CURIOSIDADES PRIMIGENIAS


En las entradas anteriores hemos visto una serie de extrañas coincidencias que se producen en el origen del universo, eslabones de una cadena estratégicamente ensamblada que condujeron al origen de la vida. Tratábamos cuestiones que se escapan a nuestro pensamiento cotidiano porque se encuentran ocultas en los entresijos más profundos de la naturaleza. Pero, en ocasiones, estas coincidencias están delante de nuestros ojos y, aún así, no reparamos en lo mucho que su refinado ajuste influye en  nuestra existencia. Podemos preguntarnos...
 
¿Por qué existe la materia?
En los primeros momentos del universo la temperatura era extremadamente alta y la creación-aniquilación de partículas y antipartículas se encontraba en equilibrio. Pero al disminuir la temperatura debido a la expansión, los fotones ya no tenían energía suficiente para generar dichos pares y los existentes se fueron aniquilando para formar nuevos fotones. A pesar de todo,  por alguna causa que no puede explicar ni la teoría del Big Bang ni el Modelo Estándar de la física de partículas, se habían creado más partículas de materia que de antimateria, lo que se conoce como la violación de carga - paridad (violación CP). Esta asimetría se calcula que podría ser de 1010+1 (¡si, si, más 1 sólo!) de partículas por cada 1010 de antipartículas. No se sabe qué produjo dicha asimetría, pero sin ella en el universo tan sólo sería una sopa de fotones.



La antimateria está de actualidad, mira este enlace:



¿Por qué el universo tiene tres dimensiones?
Si en la formulación matemática de las leyes físicas se había descubierto que existían muchas dimensiones… ¿por qué el universo tan sólo tiene tres?
En 1955 el matemático británico G.J. Whitrow nos proporcionó una respuesta. Las condiciones físicas sobre la Tierra han permitido la evolución del hombre. Durante los primeros millones de años de la evolución orgánica la intensidad de la radiación solar sobre ella no ha cambiado, ya que las formas de vida superiores se habrían destruido. Para que la intensidad sea constante, la distancia de la Tierra al Sol no puede haber cambiado demasiado. Por lo cual la órbita no sólo debe ser casi circular sino que también debe ser estable. Mediante un teorema de la teoría orbital clásica se puede llegar a deducir que para que una órbita casi circular sea estable el número de dimensiones no puede ser mayor de tres. Como las formas superiores de vida animal poseen una estructura geométrica incompatible con un espacio bidimensional, la única solución es que el espacio posee justamente el número de  dimensiones compatibles con la existencia del ser humano.



¿Por qué el universo se ve igual desde cualquier lugar donde se observe y en la dirección en la que se mire?
Según el principio cosmológico, el universo es homogéneo e isotrópico a gran escala. ¿Qué quiere decir esto? Pues que el universo se ve igual independientemente del lugar desde donde se le esté observando o de la dirección a la que se mire. Sin embargo, a escala local el universo  ni es isotrópico  ni homogéneo, esto es debido a la existencia de las galaxias.

Universo isotrópico
Universo homogéneo

La explicación que aportan Collins y Hawking tras estudiar matemáticamente modelos cosmológicos en un conjunto de universos posibles, es que los que inicialmente son homogéneos pueden expandirse a una velocidad superior, inferior o igual que la velocidad mínima para evitar que se contraiga. 

El universo se expande como si fuera un  globo, todos los puntos  se van alejando la misma forma. Todos podrían parecer el centro del universo


Los que tienen una mayor velocidad no tienden a la isotropía. Los que tienen velocidad inferior no disponen de tiempo para formar galaxias y estrellas porque se vuelven a contraer. Así pues, nuestro universo tiene una velocidad muy próxima a la velocidad mínima para evitar la contracción. Estos universos son una excepción entre los universos homogéneos, sin embargo son una regla entre los que es posible la vida humana. La conclusión es que el modelo de nuestro universo es extremadamente raro, sin embargo es necesario para que surja la vida en él.

Aquí os dejo un video de la "Hora de José Mota" donde Blasa le cuenta a Punset su particular forma de entender la expansión del universo y los misterios del Big Bang, porque también hay que poner humor a la ciencia... que lo disfruteis


video







Ciclo del carbono
¿Por qué el carbono es tan abundante?
La vida en la Tierra está basada en el carbono y está presente en todos los compuestos relacionado con ella. Se trata de un elemento muy peculiar. El átomo de carbono tiene la capacidad de poder unirse a otros átomos iguales que él para formar largas cadenas lineales o cíclicas necesarias para  crear vida. Sin embargo, este preciado elemento tan importante para nosotros debería existir más como un remanente en el universo que como un elemento abundante,  entonces  ¿Por qué hay tanto?




El carbono se forma en el interior de las estrellas en dos etapas a partir de núcleos de helio (también denominados por los físicos como partículas alfa). Dos partículas alfa se combinan para formar un núcleo de berilio. Pero para formar un núcleo de carbono se necesita una partícula alfa más. Este último motivo sería suficiente para considerar al carbono complicado “de hacer” y es aquí donde entra en juego una curiosa propiedad denominada resonancia que hace posible que esta segunda fase se realice a una velocidad sorprendente ya que esta propiedad se da cuando la particula que se va a formar tiene exactamente la energía de las partículas que lo van a formar. Y es que la energía de las partículas implicadas más la del calor de la estrella donde se genera da lugar a una energía justo por encima del nivel del núcleo de carbono, lo que lo hace posible existir.





La segunda vez que tiene suerte el carbono es en su fusión  con otra partícula alfa más para formar el oxígeno (otro elemento crucial para la vida). La falta de resonancia en la formación del oxígeno desacelera la rapidez con la que se forman éstos núcleos por lo que gracias a esto no todo el carbono se transforma en oxígeno. 
Atómo de carbono realmente agradecido

A todo esto hay que añadir el ajuste preciso de la fuerza nuclear fuerte, que como vimos en la entrada anterior,  influye en los procesos de formación del núcleo de tal forma que hace posible que pueda existir tanto el carbono como el oxígeno en cantidades abundantes para que pueda existir la vida.

 




 “Los átomos de carbono en nuestro cuerpo, responsables de la maravillosa flexibilidad de las moléculas de ADN que encontramos en la raíz de nuestra complejidad, se han originado en las estrellas como resultado de estas coincidencias.”

John D. Barrow














Referencias
-          Teorías del todo: hacia una explicación fundamental del universo. John D.Barrow
-          Una revisión de las teorías sobre el origen y la evolución del universo. John Auping Birch