dilluns, de novembre 08, 2010

Fotons empaten; Einstein Guanya.

La ciència avança a base de corregir teories errònies antigues o de completar les teories incompletes. De fet, una teoria incompleta podem considerar-la, en certa manera, errònia, cosa que fa que totes les teories que fem servir siguin susceptibles de ser corregides ja que no tenim cap “teoria de tot”. El cas més apassionant és el de la física, on la teoria de la relativitat i la quàntica tenen l’honor de ser les principals, però que sabem que són mútuament incompatibles. És a dir, sabem que si una és certa l’altre ha de ser incorrecta.

O, com es pensa més generalment, les dues són incompletes i ens cal una nova teoria que expliqui tant el que passa a escales astronòmiques com a escales subatòmiques. Una teoria de la gravetat quàntica. Quasi res!

La que aparentment ho té més magre és la relativitat. És més antiga i no inclou els coneixements sobre la física quàntica que van sorgir al llarg del segle XX. Però el treball de l’Albert Einstein està resultant particularment resistent. Ara ja hi ha moltes teories que intenten ocupar el lloc de la relativitat, algunes de particularment interessants i prometedores, com la teoria de cordes, i altres de més exòtiques, com la dels llaços quàntics.

Però justament aquesta teoria, la dels llaços quàntics, a patit la resistència de la relativitat. I la culpa la van tenir un parell de fotons provinents d’una altre galàxia.

El 9 de maig de l’any 2009 el Telescopi Espacial Fermi va detectar un feix de raigs gamma provinents de l’espai llunyà. Aquestes radiacions es detecten de tant en tant, provinents dels nuclis de galàxies llunyanes. Això vol dir que es tracta de fotons que han fet un llarguíssim camí fins arribar aquí. En el cas dels detectats en el feix l’any passat, anomenat GRB 090510, es va establir que provenien d’una galàxia situada a 7300 milions d’anys llum de distància. Si fa no fa, a mig camí dels límits de l’Univers conegut.

Aquesta dada ha resultat ser molt important, perquè hi ha un fet que la teoria dels llaços quàntics i la de la relativitat prediuen diferent. Segons la relativitat, dos fotos sempre aniran a la mateixa velocitat sense que l’energia que tinguin un i altre els afecti. En canvi, la dels llaços quàntics diu que els fotons amb més energia aniran lleugerament més de pressa que els menys energètics.

La diferència prevista és molt petita, però en el cas del feix GRB 090510 s’hauria d’haver detectat. Primer perquè porten viatjant més de set mil milions d’anys. Una diferència, per petita que sigui, seria detectable després de tant temps. I, a més, dins el feix hi havia fotons amb energies molt diferents. Concretament en un parell de fotons, l’un tenia una energia un milió de vegades superior a l’altre.

Eren la combinació ideal per posar a prova les dues teories. Si la dels llaços era correcta, un fotó arribaria abans que l’altre, però el cas és que van arribar pràcticament al mateix moment, amb una diferència de nou dècimes de segon. Un empat tècnic que dóna la victòria a la Teoria de la Relativitat.

Tot plegat és una de les característiques més divertides de la ciència. Una bona teoria ha de permetre fer prediccions que es poden posar a prova. Tècnicament es diu que la teoria ha de ser falsable (o que ha d’haver manera de demostrar si es falsa). Si les prediccions no es compleixen vol dir que la teoria no es correcta i cal seguir trencant-se les banyes. En realitat, això és la principal diferència amb les pseudociències, que afirmen moltes coses però que no hi ha manera de posar a prova.

Actualització. Gràcies a l'Alasanid, he trobat aquest fragment de "The Big Bang Theory". Per si teníeu algun dubte sobre el nivell científic de la sèrie, no us perdeu la discussió Teoria de cordes versus Teoria de llaços i com pot afectar... les relacions de parella

11 comentaris :

Carquinyol ha dit...

A mi tot això que expliques avui se'm fa gran, començant pels set mil milions d'anys i acabant pels mètodes amb els que es calculen el temps que ha frigat un fotó en fer un viatge i amb els que es sap el seu punt d'origen.

Dan ha dit...

Home! Si pretens explicar l'Univers en la seva totalitat, inclent el temps, l'espai i l'energia des de galàxies llunyanes fins als components dels quarks,... doncs cal treballar amb coses que desafien la imaginació.
Però al final, dos senzills fotons fan que la cosa rutlli o no.

Carquinyol ha dit...

En canvi els creacionistes ho tenen fàcil.... xDDD

Dan ha dit...

Aquests fan trampes. És impossible trobar la manera de posar-los a prova. I com que defensen coses que no son falsables... el que diuen no te cap valor.

Clidice ha dit...

Si que en té de valor: econòmic a tuttiplen. Ara si et poses un cucurutxo al cap, prens un bastó d'or i dius les mateixes coses amb veu de tro potser si que te'n sortiràs amb les masses. La capacitat d'Einstein per assimilar les teories conegudes, "falsabilitzar-les", i donar-nos la relativitat és el més admirable. Costa molt "tombar-lo" oi?

Dan ha dit...

Mmmm. La propera vegada que presenti els resultats d'algun experiment ho farè tal com dius, a veure si surt més creïble! Encara que això d'anar vestit amb faldilla, no m'hi acabo de veure...

Carquinyol ha dit...

Quan ho facis avisa per a que la meva càmera i jo estiguem allà, Pope C Peus (tu portes el número davant del nom!!!)

Brian ha dit...

Si ho he entès bé aquestes observacions del Fermi suposen un contratemps important per a la teoria dels llaços quàntics però no per a la de les cordes (tot i que aquesta última es subdivideix en un munt de variants). Per altre banda, segons un dels enllaços que proposes, els científics que donen suport a la segona superen en un ordre de 1 a 10 als que donen suport a la primera. ¿Vol dir tot plegat que encara podem apostar per la teoria de cordes?

Dan ha dit...

carquinyol. Subestimes el meu sentit del ridícul. però amb una dosi d'alcohol adequada potser aconseguiries aquest document :D

Brian. Exacte. la de cordes es la que genera més esperançes ara per ara. de totes maneres, tampoc és la única, que n'hi ha més. i fins i tot dins la de cordes hi ha variants.
A més, estèticament, això d'un univers fet a partir de vibracions de cordes unidimensionals em sembla estèticament fantàstic. La música de les esferes passa a ser la música que origina l'Univers. Després de tot, la música només és una vibració feta amb gràcia. L'Univers seria la més magnifica simfonia!

Alasanid ha dit...

És molt forta la relativitat (general) (tant que no és obligatòria a física!! (ub com a mínim)).

Com no podia ser d'altra manera Sheldon 1 Leslie 0

Dan ha dit...

Leslie te raó. ofereix mes maneres de verificar. la llàstima es que la verificació va sortir malament. :-)
TBBT sempre brutal!