Bitácora de Física y Química

 Coincidiendo con el inicio de curso, de repente, los periódicos, radios y televisiones se liaron a hablar de física de altas energías, de hadrones que chocan violentamente, de reproducción a pequeña escala de las condiciones existentes una billonésima de segundo después del Big Bang, de potenciales agujeros negros que se terminarían tragando la Tierra… Y es que en Ginebra echaba a  andar una gigantesca máquina, el LHC (Large Hadron Collider o Gran Colisionador de Hadrones), capaz de realizar experimentos imposibles hasta la fecha. Con todo esto, y con menor o peor fortuna, todo el mundo tiene una idea aproximada de lo que es el LHC, pero… ¿cómo es realmente?, ¿qué es un hadrón?, ¿qué es un “bunch” de protones?, ¿cuántas colisiones se producen por segundo?… A todas estas preguntas (y a muchas más) se puede encontrar respuesta en la excelente web diseñada y mantenida por Ramón Cid Manzano, profesor de Física y Química del IES de Sar, A Coruña (Primer Premio de Materiales Interactivos de la 9º Edición de Ciencia en Acción). Además, Ramón logra explicar todo esto recurriendo únicamente a la física que se estudia en el Bachillerato.

Imprescindible si de verdad quieres acercarte a las tripas del LHC.

Dirección web: http//www.lhc-closer.es

La semana pasada se falló el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2008. La candidatura ganadora (propuesta por Amador Menéndez Velázquez a quien tan bien conocemos en el Suanzes) es un magnífico puzzle de ingenieros y químicos unidos por sus descubrimientos en el campo de la Nanotecnología.

Los cinco galardonados son:  (fotografía que encabeza el post, fila superior y de izquierda a derecha) Robert Langer ,Sumio Iijima,Tobin Marks, , (fila inferior de izquierda a derecha) George Whitesides y Shuji Nakamura.

La mejor manera de acercarse a la personalidad y a la obra de todos ellos es leerse el artículo que Amador publicó el jueves en La Nueva España. Y es que Amador, una vez más, es capaz de transmitir lo más complicado de una manera clara, amena y no exenta de poesía:

Amador Menéndez.

Un nido más ecológico (LNE). 

Un nido más ecologico. pdf

 Langer ha conseguido medicamentos más eficaces contra el cáncer y materiales usados en la fabricación de tejidos y órganos para trasplantes.

Iijima abre, con sus nanotubos de carbono, un mundo de posibilidades ilimitadas en la síntesis de nuevos materiales ultraligeros y ultrarresistentes, capaces de almacenar hidrógeno, el combustible del futuro.

Marks se toma muy en serio el respeto por el medio ambiente, ya que los materiales por él sintetizados son reciclables e inocuos y la nueva generación de células solares (basadas en materiales orgánicos) son mucho más eficientes y de bajo coste que las actuales de silicio.

Nakamura es el padre de los diodos LED, “bombillas” ecológicas de bajo consumo, destinadas a sustituir a las actuales lámparas de incandescencia (el propio Amador regaló una linterna equipada con diodos LED a Victor Arniella, la última vez que estuvo en el instituto).

Whitesides es un auténtico “manipulador de átomos”, mediante la técnica denominada autoemsamblado molecular, lo que permite obtener materiales prácticamente a la carta.

No debemos olvidar que si el futuro llega a ser algo amable, Marks, Nakamura, Iijima, Langer y Whitesides habrán tenido mucho que ver.

No es la primera vez que en este blog se habla del Informe Rocard (ver post de 20-06-2007). Volvemos a la carga porque en el último número (55) de Alambique se ha publicado una traducción al castellano del documento (el original está en inglés) que puede facilitar su lectura (ver enlace al final del post).

El llamado informe Rocard es un documento elaborado por un grupo de expertos de la UE, encabezados por el ex-primer ministro francés M. Rocard, en el que se trata de identificar las causas del alarmente descenso en el interés de los más jóvenes por los estudios de ciencias y matemáticas.

Se afirma en dicho informe que esta pérdida de interés se debe en gran medida a la manera como se enseña la ciencia en las escuelas y en los centros de secundaria, y se trata de diseñar una estrategia para intentar modificar esta situación.

El informe es largo, pero jugoso, y convendría que ningún profesor/a de ciencias dejara de leerlo y reflexionar sobre lo que se puede hacer, qué se puede cambiar y qué hemos de hacer para cambiarlo. Igual de conveniente sería que lo leyesen con atención nuestros responsables políticos y educativos ya que son ellos en última instancia (así se dice en el informe) quienes tienen los recursos y la capacidad para provocar un cambio en la enseñanza de la ciencia:

• Medidas para promover la adopción de nuevas técnicas docentes.
• Medidas para ayudar al profesorado a presentar la materia de forma atractiva.
• Medidas que estimulen el aprendizaje basado en la investigación entre los jóvenes.

También deben darse por aludidas las asociaciones de profesores de ciencias, sociedades de caracter científico, fundaciones que orientan su actividad al mundo de la  ciencia y la tecnología, universidades y un largo etc. ¿Sería posible entre todos empezar a pensar seriamente en los verdaderos problemas de la enseñanza?. ¿O seguiremos dedicando cantidades ingentes de tiempo y energía a discutir problemas menores?

informe-rocard.pdf

Hoy tocó repaso. El examen de Dinámica y Gravedad está pròximo. En una de las clases surgió una idea: ¿por qué no construir nuestro propio planeta?. Si sabemos cómo calcular el valor de la gravedad en un planeta podíamos “diseñar” uno propio, con el valor de “g” que queramos. Ya que somos los autores del nuevo mundo, tenemos el privilegio de darle nombre. Si os apetece podéis ir dejando aquí el nombre y las características (radio, masa, valor de “g”) de los mundos que os inventéis. Los/las más arriesgados también podrían intentar calcular cuánto tardaría en caer una piedra desde, por ejemplo, 10 m de altura, con qué velocidad llegaría al suelo …  y ¡cualquier cosa que se os ocurra!. ¡Estáis en vuestro mundo!

¡Última hora!

El famoso profesor Potâchov de Moldavia ha visitado este blog y nos ha dejado su propio planeta.

Se llama Planchov, tiene un radio 1,5 veces el radio de la Tierra (9.600 km), una masa muy parecida a la de nuestro planeta (6,91.10²⁴ kg) y una gravedad de 5 m/s². Su periodo orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta completa alrededor del Sol) sería de 5.475 días (15 años terrestres) y estaría situado a una distancia de 907 millones de kilómetros del Sol, entre las órbitas de Júpiter y Saturno. Y es que al profesor Potâchov le encantan las zonas poco exploradas y rozando el límite de lo oscuro.

La vieja bombilla de filamento parece que tiene los días contados. En un mundo en el cual la preocupación por el medio ambiente crece, parece un lujo insoportable seguir iluminando nuestros hogares  a base de poner incandescente un filamento de wolframio. Y es que a la temperatura a la que se calienta en las bombillas, el wolframio emite un espectro contínuo similar al de la figura:

La zona visible está señalada con un rectángulo punteado (longitudes de onda comprendidas entre 350 y 750 nm) y así nos podemos explicar por qué la luz de estas bombillas tiene un color rojo-amarillo (la mayor intensidad de luz emitida se corresponde con la de estos colores). Sin embargo es evidente que un gran porcentaje de la radiación emitida no es visible, sino infrarroja. Esto es, la mayor parte de la energía consumida no se emite en forma de luz visible, sino que se transforma en calor (casi un 85%). El invento de Edison, que nos iluminó durante décadas, se muestra como un dispositivo muy poco eficiente.

La alternativa parece que son las llamadas lámparas flouorescentes compactas (LFC o CFL, en inglés). Estas lámparas consisten en una mezcla de gases inertes (Ne, Kr y Ar) y vapor de mercurio. Cuando los gases son calentados (mediante un filamento) se ionizan y los iones chocan contra los átomos de mercurio que de esta forma son excitados y emiten luz ultravioleta que produce la fluorescencia del material que recubre el interior de la lámpara. Consumen un 80 %menos que las convencionales y duran 10 veces más (lo que compensa su elevado precio).

Sin embargo tienen un inconveniente. En el número de diciembre de 2007 de Investigación y Ciencia, David Appell resalta el lado oscuro de las CFL: contienen mercurio. Concretamente 5 mg por bombilla. Aparentemente poca cosa (un termómetro de los “de antes” contenía unos 500 mg de metal líquido). El problema es que está en estado gaseoso (mayor peligro ante una eventual rotura) y si se multiplican esos inocentes 5 mg por la enorme cantidad de bombillas  nos da una cantidad respetable de mercurio que no debería verterse sin más al medio ambiente. La solución está en establecer puntos de recogida con el fin de reciclar las bombillas, pero parece que lo primero es el negocio (vender bombillas) y del reciclado ya hablaremos.

Pero esto no es todo. Los ingenieros de una compañía canadiense: Group IV Semiconductor Inc. han desarrollado una tecnología totalmente revolucionaria que permitirá construir bombillas cuya luz se origine al pasar la corriente eléctrica a través de silicio. Estarán listas a partir de 2010, consumen un 90 % menos de energía que las actuales, duran 50.000 h (frente a las 5.000 h de las CFL), proporcionan una luz de excelente calidad  y además ¡no se calientan!

Da la impresión que las CFL, también tienen sus días contados. Esperemos que su breve paso por nuestro planeta no deje un rastro de mercurio difícil de limpiar.

Las CFL en Wikipedia

Artículo de Investigación y Ciencia (transcripción en un blog)

Así funcionan las CFL

Bombillas de silicio

El tema, inevitablemente, surgió en la clase de 1º de bachillerato al estudiar la dinámica de sistemas no inerciales (aquellos que tienen aceleración). ¿Qué ocurre en el interior de un ascensor que acelera hacia arriba o hacia abajo?. Echemos un vistazo al dibujo. En él aparece una mujer de pie sobre una balanza y  el ascensor tiene una aceleración “a” hacia arriba. Las fuerzas que actúan sobre la mujer son dos: la fuerza de gravedad o peso (P = mg) y la fuerza que la balanza ejerce sobre ella (N). Ésta, según el principio de acción y reaccíón, será exactamente igual a la que la chica ejerce sobre la balanza. Por tanto, la balanza indicará el valor de N. Aplicando la segunda ley llegamos a la ecuación N-P= ma y despejando: N = m (g+a)

Si analizamos esta ecuación podemos explicarnos las sensaciones que tenemos en el interior de un ascensor:

Cuando acelera hacia arriba la fuerza que ejercemos sobre la balanza,N, será mayor que el peso, ya que la aceleración del ascensor se suma a la de la gravedad. O lo que es lo mismo, el efecto de la aceleración hacia arriba ¡equivale a un aumento del campo gravitatorio!

Cuando se mueva con v =cte (a =0) la acción ejercida sobre la balanza es igual al peso (mg). Esta es la situación “normal”. La balanza marca nuestro peso. Observar que esto sucede tanto si el escensor está parado como si se mueve con v=cte (reposo y mivimiento rectilíneo y uniforme son físicamente indistinguibles).

Cuando acelera hacia abajo (”a” es ahora negativa) el valor de la fuerza que marca la balanza es menor que el peso. El efecto de la aceleración equivale ahora a ¡una disminución del campo gravitatorio!

Profundicemos en este último supuesto. ¿Qué ocurrirá si el ascensor acelera hacia abajo con una aceleración igual a “g”?. En este caso la fuerza que ejerceríamos sobre la balanza sería N = m(g-g). Es decir nula. Estamos en estado de ingravidez. Por tanto, un objeto situado en el interior de un sistema lanzado al aire (sometido únicamente a la acción de la gravedad), estará en restado de ingravidez. Las fotos muestran una nuez en el interior de un recipiente de plástico que ha sido lanzado al aire. Las fotos se consiguieron (después de múltiples intentos) usando la opción de “disparo a ráfaga” que tiene la cámara.

¿Poco emocionante?. Desde luego una opción con bastante más adrenalina es participar en uno de los vuelos parabólicos de la ESA (Agencia Espacial Europea).

Esquema adaptado del realizado por Pablo Gutiérrez para El Mundo (ver enlaces)

Tres veces al año (marzo, junio y octubre) un airbús A-300, especialmente equipado, despega del aeropuerto Bordeaux-Mérignac en Burdeos (Francia). No es un vuelo cualquiera. Los pasajeros van a vivir una experiencia única: “sentir” cómo es la vida en ausencia de gravedad.

El airbús asciende hasta los 6.000 m. De repente, comienza a “picar” hacia arriba. En pocos segundos el avión adquiere un ángulo de casi 50⁰ y pone sus motores a la máxima potencia. Debido a la aceleración hacia arriba (ver ejemplo del ascensor) los pasajeros ven incrementado su peso hasta casi el doble (1,8 g, zona rosa del esquema) “te cuesta levantar un brazo y notas como las mejillas se te escurren hacia abajo”. Cuando el aparato  alcanza los 7.600 m los motores cesan su empuje. El avión y sus pasajeros quedan entonces sometidos únicamente a la acción de la fuerza de gravedad (ascensor en caída libre). Comienza un periodo de ingravidez (zona verde) que dura unos 20 s hasta que hacia la mitad de la rama descendente de la parábola los motores vuelven a conectarse a su máxima potencia para frenar la caída (aceleración hacia arriba). Bruscamente se pasa  a aceleración 1,8 g hasta que el avión recupera la horizontalidad y vuelve a describir una nueva parábola. Así hasta 31 en cada vuelo. Durante los cortos intervalos de ingravidez los equipos de estudiantes que viajan en su interior pueden realizar experimentos en ausencia de gravedad

Enlaces de interés:

Web de la ESA donde se describen los vuelos Zero-g

Reportaje de Olalla Cernuda para El Mundo. Olalla (periodista) participó en uno de estos vuelos y describe sus impresiones en un excelente reportaje acompañado de vídeos, fotografías y una magnífica infografía (animación en Flash)

Stephen Hawking, no quiso perdérselo

Para saber más. Ver apuntes (Word) sobre sistemas no inerciales en FisQuiWeb

En el post anterior (¡Atrévete!, 1-12-2007) se preguntaba qué marcaría un termómetro si se intruduce en una campana de vacío y se extrae el aire. La pregunta no es ninguna tontería y dar con la solución correcta no es nada fácil. Victor, arriesgando, ha dejado un comentario bastante lógico: el termómetro se volvería loco, ya que al no haber aire (materia) no marcaría nada. A mi juicio el razonamiento es muy lógico ya que a todos nos han contado que la temperatura no es más que el nivel medio de energía cinética que tienen las moléculas. Esto es: temperatura alta, velocidad (media) alta de la moléculas. Por tanto si no hay moléculas que se muevan, no hay temperatura.

Revisemos con calma el experimento. ¿No hay moléculas?. Yo diría que sí. El vacío logrado con la bomba no va a ser perfecto (he calculado que podría llegar a unos 65 mm de mercurio), pero aun en el caso de que fuera perfecto ¿no hay moléculas que puedan vibrar en el interior de la campana?. Pues sí, el termómetro está hecho de materia y no olvidemos que en realidad lo que marca el termómetro es su propia temperatura (que se iguala con la del medio).

Dicho lo anterior pasemos a los hechos. Como cabecera se ha colocado una secuencia de fotografías de lo que se ha observado: al principio la temperatura del termómetro baja de forma rápida, pero llega  sólo hasta unos 16,5 ⁰C. A partir de ahí, sorprendentemente, la temperatura comienza a subir hasta que se iguala a la temperatura ambiente (18,7 ⁰C).

La explicación puede ser esta: al principio al extraer el aire, desciende la temperatura (menos moléculas golpearán el termómetro), pero llega un momento en que la temperatura del interior comienza a ascender ya que sigue llegando calor desde el exterior y ahora el flujo de aire extraído es mucho más débil. Esto favorece que se alcance el equilibrio térmico. 

El calor llegaría al termómetro aunque no hubiera nada de aire en el interior de la campana, pues el calor (que no es más que una forma de radiación) se transmite aunque no haya materia. Así llega hasta nosotros el calor y la luz del sol atravesando el vacío interestelar. Recordemos que “luz” y “calor” son palabras con las que denominamos a las ondas electromagnéticas de determinada longitud de onda (entre 400 y 700 nm para la luz visible y más de 700 nm para las radiaciones infrarrojas). El termómetro situado en el interior de la campana debe, por tanto, estar en equilibrio térmico con el exterior. Eso es lo que se observa.

La electrónica usa la carga eléctrica de los electrones como propiedad de referencia en el diseño de los diversos dispositivos. El simple control de la corriente eléctrica, la posibilidad de amplificación o el diseño de dispositivos que pueden actuar como interruptores de corriente, han provocado en pocos años un avance tecnológico que ha revolucionado nuestras vidas. En los últimos años, y teniendo como punto de partida el trabajo de Albert Fert y Peter Grünberg (a los que se ha otorgado el Premio Nobel de Física 2007), nuevos dispositivos de lectura y almacenaje de datos empiezan a dejar obsoletos los dispositivos electrónicos. Fert y Grünberg descubrieron en los 1980s el fenómeno de la Magnetorresistencia Gigante (Giant Magnetoresistance, GMR). Los electrones que se desplazan en el seno de un material conductor, que además esté magnetizado, no se mueven igual si mantienen su spin orientado paralelo al campo o antiparalelo a él. El material ofrece una menor resistencia al paso de los electrones con spin paralelo. Los que tienen spin antiparalelo son dispersados más frecuentemente por las impurezas o irregularidades del metal o en la interface que separa dos metales en contacto. Para que este efecto sea notable los electrones deben recorrer distancias no muy grandes, ya que sino el spin no se mantiene invariable. Es decir, se necesitaría disponer de láminas cuyo espesor sea del orden de 10^-9 m (1 nm). El desarrrollo de la nanotecnología hizo posible, por tanto, las aplicaciones tecnológicas del efecto descubierto por Fert y Grünberg y entre éstas se encuentra la posibilidad de construir cabezas lectoras de dimensiones muy pequeñas, capaces de extraer la información almacenada en los minúsculos discos duros usados en reproductores de música de bolsillo, por ejemplo. Los nuevos dispositivos usan (esto es lo verdaderamente novedoso) el momento magnético interno de los electrones (spin), y no su carga, para su funcionamiento. Por eso se asegura que la spintrónica está naciendo y con ella la posibilidad de leer discos duros cada vez más pequeños o crear memorias RAM permanentes (MRAM), más potentes y versátiles que las actuales y que serán especialmente útiles en sistemas informáticos de pequeño tamaño.La spintrónica puede considerarse una hija de la nanotecnología, ya que sin la posibilidad de manejar dimensiones tan ínfimas no hubiera podido desarrollarse. Curiosamente las posibilidades tecnológicas de la spintrónica están sirviendo de verdadero motor para el desarrollo de la nanotecnología.Mas información:Premio Nobel de Física 2007 (contiene documento Fundación Nobel traducido del inglés)

La idea surgió de repente, no estaba preparado. Habíamos terminando el tema dedicado al estudio del movimiento rectilíneo y uniforme (4º de ESO) y se me ocurrió la idea de organizar un concurso : “El problema perfecto”. Se puede participar en grupo o individualmente y el premio un viaje a Ningún Sitio. Los participantes disponían de quince minutos (lo que quedaba hasta el final de la clase) para preparar un problema, plantearse dos cuestiones y resolverlas. Se presentaron diez trabajos y entre ellos se eligió el que se consideró el más original o con mayores posibilidades (didácticas). Las felices ganadoras Clara, Lucía y Ruth, accedieron a posar para este blog.

El problema (perfecto) planteado se puede ver aquí:

¿Cuánto tiempo tardan en encontrarse? ¿A qué distancia del origen se encuentran?

 Y la solución (también perfecta) aquí: mru_1.pdf

Además de la solución propuesta, el problema puede resolverse considerando signo positivo para los vectores que apuntan hacia la izquierda, lo que convierte las distancias en positivas.

El concurso también proporcionó una auténtica sorpresa, lo que después se denómino ¡la bomba!. Uno de los grupos propuso un problema en el que tres puntos se movían hacia el origen con distintas velocidades: 

Se preguntaba cuánto tardaban en pasar por el origen (estaba correctamente resuelto), pero la auténtica bomba era la segunda pregunta ¿cuánto tardan en encontrarse (los tres)?. Aunque se daba una solución era incorrecta, ya que daba el tiempo que tardaban en encontarse dos de ellos, pero no los tres. El triple encuentro no podía darse con los datos de velocidad del enunciado.

Se propuso entonces replantear el problema dejando como incógnita una de las velocidades y calcular cuál debería de ser su valor para que los tres se encontraran:

La solución, aquí: mru_2.pdf

“Existen dos pilares fundamentales en los que se apoya la física moderna. Uno es la relatividad general de A. Einstein, que proporciona un marco teórico para la comprensión del universo a escala máxima: estrellas, galaxias, cúmulos (o clusters) de galaxias, y aún más allá, hasta la inmensa expansión del propio universo. El otro pilar es la mecánica cuántica, que ofrece un marco teórico para la comprensión del universo a escalas mínimas: moléculas, átomos, y así hasta las partículas subatómicas, como los electrones y los quarks. A lo largo de años de investigación, los físicos han confirmado  experimentalmente, con exactitud inimaginable, la práctica totalidad de las predicciones que hace cada una de estas teorías. Sin embargo, estos mismos instrumentos teóricos conducen a una conclusión inquietante: tal como se formulan actualmente, la relatividad general y la mecánica cuántica no pueden ser ciertas a la vez“

El primer párrafo del libro de Brian Greene (físico experto en teoría de cuerdas) marca la estructura de la obra. Después de un capítulo que sirve de introducción-planteamiento del problema (Atado con cuerdas), la segunda parte (El dilema del espacio, el tiempo y los cuantos) hace un magistral repaso a la Teoría de la Relatividad (Especial y General) y a la Física Cuántica para llegar a la conclusión de que el Principio de Indeterminación hace inviable la  teoría einsteniana cuando observamos el universo a escalas ínfimas (10^{-35 m}, longitud de Planck) debido a las fluctuaciones cuánticas previstas por dicho principio. Uno, que innumerables veces había encontrado descrito el principal conflicto planteado a la física en la actualidad (la incompatibilidad entre relatividad y cuántica), ha de confesar que nunca había logrado entender el verdadero por qué de dicha incompatibilidad. Pues bien, creo que Brian Greene ha sido es capaz (siempre dentro de un orden) de lograrlo.

A partir de aquí el libro se convierte en una apasionada descripción de la teoría de cuerdas. De ella se ha dicho que puede ser la teoría del todo (theory of everything, T.O.E.). Es decir, La Teoría, la base de todas las demás, la que no admitiría una explicación más profunda. Y es que tratar de dar respuesta a preguntas tan básicas (y tan difíciles de contestar) como: ¿por qué los electrones, protones, neutrones… etc,  tienen las propiedades (masa, carga…) que tienen y no otras?, ¿por qué las fuerzas básicas de la naturaleza son así y no de otra forma? nos lleva a niveles de profundidad difíciles de imaginar. Además, resuelve la incompatibilidad entre relatividad y teoría cuántica.

Según la teoría de cuerdas los componentes básicos del universo no son partículas elementales, sino diminutos filamentos unidimensionales que vibran. Su longitud es tan pequeña (aproximadamente la longitud de Planck) que no pueden ser “vistas” cuando exploramos la materia a distancias “tan grandes” como 10^-15 m (tamaño de un núcleo atómico). A esa distancia parecen puntos. Igual que la pantalla del ordenador aparece como una superficie contínua si se mira desde cierta distancia, aunque realmente esté compuesta de cientos de pequeños puntos o pixeles, sólo visibles si la observamos a distancias suficientemente cortas.

Los posibles modos vibratorios de las cuerdas darían lugar a lo que “desde lejos” apreciamos como partículas con masa o carga determinada (electrones, protones, quarks…). Pero la cosa no queda aquí, ya que la propia teoría propone una revisión áun más drástica que la propuesta por A. Einstein de los conceptos de espacio y tiempo.

Kaluza y Klein plantearon (ya en el primer cuarto del siglo pasado) que nuestro universo podría tener no cuatro dimensiones (tres espaciales y una temporal), sino cinco. La quinta dimensión sería semejante a un bucle circular de tamaño ínfimo (longitud de Planck), razón por la que pasa desapercibida. Kaluza demostró que si se aplicaba el formalismo matemático de la relatividad general a ese mundo pentadimensional, junto con las ecuaciones “ordinarias” de Einstein, aparecen otras que no son sino las que Maxwell había desarrollado para describir la interacción electromagnética. Añadiendo una quinta dimensión, Kaluza había unido la gravedad de Einstein con la teoría electromagnética de Maxwell.

Pero, como no podía ser de otra forma, siempre hay gente más audaz que lo más audaces. Posteriores revisiones de la teoría de Kaluza-Klein fueron añadiendo más y más dimensiones arrolladas… ¡hasta diez! (nueve espaciales, seis de ellas arrolladas y tres extendidas, y una temporal) que dan lugar a geometrías espacio- temporales fantásticas (formas de Calabi-Yau). Las vibraciones de las cuerdas en este espacio-tiempo fantástico constituirían la última realidad de nuestro universo.

Así las cosas lo que parecía ser una teoría única y total terminó derivando en cinco versiones diferentes: teorías Tipo I, Tipo IIA, Tipo IIB, Heterótica-O y Heterótica-E. Esto implicaba que realamente existían varias soluciones, correspondiendo cada solución a un universo dotado de diferentes propiedades. Desde 1995 la tendencia es a pensar que en realidad las cinco teorías forman parte de un único marco unificado o Teoría M cuyas características esenciales serían:

• Tiene once dimensiones (una dimensión espacial arrollada más)
• Además de cuerdas vibratorias incluye otros objetos: membranas vibratorias bidimensionales (bibranas) y burbujas tridimensionalse (tribranas)

¿Alucinante? ¿Pura invención matemática de físicos teóricos? En todo caso yo aconsejaría no perderse el libro. Si todo lo dicho parece excesivamente complicado, pensemos que quien esto escribe no tenía la menor idea antes de leerse el libro. Ahora, incluso puedo escribir un post sobre ello, seguro que lleno de inexactitudes, pero como aproximación no está mal. A lo mejor hemos de transmitir a nuestros alumnos/as que puede haber algo más allá de los electrones, protones y neutrones de toda la vida. Quien sabe. A lo mejor en ese pupitre, con quince años recién cumplidos, te escucha un nuevo Kaluza.

Más información:

Artículo de Brian Green sobre la teoría de cuerdas

Entrevista a B. Greene

Entrada en Wikipedia

The Official String Theory Web Site

Theoretical physics fun

Vídeos

Entrevista a  Juan Martín Maldacena, físico experto en teoría de cuerdas. Entrevista realizada para Cara a cara de CNN+. Tres vídeos de 10 min cada uno.  

Ver entrevista Maldacena

Los enigmas que oculta el universo. Programa Redes (La2). Tres vídeos de 10 min cada uno

Los enigmas que oculta el universo

The elegant universe. Colección de vídeos (24 episodios) de la producción de la BBC dedicada al libro (en inglés)

The elegant universe