Acceso libre a la tesis doctoral de Stephen Hawking

La tesis doctoral de 1966 de Stephen Hawking, Propiedades de universos en expansión, ha sido abierta al público de forma gratuita a través del repositorio de la Universidad de Cambridge, Apollo, pues era el elemento más solicitado en Apollo, con una demanda que alcanza cientos de consultas al mes. 

La tesis de doctorado de Stephen Hawking, " Propiedades de universos en expansión" , se ha puesto a disposición de cualquiera, en cualquier lugar del mundo, de forma gratuita

"Cualquiera, en cualquier lugar del mundo, debería tener acceso libre y sin obstáculos no solo a mi investigación, sino a la investigación de todas las grandes e inquisitivas mentes de todo el espectro de la comprensión humana".

Stephen Hawking

La tesis doctoral de 1966 del científico más reconocible del mundo es el elemento más solicitado en Apollo, con el registro del catálogo solo atrae cientos de visitas por mes. En los últimos meses, la Universidad ha recibido cientos de solicitudes de lectores que desean descargar la tesis del Profesor Hawking en su totalidad.

Para celebrar la Semana de Acceso Abierto 2017, la Oficina de Comunicación Académica de la Biblioteca de la Universidad de Cambridge ha anunciado hoy el permiso del Profesor Hawking para que su tesis esté disponible gratuitamente y para Acceso Abierto en Apollo . Al hacer su tesis doctoral Open Access, cualquiera puede descargar y leer libremente esta investigación histórica y convincente por el poco conocido postgrado de Cambridge de 24 años de edad.

El profesor Hawking dijo: "Al hacer mi tesis doctoral Open Access, espero inspirar a la gente de todo el mundo a mirar las estrellas y no a sus pies; preguntarse sobre nuestro lugar en el universo y tratar de darle sentido al cosmos. Cualquiera, en cualquier lugar del mundo, debería tener acceso libre y sin obstáculos no solo a mi investigación, sino a la investigación de todas las grandes e inquisitivas mentes de todo el espectro de la comprensión humana.

"Cada generación recae sobre los hombros de aquellos que se han ido antes que ellos, al igual que hice cuando era un joven estudiante de doctorado en Cambridge, inspirado en el trabajo de Isaac Newton, James Clerk Maxwell y Albert Einstein. Es maravilloso saber cuántas personas ya han mostrado interés en descargar mi tesis. ¡Espero que no se decepcionen ahora que finalmente tienen acceso a ella!

Podéis meteros aquí para ver la tesis de Hawking: https://schema.lib.cam.ac.uk/PR-PHD-05437_CUDL2017-reduced.pdf

Cómo fabricar un agujero negro

Según un modelo teórico, los agujeros negros emiten espontáneamente un tipo de radiación. Para saber si es así, un científico israelí ha diseñado uno. 

Viajar hasta un agujero negro para comprobar cómo se comporta es, cuanto menos, arriesgado. Aparte de ser técnicamente imposible llegar a él con los medios actuales -el más cercano a la Tierra se encuentra a unos 3.000 años luz-, si un avezado astronauta quisiera acercarse para curiosear, jamás podría salir para contarlo. Por eso, los físicos se tienen que conformar con lo que captan los telescopios y analizar su rastro, como, por ejemplo, las ondas gravitacionales que se cree que surgen cuando se funden dos de ellos.

Una tercera opción es estudiarlos en el laboratorio, y para ello los científicos han desarrollado sistemas que tratan de imitar sus características. Según el cosmólogo Stephen Hawking, una de las peculiaridades de estos cuerpos es que emiten radiación de forma espontánea. "Se debe a la creación de pares de partículas, donde una de ellas cae al agujero negro y la otra escapa; es decir, una sale y otra entra", explica Gonzalo Olmo, investigador del Instituto de Física Corpuscular y del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Valencia.

Un modelo que usa ondas sonoras

Un hipotético observador externo podría apreciar esta radiación, asociada a la partícula que sale del agujero. Hawking formuló esta teoría en 1974, pero no se ha podido demostrar, ni directa, ni indirectamente. Ahora, el físico Jeff Steinhauer asegura haberlo conseguido. En un estudio publicado en la revista Nature Physics, este científico del Instituto Tecnológico de Israel (Technion) describe cómo ha utilizado un modelo análogo al cuerpo cósmico recreado en un laboratorio: un agujero negro acústico. Para determinar sus propiedades, en vez de luz ha usado ondas sonoras -denominadas fonones- y un gas extremadamente frío, cercano al cero absoluto.

Este gas es el condensado de Bose-Einstein, el quinto estado de la materia, postulado en los años veinte por Albert Einstein y el físico indio Satyendra Nath Bose. Lo que ha hecho el investigador del Technion ha sido medir las pequeñas variaciones que generan las ondas sonoras en la densidad del condensado. Estas oscilaciones se sitúan a ambos lados del horizonte por el que se propagan las ondas en el agujero acústico. "Steinhauer ha estudiado las correlaciones que existen entre esas fluctuaciones a ambos lados del horizonte y ha encontrado indicios compatibles con lo que se esperaría si el horizonte acústico generase radiación de Hawking", resume Olmo.

Pese a lo prometedor del hallazgo, la mayoría de los investigadores señala que no se puede extrapolar a un agujero negro real. Lo que miden los científicos en los laboratorios son las propiedades cuánticas del sistema, unas características prácticamente indetectables en los agujeros astrofísicos debido a su gran tamaño. "Los efectos de la mecánica cuántica son importantes cuando se trata de objetos microscópicos. Aunque, en principio, esta teoría puede describir todo el universo, si se trata de cosas grandes se usa la mecánica clásica", aduce Roberto Emparan, del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la Universidad de Barcelona.

El estudio ha causado una gran controversia

Los científicos llevan décadas tratando de probar la existencia de esta radiación. "Desde que era estudiante de doctorado, hace más de veinticinco años, se viene anunciando que está a punto de conseguirse", recuerda Emparan. Para ello, a lo largo de este tiempo se han ido probando distintas estrategias. Estas emplean superfluidos, fibras ópticas, polaritones -partículas híbridas de luz y materia-, anillos de iones... También se han utilizado flujos de agua, aunque, en este caso, lo que se intenta recrear no es un agujero negro, sino uno blanco, cuya principal característica es que en él no puede entrar nada. El físico Germain Rousseaux asegura haber demostrado la existencia de la radiación de Hawking precisamente en un experimento de este tipo.

En opinión de este experto del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia, el anuncio de Steinhauer es una buena noticia. "Que haya varios sistemas físicos donde se observe el efecto demuestra que es algo universal, aunque la primera vez se predijera en un contexto astrofísico", indica. Pero Ulf Leonhardt no comparte esta visión. Este físico del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel, que lleva años buscando la esquiva radiación, al igual que su colega del Technion, cuestiona el hallazgo en un artículo publicado en el portal arXiv. "Los datos experimentales del estudio son válidos; las conclusiones y afirmaciones, no", asegura. La respuesta de Steinhauer no se ha hecho esperar, y a través de otro artículo en el mismo sitio web, refuta hasta quince de los comentarios de Leonhardt.

Otros científicos, como el citado Emparan, también tienen dudas. "El modo en que se analizan los resultados suscita demasiada incertidumbre como para concluir que se ha observado inequívocamente el efecto que propuso Hawking", señala. De hecho, antes de publicarse en Nature Physics, la investigación llevaba colgada en arXiv más de un año y no había causado demasiado revuelo entre los físicos.

Frente a los más escépticos, hay investigadores que lo tienen claro: estamos ante un hito de la ciencia. Juan Ramón Muñoz de Nova trabaja con Steinhauer en el Technion. Aunque el hallazgo lo ha realizado este físico en solitario, el español afirma haber recibido las felicitaciones de otros colegas que saben que colabora con él. "Se llega a especular incluso con que podría suponer el Nobel para Hawking, aunque ya se sabe que estas valoraciones siempre están muy infladas por la impresión del momento. Hay que ser cautos", recomienda Muñoz de Nova, que también forma parte del Departamento de Física de Materiales en la Universidad Complutense de Madrid. A su juicio, se ha demostrado que es posible usar análogos en laboratorios terrestres para estudiar fenómenos astrofísicos. A ello le añade que, según el estudio, el mecanismo propuesto por Hawking funciona, al menos, en un escenario parecido.

Captadas por primera vez luz y ondas gravitacionales de una explosión estelar

Por primera vez desde que Einstein predijo su existencia hace más de un siglo se han captado casi al mismo tiempo las ondas gravitacionales y el estallido de luz producidos por la fusión de dos estrellas de neutrones, las más pequeñas y densas del universo.

Estos astros son los restos de estrellas de gran masa que consumieron todo su combustible atómico y estallaron produciendo una supernova. Lo que queda después es una estrella de materia a tan alta presión que tiene un diámetro de apenas 20 kilómetros y donde una cucharadita de neutrones pesa unos mil millones de toneladas.

La fusión de las dos estrellas de neutrones observadas sucedió hace 130 millones de años en NGC 4993, una galaxia de la constelación de Hidra, la más grande entre las 88 conocidas. Al aproximarse y chocar, los dos astros liberaron parte de su masa en forma de ondas gravitacionales que se expandieron por el universo a la velocidad de la luz y que, según vaticinó Albert Einstein con la Teoría General de la Relatividad, deformaron a su paso el espacio y el tiempo hasta llegar a la Tierra.

El pasado 17 de agosto, a las 8:41 de la mañana hora local, el software de detección automática del observatorio de ondas gravitacionales LIGO en Hanford (EE UU) hizo saltar la alarma ante una nueva vibración en los interferómetros de luz láser. Las mismas ondas fueron captadas también a más de 3.000 kilómetros de allí por el detector gemelo de LIGO, en Luisiana, y en Pisa, en Italia, por su homólogo europeo Virgo. Dos segundos después, el telescopio espacial Fermi de la NASA y el Integral de la Agencia Espacial Europea observaron un estallido de rayos gamma, el tipo de explosión más potente en el universo después del Big Bang. Estos observatorios determinaron el punto del cielo del que provenían las señales y lanzaron alertas internacionales a decenas de telescopios en todo el mundo. Al atardecer de ese día los potentes telescopios del Observatorio Austral Europeo ya apuntaban hacia allí. En cuestión de semanas, unos 70 observatorios de todo el mundo captaron el evento en todo el espectro electromagnético, desde los rayos x a las ondas de radio pasando por la luz visible y el infrarrojo.

Premios nobel de física 2017

Göran K. Hansson, el secretario general de la Real Academia de las Ciencias de Suecia, anuncia a los ganadores del Premio Nobel de Física de 2017: Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne, el 3 de octubre de 2017. Los tres físicos norteamericanos han sido premiados "por sus decisivas contribuciones al detector LIGO y a la observación de las ondas gravitacionales". 

FISICA FUNDAMENTAL

La física es la ciencia natural que se encarga del estudio de la energía, la materia, el tiempo y el espacio, así como las interacciones de estos cuatro conceptos entre sí. El término proviene del latín. physica, y este del griego antiguo. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός, 'natural, relativo a la naturaleza'.

La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua, ya que la astronomía es una de sus subdisciplinas. En los últimos dos milenios, la física fue considerada parte de lo que ahora llamamos filosofía, química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo difíciles de distinguir.

Esta disciplina incentiva competencias, métodos y una cultura científica que permiten comprender nuestro mundo físico y viviente, para luego actuar sobre él. Sus procesos cognitivos se han convertido en protagonistas del saber y hacer científico y tecnológico general, ayudando a conocer, teorizar, experimentar y evaluar actos dentro de diversos sistemas, clarificando causa y efecto en numerosos fenómenos. De esta manera, la física contribuye a la conservación y preservación de recursos, facilitando la toma de conciencia y la participación efectiva y sostenida de la sociedad en la resolución de sus propios problemas.

La física es significativa e influyente, no solo debido a que los avances en la comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la filosofía.

La física no es solo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros basados en observaciones previas. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico con relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos.

La física, en su intento de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a límites impensables: el conocimiento actual abarca la descripción de partículas fundamentales microscópicas, el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos campos.

El gato de Schrödinger

Erwin Schrödinger plantea un sistema que se encuentra formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato en su interior, una botella de gas venenoso y un dispositivo, el cual contiene una sola partícula radiactiva con una probabilidad del 50% de desintegrarse en un tiempo dado, de manera que si la partícula se desintegra, el veneno se libera y el gato muere.

Al terminar el tiempo establecido, la probabilidad de que el dispositivo se haya activado y el gato esté muerto es del 50%, y la probabilidad de que el dispositivo no se haya activado y el gato esté vivo tiene el mismo valor. Según los principios de la mecánica cuántica, la descripción correcta del sistema en ese momento (su función de onda) será el resultado de la superposición de los estados «vivo» y «muerto» (a su vez descritos por su función de onda). Sin embargo, una vez que se abra la caja para comprobar el estado del gato, este estará vivo o muerto.

Sucede que hay una propiedad que poseen los electrones, de poder estar en dos lugares distintos al mismo tiempo, pudiendo ser detectados por los dos receptores y dándonos a sospechar que el gato está vivo y muerto a la vez, lo que se llama superposición. Pero cuando abramos la caja y queramos comprobar si el gato sigue vivo o no, perturbaremos este estado y veremos si el gato está vivo o muerto.

Ahí radica la paradoja. Mientras que en la descripción clásica del sistema el gato estará vivo o muerto antes de que abramos la caja y comprobemos su estado, en la mecánica cuántica el sistema se encuentra en una superposición de los estados posibles hasta que interviene el observador, lo que no puede ser posible por el simple uso de la lógica. El paso de una superposición de estados a un estado definido se produce como consecuencia del proceso de medida, y no puede predecirse el estado final del sistema: solo la probabilidad de obtener cada resultado. La naturaleza del proceso sigue siendo una incógnita, que ha dado lugar a distintas interpretaciones de carácter especulativo.

LAS TRES LEYES DE NEWTON

¿Que es la anti-materia?

La antimateria es un término empleado en la física y la química, para definir a la materia compuesta por antipartículas, por ejemplo un antiprotón (protón de carga negativa) o un antielectrón (electrón con carga positiva), son los que integran un átomo de antimateria, del mismo modo que un electrón y un protón componen un átomo de hidrógeno.