El horizonte de la Física Fundamental

Charlas de los investigadores del programa de Atracción de Talento de la Comunidad de Madrid (Modalidad I) Daniel Areán, Guillermo Ballesteros, y Miguel A. Sánchez-Conde en el ciclo de conferencias de la residencia de estudiantes “El horizonte de la Física Fundamental”.

 

Superconductividad de alta temperatura y teoría de cuerdas

La superconductividad es una propiedad de algunos materiales que permite la conducción de corriente eléctrica sin resistencia. Los materiales superconductores tienen, además, tendencia a “expulsar” a su exterior el campo magnético. Estas propiedades inusuales han permitido desarrollar sorprendentes aplicaciones tecnológicas, como por ejemplo trenes de levitación magnética. Los superconductores más más conocidos se comportan como tales a muy baja temperatura, cerca del cero absoluto (es decir -273 grados Celsius). Sin embargo, existen algunos superconductores que poseen dichas propiedades “tan solo” a unos -200 grados Celsius. La teoría que describe los superconductores usuales no permite entender el comportamiento de estos otros superconductores de “alta temperatura”. En su charla, Daniel Areán nos explica nuevas ideas que intentan relacionar la superconductividad de alta temperatura con la teoría de cuerdas y los agujeros negros.

 

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El origen de la materia oscura

Uno de los hechos más asombrosos del mundo en el que vivimos es que tan solo un 5% de toda la materia y energía que contiene corresponde a las partículas elementares “ordinarias” que constituyen las estrellas, minerales, …, moléculas y átomos que nos rodean. El 95% restante se divide en dos extrañas componentes que llamamos materia oscura (27%) y energía oscura (68%). La segunda de éstas, más abundante, es responsable de la expansión acelerada del Universo, mientras que la primera (la materia oscura) es esencial para entender la dinámica y la formación de las galaxias. El nombre de materia oscura, proviene de que esta componente del Universo no interacciona (o lo hace muy débilmente) con las partículas elementales “ordinarias”, por lo que no podemos observarla directamente con telescopios ópticos ni en ningún otro rango del espectro electromagnético. Su existencia y abundancia se infieren, sin embargo, de manera indirecta gracias a una multitud de observaciones astronómicas, astrofísicas y cosmológicas que nos permiten determinar sus efectos gravitatorios en diversos procesos físicos que tienen lugar en diferentes épocas de la vida del Universo. Un gran número de experimentos y observaciones  compiten actualmente entre sí por desvelar el origen y la naturaleza de la materia oscura, intentado discernir entre diferentes propuestas que los físicos han desarrollado durante las últimas tres décadas. En su conferencia, Guillermo Ballesteros nos presenta las observaciones que evidencian la existencia de la materia oscura, sus propiedades y algunas de las ideas candidatas para entenderla: desde nuevas partículas elementales hasta agujeros negros.

 

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Rayos gamma

El instrumento que ha tenido más repercusión en el desarrollo de la astrofísica es el telescopio. Los primeros telescopios, concebidos a principios del siglo XVII, fueron simples anteojos que nos permitían acercar nuestra mirada a objetos como planetas y estrellas. Durante varios siglos el diseño de estos instrumentos fue mejorando con el objetivo de obtener imágenes con mayor resolución, más nítidas y luminosas. La observación científica del cielo en longitudes de onda lejanas de aquellas visibles para el ojo humano se inició hace menos de cien años. En concreto, la astronomía de rayos gamma comenzó a finales de la decada de los años 60 del siglo pasado. Estos nuevos instrumentos nos revelaron un universo que había permanecido oculto hasta el momento. Un universo plagado de fenómenos violentos, altamente energéticos, cuyo estudio nos está permitiendo desentrañar la física de un sinnúmero de objetos diferentes: agujeros negros, estrellas de neutrones en rotación, estrellas binarias, explosiones estelares, etc. En su charla, Miguel A. Sánchez Conde nos habla de la astronomía de rayos gamma y de como ésta nos ayuda no solo a comprender muchos sistemas astrofísicos si no también a explorar la misteriosa materia oscura.

 

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