Categoría: "Sin categorías" - "2017-09-23 02:04:55"

El fotón más gordo del mundo

por Ed  

Voy al grano: el fotón más gordo del mundo "mide" 267 julios (medio julio más, por añadir un decimal)

Esto representa una emisión de temperatura de 5,3 por 10 a la 24 grados kelvin. Eso es mucho calor.

¿Y cómo lo sé? Pues realmente, no lo sé, pero lo puedo extraer si supongo que existe un límite para la velocidad (la de la luz), lo que me lleva a un límite de aceleración (de cero a c en una miaja) tras pensar en que puede existir un intervalo mínimo de tiempo que podemos percibir como materia (que viene siendo 2,5 por 10 a las -36 segundos) y suponer, de nuevo, que la máxima aceleración gravitatoria newtoniana coincidiría con la máxima aceleración posible. También, suponiendo que la mínima distancia perceptible dividida entre el mínimo tiempo admisible es la velocidad de la luz.

Vamos, tampoco es tan difícil. Con saber que la máxima energía posible de un fotón es la de la masa por la velocidad de la luz al cuadrado (si es que el fotón tiene masa) y que la máxima energía de un fotón coincide con la constante de Planck por su frecuencia máxima. De saber que la relación entre la masa de un fotón entre su frecuencia máxima es constante, a sacar la energía máxima de dos suposiciones, no hay nada.

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Desmontando el Big-Bang

por Ed  

Desmontando el Big-Bang

La improbabilidad de estar en el centro del Universo.

Es cierto. Hay mucha matemática detrás de la idea de un espacio-tiempo de múltiples dimensiones, pero es todas especulativa.

En realidad, sólo somos capaces de comprender el espacio euclídeo, nuestras tres maravillosas dimensiones de alto, ancho y profundo. Nada más. Ni siquiera el tiempo se puede establecer, como hizo Einstein, como una dimensión más, puesto que el tiempo, como he dicho en otra publicación, no existe. Así que, siendo tres las dimensiones que podemos percibir, y siendo el espacio tridimensional el que podemos pensar, tenemos que elaborar hipótesis conforme a esta capacidad que tenemos.

Por empezar por algún sitio, la expansión del Universo es una teoría, de la que se deduce otra teoría que es la del Big-Bang. Dado que el Universo se está expandiendo, en algún momento finito tuvo que empezar a expandirse. Parece lógico, hasta que nos topamos con algunas dificultades difíciles de comprender.

Para seguir, si el Universo se está expandiendo en este espacio tridimensional en el que estamos puestos, nuestra amada Tierra podría situarse en el centro de dicha expansión, tal y como muestran las observaciones. ¿Qué es lo que muestran las observaciones?

Según Hubble, el Universo se está expandiendo, desde nuestro punto de vista, en todas direcciones con la misma velocidad, tanto mayor cuanto mayor es la distancia a la que miramos. ¿Por qué lo sabemos? Pues, realmente, no lo sabemos, pero lo deducimos del efecto llamado Corrimiento al Rojo, que, suponemos, no es más que el efecto Doppler aplicado a la luz.

El efecto Doppler, habrá que explicarlo, es un aumento de la longitud de onda, o una disminución de la frecuencia, de la radiación electromagnética causada por el alejamiento de la fuente de luz que estamos mirando, o por nuestro alejamiento respecto de esa fuente. Una estrella amarilla que se aleja, aparecerá rojiza, mientras que una que se acerca, aparecerá verdosa-azulada, de ahí la suposición de que el espacio se está expandiendo, porque las estrellas, cuanto más lejanas están, más rojizas se ven (realmente, estas mediciones se realizan con espectroescopía y se miden las líneas desplazadas al rojo en la misma proporción)

Pero el efecto Doppler, aplicado a las observaciones en el Universo lejano, nos deja con una duda si nos ponemos a estudiar cómo funcionaría el efecto Doppler en una situación realista.

Por una "situación realista" entiendo una situación en la que el Universo, tras el Big-Bang, se ha ido expandiendo y nosotros, nuestra galaxia, la Vía Láctea, nuestro sistema solar, nuestra Tierra, no están en el centro de dicha expansión. Si suponemos que sí, que efectivamente estamos en el centro del Universo (concepto que desarrollaré en otro post), entonces, las observaciones encajarían a la perfección, pero la casualidad sería tan espectacular como increíble. Lo más probable es que nuestra Tierra esté danzando por un lugar indeterminado entre el centro de dicha expansión y los extremos del Universo.

Si no estamos en el centro del Universo, el efecto Doppler sería más acusado en una dirección que en otra. El hecho es que no es así. El corrimiento al rojo es igual en todas direcciones, cosa que demuestra la Radiación de Fondo de Microondas:

Esta imágen es la temperatura mínima del Universo medida desde la Tierra (la franja roja es la Vía Láctea, creo).

La Radiación de Fondo de Microondas, a pesar de las diferencias de color, muestra una temperatura muy homogénea en todas las direcciones.

Dado que la radiación de fondo es homogénea y que la probabilidad de que estemos en el centro del Universo debe ser muy baja, lo normal sería pensar que el efecto que detectó Hubble (un mayor corrimiento al rojo a mayor distancia) se corresponda con otro efecto más racional y que encaje en nuestra capacidad de observación.

Existe otra explicación para el corrimiento al rojo

Resulta que la Radiación de Fondo de Microondas no es más que una medición de temperatura. Sería lógico pensar que de temperatura tendríamos que tratar el asunto, en lugar de dar la explicación mítica de que estamos en la superficie de un globo tridimensional y que por eso vemos la misma acelaración en todas direcciones con respecto la distancia.

Y existe una relación que nos proporciona Wien gracias a que relacionó la longitud de onda de un cuerpo radiante con su temperatura. En realidad, lo que definió se describe como "ley de corrimiento de Wien" porque representa la máxima longitud de onda de cuerpo negro a una temperatura determinada y no es más que el desplazamiento de ese máximo hacia el rojo o hacia el azul según sea menor o mayor la temperatura.

¿Y si la causa del corrimiento al rojo fuera una pérdida de temperatura con la distancia?

Esto encajaría bastante mejor con la realidad que podemos comprender y con el resto de la mecánica clásica e, incluso, con un espacio euclídeo como el que estamos acostumbrados a ver (un espacio idealizado donde existen rectas paralelas y tres direcciones de ortogonalidad constante)

Si estudiamos la relación de Wien entre longitud de onda máxima y tempratura y la aplicamos a la diferencia de longitur de onda percibida por Hubble, tenemos otra fórmula bien diferente que nos relaciona el corrimiento al rojo con la distancia. Las matemáticas son tan simples que casi no hace falta pensar. Empezamos con la relación de Wien de longitud de onda de la radiación emitida con la temperatura:

Ahora, en lugar de utilizar la relación de Hubble aplicada a la distancia, la vamos a traducir a "diferencia de longitud de onda respecto del tiempo" porque luego utilizaremos este concepto:

 

 
Y como d/C es el tiempo que ha estado la radiación viajando, tenemos que:
 
Por fin, sustituímos las longitudes de onda por sus temperaturas (emitida y observada, que es el significado de los subíndices "ob" y "em" de cada variable);
 
De esta manera tan simple, obtenemos otra explicación al corrimiento al rojo, expresada con la relación Hubble-Wien:
(Relación de temperatura emitida sobre temperatura observada respecto del tiempo de la emisión hasta la observación)
 
Esta formulación, nos introduce en una nueva teoría por investigar. En lugar de hablar de distorsiones espaciales y dimensiones extra que son de una belleza matemática subjetiva pero de una irracionalidad exagerada, hablamos de una sencilla y simple pérdida de temperatura de una emisión electromagnética a medida que pasa el tiempo.
 
Esto puede verse bien como un inercambio de energía con el espacio o como una simple atenuación de la onda, como ocurre con todas las ondas observadas (a excepción de las electromagnéticas, quizá por su mucha menor atenuación respecto del tiempo)

¿Y ahora qué?

A partir de esta teoría diferente, nos desmarcamos de la teoría del Big-Bang, porque el Universo no se está expandiendo ni contrayendo (lo cual es concordante con las observaciones, si eliminamos, como hemos hecho, la expansión de Hubble)

Pero todavía hay más: deducciones.

Si la luz se atenúa con el tiempo (o si intercambia temperatura en su trayecto) tenemos una explicación más a por qué observamos la mayor parte del firmamento negro. Hay una distancia a partir de la cual, la luz visible entra en el infrarojo, el cual apreciamos como negro. De hecho, la Radiación de Fondo de Microondas, de la que he hablado antes, podría ser la firma del espacio infinito más allá de las fronteras visibles. Las microondas pertenecen al rango de los infrarrojos, por ello, la Radiación de Fondo de Microondas puede ser una prueba de esta teoría.

Si la luz se atenúa con el tiempo, la energía se va organizando y dispersando por el Universo, de tal manera que la entropía total permanece inalterada, al contrario de la creencia actual sobre su aumento, a nivel universal, con respecto del tiempo. El Universo se conformaría con un sistema infinito, pero cerrado.

¿Y tú? ¿Qué deduces de esta teoría?

Siempre hay que recordar que estás en las páginas de la duda, así que: duda, por favor.

 

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