viernes, 29 de enero de 2021

¿CÓMO Y POR QUÉ SE FORMARON LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES?

La ciencia sí puede explicarnos cómo se formaron pero no por qué.
No sabemos si hay una razón para que se formaran, pero, en el caso de que la hubiera, la ciencia no puede explicarla. 

Simulación del Big Bang mediante una colisión controlada en el laboratorio.

MARIAM TÓRTOLA

La ciencia sí puede explicarnos cómo se formaron pero no por qué. No sabemos si hay una razón para que se formaran, pero, en el caso de que la hubiera, la ciencia no puede explicarla. Lo que la ciencia sí puede decirnos es qué mecanismos físicos dieron lugar a la formación de las partículas elementales. Todo empezó con el Big Bang, hace unos 14.000 millones de años. Cuando se produjo el Big Bang hubo una cantidad inmensa de energía en forma de radiación y las partículas elementales se formaron a partir de esa energía inicial.

Sabemos que en las primeras fracciones de segundo el universo era muy caliente, con temperaturas mayores de miles de billones de grados y muy pequeño, tanto que todo el universo podría caber en un átomo y con una densidad muy grande. Nada parecido a lo que tenemos hoy día. De la propia radiación y por la fórmula de Einstein (E=m x c²), sabemos que puede generarse materia. Entonces, a partir de toda esa radiación se produjeron cantidades iguales de partículas y antipartículas. Las partículas elementales son el componente básico de la materia, es decir aquellos componentes que no pueden dividirse más y que, por lo que sabemos, carecen de estructura interna. Las antipartículas son idénticas a las partículas, pero, cuando tiene carga, esta es opuesta. Todas las partículas elementales tienen una antipartícula asociada, aunque algunas de ellas, como el fotón, son su propia antipartícula.

Aquel universo en formación de los primeros instantes era como una amalgama de estas partículas elementales. A esto lo conocemos como la sopa primordial. Estas partículas tenían unas energías muy altas, se movían a una enorme velocidad y chocaban unas con otras lo que a la vez producía más partículas y más radiación. Y en ese momento se formó la práctica totalidad de partículas elementales.

Con posterioridades a aquel suceso, se han producido algunas partículas elementales de forma artificial en los aceleradores de partículas. Estos dispositivos utilizan campos electromagnéticos para hacer chocar partículas a altísima velocidad entre ellas y de esa forma provocar la aparición de nuevas partículas. También después del Big Bang se han producido otras partículas elementales en procesos naturales como desintegraciones radiactivas o colisiones de partículas, como es el caso de los neutrinos atmosféricos. Pero se trata de una proporción ínfima comparada con el total de materia del universo, así que sí se puede decir que toda la materia que tenemos hoy en el universo procede de esa sopa primordial.

Una vez que el universo comenzó a expandirse y a enfriarse, estas partículas elementales fueron haciendo combinaciones entre ellas y se formaron los protones y los neutrones

Una vez que el universo comenzó a expandirse y a enfriarse, estas partículas elementales fueron haciendo combinaciones entre ellas y se formaron los protones y los neutrones. Después se fueron formando los núcleos de helio y de deuterio, que es un isótopo del hidrógeno formado por un protón y un neutrón. Esta es como la historia de la evolución del cosmos, una vez que las partículas elementales ya existieron comenzó la formación de todo lo demás que dio lugar a la aparición de la materia tal y como la conocemos. A este momento que va desde 300 segundos tras el Big Bang hasta mil años después le llamamos la época de la nucleosíntesis primordial. Todo el helio y el hidrógeno que existen en el cosmos, así como otros núcleos atómicos ligeros, se formó en ese momento porque las temperaturas que hubo a partir de entonces en el universo ya no fueron lo suficientemente altas como para continuar con su producción. El resto de núcleos más pesados que el litio, compuesto por tres protones y cuatro neutrones, se producen en las estrellas a partir de la fusión de los núcleos ligeros, mientras que los superpesados, más allá del hierro, tienen su origen en las supernovas.
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Mariam Tórtola es profesora en la Facultad de Física de la Universitat de València e investigadora en el Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia.

Pregunta enviada vía email por Juan Fernández

Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por la Fundación Dr. Antoni Esteve y el programa L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que responden a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

Coordinación y redacción: Victoria Toro
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viernes, 15 de enero de 2021

...LA OBRA DE ARTE FIGURATIVO MÁS ANTIGUA DEL MUNDO

La pintura de un jabalí de hace 45.500 años es la obra de arte figurativo más antigua del mundo
El dibujo rupestre de 136 por 54 centímetros fue descubierto en una cueva de la isla de Célebes en Indonesia

Pintura rupestre de un jabalí verrugoso de Sulawesi de hace al menos 45.500 años en Leang Tedongnge (Indonesia). FOTO: MAXIME AUBERT | VÍDEO: EFE

JUAN MIGUEL HERNÁNDEZ BONILLA

La cueva de Leang Tedongnge, ubicada en la isla indonesia de Célebes, alberga la obra de arte más antigua del mundo conocida hasta ahora: un jabalí verrugoso de 136 centímetros de largo por 54 de alto pintado hace más de 45.500 años, según revela un artículo publicado este miércoles en la revista Science.

El lugar donde ha sido hallada esta pintura rupestre, descubierta por el arqueólogo Adam Brumm y un equipo de científicos de la Universidad Griffith (Australia), forma parte de un valle cárstico de piedra caliza que había permanecido inexplorado hasta 2017, pese a que se encuentra muy cerca de Makassar, la ciudad más grande y poblada de la región. Brumm y su grupo fueron los primeros occidentales en visitar la zona: “Los lugareños dicen que antes de nosotros nadie distinto a ellos había entrado a estas cuevas”, cuenta Brumm.
La cueva de Leang Tedongnge en la isla de Célebe en Indonesia / AA Oktaviana

El jabalí verrugoso, pintado con pigmentos minerales de color rojo, remplazó como la obra de arte más antigua a una escena de caza de hace 43.900 años, también descubierta por Brumm y su equipo en 2019 en una cueva vecina de la misma isla. El artículo revela que, cerca del animal, hay dibujados otros dos cerdos menos completos que parecen enfrentarse. “Estos nuevos descubrimientos añaden peso a la opinión de que las primeras tradiciones modernas del arte rupestre probablemente no surgieron en la Europa de la edad de hielo, como se creyó durante mucho tiempo, sino en algún momento anterior fuera de esta zona, tal vez en algún lugar de Asia o África, donde nuestra especie evolucionó”, dice Brumm.

Según los investigadores, esta pintura rupestre también proporciona la evidencia más temprana de humanos anatómicamente modernos en la isla de Célebes. “El hallazgo respalda la hipótesis de que las primeras poblaciones de Homo sapiens en asentarse en esta zona de Indonesia crearon representaciones artísticas de animales y escenas narrativas como parte de su cultura”, se lee en el artículo.

Para determinar la edad de los dibujos, los científicos utilizaron una técnica llamada series de uranio que consiste en no datar la pintura en sí misma, sino los procesos geológicos asociados a la actividad artística. Marcos García-Diez, profesor del Departamento de Prehistoria y Arqueología de la Universidad Complutense de Madrid y codescubridor de las pinturas neandertales cántabras, explica que, por la circulación del agua, en esas cuevas se forman películas muy finas de calcita sobre las paredes de la roca: “Son esas láminas, que están por encima de la pintura, las que se datan. Por lo tanto, si se sabe cuantos años tiene esa calcita, se puede saber que la pintura estaba allí antes. En este caso, hace más de 45.500 años″.


García-Diez coincide con Brumm y su equipo en que estos hallazgos están cambiando el paradigma del arte rupestre. “Todo el mundo pensaba que las primeras obras de arte estaban en Europa, pero el descubrimiento de este jabalí confirma que las pinturas figurativas más antiguas y documentadas están al otro lado del mundo, en esas islas de Indonesia”.

García explica que las pinturas de signos, puntos y líneas que hay en Europa de hace aproximadamente 60.000 años no son consideradas arte figurativo y no fueron realizadas por Homo sapiens, sino por una especie anterior. “A diferencia de las de nuestro continente, todo indica que las pinturas descubiertas en Célebes pertenecen a las primeras poblaciones de humanos modernos que probablemente cruzaron esta isla para llegar a Australia hace 65.000 años”, afirma García.

Otro aspecto distintivo de estas pinturas es que en ellas no solo está dibujado el contorno como en la mayoría de figuras antiguas, sino que tienen líneas interiores. “No son pinturas de dos dimensiones; están coloreadas, tienen relleno”, dice García. Y continúa: “Con eso, los humanos de la época querían transmitir la idea de que el animal que estaban dibujando tenía masa, volumen, que no era una representación plana”.

Para el investigador español, la única controversia del hallazgo, que a su juicio no tiene duda en cuanto al método, la calidad de las muestras y el análisis químico, es que los autores del artículo insisten en que el jabalí es parte de una escena narrativa. “El artículo sugiere que, junto a este animal, hay otros dos cerdos menos completos que parecen enfrentarse. A mí esto no me parece que esté tan claro. Es un matiz, una cuestión de interpretación, de cómo leemos las figuras. Creo que es difícil intentar justificar una escena cuando el estado de conservación de las pinturas de los otros jabalíes no es buena. Creo que en vez de una escena, es una fotografía de la realidad, una representación fija”.
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