La pequeña historia no contada de los modos B

La pequeña historia no contada de los modos B

En 1996 el cosmólogo Uros Seljak, hoy catedrático de astrofísica en la Universidad de California en Berkeley, estaba realizando una estancia postdoctoral en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian tras doctorarse en el MIT. El objeto de su investigación era el Fondo Cósmico de Microondas (CMB, por sus siglas en inglés) y cómo extraer información de él. La distribución de las anisotropías en el CMB, en este caso pequeñísimas diferencias en la temperatura, podría contener información sobre la estructura a gran escala del universo. Si, además, hubiese una forma de detectar la polarización del mismo CMB se podría obtener mucha más información, incluso intentar detectar el efecto de las ondas gravitacionales, la última gran predicción de Einstein pendiente de comprobar desde 1916.

En 1996 los cosmólogos ya asumían que la teoría de la inflación era esencialmente correcta: la expansión prácticamente instantánea tras el Big Bang (a una velocidad superior a la de la luz, porque no existe límite a la velocidad a la que puede expandirse el espaciotiempo aunque sí a la que los objetos se pueden desplazar en él) explicaba cómo regiones del universo que nunca podrían haber estado en contacto de otra manera se habrían originado, de hecho, a partir de las mismas condiciones iniciales.

Pero, ¿cómo comprobar observacionalmente que la teoría de la inflación era correcta? Era posible que la clave estuviese en los distintos efectos que distintos tipos de campos tienen sobre la polarización de la radiación electromagnética. Simplificando muy mucho, la estructura a gran escala del universo tiene su origen en un campo escalar, mientras que la existencia de ondas gravitacionales primigenias, el fruto de la fluctuación del espaciotiempo en los modelos inflacionarios, se asocia a un campo tensorial (una descripción muy sencilla de lo que es un tensor se encuentra aquí).

Seljak subió un artículo al repositorio arXiv el 20 de agosto de 1996 (que se publicaría poco después en el Astrophysical Journal) en el que describía cómo podía usarse la polarización para encontrar señales del efecto de un campo tensorial en el CMB, incluyendo las ondas gravitacionales primigenias. El 19 de septiembre Marc Kamionkowski, Arthur Kosowsky, y Albert Stebbins, del Fermilab, proponían de forma independiente una solución similar. El 25 de septiembre, Seljak con la colaboración de Matias Zaldarriaga, en aquel entonces haciendo su doctorado en el MIT, dieron nombre a los modos E y B en la polarización del CMB, tomando los símbolos tradicionales de los campos eléctrico (E) y magnético (B) de la radiación electromagnética: los campos escalares producirían polarización modo E y el campo tensorial gravitacional produciría los dos, por lo que la presencia del modo-B en el CMB señalaría el efecto de las ondas gravitacionales primigenias.

Ya tenemos la teoría. Ahora hace falta medir el efecto.

Para ello tenemos que remontarnos a 1878, momento en el cual Samuel Pierpont Langley presenta el primer bolómetro en sociedad. Un bolómetro es un dispositivo que es capaz de medir la potencia de la radiación electromagnética incidente mediante el calentamiento de un material cuya resistencia eléctrica depende de la temperatura. En 1942 D.H. Andrews y colaboradores construyen el primer bolómetro con sensor superconductor de transición abrupta (TES, por sus siglas en inglés), un bolómetro criogénico que explota la extrema sensibilidad a la temperatura que tiene la resistencia eléctrica durante el cambio de fase superconductora. Sin embargo, las sutilezas de su funcionamiento no permitieron su adopción como dispositivo ultrasensible de medida hasta mediados de los años noventa cuando se solventaron esos problemas.

Fue un profesor de Berkeley, Adrian Lee, que entre sus antecedentes tiene el de investigar el encéfalo humano en Stanford usando resonancia magnética funcional, quien propuso la idea en 2000 de usar TES suspendidos para estudiar las anisotropías del CMB. Lee integró TES con otras funciones en chips montables en los planos focales de los telescopios que analizaban el CMB. El BICEP2 usa una evolución de estos chips.

La pequeña historia no contada de los modos B 2

El 17 de marzo de 2014 la colaboración BICEP2 anunciaba la primera detección de polarización modo-B en el CMB. La primera prueba directa de la inflación. Una señal mucho mayor de la que los científicos esperaban.

Mucha más información sobre el descubrimiento de los modos B y su relevancia cosmológica la podéis encontrar, entre otros sitios, en:

Francis R. Villatoro: ”La inflación cósmica y el multiverso inflacionario” ; “BICEP2 obtiene la primera prueba directa de la inflación cósmica” ; “Un poco de sal a la observación de BICEP2

Enrique Fernández Borja: ”El universo saca Bicep2

Jorge Díaz: “Descubrimiento de modos B en la polarización del CMB

Javier Fernández Panadero: “El gran descubrimiento de ayer

Daniel Marín: “Un par de apuntes sobre la confirmación del modelo inflacionario del Big Bang

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la L Edición del Carnaval de la Física, cuyo blog anfitrión es El mundo de las Ideas


9 Comentarios

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Tom Wood GonzalezTom Wood Gonzalez

De como Cristiano Ronaldo y Lionel Messi le explicaron a los químicos y los biólogos, porque ellos, a pesara de no entender nada de ciencia; son más inteligentes que los fisicos.
Dice Leonel: Ronaldo y yo, tomamos tres filtros de agua, de rocas con miles de conductos porosos, como los que se usaban en algunas zonas campestres de Canaria.
http://www.anwarvazquez.com/2014/lug...rificacion/
Fijamos cada uno de ellos, encima del otro; a una distancia prudencial.
Vertimos agua en cada uno de ellos,
Después recolectamos toda el agua que se escurría de forma continua y aleatoria, por dentro de los miles de poros de los tres filtros; en un recipiente que pusimos debajo del último filtro.
Llevamos esa agua a tres prestigiosos laboratorios: uno de física, otro de química y otro de microbiología.
Los laboratorios de quimica y microbiologia, nos respondieron inmediatamente, que eso era imposible de saberse; porque según los fisicos, una molécula de agua, es indistinguible de otra molécula de agua.
Los fisicos, al cabo de muchos años de agotar la paciencia de los mejores ordenadores del planeta: Nos devolvieron un mapa llenos de puntitos, donde el color rojos representa el agua del primer filtro; el color azul, el agua del segundo filtro y los espacios en blanco entre el color azul y el rojo, el agua del tercer filtro.
Después nos dijeron, que cualquier resultado que nos hubieran dado los químicos y los biólogos que no eran muy creíbles; ya que ellos usan los instrumentos que crean los fisicos y no poseen grandes conocimientos de metafísica-matemática.
A lo que Ronaldo y yo respondemos:
Ellos ni se molestaron en usar ningún instrumento, ni hicieron ningún cálculo; porque dicen que el problema, según la mecánica cuántica, esta dado; porque no puedes distinguir una molécula de agua de otra.

virgilioovirgilioo

No lo entiendo, puedes explicarlo más y el porqué viene a colación del post ??

Gracias

Tom Wood GonzalezTom Wood Gonzalez

Te explico. El timo físico de todo esto, esta entes de la boca de los telescopios, cualquiera sean estos. Fijate bien, porque se han derramado ríos de dolares y de tintas; sobre cimientos fisicos nulos. Te explico, para que ni tu, ni nadie, se deje confundir por la semántica de ningún metafísico-matemático.
Se que trataran de enredarte, pero la clave para el neófito, es decirles, que te convenzan con lógica científica clara (la física fundamental, al contrario de lo que ellos dicen, es muy clara en todo):
Como pueden distinguir un fotón CMB, salido desde los primeros instantes del hipotético Big Bang; de los millones de fotones de igual frecuencia, emitidos desde los millones de conglomerados de metagalaxias, desde los millones de metagalaxias más cercanas, desde los millones de galaxia más cercanas, desde la galaxia de Andrómeda, desde la la modesta galaxia que es la Vía Láctea, desde el sistema solar, hasta que finalmente llega a la tierra.
Ya explicaba que los fotones (otra cosa que no existe, tal y como ellos plantea, pero ese es otro tema) son partículas indistinguibles uno de otros; si ocupan el mismo lugar en el espectro electromagnético, como en este caso. Es decir, si son de la misma frecuencia.
Los fotones van llegando al detector del telescopio, de forma continua y aleatoria; desde todos los confines del vasto universo.
“No tienen números como los futbolistas, machitas de pintura,… o un logo en la espalda que diga: equipo de fotones Vía Láctea, equipo de fotones Andrómeda,… atletas de alto rendimientos del club CMB.”
Ahora, para el mediático caso de Bicep2; y de cualquier experimento con cuantos electromagnéticos, de cualquier “banda” del espectro electromagnético: Tu si puedes distinguir los modos de los fotones polarizados, dentro de los demás fotones que te llegan. Ahí no hay ninguna fisura física. Lo que no puedes saber con seguridad es, desde qué plano galáctico, o estelar; si no es en el visible, fueron emitidos. Porque todos los fotones polarizados de ese modo; independientemente de donde se emitan, siguen siendo indistinguibles, según todos nuestros experimentos.
Así que aquí también, tú tienes que quitar y poner, de todos ellos; los que más te convengan, para demostrar, lo que se te ocurra demostrar; en este caso la existencia de las hipotéticas ondas gravitacionales o la hipotética inflación. Y eso amigos míos, no es aquel antiguo método experimental que nos enseñó Galileo. El de la física, para explicar y que se ajustaba a lo natural. Sino física sesgada, a los antojos y simpatías formativas de los “gobernantes de turno”; que obliga a lo natural, a ajustarse a la metafísica-matemática.
Mientras no se tenga un método físico claro, unos cimientos sólidos; para casar cada fotón de CMB, con cada lugar del universo de donde viene; pues esto es un timo para incautos. Y como eso parece imposible físicamente; pues a eso se le echara toneladas de tierra encima. Todos los beneficiarios miraran hacia otros lados, cuando se les hable del asunto. Se conjugaran las más exquisitas semánticas; aunque ni ellos mismos las entiendan o las crean. Se darán premios Nobel u otros premios cualquiera, de los que se inventan. Y todos seguirán adelante autocomplaciendose y llamándose investigadores. Ahora, trascender como física; eso será más difícil con los años y las nuevas generaciones de fisicos que iremos formando.

busgosubusgosu

Incluso un muro de hormigón puede tener un fondo de radiación con semejantes resultados.
Comprobar que es cierto, qué supondría

Tom Wood GonzalezTom Wood Gonzalez

Mira, los metafísicos-matemáticos están muy frustrados, debido a su falta de imaginación experimental, y en la actualidad luchan por validar cosas, sin sentido comun físico. Aunque tengan que partir o construir sus diarreas mentales sobre la biblia. O que haya que tener más fe que el Papa para creerlas o justificarlas.
Cosa como la Inflación, el Big Bang, el vacío cuántico universal, el espaciotiempo junto, las dimensiones extras, los viajes en el tiempo, espaciotiempo insustancial a mayor velocidad que la luz, neutrinos con masa, entrelazamiento cuántico, relación del CMB con el hipotético Big Bang, campos fantasmagóricos y omnipresentes, como el de Higg, y todo lo demás que es inmedible físicamente; pues de la forma que lo enfocan, casi que no son más que mercadotecnia física; para buscar fondos.

Tom Wood GonzalezTom Wood Gonzalez

Es que después de el boom de la física nuclear (en lo civil y militar), a mediados del siglo pasado, durante la guerra fría y del boom de la física del estado sólido de finales de ese mismo siglo; la mayoría de los fisicos se estan sacando los ojos por tener un trabajo estable y copar los escasos presupuestos científicos.
http://francis.naukas.com/2011/04/21...s-doctores/
Actualmente, el dinero se le da más fácil, a los experimentos químicos y biológicos; que a los experimentos fisicos. Ya que los experimentos fisicos trascendentales; demoran más en ser productivos.
Y si un físico dice, por ejemplo:
Necesitamos dinero para construir un acelerador, para seguir explorando la física en la próxima región de interacción desconocida. Incluso si tu desespero por la responsabilidad, no dejar de comer a más de 10 000 bocas, te lleva hasta decir, que el Higg, tiene consecuencias para la vida.
http://francis.naukas.com/2012/11/09...la-materia/
Pues nadie te da un centavo.
O decir que un acelerador, que es para investigar partículas, por supuesto; trae aparejado un desarrollo enorme en otras disciplinas.
http://francis.naukas.com/2014/03/10...00-tev-c-m/
Algo que se supera por mil, diversificando esos fondos en cientos de investigaciones; o invirtiendolos en prometedoras startups (por ejemplo, como lo fue Facebook).
Ahora, si dices algo así como; que su campo fantasmagórico, estilo Dios, que le da masa a ciertas partículas; pues nadie se resiste. O si dices que se necesita estudiar los neutrinos; porque casi ninguna publicación teórica, de física nuclear, tiene veracidad, hasta que no sepamos que son. Pues nadie te da un centavo. Pues hay que decir que tienen masa, probarlo y defenderlo de alguna forma rara; para obtener los fondos y seguir hacia delante.
http://conexioncausal.wordpress.com/...-el-futuro/
Yo no digo que los fisicos sean mentirosos concientes; solo que dicen mentiras piadosas para autocomplacerse, o posicionar sus investigaciones.
Sería muy bueno, solo poder decir, que se necesitan muchos fondos para investigar en física básica, ya que “todos saben”; que eso desarrolla las demás ciencias, mejora nuestra existencia material, nuestra calidad de vida, y además nos proporciona emociones espirituales indescriptibles. Pero eso no funciona casi nunca; para que te den el dinero.

Tom Wood GonzalezTom Wood Gonzalez

Lo del símil es parecido. El primero, segundo y tercer filtro de agua, serían como los porosos cuerpos interestelares, en donde de forma continua y aleatoria, pasa o se produce radiación electromagnética, con frecuencia CMB. El recipiente que colecta esa agua, sería como el satélite Planck. Pero como una molécula de agua, es indistinguible físicamente, de otra molécula de agua (como los fotones), pues será imposible, que laboratorio alguno; te pueda decir de qué filtro partió cada molécula de agua. Así que cualquier criterio después de eso, después de colectar el agua, será un dudoso sesgo subjetivo; por más iluminado que tu seas. Inclusos, si usas los análisis estadísticos o ordenadores más potentes del mundo.
Incluso, hasta cierto punto, aquí hay una doble moral; porque casi por eso mismo, la homeopatía, es acusada de pseudociencia.
http://cuentos-cuanticos.com/2013/03.../#more-5391

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