NeoFronteras

¿Dipolo en la variación de α?

Área: Espacio,Física — lunes, 30 de agosto de 2010

Afirman que la constante de estructura fina varía en el tiempo y en el espacio. Las medidas de cuásares lejanos apoya la idea de que el Universo primitivo presentaría un comportamiento dipolar respecto a esta constante.

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Datos de variaciópn de & alpha; según Keck (verde) y VLT (azul).

La constante de estructura fina se llama así porque nos proporciona la estructura fina (el detalle) de los espectros atómicos. Se representa por el símbolo α y caracteriza la interacción electromagnética, la fuerza con que los electrones interaccionan electromagnéticamente con el núcleo atómico.
Lo más fascinante de esta constante de la Naturaleza es que es adimensional, es decir, no tiene unidades y por tanto tiene el mismo valor numérico independientemente del sistema de unidades empleado, midamos en metros o en millas. Una forma precisa de medirla en el laboratorios es gracias al efecto Hall cuántico. Según datos de 2002 su valor es concretamente:

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Desde hace unos años se viene especulando sobre la posibilidad de que las constantes de la Física no fueran constantes y que éstas pueden cambiar en el tiempo, sobre todo al comienzo del Universo, cuando las condiciones eran extremas. Este tipo de especulaciones surgen de la necesidad de explicar o resolver ciertos problemas cosmológicos. Obviamente de cara a la Física cercana de todos los días no tendría ningún efecto. No obstante, ha habido algunos resultados experimentales al límite de la precisión actual que sugieren que quizás el valor de ciertas constantes fue distinto en el pasado.
Entre las constantes acusadas de inconstantes estaría precisamente la constante de estructura fina. Como la distribución de líneas espectrales depende de esta constante es relativamente fácil comprobar si en el pasado tuvo otro valor. Basta con obtener espectros de cuásares muy lejanos, que se nos aparecen tal y como eran cuando el Universo tenía una fracción de la edad actual. Recordemos, una vez más, que cuando más lejos miramos en el Cosmos más nos remontamos en el tiempo.
Por tanto, si la constante de estructura fina fue diferente en el pasado se tiene que apreciar en los espectros de estos cuásares lejanos.
A lo largo de estos últimos diez años se han podido medir espectros de ese tipo de objetos con el telescopio Keck situado en Hawaii y se ha podido comprobar este punto (según los que proponen esta idea). Según estos datos parece ser que la constante de estructura tenía un valor más pequeño en el pasado, pero dicha variación respecto al valor actual es muy pequeña. Aunque, debido a los márgenes de este tipo de medidas y a la falta de corroboración, no todo el mundo en la comunidad científica esta convencido de este resultado.
Ahora se añade algo todavía más misterioso a esta variación de α. Según John Webb de University of South Wales, uno de los líderes que defiende esta línea de investigación, no solamente se ha producido tal variación de α, sino que ésta no es isotrópica en el espacio. Ciertas regiones del cielo parecen contener objetos cuya luz se emitió con distinto valor de α que otros objetos de otras regiones a la misma distancia. También hay datos en este nuevo estudio sobre la variación de α respecto al corrimiento al rojo (que nos mide distancia y tiempo transcurrido desde que se emitió la luz), algo que era de esperar si el efecto es real. Para llegar a esta conclusión John Webb se ha basado en datos procedentes de cuásares lejanos tomados con el telescopio VLT que la ESO tiene instalado en Chile.
La variación en este caso sería de signo opuesto a la medida con anterioridad. En el pasado y en la región estudiada por el VLT, a diferencia de los datos de Keck, la constante de estructura tenía un valor mayor que el actual. Recordemos que a diferencia de Keck, que puede observar principalmente el hemisferio Norte, con VLT se observa el hemisferio Sur. Por tanto, α tuvo un valor distinto en el pasado dependiendo de la región del Cosmos (en una parte entre 100.000 hace 10.000 millones de años).
Este resultado es realmente desconcertante e inesperado (si es que es cierto), pero proporcionaría soluciones a cierto problema planteado desde hace tiempo. Parece que ciertas constantes físicas están sintonizadas para que sea posible la vida. Si se produce una variación mínima de estas constantes la vida no se puede dar. La solución del principio antrópico, además de no solucionar realmente nada, no es del gusto de todos los investigadores para explicar este hecho. Pero si las constantes varían espacial y temporalmente pueden darse regiones del Cosmos en las que la vida, tal y como la conocemos, se puede dar. Fuera de estas “zonas habitables” la vida no sería posible.
En todo caso este resultado será difícil de tragar por el resto de la comunidad científica. Afirmaciones sorprendentes necesitan de pruebas irrefutables y en Astrofísica se trabaja normalmente con barras de error muy grandes. De momento parece que los datos son significativos con un valor de 4,1 sigma.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3222

Fuentes y referencias:
Nota en Technology review.
Artíclo en ArXiv.
Otra constante física acusada de inconstante.
Multiverso y principio antrópico.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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10 Comentarios

  1. joabbl:

    Al leer este artículo no me puedo resistir a contar una anécdota que leí hace tiempo en algún sitio. Por lo visto el gran Wolfgang Pauli estaba realmente obsesionado por el valor de la constante de estructura fina, y nunca llegó a entender de dónde viene su valor (como le pasa a todo el mundo). El chiste cuenta que cuando Pauli murió subió al cielo y Dios le concedió como premio a su talento la respuesta a una pregunta. Por supuesto Pauli le preguntó por el valor de la constante de estructura fina y Dios le respondió (más o menos, porque creo que no hay grabaciones de la época…) :

    – Mira, es muy fácil : 1 solo dios, 3 Personas y 7 Días para crear el mundo. Solo hay que darle la vuelta…

    Ya puestos, también se cuenta que cuando Pauli estaba muy enfermo al final de su vida e ingresó en un hospital para una grave operación, el número de la habitación que le dieron fue precisamente la 137. El lo interpretó como que no saldría vivo de esa habitación y, por lo que cuentan, así fue…

    Saludos veraniegos para los que estén de vacaciones…

  2. tomás:

    Estimado joabbl: Siempre es de agradecer un humor refrescante y acertado tras un sesudo artículo en un verano caluroso. No seré yo quien te reproche ligereza.
    Mil gracias.

  3. joabbl:

    Gracias, Tomás. Tambien en la física tiene que haber sentido del humor. Para pensamientos exclusivamente sesudos y profundos ya tenemos a los políticos, los tertulianos, representantes religiosos y demás candidatos a los premios Nobel…

    Saludos

  4. lluís:

    Si todo esto fuera así, a la pregunta de ¿por qué la vida media de un estado excitado que es estable respecto a la emisión de una partícula, pero inestable respecto a la emisión de un fotón, es larga comparada con el inverso de la frecuencia del fotón emitido? la respuesta, ¿ya no podría ser porque la constante de estructura fina es muy pequeña? Como sea, si las constantes no fueran tan constantes el principio antrópico dejaría de ser un asidero de los que se agarran a tal principio en su defensa de un diseñador inteligente.
    Por cierto, no me acordaba de esa anécdota que refiere joabbl; lo que me refrescó la memoria fue el asunto de la habitación 137.
    Saludos a todos.

  5. tomás:

    Estimado lluís: Acabo de tomarme el Paracetamol que te recomendé hace unos minutos. Espero no caer en diseños inteligentes ni absolutamente ridículos pero, a mi entender, fuesen cual fueran los valores de las constantes, el hecho verdaderamente inapelable es que estamos aquí, así que a ello habrán de adaptarse nuestros cálculos. Si alguno de ellos diera como resultado que no podemos existir porque tal constante tiene tal valor, es que ese cálculo yerra.
    Un doliente saludo.

  6. joaosanti:

    Soy un profano en física, pero entendí que las constantes pueden variar en el tiempo y espacio, incluso especulo que ciertas mediciones basados en eventos pasados pueden ser afectados por fenómenos por los cuales atravesaron hasta llegar hasta nosotros, lo que puede dar lugar a aparentes lecturas erróneas ahora. Bueno pero lo que si debo es agradecerles es a Neofronteras por volver a publicar después de algo así como tres semanas sin hacerlo, realmente ya esta preocupado de que no volvieran, me fascinan sus artículos, y sigo sus publicaciones, creo en la existencia de Dios, tanto como en conocimiento científico, para mi ambas posturas no son incompatibles sino complementarias, lo uno explica lo otro, lo deducía de niño en los momentos de desazón que me causaba cuando leía la teoría de evolución, lo cual entraba en aparente contradicción con mis creencias religiosas, para descubrir posteriormente que se llamaba diseño inteligente, aunque se que en este sitio si hablas de diseño tienes que agarrarte duro, de todos modos gracias por continuar, enhorabuena por el conocimiento

  7. lluís:

    Hola tomás, veo que andas con paracetamol; pues, mira ayer me leí tu comentario y tenía un dolor de cabeza que no me dejaba hilar ni una idea, así que al final me enchufe ibuprofeno que es de lo poco que me quita esa fastidisio dolor.A propósito de esas constantes tan “finamente ajustadas” y del libre albedrio, no sé si conoces la charla que dió Steven Weinberg en 1999 en la Conferencia sobre el Diseño Cósmico por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.Es fácil encontrarlo en Internet,sólo con teclear el nombre del físico,ya lo tienes.Si le echas un vistazo (en el supuesto de que desconozcas la charla, claro), más o menos lo que dice Weinberg es lo que pienso yo.En definitiva, como dijo Neo, el principio antrópico es sólo la medida de nuestra ignorancia.
    Un saludo y espero que te hayas librado de tus dolencias.

  8. tomás:

    Muy estimado lluís: Sólo conozco a S. W. por su libro “Los tres primeros minutos del universo”, un libro que me gustó, aunque dudé mucho de lo acertado y finísimo de sus cálculos sobre los primeros instantes del Big Bang. No tengo el libro a mano, pero dispongo de él a unos 20 km de aquí y también hace ya muchos años que lo leí. Como es mi costumbre recuerdo que lo llené de notas en los márgenes.
    Así pues, desconocía su charla, pero la he hallado y recapacitado con gran atención. El primer párrafo me ha hecho saltar de risa.
    En gran parte, estoy de acuerdo con su discurso.
    Respecto a lo que dices del principio antrópico, yo no preciso de él para mi ignorancia, pero creo que tengo una buena estructura de mi modo de pensar. Como hay varias versiones, te diré cual es la mía: No que el Universo esté hecho para que necesariamente se dé la vida inteligente -una de las formas de entenderlo-, sino que, con un ejemplo de lo más pedestre, si puedo mirar una objeto en mi mano y meditar sobre él, es que, necesariamente y sean cuales sean las constantes y variables, sea cual sea la historia de este Universo, todo ello ha sido inevitablemente así para que ese hecho sea posible; lo que no obsta para que otros caminos, es decir otras constantes, variables e historia hubiesen conducido a idéntico resultado. Porque lo de menos es el camino; la realidad es la que hay y todo lo demás son contingencias que intentamos descifrar. Esa debe ser nuestra medida de la ignorancia a que os referís tu y Neo.
    Un chiste: He dejado el tabaco. ¿ALGUIEN LO HA VISTO!
    A lo mejor es viejo, pero me lo contaron anoche.
    Un cordial saludo.

  9. NeoFronteras:

    Efectivamente, si tomáramos en serio el principio antrópico no habría Física, al fin y al cabo puedes usar ese principio para colocarlo en el momento en que no entiendas algo o no sepas avanzar en Física. Es como Dios, que también se puede colocar para tapar nuestra ignorancia.
    Esto enlaza con el vídeo mencionado por Lluís de Steven Weinberg, en la búsqueda de Google salen otros titulados “The Atheism Tapes” que también son interesantes. Sobre todo ahora, después de la proyección en los medios de la última cosa supuestamente dicha por Hawking.

    Volviendo al tema, ojalá confirmen (o refuten) este resultado pronto. Tiene grandes implicaciones. Podría además haber otras anisotropias, quizás en la expansión cósmica.

  10. joabbl:

    Con respecto a esta noticia, parece que el eje del dipolo podría tener alguna relación con la dirección del “flujo oscuro” (http://neofronteras.com/?p=3040). Por lo menos eso afirma el autor de este estudio (John Webb) en una entrevista en la radio australiana abc. Al parecer la dirección del dipolo de alfa y la dirección del “flujo oscuro” “fall apart from each other”. Ver (más bien oir) los 10 primeros minutos del podcast “Changes spotted in Universe fundaments” en http://www.abc.net.au/science/starstuff/, aunque no dice nada más que este artículo. A título anecdótico afirma que el dipolo pasa por el centro de nuestra galaxia, aunque lo achaca a una casualidad. Por supuesto nadie tiene ni idea del por qué de todo esto.

    Saludos

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