Operación: Alerta virus: Química Extraterrestre
Agencia Espacial Europea:
Martes, 17 de Noviembre de 2011.
El Jefe de Operaciones de la Agencia Espacial Europea asignado a la operación "Alerta Virus", José López, ha terminado sus investigaciones, iniciadas hoy hace dos años, y ha entregado las conclusiones a la Organización Mundial de la Salud para su divulgación.
Durante el traslado de los dosieres y de las muestras a la OMS se ha perdido una caja que contenía unas importantísimas moléculas extraterrestres (movitrones) extraidas de los virus que transportaba el meteorito caido el 13 de Diciembre del 2009 (ver:Alerta virus:Antípodas) y los dosieres que las acompañaban.
Los movitrones son de vital importancia para el desarrollo de nuevas tecnologías, ya que estas moleculas son capaces de desplazarse de un lugar a otro simplemente variando el número atómico de las moleculas que las acompañan.
José López nos explicó el fundamento y la importancia del movitrón y de los tres grupos de particulas de tipo bosónico que lo componen:
Los virus terrestres no son capaces de desplazarse por si mismos de un lugar a otro y necesitan de los animales para su transmisión, ya sea la transmisión por vía respiratoria o oral-fecal. Este virus extraterrestre, por el contrario, si es capaz de moverse de un lugar a otro por lo que su peligrosidad es realmente alta. La movilidad la consiguen gracias a unas moléculas llamadas movitrones incluidas en su ARN viral.
Un movitrón está compuesto por tres partículas de típo bosónico: Un gravitón (G) y dos bosónes de tipo fotónico (N y E).
En física de partículas, un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza (el otro tipo son los fermiones). La denominación "bosón" fue dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose. Se caracterizan por:
1) Tener un momento angular intrínseco o espín entero (0,1,2,...).
2) No cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la estadística de Bose-Einstein, esto hace que presenten un fenómeno llamado condensación de Bose-Einstein (el desarrollo de máseres y láseres fue posible puesto que los fotones de la luz son bosones).
3) La funciones de onda cuántica que describen los sistemas de bosones es simétrica respecto al intercambio de partículas.
Por el teorema espín-estadística sabemos que la segunda y tercera característica son consecuencia necesaria de la primera.
Algunos bosones aunque se comportan como bosones de hecho están compuestos de otras partículas, por ejemplo los núcleos de átomos de Helio bajo ciertas condiciones se comportan como bosones aún cuando están compuestos por cuatro fermiones, que a su vez no son elementales cuando son examinados en experimentos de muy alta energía.
Todas las partículas elementales son bosones o fermiones, dependiendo de si su espín es entero o semientero. En física de altas energías y de partículas se dice que los bosones son los mediadores de fuerza o partículas portadoras de las interacciones fundamentales, puesto que los campos eléctromagnético, electrodébil, fuerte y presumiblemente el gravitatorio están asociados a partículas de espín entero. De hecho, la descripción cuántica de las interacciones fundamentales mencionadas consiste en el intercambio de una partícula que será siempre un bosón virtual. Así la interacción de dichos bosones virtuales con fermiones reales es lo que da lugar a dichas interacciones o fuerzas fundamentales. El alcance de dicha interacción en general viene dado por la masa de la partícula intercambiada.
A los bosones involucrados en dichas interacciones se les denomina bosones gauge. Estos son los bosones W y Z para la interacción débil, los gluones para la interacción fuerte, los fotones para la fuerza electromagnética y el teórico gravitón para la fuerza gravitatoria.
Las partículas compuestas por otras partículas, como los protones, los neutrones o los núcleos atómicos, pueden ser bosones o fermiones dependiendo de su espín total. De ahí que muchos núcleos sean, de hecho, bosones. Basta que el número de fermiones que componga esa partícula sea par para que el sistema compuesto sea un bosón. Así, la mayoría de los elementos tiene isótopos que serán fermiones, es el caso del helio-3, o bosones, como el helio-4. El deuterio es también bosón; sin embargo, sus vecinos protio y tritio son fermiones.
Mientras que los fermiones están obligados a cumplir el principio de exclusión de Pauli: "no puede haber más de una partícula ocupando un mismo estado cuántico", no existe dicha exclusión para los bosones, ellos pueden ocupar estados cuánticos idénticos. El resultado de esto es que el espectro de un gas de fotones a cierta temperatura de equilibrio posee un espectro de Planck (ejemplos de ello son la radiación del cuerpo negro o la radiación del fondo cósmico de microondas, testigo que nos remonta al universo temprano). El trabajo con láseres, las propiedas de superfluido del helio-4 y la reciente formación del condensado de Bose-Einstein son todos consecuencia de la estadística de los bosones.
Las diferencias entre las estadísticas bosónica y fermiónica es sólo apreciable en grandes densidades, cuando las funciones de onda se superponen. A bajas densidades, ambos tipos de estadísticas se aproximan a la estadística de Maxwell-Boltzmann, donde ambos tipos de partículas se comportan clásicamente.
La particula más importante de un movitrón es un gravitón de spin negativo o antigravitón (G).
El gravitón es una partícula elemental hipotética de tipo bosónico que es la transmisora de la interacción gravitatoria en la mayoría de los modelos de gravedad cuántica.
De acuerdo con las propiedades del campo gravitatorio, el gravitón debe ser un bosón de espín par (2 en este caso), ya que está asociado a un campo clásico tensorial de segundo orden. En cuanto a la masa del gravitón las mediciones experimentales dan una cota superior del orden de mg = 1,6 × 10-69 kg, aunque podría ser exactamente cero.
La teoría cuántica de campos postula que las interacciones de la naturaleza se producen por la intermediación de bosones gauge o cuantos asociados a los campos que representan dichas interacciones. La interacción de las partículas de materia con esos bosones que representan los campos de fuerza se interpreta en términos de emisión o absorción de estos cuantos. Así la electrodinámica se explica mediante fotones o cuantos del campo electromagnético: los fotones son emitidos y absorbidos continuamente por todas las partículas con carga eléctrica, de forma que las interacciones entre estos fotones producen las fuerzas macroscópicas que nos son familiares, como el electromagnetismo. La interacción débil y la interacción fuerte puede ser igualmente entendidas en términos de bosones W y Z y gluones respectivamente.
Considerando el amplio éxito de la teoría cuántica para describir la mayoría de las fuerzas básicas del universo, parece natural asumir que los mismos métodos servirán para explicar la gravedad. Se han hecho muchos intentos de introducir el hasta ahora invisible gravitón, que funcionaría de un modo análogo al del fotón y los otros bosones de gauge. Sin embargo, existen problemas matemáticos específicos asociados a la forma en que opera la gravedad que no han permitido hasta ahora desarrollar una teoría cuántica gravitatoria.
Una teoría cuántica de la gravitación requiere que el gravitón operase de manera similar al fotón, pero al contrario que en la electrodinámica, donde los fotones no actúan directamente entre ellos sino sólo con las partículas cargadas, la gravedad simplemente no funciona de manera tan simple, ya que los gravitones podrían interactuar entre ellos. Los hechos experimentales demuestran que la gravedad se crea por cualquier forma de energía (y la masa es únicamente una forma particularmente condensada de energía, relación establecida por la célebre ecuación de Einstein), lo cual es difícil de describir en unos términos similares a la carga eléctrica. Hasta la fecha todos los intentos de crear una teoría cuántica simple de la gravedad han fracasado.
La detección del gravitón experimental es una tarea bastante problemática. Estas partículas portarían muy poca energía, por lo tanto la detección sería muy difícil por los débiles efectos que ocasionarían. La única forma de detectarlos sería buscar los casos en que el movimiento o la energía de un cuerpo cambiase en una forma que es distinta de la prevista por la Teoría General de la Relatividad, pero uno de los principios básicos de la gravedad cuántica sería que deberían más o menos coincidir con estas predicciones relativistas.
Las teorías de las cuerdas, incluyendo la teoría M, suponen a los gravitones como cuerdas o como branas cerradas, esto explicaría la aparente debilidad de su fuerza; según estas discutidas teorías los gravitones ejercerían su influencia más allá del universo tridimensional en el cual vivimos, interconectando diversos posibles "universos paralelos".
En el movitrón, el gravitón (G) está ligado a dos bosones de tipo fotónico (N y E) que proporcionan características electromagnéticas. El primer Bosón fotónico (N) está polarizado norte/sur y el segundo (E) está polarizado este/oeste. Estos dos bosones fotónicos ( N y E) hacen que el movitrón se desplace la posición geográfica que marca el número atómico (Z) de los elementos que los acompañan en cada momento.
Los elementos que acompañaban a los bosones fotónicos (N y E) del movitrón cuando se extraviaron eran estos:
En química, el número atómico es el número entero positivo que es igual al número total de protones en el núcleo del átomo. Se suele representar con la letra Z (del alemán: Zahl, que quiere decir número). El número atómico es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.
En 1913 Henry Moseley demostró la regularidad existente entre los valores de las longitudes de onda de los rayos X emitidos por diferentes metales tras ser bombardeados con electrones, y los números atómicos de estos elementos metálicos. Este hecho permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden creciente de número atómico. En la tabla periódica los elementos se ordenan de acuerdo a sus números atómicos en orden creciente.
La interacción electromagnética (producida por los bonones de tipo fotónico) es la interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.
Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.
En la descripción del electromagnetismo antes de su formulación relativista, el campo electromagnético se describía como una interacción en la que las partículas cargadas en función de su carga y estado de movimiento creaban un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B) que, juntos, eran responsables de la fuerza de Lorentz. Maxwell probó que dichos campos podían ser derivados de un potencial escalar (
) y un potencial vector (A) dados por las ecuaciones:
Sin embargo, esta formulación no era explícitamente covariante como requiere la formulación que hace la teoría de la relatividad. En la formulación explícitamente covariante el campo electromagnético clásicamente se trata como un campo de Yang-Mills sin masa y derivado de un cuadrivector de potencial. Más concretamente el campo electromagnético es una 2-forma exacta definida sobre el espacio-tiempo. El cuadrivector potencial es una 1-forma cuya diferencial exterior es, precisamente, el campo electromagnético.
En la Teoría de la Relatividad Especial la interacción electromagnética se caracteriza por un (cuadri)tensor de segundo orden, llamado tensor campo electromagnético:
Este tensor campo electromagnético satisface las ecuaciones de Maxwell que en notación tensorial (y sistema cgs) se escriben habitualmente:
Estas ecuaciones pueden escribirse de forma más compacta usando la derivada exterior y el operador dual de Hodge de forma muy elegante como:
De hecho dada la forma de las ecuaciones anteriores, si el dominio sobre el que se extiende el campo electromagnético es simplemente conexo (estrellado) el campo electromagnético puede expresarse como la derivada exterior de un cuadrivector llamado potencial vector, relacionado con los potenciales del electromagnetismo clásico de la siguiente manera:
Donde:
, es el potencial electroestático.
, es el potencial vector clásico.
Esta substitución facilita enormemente la resolución de dichas ecuaciones, la relación entre el cuadrivector potencial y el tensor de campo electromanético resulta ser:
El hecho de que la interacción electromagnética pueda representarse por un (cuadri)vector que define completamente el campo electromanético (siempre y cuando el dominio sea estrellado) es la razón por la que se afirma en el tratamiento moderno que la interacción electromagnética es un campo vectorial (y por lo que en el tratamiento cuántico se dice que está representado por bosones vectoriales).
En relatividad general es tratamiento del campo electromagnético en un espacio-tiempo curvo es similar al presentado aquí para el espacio de Minkowski, sólo que las derivadas parciales respecto a las coordenadas deben substituirse por derviadas covariantes.
El tratamiento que la física cuántica hace del electromagnetismo se conoce con el nombre de electrodinámica cuántica o QED. En esta teoría el campo está asociado a una partícula sin masa denominada fotón, cuyas interacciones con las partículas cargadas son las causantes de todos los fenómenos del electromagnetismo.
Cuando en esta teoría se introduce la interpretación de partículas, mediante el formalismo del espacio de Fock, la materia es interpretada por estados fermiónicos, mientras que el propio campo electromagnético queda descrito por estados de bosones gauge "portadores de la interacción", llamados fotones.
La agencia está buscando la muestra, pero hasta ahora no la han localizado.
Se ha avisado a la comunidad geocacher (grupo de especialistas en localización de objetos por GPS) para que ayuden a encontrar la probeta.
Puedes mirar las respuestas de este puzzle-cache en: 
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