masa y así sucesivamente conforme sube la energía.

      Los fotones "de principio del universo" (tras el recalentamiento) desaparecieron rápidamente volviendo a surgir. El evento cósmico más importante que produjo fotones fue la bariogénesis que dio lugar a la asimetría materia-antimateria... Pero los fotones siempre están "muriendo y renaciendo" hasta que la temperatura del universo está por debajo del doble de la masa del electrón, sólo a partir de ese momento podemos hablar de "los mismos fotones".

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  8. Hola a todos. Lo primero, muchas gracias por vuestro interés en el libro, y por vuestros comentarios. Da gusto (y un poco de susto!) enfrentarse a tanta gente a la vez que comenta lo que hemos hecho. Me alegra que parece que las cosas están en general bien, y además veo que estáis perfectamente organizados, y que no hago mucha falta.

    No sé si es muy estándar esto de que me cuele por aquí e intente responder a algunas de vuestras preguntas, pero bueno, al menos lo intentaré. Espero aclarar las cosas que en el libro no hayan quedado bien claras, y posiblemente tenga que apuntarme cosas que realmente no estén _nada_ claras, o incluso en las que me haya equivocado.

    Voy a intentar ir contestando a vuestros comentarios uno a uno, aunque veo que como decía más arriba, entre vosotros mismos han ido surgiendo ya las respuestas. Gracias de nuevo!

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    1. Buenos días Alberto. ¡Gracias a ti! Por supuesto estamos más que encantados con que entres por aquí y nos aclares las dudas, ¡es un lujo! Te esperamos en los resúmenes de los siguientes capítulos :-)

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    2. Gracias a ti Alberto... y nada de "un poco de susto" aquí se viene a disfrutar y a aprender:
      Es como una reunión de amigos, donde muchas veces algunos (yo por ejemplo) metemos mucho la pata, pero como estamos entre amigos no le damos mucha importancia. Si no nos sintiéramos cómodos, esto sería un intentar llevarse la razón y demostrar que sabes más que el otro, y al final, acabaríamos no disfrutando.

      Lo dicho, ¡a disfrutar!

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  9. Ah! Y sobre todo, muchas gracias a Gaspar por ese resumen tan amplio y a la vez tan conciso!

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    1. Gracias. La lectura del libro está siendo un placer, ¡eso sí que es de agradecer!

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  10. Hola a todos,

    Un verdadero placer estar aquí de nuevo.
    Antes que nada me gustaría destacar el excelente resumen que ha hecho Gaspar: estructurado, claro y ameno.
    La idea del libro de abordar los orígenes desde tres áreas distintas me parece meritoria y valiente. Lo convierte en un libro ideal para un público mucho más amplio al tiempo que incrementa la complejidad del trabajo de cada uno de los autores. Por desgracia, los libros de divulgación de una materia son leídos mayoritariamente por personas a quienes les gusta esa materia y, por tanto, ya tienen unos determinados conocimientos. No hablo de científicos pero sí de aficionados al tema. Pero en este caso es muy difícil que alguien tenga el mismo nivel de las tres áreas haciendo que cada autor haya tenido que divulgar para todo el mundo, que, por otra parte, sería lo que tendría que ocurrir en todo texto divulgativo.
    Hablar del origen del universo desde la física de forma clara y divulgativa es muy complicado y creo que Alberto ha salido victorioso del reto. Lo importante era dar una visión general y mostrar la física tal y como es: «la aventura del conocimiento». Un diálogo continuo con el mundo que nos rodea, con la naturaleza de la que formamos parte. Mi padre últimamente está alicaído porque dice que cada vez sabemos menos cosas y que somos seres insignificantes que nunca lograrán conocer los entresijos del Universo. Yo de digo que ¡menos mal!, porque lo que importa es el camino y las preguntas, que siempre haya algo que descubrir. Y creo que por lo insignificantes que somos estamos haciendo un gran trabajo.
    Como decía Hamlet «Hay Horacio en el cielo y en la tierra muchas otras cosas que nuestra filosofía nunca podrá alcanzar»
    Vaya rollo os he metido.
    Un besazo

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    1. Laura, solo una cosilla de momento: ¡gracias por tus posts, por tus rollos, por tus iniciativas y por ser como eres!

      Saludos, muchos saludos.

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  11. Muy buenas a todos. Aunque ya se ha dicho, es un placer volver a aprender con vosotros.

    Alberto, muchísimas gracias por meterte en el blog y aclararnos todo lo que dudamos. Es cojonudo, no he encontrado un sinónimo que lo mejore, tenerte aquí.

    Muy buen trabajo Gaspar, unos cuantos de por aquí necesitábamos ese orden y limpieza.

    Estoy de acuerdo con la mayoría en que es complicado, a los que les va esta parte ya comentarán en las demás...
    Un libro tan completo es un reto para nosotros y nos pone a trabajar. Felicidades Alberto, lo habéis conseguido.

    Por supuesto también comparto ese gusto por descubrir y me asalta una pregunta:
    Si muchas de las teorías novedosas de hace no demasiados años son ahora, a luz de lo que sabemos, simples o incluso motivo de sonrisas burlonas, nuestro problema por incluir la gravitación en el modelo estándar ¿no da pie a pensar que esta teoría en pocos años no será más un burdo intento?. Si me he pasado me disculpo, es que soy químico.

    Hasta luego

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