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¿Qué se espera del LHC (Gran Colisionador de Hadrones)? (Parte 2/2)

Teoría de la relatividad especial:

Conviene situarse en el tiempo. Voy a empezar por lo que yo entiendo que es el principio de este gran hito en la historia de la ciencia y que situaré nada menos que ciento tres años atrás. El primer científico que se dio cuenta de que la realidad es muy diferente de la idea que hasta entonces tenía la ciencia de ella fue Albert Einstein. Su teoría de la relatividad especial es de hace poco más de cien años. La Teoría de la Relatividad Especial, también llamada Teoría de la Relatividad Restringida, es una teoría física publicada en 1905. Surge de la genial suposición de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los sistemas de referencia inerciales. Dado que la velocidad es igual a espacio partido por tiempo significaba que el tiempo se ralentiza a velocidades altas cosa que ejemplificó con la paradoja de los dos gemelos. La teoría permitió establecer la equivalencia entre masa y energía y una nueva definición del espacio-tiempo. Para captar la idea de este extraño concepto recomiendo ver este vídeo de 10 minutos que presenta el concepto de relatividad especial.

http://es.youtube.com/watch?v=Y5cbxU2u_JY

No sé si después de ver este vídeo ha quedado demasiado claro. En el siguiente vídeo se explica como surgió esta teoría. Newton identifico la masa inercial de un cuerpo con la masa gravitatoria del mismo, pero considerar ambas masas como la misma cosa era algo que simplemente surgía de la observación y no se sabía a que se debía. Desde el momento en que Einstein imaginó sus escenarios moviéndose a distintas velocidades se postuló que ningún experimento podría poner de manifiesto diferencia alguna entre un laboratorio sometido a una fuerza gravitatoria y otro moviéndose con aceleración constante y de esa forma Einstein llegó a una serie de conclusiones. Por ejemplo comprendió de que la gravedad tenía que curvar la trayectoria de la luz. En este vídeo de 8 minutos lo explican mejor.

http://es.youtube.com/watch?v=IV_Sv4RGVjE

En este otro vídeo se ejemplifica un supuesto experimento que ayuda a comprender cómo el tiempo se hace más lento viajando a velocidades próximas a las de la luz.
http://es.youtube.com/watch?v=6SNxB7YX8K8

Teoría de la relatividad general:

Einstein resolvió un problema pero al hacerlo surgieron otro tipo de problemas porque si nada puede viajar más rápido que la luz, la gravedad  tampoco podría viajar instantáneamente y se necesitaba un modelo para hacer encajar la gravedad. El nombre de la teoría se debe a que generaliza la llamada teoría especial de la relatividad. Los principios fundamentales introducidos en esta generalización son el Principio de equivalencia, que describe la aceleración y la gravedad como aspectos distintos de la misma realidad, y la noción de la curvatura del espacio-tiempo. Para comprenderlo tenemos este vídeo de 6:14 minutos.

http://es.youtube.com/watch?v=nl7lH-o5zNg

La teoría de la física cuántica:

la primera formulación cuántica de un fenómeno fue dada a conocer el 17 de diciembre de 1900 en una sección de la Sociedad Física de la Academia de Ciencias de Berlín por el científico alemán Max Planck.

En física, la mecánica cuántica, conocida también como mecánica ondulatoria y como física cuántica, se explica el comportamiento de la materia y de la energía como magnitudes donde solo ciertos valores son posibles. Dicho de otra forma no existe una función continua de valores posibles para la masa y la energía y los incrementos y decrementos de esos valores ocurren a pequeños saltos llamados cuantos. Su campo de aplicación pretende ser universal, pero es en lo pequeño donde sus predicciones muestran una realidad  radicalmente distinta de la llamada física clásica.

Max Planck no tuvo el carisma ni el protagonismo mediático de A. Einstein, y tampoco se le atribuye intuiciones geniales, pero era un meticuloso observador que reveló una parte de la ciencia trascendental.

Hay un vídeo donde un personaje Dr.Quantum explica uno de los problemas más enigmáticos de la física cuántica, que pone de manifiesto nuestras limitaciones para comprender algunos fenómenos físicos. En algunos experimentos la luz se comporta como una onda y en cambio en otros se comporta como una partícula. Se ideó un experimento para desenmascarar la verdadera identidad del fotón, y ocurrió algo realmente increíble, aparentemente mágico. Se trata del experimento de la doble ranura: http://es.youtube.com/watch?v=vfkdzNN2VLo

Conflicto científico entre la visión relativista y la visión cuántica del universo:

Nuevamente apareció un problema para comprender la naturaleza del universo porque surgió la física cuántica como una rama de la física que explicaba la realidad a escala subatómica pero que parecía entrar en contradicción con las teorías de Einstein.Tan profundo fue el conflicto que hubo científicos que se negaron a intentar sacar conclusiones y defendían la idea de que lo sensato era continuar observando y midiendo y no intentar racionalizar aquellas cosas que repugnaban a la razón. No todos podían trabajar en esa situación de indiferencia mental ante lo trascendental. Estas controversias llegaron a comprometer la salud mental de algunos científicos. No puede ser, pero es. Para comprender la naturaleza de este conflicto teórico sugiero ver este vídeo ‘Relatividad vs cuántica.

http://es.youtube.com/watch?v=J81bPDBij2o

Principio de incertidumbre:

Para añadir más confusión surgió otra teoría, El principio de incertidumbre de Heisenberg, que afirmaba que cuanto mejor se determina la velocidad de una partícula, peor se puede determinar su posición exacta. Einstein mantuvo una posición crítica respecto a estas tesis hasta el final de su vida. «Dios no juega a los dados con el mundo», llegó a decir. No creo que merezca la pena profundizar aquí más sobre este principio de incertidumbre. En este vídeo de solo dos minutos lo explica bastante bien.

http://es.youtube.com/watch?v=3FwJr1AWKMQ

El problema de las dimensiones extra:

Intercalo este tema solo para ilustrar los problemas de percepción que tenemos los humanos limitados por nuestra experiencia limitada a un universo de tres dimensiones espaciales más otra dimensión temporal.  Einstein denominó a todo ello el espacio-tiempo por su fuerte dependencia. Es en espacio tiempo donde nuestros sentidos y nuestros instrumentos pueden obtener datos del mundo que nos rodea, pero podría ocurrir que existieran dimensiones inaccesibles a nuestros instrumentos y a nuestros sentidos. De hecho, a nivel subatómico la física llega a aceptar que la luz puede ser percibida como una onda o como una partícula dependiendo del observador. Eso parece tan raro como si decimos que un objeto puede ser percibido como una esfera o como un dado dependiendo del observador, y sin embargo pensemos en una moneda, Una moneda puede ser percibida como un círculo o como un fino rectángulo si la vemos de canto.  Como veremos más tarde nuestra limitada comprensión del universo podría tener que ver con la existencia de dimensiones extra que no nos son accesibles directamente pero que influirían a nivel subatómico. Es como si unos seres que vivieran en un universo plano, descubrieran que a nivel subatómico ocurren cosas extrañas e ilógicas que no comprenden. Si ese universo no fuera totalmente plano y tuviera un espesor muy fino podrían explicarse algunas cosas extrañas cuando miramos a escalas subatómicas. ¿Es esto lo que nos está sucediendo en la física? Puede que el pueda dar alguna respuesta de ese tipo porque algunas de las teorías que se van a poner a prueba implican la existencia de un mayor número de dimensiones más allá de las cuales somos conscientes. Por decirlo de otro modo el quizás pueda observar las cosas a una escala tan pequeña que se ponga de manifiesto ese efecto de espesor de nuestro universo en un universo con más dimensiones de las conocidas hoy. Esta descripción que acabo de hacer es más alegórica que científica, pero estamos hablando de cosas que están por descubrir y este símil puede ser útil.

Los vídeos del Dr. Quantum intentan explicar conceptos que muchas veces resultan difíciles de comprender. En este otro vídeo el Dr. Quantum intenta explicar el problema de la percepción del universo en función del número de dimensiones cosa que luego nos vendrá muy bien cuando lleguemos al punto donde los científicos han postulado nuevas teorías en base a la existencia de nuevas dimensiones. Para ello nada más útil que pensar como sería nuestra vida en un mundo de solo dos dimensiones y llegara un ser capaz de manejarse en una tercera dimensión.

http://es.youtube.com/watch?v=7y3R1cKSEM8

El GRID:

Uno de los principales objetivos del CERN es aunar fuerzas en la comunidad científica, poniendo todos los resultados al alcance de la comunidad científica.

Con ese mismo propósito, el CERN creó en 1989 la World Wide Web, la red más conocida como Internet, cuya finalidad en sus orígenes era precisamente poner en contacto la comunidad científica para que los investigadores pudieran consultar los últimos artículos sobre experimentos.

El LCG es un servicio construido como una capa sobre Internet, similar a la web, pero que permite no sólo compartir archivos sino también el hardware. Esto facilita la computación y procesamiento de gran cantidad de datos. Este sistema deberá procesar y distribuir los 10 millones de gigabytes de información que se calcula que cada año generará el LHC.

La GRID servirá en primer al LHC para aprovechar recursos informáticos distribuidos geográficamente por todo el mundo, pero en un futuro todos nosotros podremos acceder a este servicio que equivaldrá a acceder a un superordenador distribuido por toda la geografía del planeta desde nuestra casa.

Será 10.000 veces más rápida que una conexión de banda ancha, y permitirá, por ejemplo, bajarse películas o mandar el catálogo completo con las canciones de los Rolling Stones de Gran Bretaña a Japón en cuestión de segundos. ¡No está mal! ¿verdad?

Vídeo-reportajes en Youtube sobre el LHC:

Después de este largo preámbulo creo que la persona que partía de cero ya está mejor preparada para poder apreciar los vídeo-reportajes que presento a continuación sobre el LHC. Hemos empezado a abrir nuestra mente a una la realidad que choca frontalmente con nuestra intuición y nuestros sentidos y ahora podemos entender la razón de un megaproyecto como este. Son muchas horas de video reportajes pero no quiero estirar mi artículo con una tercera parte. Espero que los disfrutéis.

50 años del CERN:

Vídeo-reportaje la 2  muy didactico (ESPAÑOL): (5 Partes de 10 minutos cada una)
http://es.youtube.com/watch?v=w9XeHXvh4cQ
http://es.youtube.com/watch?v=q9O-V9fywp0
http://es.youtube.com/watch?v=9zxXcSc-3wg
http://es.youtube.com/watch?v=NjvZBAEe6vc
http://es.youtube.com/watch?v=oMeQFVd5xsk

La física teórica del LHC:

Habla de universos paralelos (teoría de cuerdas, teoría del todo, la teoría de la supergravedad, la teoría M) videos de 10 minutos: Muy didactico porque  avanza de modelo en modelo. Es el que más me ha gustado.
http://es.youtube.com/watch?v=llmoNz_O4FY
http://es.youtube.com/watch?v=Cm-u_j3qXgw
http://es.youtube.com/watch?v=9DwjciohUCg
http://es.youtube.com/watch?v=HTAcUTFJRv0
http://es.youtube.com/watch?v=sXiX4pcBypI

Universo elegante:
Hace énfasis en la cuerda como el único ingrediente del universo (de ahí su elegancia)
(Tres primeros minutos de introducción de cada capítulo son altamente redundantes aunque no idénticos:
http://es.youtube.com/watch?v=THSo34RYrng
http://es.youtube.com/watch?v=60o44UfbVhs
http://es.youtube.com/watch?v=E6tlfZfG12Q

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2 comentarios

  1. Rafael Martinez

    Es interesante, aposionante y ensoñador, todavia no he visto ningun video, pero parece que promete.

  2. admin

    Este artículo fue el resultado de mi curiosidad por el tema. Me pasé un montón de tiempo mirando vídeos, y los ordené de la forma más didáctica posible. Yo creo que la persona que se tome la molestia de ver los vídeos en el orden propuesto terminará con unas nociones básicas bastante completas sobre lo que actualmente se piensa que es el universo.

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