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¡Al infinito y más allá! De los infinitamente pequeño a lo infinitamente grande

Una mirada científica a los dos extremos del universo, que actualmente necesitan ser comprendidos simultáneamente
by

Diego Gallego

on 4 November 2014

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Transcript of ¡Al infinito y más allá! De los infinitamente pequeño a lo infinitamente grande

... Y aún cabe otra Tierra en medio!
1.5 ua ~ 12 minutos luz ~ 10 m
Marte
¡Al infinito y más allá!

Fuerzas
Hasta el momento la teoría de Einstein ha superado todas las pruebas...
Atracción eléctrica
"Un pequeño paso para el hombre, un gran salto para la humanidad"
Neil Armstrong
Hay algo fundamental que no entendemos del mundo microscópico
De lo infinitamente pequeño a lo infinitamente grande
Diego Gallego
Grupo de Física Teórica y Computacional- UPTC
email: diego.gallego@uptc.edu.co
Coloquio de Ciencia-UPTC
Octubre 30 2014
Luz, campos electromagnéticos
Energía y Muchos elementos
cargas y corrientes
¿Cómo rayos funciona este titan?
100 m=10 m
Issac Newton
Galileo Galilei
James Maxwell
Michael Faraday
Ludwig Boltzmann
Sadi Carnot
12776 km~10 m
Más de 120 mil veces el parque Pinzón
Dist. Tierra-Luna~384400 km ~ 1.2 segundos luz ~ 30 Tierras~10 m
~1.4 millones de km ~3.6 veces Tierra-Luna
~ 140 Tierras~ 10 m
Distante 1 ua = 150 millones de km ~ 10 m
~ 8 minutos luz ~400 veces Tierra-Luna
¿Por qué su órbita se mueve tanto?
A medio camino Sol-Tierra
Mercurio
¡Yo sé!
Lo llamo
Relatividad
Parque Pinzón
Auditorio
Usted está acá
Movimiento
¡El espacio-tiempo es curvo!
Europa
Un lugar muy similar a la Tierra
Posee más agua que la Tierra.
Presenta placas tectónicas.
Aquí está usted
Así se ve la Tierra a 6 mil millones de kilómetros
~ 40 ua
~5 horas 20 mins. luz
~ 10 m
1500 soles
A 5000 años luz~ 10 m
A 4 años luz ~ 10 m
Sistema Centauri
Vista del Hubble
Vida de estrella
De pende de su masa
Exoplanetas
Guarderias cósmicas
También son cementerios
Alrededor de un millón de millones de estrellas
100 mil años luz ~ 10 m
Usted está acá
A 2.5 millones de años luz ~10 m
¡Sonrían!
Andrómeda
La Vía Lactea
¿Por qué giran así galaxias?
o sí?
No sé
Hay algo que no vemos
Mi teoría es incompleta
fr correcciones
materia oscura
El grupo local
5 millones de años luz~10 m
Usted está aquí
Supergrupo local
500 millones de años luz~10 m
usted está acá
Laniakea
Supergrupo de Virgo
Si alguien nos vigila desde el extremo
3 millones de galaxias grandes
60 millones de galaxias enanas
Flujo de Laniakea
La foto más vieja de nuestro universo
13500 millones de años lleva viajando esta luz
100 mil millones de años luz~ 10 m
Hay algo más allá
El universo observable
Edwin Hubble
Georges Lemaitre
Nuestro universo se expande... hay puntos en el espacio que se alejan más rápido que la luz... puntos que nunca podremos ver!
¡Aceleradamente!
¿Energía oscura?
El multiverso
Agujeros negros
¿Monstruos tragones?
¿Paso a otro universo?
¡Para salir debe moverse más rápido que la luz!
nada
te quemas
¿La información se pierde?
¿Se alcanza a formar?
¿Queda en la superficie?
¿Cómo se comporta el espacio y el tiempo adentro?
¡Debemos entender mejor el mundo de lo muy pequeño!
Periodo Cámbrico
En un futuro tal vez fotos más viejas, pero de no de luz.
Los agujeros negros pueden evaporarse
0.1 m=10 cm = 10 m
Hoja de árbol
¿Por qué no se chocan?
Solvay 1927
¡El mundo microscópico es reloco!
2
7
8
5.4 ua ~43 min luz
9.5 ua ~ 1 hora y 1/4 luz ~ 10 m
12
9
11
12
16
19
21
22
22
25
26
¿Y por qué tan pequeña?
¿Qué pasa al tratar de entrar?
10 m
-1
1
10000
=10 m
-4
m
10 m
-8
Microscópio electrónico

Átomo carbono
10 m
-10
¿Cómo se forma?
e
-
¿Cómo y donde está el electrón?
¡Error!
¡Error!
P. Sherman 42, Calle Wallaby, Sydney
¡No podemos determinar simultáneamente la posición y rapidez del electrón!
El electrón no choca con el núcleo pues no tiene simultáneamente definidos su posición y velocidad.
~10 m
-14
¡Un alfiler en un estadio de fútbol!
Mecánica cuántica
¿Cómo resulta que de lejos se relpelen y muy cerca se atraen?
Protones
¡Lejos de mí!
¡Aléjate!
¡Nos amamos!
Existen otras fuerzas, además de la eléctrica y gravitacional
Interacciones nucleares
ingredientes para hacer un universo
¿Eso es todo?
¿la materia oscura?
y...
¿la gravedad?
¿la energía oscura?
Gran colisionador de hadrones LHC
Otras preguntas
¿Cómo resulta qué somos tan ligeros?
¿Qué se hizo la antimateria?
Teoría de supercuerdas
Elegante y atractiva.
Contiene suficientes ingredientes para responder las anteriores preguntas.
¿un problema?
Predice 10 dimensiones
10 m - 10 m
-17
-30
Pequeñas direcciones enrolladas
Dependiendo cómo se enrollen vemos un universo distinto.
El multiverso desde lo microscópico
El multiverso permite explicar por qué la energía oscura es tan pequeña
Ha sido posible estudiar y entender en detalle agujeros negros similares a los que se observan.
Núcleo atómico

¿Cuál es la idea básica?
Aplicar relatividad y cuántica a cuerdas
~10 m
-32
Dependiendo del modo de vibración cambian las propiedades de las partículas.
Resumen
Desde nuestra "insignificante" posición cósmica hemos desentrañado los mecanismos de nuestro universo a escalas de lo muy grande y lo muy pequeño.
Incluso podemos estar en un punto de descubrir algo más grande que nuestro universo, basados en predicciones de lo más pequeño que hemos imaginado, una supercuerda.
En general nos encontramos en un punto donde la comprensión de lo muy grande y lo muy pequeño están íntimamente ligados.
¡Gracias!
Nave Cassini, 19 de julio 2013
Nave Viajero 1
14 de febrero 1990
Explorar el cosmos desde la comodidad de nuestro vecindario.
El Sol es una estrella entre millones de millones
miles de billones de planetas ahí afuera
No sólo hay mucho otros soles sino que...
Sol
¡El universo es como un agujero negro al revés!
Colisionadores
Máquinas gigantes para "ver" el mundo microscópico
10 m
-18
10 m
-22
10 m
-18
Protón
Quarks
10 m
-15
Todo lo que vemos en el universo está hecho de esto
Agujeros negros supersimétricos
Cada punto es la imágen de un átomo utilizando un microscópio de tunelamiento.
Dificultades de ver el micromundo
Las fronteras del espacio y el conocimiento.
De nuestra casa al universo observado
Lo que le hacen a los pobres protones en el LHC
Un paseo por el LHC
Cómo sabemos qué tan lejos están
Las siguientes son partes y videos que por falta de tiempo no entran en la presentación.


El universo
tiene su antiuniverso
Enrollamos 6 direcciones
¿Por qué tiene pecas?
De partículas
8,6 km de diametro
Música de fondo: variaciones para vientos, cuerdas y teclados de Steve Reich
Video ganador de concurso para explicar brevemente la teoría de cuerdas.
Cómo de hecho se ve un átomo cuando se le fotografía. Tomada de http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e213001
http://htwins.net/scale2/lang.html
Enlaces interesantes
http://www.atlasoftheuniverse.com/universe.html
http://apod.nasa.gov/apod/astropix.html
10 m
-10
¿Qué tan grande es un átomo?
Materia oscura
http://ed.ted.com/series/before-and-after-einstein
El principio de incertidumbre.
www.youtube.com/watch?v=TQKELOE9eY4
www.youtube.com/watch?v=nFbTIDS1Nls
www.youtube.com/watch?v=KfAs2hztDtI
www.youtube.com/watch?v=HneiEA1B8ks
Cuestión de tamaño
www.youtube.com/watch?v=jY_0U3e-Az0
www.youtube.com/watch?v=17jymDn0W6U
www.youtube.com/watch?v=ZCrHejgmpf0
www.youtube.com/watch?v=ONcVBxcwyv4
www.youtube.com/watch?v=oSCX78-8-q0
www.youtube.com/watch?v=_wj9qTNV_6w
www.youtube.com/watch?v=l5tFb2bftZI
El estudio detallado del "vapor" de un agujero negro muestra que la información no se pierde.
El protón se puede romper
Límite de lo que hemos observado
Existen fuertes indicios desde supercuerdas de que el universo puede ser descrito como un holograma.
Lo que observamos es realmente la proyección de un universo en más dimensiones, en lo que se conoce como principio holográfico.
https://fisicamuisca.wordpress.com/
Costo construcción 7500 millones de euros.
Protones con rapidez sólo 30 m/s inferior a la de la luz.
Lugar más vacío del sistema solar.
Puntos 100 mil veces más caliente que el interior solar.
Más frío que el espacio exterior. 1.9 K(-271 C)
Records del LHC
¿Cómo inició nuestro universo? ¿Cómo terminará?
Energía=masa
Principio de incertidumbre
¡Seis direcciones extra hacia donde moverse!
¡Tan pequeñas que no podemos viajar por ellas!
Otra forma de concebir las direcciones extra es utilizando branas. Nuestro universo estaría confinado a una brana con sólo 3 dimensiones espaciales y una temporal. La gravedad podría viajar a través de las branas. En este casi las dimensiones extra podrían ser tan grandes como una pequeña fracción de milímetro.
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