martes, 31 de julio de 2012

Cosmología

La cosmologia (especificamente la fisica) es la rama de la astrofísica, que estudia la estructura a gran escala y la dinámica del Universo. En particular, trata de responder las preguntas acerca del origen, la evolución y el destino del Universo.

Existen otros tipos de estudios relacionados con la cosmología que poseen diferentes visiones, clasificándose como religiosas, filosóficas y alternativas, además de la física que expondremos en este blog.

La cosmología física, tal y como se comprende actualmente, comienza en el siglo XX con el desarrollo de la Teoría general de la relatividad de Albert Einstein y la mejora en las observaciones astronómicas de objetos extremadamente distantes.
Estos avances hicieron posible pasar de la especulación a la búsqueda científica de los orígenes del universo y permitió a los científicos establecer la Teoría del Big Bang que se ha convertido en el modelo estándar mayoritariamente aceptado por los cosmólogos debido a el amplio rango de fenómenos que abarca y a las evidencias observacionales que lo apoyan, aunque todavía existe una minoría de investigadores que presenten otros puntos de vista basados en alguno de los modelos cosmológicos alternativos.


Energía Oscura

La energía oscura es el nombre que se ha dado a una fuerza inexplicada que está separando las galaxias unas de otras a un ritmo acelerado y en contra de la fuerza gravitatoria. Esta energía es una especie de anti-gravedad,  mientras la gravedad actúa para unir las cosas a nivel local, la energía oscura la separa en un ámbito global.


La naturaleza exacta de la energía oscura es materia de debate. Se sabe que es muy homogénea, no muy densa, pero no se conoce su interacción con ninguna de las fuerzas fundamentales más que con la gravedad. Como no es muy densa, unos 10−29 g/cm³, es difícil realizar experimentos para detectarla. La energía oscura tiene una gran influencia en el Universo, pues es el 70% de toda la energía y debido a que ocupa uniformemente el espacio interestelar. Los dos modelos principales son la quintaesencia y la constante cosmológica.

Sin embargo, su existencia no está todavía probada. Pero hasta ahora es la mejor apuesta de muchos científicos para explicar la confusa observación de que el universo se está expandiendo aceleradamente. Los expertos todavía no saben que genera esta fuerza, pero la investigación sobre la energía oscura es una de las mayores prioridades de la cosmología actual.

Para informarse más sobre la energía oscura y otros temas relacionados con la cosmología ver el siguiente video:









Antimateria

Toda la materia está compuesta por electrones, cargados negativamente y protones cargados positivamente. Así se puede decir que la antimateria es lo mismo que la materia pero con cargas opuestas. Así, en un átomo de antimateria encontramos en lugar de protones (positivos), antiprotones (negativos) y, en lugar de electrones (negativos), antielectrones o positrones (positivos). La antimateria al entrar en contacto con la materia se produciría un efecto llamado de aniquilación, o lo que es lo mismo la transformación de la materia en energía.



Hay varias teorías acerca de la antimateria, una de ellas propone que la materia y antimateria existían por partes iguales en el origen del universo pero que había un poco más de materia que de antimateria. Por consiguiente, la antimateria habría sido totalmente destruida por la aniquilación y el Universo actual estaría constituido por el residuo de materia superviviente. Otra teoría sostiene que en el universo existen cantidades iguales de materia y de antimateria, obviamente, en lugares muy lejanos entre ellos. Sin embargo, en los puntos de encuentro, se producirían grandes fenómenos de aniquilación. Unos rayos, llamados rayos Gamma, que se suelen observar en el universo, podrían ser efectos secundarios de estas reacciones.

Es muy difícil investigar a través de observaciones astronómicas, ya que materia y antimateria ya producen emisiones electromagnéticas iguales.







Fuente de las imágenes: -http://identidadgeek.com/tag/antimateria/


Materia Oscura

Hay una fuerte evidencia, mediante una gran variedad de observaciones, de la existencia de una gran cantidad de materia oscura en el universo. El término "materia oscura" se refiere a la materia cuya existencia no puede ser detectada mediante procesos asociados a la luz, es decir, no emiten ni absorben radiaciones electromagnéticas, así como no interaccionan con ella de modo que se produzcan efectos secundarios observables; esta materia ha sido inferida solamente a través de sus efectos gravitacionales.

Hay también una extensa evidencia circunstancial de que al menos alguna cantidad de esta materia oscura es de naturaleza no bariónica, es decir, compuesta de partículas elementales distintas a los protones, neutrones y electrones (los bariones son todas aquellas partículas compuestas por tres quarks, tales como el protón o el neutrón; el electrón no es un barión sino un leptón, pero por simplicidad siempre que nos referimos a los bariones cuando hablamos sobre materia oscura se sobreentiende que incluimos a los electrones como si de un barión más se tratase).


La evidencia más fuerte de materia oscura está en las curvas de rotación de las galaxias espirales. En estas observaciones, la velocidad azimutal de las nubes de hidrógeno rodeando la galaxia es medida (mediante desplazamiento Doppler) en función de la distancia al centro de la galaxia o radio galáctico. Si no hubiese materia oscura, a distancias suficientemente alejadas del centro o bulbo de la galaxia encontraríamos que la velocidad es inversamente proporcional al radio o distancia galáctica. Sin embargo, observaciones de muchas galaxias espirales indican una velocidad que es independiente de la distancia a grandes distancias. En otras palabras, el movimiento de la materia que compone la estructura de una galaxia espiral no verifica las leyes de Kepler.

Otras indicaciones de la presencia de materia oscura vienen de observaciones del movimiento de galaxias y gas caliente en cúmulos de galaxias. Ninguna de estas observaciones nos da una indicación directa de la naturaleza de la materia oscura. Si es barionica, las formas que puede tomar están severamente restringidas, ya que la mayoría de las formas permitidas de este tipo de materia oscura emite y absorbe fotones en por lo menos una banda de frecuencia observable. Algunas posibles excepciones incluyen remanentes (de enanas blancas, estrellas de neutrones, agujeros negros) de una temprana generación de estrellas masivas u objetos más pequeños que nunca iniciaron la combustión nuclear (y podrían por lo tanto tener masas menores que aproximadamente la décima parte de la masa solar).






Otto Stern

Otto Stern es un físico alemán nacionalizado norteamericano, nació en Sohrau en 1888 y murió en Berkeley el año 1969.

Estudió en la Universidad de Breslau, en donde realizo investigaciones sobre los momentos magnéticos de las partículas atómicas, que pudo  calculó mediante la proyección de haces moleculares sobre campos magnéticos, estas investigaciones dieron valiosos resultado, ya que se pudo desarrollar el método de rayos moleculares, para así descubrir el momento magnético del protón, el cual posee un valor de 2.5 veces mayor que el de la teoría de Dirac,  debido a aquello lo hicieron merecedor del premio Nobel de física en 1943. Aparte realizo una series de experimentos junto a la colaboración de Walther Gerlach, en donde se hicieron popularmente conocidos con aquello como  el experimento de Stern y Gerlach. 



Stern después de servir en la primera guerra mundial se centro en las investigaciones dirigidas al campo de la física atómica llegando a ser catedrático de la Universidad de Hamburgo, pero en 1933, cuando Hitler llegó al poder, Stern dimitió como profesor en esa universidad, trasladándose a los Estados Unidos, donde obtuvo el cargo de profesor de investigación de física en el Instituto Carnegie de Tecnología o conocida actualmente como la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh, Pensilvania.

En sus labores de investigación, aparte de calcular el momento magnético del protón hidrógeno, también calculó el del átomo de plata.

Enseñó en la Escuela Técnica de Zurich y en las universidades de Frankfurt y Hamburgo.