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Instituto Tecnológico En Electrónica Y Dibujo (I.T.E.D)

Catedrático: Manuel Salguero Grado: 5to Sección: “B” Curso: Química Carrera Electrónica

Tema: Teorías sobre el Universo

Alumno: Marvin Daniel Gutiérrez Juárez


Teoría del Big Bang

La materia, en el Big Bang, era un punto de densidad infinita que, en un momento dado, explota generando su expansión en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo. Inmediatamente después del momento de la explosión, cada partícula de materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de otra, de la misma manera que al inflar un globo éste va ocupando más lugar expandiendo su superficie. Los físicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales: Electrones, Positrones, Mesones, Bariones, Neutrinos, Fotones y un largo etc hasta más de 89 partículas conocidas hoy en día. En 1948 el físico ruso nacionalizado estadounidense George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. Sin embargo, la teoría de Gamow da una base para la comprensión de los primeros estadios del Universo y su posterior evolución. Para nosotros la base del universo es la tierra el sol esta hecho de hidrogeno y helio A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al hacerse mas grande , el helio y el hidrógeno se


enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble. Según se hacia mas grande el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radio astrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang. Uno de los grandes problemas científicos sin resolver en el modelo del Universo en expansión es si el Universo es abierto o cerrado (esto es, si se hara mas grande indefinidamente o se volverá a contraer). Un intento de resolver este problema es determinar si la densidad media de la materia en el Universo es mayor que el valor crítico en el modelo de Friedmann. La masa de una galaxia se puede medir observando el movimiento de sus estrellas; multiplicando la masa de cada galaxia por el número de galaxias se ve que la densidad es sólo del 5 al 10% del valor crítico. La masa de un cúmulo de galaxias se puede determinar de forma análoga, midiendo el movimiento de las galaxias que contiene. Al multiplicar esta masa por el número de cúmulos de galaxias se obtiene una densidad mucho mas grande, que se aproxima al límite crítico que indicaría que el Universo está cerrado. La diferencia entre estos dos métodos sugiere la presencia de materia invisible, la llamada materia oscura, dentro de cada cúmulo pero fuera de las galaxias visibles. Hasta que se comprenda el fenómeno de la masa oculta, este método de determinar el destino del Universo será poco aceptado por los demas. Muchos de los trabajos habituales en cosmología teórica se centran en desarrollar una mejor comprensión de los procesos que deben haber dado lugar al Big Bang. La teoría inflacionaria, formulada en la década de 1980, resuelve dificultades importantes en el planteamiento original de Gamow al incorporar avances recientes en la física de las partículas elementales. Estas teorías también han llevado a especulaciones tan osadas como la posibilidad de una infinidad de universos producidos de acuerdo con el modelo inflacionario.


Sin embargo, la mayoría de los cosmólogos se preocupa más de localizar el paradero de la materia oscura, mientras que una minoría, encabezada por el sueco Hannes Alfvén, premio Nobel de Física, mantienen la idea de que no sólo la gravedad sino también los fenómenos del plasma, tienen la respuesta para comprender la estructura y la evolución del Universo.

Teoría de la inflacionaria De acuerdo con la teoría de la Gran Explosión o del Big Bang, generalmente aceptada, el Universo surgió de una explosión inicial que ocasionó la expansión de la materia desde un estado de condensación extrema Sin embargo, en la formulación original de la teoría del Big Bang quedaban varios problemas sin ser resueltosr. El estado de la materia en la época de la explosión era tal que no se podían aplicar las leyes físicas normales.


El grado de uniformidad observado en el Universo también era difícil de explicar porque, de acuerdo con esta teoría, el Universo se habría expandido con demasiada rapidez para desarrollar esta uniformidad. Según la teoría del Big Bang, el gran crecimiento del universo pierde velocidad, mientras que la teoría inflacionaria lo acelera e induce el distanciamiento, cada vez más rápido, de unos objetos de otros. Esta velocidad de separación llega a ser superior a la velocidad de la luz, sin violar la teoría de la relatividad, que prohíbe que cualquier cuerpo de masa finita se mueva más rápido que la luz. Lo que sucede es que el espacio alrededor de los objetos se expande más rápido que la luz, mientras los cuerpos permanecen en reposo en relación con él. A esta extraordinaria velocidad de expansión inicial se le atribuye la uniformidad del universo visible, las partes que lo constituían estaban tan cerca unas de otras, que tenían una densidad y temperatura iguales. El físico y cosmólogo Alan H Guth, del Instituto Tecnológico de Massachussets (M.I.T.), sugirió en 1981 que el universo caliente, en un estadio intermedio, podría crecer de forma exponencial. La idea de Guth postulaba que este proceso de inflación se desarrollaba mientras el universo primordial se encontraba en el estado de super enfriamiento inestable. Este estado super enfriado es común en las transiciones de fase; por ejemplo en condiciones adecuadas el agua se mantiene líquida por debajo de cero grados. Por supuesto, el agua super enfriada termina congelándose; este suceso ocurre al final del período inflacionario. En 1982 el cosmólogo ruso Andrei Linde introdujo lo que se llamó "nueva hipótesis del universo inflacionario". Linde se dió cuenta de que la inflación es algo que surge de forma natural en muchas teorías de partículas elementales, incluidos los modelos más simples de los campos escalares. Si la mayoría de los físicos han asumido que el universo nació de una sola vez; que en un comienzo éste era muy caliente, y que el campo escalar en el principio contaba con una energía potencial mínima, entonces la inflación aparece como natural y necesaria, lejos de


un fenómeno exótico apelado por los teóricos para salir de sus problemas. Se trata de otra idea que no requiere de efectos gravitatorios cuánticos, de transiciones de fase, de un super enfriamiento o también de un supercalentamiento inicial. Considerando todos los posibles tipos y valores de campos escalares en el universo primordial y tratando de comprobar si alguno de ellos conduce a la inflación, se encuentra que en los lugares donde no se produce ésta, se mantienen pequeños, y en los dominios donde acontece terminan siendo exponencialmente grandes y dominan el volumen total del universo. Considerando que los campos escalares pueden tomar valores arbitrarios en el universo primordial, Andrei Linde llamó a la hipótesis inflación caótica.

inflacionaria, predice que el universo debe ser esencialmente plano, lo cual puede comprobarse experimentalmente, ya que la densidad de materia de un universo plano guarda relación teoría La directa con su velocidad de hacerse mas grande. La otra predicción comprobable de esta teoría tiene que ver con las perturbaciones de densidad producidas durante la inflación. Se trata de perturbaciones de la distribución de materia en el universo, que incluso podrían venir acompañadas de ondas gravitacionales. Las perturbaciones dejan su huella en el fondo cósmico de microondas, que llena el cosmos desde hace casi 13.800 millones de años oh tal vez mas

Teoría del estado estacionario.


La teoría del estado estacionario es una teoría cosmológica propuesta a mediados del siglo XX, para dar cuenta de ciertos problemas cosmológicos. De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el universo al hacerse mas grande se compensa con una creación continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para mantener constante la densidad del universo mientras este se expande (un protón al año en cada km³ del universo), esta hipótesis no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por la cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo, siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo. El origen del universo estacionario se remonta al infinito hacia el pasado con un ritmo de crecimiento exponencial. El ritmo de expansión tiende a cero cuando el tiempo tiende a menos infinito, y tiende a infinito cuando el tiempo tiende a infinito

Sir james, en la década de 1920, fue el primero en conjeturar una cosmología de estado estacionario basada en una hipotética creación continua de materia en el universo. La idea fue luego revisada en 1948 por thomas gold y otros. La teoría del estado estacionario de Bondi y Gold se inspiró en la intriga circular de la película que habían visto juntos. Los cálculos teóricos mostraban que un universo estático era imposible en la relatividad general, y de las observaciones de edwin Hubble habían mostrado que el universo se estaba haciendo mas grande. La teoría del estado estacionario afirma que aunque el universo se está expandiendo, no obstante, no cambia su apariencia con el tiempo (el principio cosmológico perfecto); no tiene principio ni fin. Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años de la década de 1960, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el universo estaba cambiando: se encontraron solo a grandes distancias, no en las galaxias más cercanas. La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microonadas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas. Buscar una explicación requiere la existencia de partículas de longitud milimétrica en el medio intergaláctico que absorba la radiación producida por fuentes galáctica muy luminosas, una hipótesis demasiado forzada. Uno de los astrónomos más destacados que no creen en la teoría del Big Bang, A pesar del fracaso de la teoría en explicar la estructura del universo sus proponentes utilizaron aspectos de ésta para profundizar en el origen de la materia y los elementos realizando importantes descubrimientos en el campo de la nucleosíntesis estelar de elementos pesados de una mayor valoración super interior del coeficiente invertido. En 2006 unos investigadores de Penn State University, calcularon qué es lo que podría haber pasado "antes" del Big Bang usando ciertos cálculos en gravedad cuántica. Según estos autores la relatividad general puede usarse hasta poco después del Big Bang, pero se pueden hacer unas modificaciones cuánticas de las ecuaciones de Einstein de esta teoría y usarlas para desarrollar un modelo que traza una ruta hasta un universo similar al


nuestro antes del Big Bang. Los resultados fueron publicados en Physical Review Letters. Según este modelo, antes del Big Bang había un universo en contracción con una geometría del espacio tiempo similar a la nuestra. Las fuerzas gravitatorias habrían previamente contraído ese universo hasta alcanzar el punto en el que las propiedades cuánticas del espacio tiempo hacen que la gravedad se torne repulsiva en lugar de atractiva, produciendo una expansión que sería nuestro Big Bang. En enero de 2007, Peter lynds publicó un estudio titulado On a finite universe with no beginning or end, en el que presentó un nuevo modelo de cosmología en el cual el tiempo es cíclico y el universo se repite, exactamente, un número infinito de veces. Debido a que es exactamente el mismo ciclo el que se repite, sin embargo, también puede ser interpretado como que sucede sólo una vez en relación con el tiempo. Lynds afirma que esto resuelve diversos temas espinosos de la cosmología. A comienzos de 2007 un nuevo modelo cosmológico demostró que el universo puede expandirse y contraerse sin ningún inconveniente, proporcionando un rival a las teorías del Big Bang y resolviendo un espinoso problema de la física moderna, de acuerdo con los físicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, haciendo posible la teoría de un universo que siempre existió. Davd crawford, de la universidad de sidney con su Curvature cosmology, presentó en 2010 algunas teorías que podrían respaldar el modelo estacionario. Wun-Yi Shu, publicó el 11 de julio de 2010 un estudio titulado Cosmological Models with No Big Bang sobre universo estacionario. Las teorías de Masreliez y Crawford son controvertibles, ya que producen ambos una como explicación del corrimiento al rojo aunque causan también dilatacon del tiempo. Obviamente, abandonar la idea del Big Bang es algo que los cosmólogos harán solo si hay fuertes pruebas en contra. En noviembre de 2010, se afirmó haber atisbado partes de un universo antes del Big Bang. Según Penrose, patrones circulares dentro del fondo de microondas cósmico sugieren que el espacio y el tiempo no empezaron a existir en el Big Bang sino que nuestro universo está, de hecho, en un ciclo continuo a lo largo de una serie de “eones”. En abril de 2011, un nuevo estudio, recién publicado en ArXiv.org sostiene que, si realmente vivimos en un universo cíclico, que se expande y se contrae periódicamente, entonces algunos agujeros negros podrían sobrevivir de un rebote a otro, llevando consigo una valiosa información sobre etapas muy anteriores al Big Bang.


Teoría del universo oscilante

El universo oscilante es una hipótesis propuesta según la cual, el universo sufre una serie infinita de oscilaciones, cada una de ellas iniciándose con un Big Bang y terminando con un Big Crunsh. Después del Big Bang, el universo se expande por un tiempo antes de que la atracción gravitacional de la materia produzca un acercamiento hasta llegar a un colapso y sufrir seguidamente un Gran Rebote.

Esta teoría fue bastante aceptada durante un tiempo (o tal vez sigue siéndolo) por los cosmólogos que pensaban que alguna fuerza debería impedir la formación de singularidades y conecta el Big Bang con un anterior Big Crunch: las singularidades matemáticas que aparecían en los cálculos eran el resultado de sobre idealización matemática y serían resueltas por un tratamiento más cuidadoso. Sin embargo, en los años 1960 mostraron que las singularidades son una característica universal de las cosmologías que incluyen el big bang sin que puedan ser evitadas con ninguno de los elementos. Teóricamente, el universo oscilante no se compagina con la entropa aumentaría en cada oscilación de manera que no se regresaría a las condiciones anteriores. Otras medidas sugieren también que el universo no es cerrado. Estos argumentos hicieron que los cosmólogos abandonaran el modelo de universo oscilante . La teoría ha vuelto a resurgir como un modelo ciclico, que logra evadir todos los argumentos que hicieron desechar la teoría del universo oscilante en los años 1960. Esta teoría es altamente controvertida debido a la ausencia de una descripción satisfactoria en este modelo del rebote con la teoría de cuerdas con la cual se creo el universo. Del mismo modo que se ha especulado hipotéticamente con las posibles formas de vida existentes en un universo en expansión eterna, también se ha hecho lo mismo con formas hipotéticas de vida existentes en los momentos finales de un universo en contracción


(durante los estados iniciales de dicha contracción, así cómo incluso ya avanzada ésta y gracias a la tecnología que pudieran desarrollar para adaptarse a las condiciones existentes por entonces, dichos seres vivos no serían muy distintos a nosotros al menos en el sentido de estar basados en el carbono y basar su metabolismo en reacciones químicas, y como en el primer caso, dichas formas de vida serían radicalmente distintas a nosotros

teorias del universo  
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