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¿De qué están hechas realmente todas las cosas y cuáles son las fuerzas que componen esas cosas?

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El gran cambio fue el Modelo Estándar, aquí se mostró que existen partículas aún más pequeñas (quarks, electrones, neutrino) y que hay fuerzas invisibles (gravedad, electromagnetismo, nuclear fuerte y débil) que mueven todo.

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En 1973, se utilizó la cámara de burbujas Gargamelle para estudiar cómo interactúan las partículas subatómicas. La hipótesis era que, además de las fuerzas conocidas, existían interacciones mediadas por partículas diferentes. Los investigadores observaron por primera vez la corriente neutra, un tipo de interacción más débil en la que no se intercambia carga eléctrica.

El resultado confirmó la teoría electrodébil propuesta por Glashow, Salam y Weinberg esto fue un paso para validar el Modelo Estándar de la física de partículas, que hoy nos pueden explicar cómo interactúan las fuerzas fundamentales.

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Las partículas son los componentes más pequeños de la materia y su estudio es crucial para comprender el universo. La relatividad especial de Einstein contribuye a esta área al explicar cómo cambian el comportamiento de las partículas y la materia al moverse a velocidades cercanas a la de la luz. Esta teoría permitió explicar fenómenos como el aumento de la masa relativa de las partículas al acelerarse y la dilatación del tiempo lo que fue de gran importancia para el desarrollo de la física de partículas y experimentos en aceleradores.

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¿Cómo puede ser que la velocidad de la luz permanezca constante independientemente del movimiento del observador ?

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Einstein cambia el juego con la Teoría de la relatividad especial demostrando que tiempo y espacio son relativos y dependen de la velocidad a la que te mueves. Además, la velocidad de la luz es igual para todos, siempre.

Reemplazando la visión clásica de Newton del movimiento absoluto.

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Hafele–Keating en 1971, realizó un experimento de relojes atómicos en aviones. El creía que el tiempo se dilataba a altas velocidades, como lo dice la relatividad especial. Por lo que colocó relojes atómicos en aviones que volaron alrededor de la Tierra y los compararon con relojes idénticos en tierra.

El resultado fue que los relojes en movimiento se atrasaron tal como decía Einstein, confirmando así la dilatación del tiempo.

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De esta manera, podemos notar que Einstein explicó el comportamiento de la luz y el tiempo a altas velocidades con la relatividad especial. Unos años después, amplió estas ideas con la relatividad general, que incorpora la gravedad como curvatura del espacio-tiempo, extendiendo el marco relativista. La relatividad general se basa en la especial, ya que esta describe el espacio y el tiempo sin gravedad, mientras que la general incluye la aceleración y los efectos gravitatorios, siendo la especial un caso específico de la general.

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¿Cómo se propaga la gravedad en el espacio sin un medio físico que la transmita entre cuerpos?

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La Teoría de la relatividad general describe la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa y la energía "remplazando" la idea de una “fuerza instantánea a distancia” de Newton.

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En 1919, Eddington llevó a cabo un experimento durante un eclipse solar total para verificar la predicción de la relatividad general de que la luz se curva al pasar cerca de un objeto masivo. Puso telescopios en varios lugares para observar las posiciones aparentes de las estrellas cercanas al Sol, ya que su luz pasaba muy cerca de la superficie solar. El resultado mostró que las estrellas aparecieron desplazadas exactamente en la magnitud que Einstein había predicho, confirmando que la gravedad curva el espacio-tiempo y, por lo tanto, la trayectoria de la luz.

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La relatividad general nos da una visión impresionante del universo a gran escala, explicando cómo la gravedad aparece cuando el espacio-tiempo se curva debido a las enormes masas de planetas, estrellas y galaxias. Por otro lado, la mecánica cuántica nos lleva al mundo de lo diminuto, de lo que no podemos ver, donde átomos, electrones y partículas subatómicas son lo principal. Aunque ambas teorías son diferentes, nos muestran que el universo tiene sus propias reglas dependiendo del tamaño que estemos observando. Ambas muestran que el universo tiene reglas muy distintas según la escala.

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¿Por qué la radiación del cuerpo negro no coincide con lo que dicen las teorías clásicas y como se distribuye en realidad la energía en la materia a nivel microscópico?

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Plank, Einstein, Bohr, entre otros científicos crearon la mecánica cuántica donde revelaron que la energía en realidad viene en paquetitos, denominados científicamente como "cuantos" y que a nivel microscópico las partículas son a veces onda y otras veces partícula.

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En 1982 se realizó, en Francia, un experimento llamado Aspect. Este consistía en poner a prueba la existencia de las "variables ocultas" o si la mecánica cuántica realmente describía de manera correcta la realidad por medio del fenómeno del entrelazamiento. El método que utilizaron se basaba en medir las correlaciones que tienen los pares de fotones entrelazados y los resultaron pudieron confirmar las predicciones cuánticas, descartando las teorías clásicas.

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Las estrellas brillan debido a las reacciones de fusión nuclear en su interior esto es explicado por la mecánica cuántica. Clásicamente, los núcleos atómicos positivos deberían repelerse, pero la mecánica cuántica permite que los protones superen esta repulsión mediante el “efecto túnel cuántico”, uniéndose y liberando gran energía en forma de luz y calor. Sin la física cuántica, no se podría entender el nacimiento y la vida de las estrellas, que son la fuente de los elementos químicos que componen los planetas y la vida.

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¿Qué procesos internos permiten que una estrella mantenga su brillo durante miles de millones de años?

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En los años 30 Hans Bethe descubrió que las estrellas son hornos nucleares que convierten hidrógeno en helio por medio de una fusión nuclear, es por esto que las estrellas brillan durante tanto tiempo.

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En Estados Unidos, especificamente en la mina de Homestake durante el año 1968, elaboraron un experimento para detectar neutrinos solares, donde planteaban que el sol brillaba gracias a la fusión nuclear por ende debería emitir neutrinos los cuales se pudiesen detectar en la tierra. Para confirmar esta hipótesis utilizaron un tanque subterráneo con tetracloroetileno, siendo esto capaz de registrar las interacciones con los neutrinos. Esto tubo un buen resultado ya que se pudieron registrar la presencia de neutrinos solares, siendo esta la primera evidencia directa de que la energía del sol proviene de la fusión nuclear.

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Las estrellas se agrupan en galaxias, y al observar la luz que emiten se descubrió que las galaxias se están alejando de nosotros. Esto fue la base para comprender que el universo no es estático, sino que se está expandiendo. La observación de las estrellas, organizadas en galaxias cada vez más lejanas, permitió cambiar por completo la visión del cosmos y dio origen a la evolución del universo.

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¿El universo es estático o dinámico: permanece siempre igual o cambia con el tiempo?

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Fueron muchos los siglos en los que se pensó que el universo era estático, quieto e infinito. No fue hasta 1929, que Edwin Hubble descubrió que el universo se está expandiendo, y las galaxias se alejan unas de otras en velocidades proporciónales a su distancia.

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Observación: Se descubre la aceleración cósmica, en 1998

En el lugar, se encontraban dos equipos (Supernova Cosmology Project y High-z Supernova Search).

Plantearon la hipótesis: "Al medir supernovas lejanas, se esperaba ver una expansión más lenta en el pasado."

Como resultado, según las observaciones que realizaron, que el universo no solo se expande, sino que se expande aceleradamente.

- Esta fue la primera prueba de la existencia de la energía oscura.

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Aplicaciones y Beneficios para la sociedad HOY

Aplicación: La mecánica cuántica es la base para el desarrollo de tecnología moderna, como semiconductores, que son la base de computadores y celulares. También, la resonancia magnética nuclear utilizada en la medicina. Y hoy, impulsa la computación cuántica.

Beneficios: Ha entregado múltiples avances tecnológicos y médicos muy importantes. Que logran las telecomunicaciones, acceso a la información o la revolución del diagnóstico y tratamientos de la salud. Es la base de la "vida moderna", impulsa la innovación y por ende, logran mejorar la calidad de vida de todos

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-Laura Giovo

-Francisca López

-Antonia Vargas

-Rafaela López