¡Tres quarks para Muster Mark!

Se cumplen cincuenta años de la teoría de los quarks, que permitió profundizar en el conocimiento de la estructura íntima de la materia

En nuestra civilización occidental, heredera de la Antigua Grecia, muchas ideas introducidas por filósofos como Platón o Aristóteles han llegado hasta nuestros días. Su arte estaba caracterizado por la búsqueda de la belleza ideal y su proporción aurea o “divina proporción” explicaba matemáticamente esta belleza y ya no sólo en el arte sino en la misma Naturaleza. Fueron también filósofos griegos como Leucipo y Demócrito los primeros en proponer en el siglo V a.C. la revolucionaria idea de que la materia estaba constituida por pequeñas partículas indivisibles que denominaron átomos (del griego, “indivisible”). Acababa de introducirse la idea de la existencia de partículas elementales que aún persiste en la Física. Desde entonces los átomos permanecieron en el olvido hasta que Lavoisier en 1789 relacionó el concepto de elemento químico con las hipótesis atomísticas griegas. A finales del siglo XIX y principios del XX se descubrió que los átomos no eran indivisibles sino que tenían una estructura interna formada por un conjunto de electrones moviéndose alrededor de un núcleo central, el cual se comprobó años después que estaba constituido por protones y neutrones. Tras la Segunda Guerra Mundial llegaron los muones, tauones, neutrinos, piones, kaones, hiperones y un largo etcétera, sin olvidar a sus correspondientes antipartículas. Un auténtico zoo repleto de partículas elementales que los físicos pronto pusieron manos a la obra para clasificar.

Los gigantescos aceleradores de partículas y los refinados detectores permitieron a los científicos penetrar aún más en las profundidades del microcosmos y, como resultado, los físicos teóricos concluyeron que algunas partículas que eran consideradas elementales y denominadas hadrones –como los protones y neutrones del núcleo atómico– pudiera que no fueran tan elementales como se pensaba hasta entonces, sino que estarían constituidas por otras partículas aún más pequeñas. Este nuevo concepto fue introducido de forma independiente en 1964, justo hace cincuenta años, por los físicos estadounidenses Murray Gell-Mann y George Zweig. Esas partículas más pequeñas fueron denominadas quarks por Gell-Mann, una palabra que extrajo de una frase absurda de la novela Finnegnans Wake del escritor irlandés James Joyce: “¡Tres quarks para Muster Mark!”.

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Murray Gell-Mann

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¿Fue acaso un dios el que escribió estos signos?

Se cumplen 150 años de las ecuaciones de Maxwell, que predijo la existencia de las ondas electromagnéticas

A menos que seas un poeta romántico, un héroe de guerra, una estrella de Hollywood o una estrella del rock … es un “error” morir joven. El físico escocés James Clerk Maxwell cometió ese “error” al morir con tan solo 48 años en 1879. Los físicos estamos familiarizados con Maxwell; pero la mayoría de los no científicos cuando utilizan sus teléfonos móviles, escuchan la radio o ven la televisión, usan el mando a distancia, se conectan a una red inalámbrica o calientan los alimentos en el microondas, probablemente desconozcan que lo que están haciendo se explica mediante un fenómeno físico, las ondas electromagnéticas, cuya existencia fue predicha por Maxwell y para cuya explicación es necesario recurrir a sus famosas cuatro ecuaciones.

Hace 150 años, en diciembre de 1864, Maxwell pronunció ante la Royal Society de Londres la conferencia titulada «Una teoría dinámica del campo electromagnético» que contenía las ecuaciones de Maxwell y en la que afirmaba: «Parece que tenemos razones de peso para concluir que la propia luz –incluyendo el calor radiante y otras radiaciones si las hay– es una perturbación electromagnética en forma de ondas que se propagan según las leyes del electromagnetismo». Acababa de predecir teóricamente la existencia de las ondas electromagnéticas y de concluir que la luz es un tipo de estas ondas.

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maxwell-equations

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La expansión del Universo

Desde sus cuevas como las de Alpera o Minateda, en las cálidas noches de verano, el hombre prehistórico miraría a las estrellas y se sorprendería con sus formas y movimientos en la bóveda celeste. Nuestros antepasados de las cavernas no eran capaces de darse cuenta de un hecho con una importancia clave en cosmología, descubierto hace 85 años. En 1929, cuando la bolsa se desplomaba en Wall Street dando lugar a la Gran Depresión, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble provocaba el desplome de las ideas de Newton y Einstein de un universo estático, al descubrir que las distancias entre galaxias aumentan continuamente, lo que significa que el universo está en expansión. La bóveda celeste va aumentando de tamaño y las estrellas se alejan unas de otras y las más alejadas lo hacen con mayor velocidad.

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Ese castillo de fuegos artificiales al comienzo del principio

Sobre el big bang y la expansión del universo

“En el principio creó Dios el cielo y la tierra”. Con estas palabras comienza el libro del Génesis y como sucede en otras religiones representa la fascinación que ha sentido siempre el ser humano por el universo que le rodea. Basta fijarnos en el seguimiento mediático que tuvo hace unas semanas el “aterrizaje” de la sonda Rosetta sobre el cometa 67P o en el éxito de películas de aventuras cósmicas como “Gravity” o la recientemente estrenada “Interstellar”. Es seguro que todo comenzó con aquel hombre prehistórico que en las cálidas noches de verano contemplaría las estrellas, quizá con asombro y temor, y se sorprendería con sus formas y movimientos aparentemente erráticos en la bóveda celeste. Aquel antepasado de las cavernas no hizo ningún descubrimiento crucial, pero nos dejó como herencia la inquietud y la curiosidad que habían nacido en él. Está claro que aquellos hombres primitivos no eran capaces de darse cuenta de un hecho con una importancia clave en cosmología y que, sin embargo, fue descubierto hace 85 años. En 1929, cuando la bolsa se desplomaba en Wall Street dando lugar a la Gran Depresión, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble provocaba el desplome de las ideas de Newton y Einstein de un universo estático, al descubrir que las distancias entre galaxias aumentan continuamente, lo que significa que el universo está en expansión. La bóveda celeste va aumentando de tamaño y las estrellas se alejan unas de otras y las más alejadas lo hacen con mayor velocidad.

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George Lemaître entre Robert Millikan y Albert Einstein en 1933. (Fotografía: Georges Lemaître Centre for Earth and Climate Research)

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Cuando el núcleo atómico saltó en pedazos

Este año se conmemora el 75 aniversario del final de la Guerra Civil Española y del inicio de la Segunda Guerra Mundial, una auténtica apocalipsis en la que fallecieron, entre militares y civiles, más de sesenta millones de personas. En ese aciago año de 1939 los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann publicaron un artículo anunciando la fisión del uranio que habían descubierto en diciembre del año anterior. También en 1939 la física austríaca de ascendencia judía, Lise Meitner, junto con su sobrino, el también físico Otto Frish, explicaron teóricamente la fisión nuclear. Fueron precisamente Meitner y Frish los que, en un artículo de apenas dos páginas publicado en 1939 en la prestigiosa revista Nature, acuñaron el término “fisión nuclear” para describir este tipo de reacción nuclear en la que un núcleo atómico pesado, como el del uranio, se divide en dos o más núcleos pequeños al ser bombardeado con neutrones.

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Lise Meitner (1878-1968)

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