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UNIDAD 2. LA INFLUENCIA DEL COSMOS EN NUESTRO PLANETA ACTIVIDAD 3. INVESTIGACIÓN SOBRE EL ORIGEN DEL UNIVERSO ASIGNATURA: GEOGRAFÍA NOMBRE DEL ALUMNO: FLOREDEN PATRICIA JUAREZ Esparza GRUPO: pr01a CUATRIMESTRE: mayo 20 – AGOSTO 20 FECHA: 4 DE JUNIO DEL 2020 1 INDICE Portada:……………………………………………………………… pag.1 ÍNDICE:………………………………………………………………… pag.2 INTRODUCCIÓN:………………………………………………………. pag.3 BIG BANG:……………………………………………………………… pag.4 BOSÓN DE HIGGS:……………………………………………………. pag.5 ACELERADOR DE PARTICULAS:……………………………………… pag. 6 HALLAZGOS QUE CONFIRMAN LA TEORIA DEL BIG BANG………… pag.7-8 Conclusión:………………………………………………………….. pag.8 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………pag. 9 2 INTRODUCCIÓN El origen del universo. La teoría más aceptada sobre el origen del universo hasta ahora es el Big Bang o por su nombre en español “Gran Explosión” la cual básicamente consiste en que antes de este, el universo era muy pequeño, menor que una fracción de átomo. El Big Bang tuvo lugar hace 13700 millones de años, según los científicos afirman que el universo estaba en un estado de muy alta densidad y temperatura y luego se expandió, de hecho, sigue en constante crecimiento. Hubo una gran explosión e inmediatamente después de que ocurriera este fenómeno se crearon el espacio, el tiempo, la energía y la materia. Su importancia radica en que explica de manera consistente algunos fenómenos espaciales y da base a los físicos el seguir estudiando el universo con información fundamentada de los orígenes del cosmos. Actualmente el origen de este se sigue estudiando mediante un acelerador de partículas que lo que busca es colisionar partículas prácticamente a la velocidad de la luz con las más altas energías cinéticas que son técnicamente posibles hoy en día, esto debería dar lugar a nuevas partículas con una masa mayor que la conseguida en los experimentos anteriores, permitiendo a los físicos poner a prueba sus ideas. También el Colisionador de hadrones investiga la partícula llamada el Bosón de Higgs, se cree que esta partícula tiene un papel importante en el mecanismo por el que se origina la masa del universo. Últimamente científicos han descubierto muy importantes hallazgos que nos acercan a confirmar la teoría de la cual hablamos. En este texto se desarrollara más a fondo la teoría participante, las evidencias y los hallazgos que lo sustentan, también se describirán los temas ya mencionados como; el Bosón de Higgs y el acelerador de partículas. 3 BIG BANG Hasta ahora la teoría sobre el origen del universo más aceptada es el Big Bang. Se entiende por Big Bang, también llamada la gran explosión, el principio del universo, es decir, el punto inicial en el que se formó la materia, el espacio y el tiempo, este tuvo lugar hace 13700 millones de años, en ese entonces el universo era menor que una fracción de átomo hasta que sucedió. Tras el Big Bang se formo una burbuja de menor tamaño que un átomo, la cual es el universo, dentro de esa burbuja se encontraba la súper fuerza que estaba formada por gravedad, electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil, de pronto la gravedad se separa de estas tres últimas cuando el universo se expande y a medida que se expande se enfría, lo que libera un estallido de energía disparando a la hiperinflación del universo formulada por Alan Guth, esta inflación atrapa la uniformidad del universo, para este entonces el universo aun tenía menos de un segundo de vida cuando la súper fuerza se divide en las distintas fuerzas de la naturaleza. Poco más de 3 minutos después la temperatura del universo desciende 555 millones 555 mil 537 grados centígrados, lo bastante frio para que se forme un núcleo atómico, se forma el hidrogeno y algunos átomos de este se funden para formar helio. 380 mil años después la luz viaja a través de la oscuridad, el estallido de radiación que Pensas y Wilson hallaron ocurre 1000 mda después, las estrellas toman forma produciendo elementos más pesados como el nitrógeno, oxigeno y carbono. Pasados 9000 mda la materia y la gravedad se unen para formar una estrella perfectamente típica, la presión crea calor en su núcleo, ese calor dispara una fusión termonuclear y nace el sol. El flujo estelar despeja los gases residuales, queda un disco circunestelar de polvo y con el tiempo se incorpora a un séquito de planetas y lunas. Uno de esos cúmulos de polvo estelar tras ser bombardeado por fragmentos residuales sonoros adquiere suficiente temperatura para permitir que se forme agua en la atmosfera, el agua líquida se reúne en la superficie del planeta, bajo el agua misteriosas y desconocidas reacciones químicas originan la vida. 13700 mda después del Big Bang el universo ahora tiene 156000 millones de años luz de diámetro y el universo está formado como lo conocemos ahora en la actualidad. Las evidencias que sustentan la teoría del ya mencionado origen del universo llamada “Big Bang” son; 1. La expansión del universo, cada vez el universo se hace de mayor tamaño, lo cual nos sustenta que antes era menor tal como lo dice en el párrafo anterior „una burbuja menor del tamaño de un átomo‟. 2. La composición química que posee el universo y tenemos en cuenta, del cual se puede formar todo lo conocido o la mayoría. 3. La radiación en las microondas, que resulta del plasma caliente producido en el Big Bang. Rafaelthemaximo, Youtube, Origen del Universo (teoría del big bang), https://www.youtube.com/watch?v=pIn6Evqty_s, 2020/06/02 4 https://es.wikipedia.org/wiki/Universo https://es.wikipedia.org/wiki/Origen_del_universo https://es.wikipedia.org/wiki/Origen_del_universo https://es.wikipedia.org/wiki/Materia https://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_(f%C3%ADsica) https://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo https://www.youtube.com/watch?v=pIn6Evqty_s BOSON DE HIGGS ¿Qué es el bosón de Higgs? Es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa en el Universo. La confirmación o refutación de su existencia es uno de los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones, el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo que opera el Laboratorio Europeo de Física de Partículas en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra. Es la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que aún no ha sido descubierta. El modelo estándar describe perfectamente las partículas elementales y sus interacciones, pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen de la masa. Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa no habría átomos, con lo cual no existiría la materia como la conocemos, por lo que tampoco habría química, ni biología ni existiríamos nosotros mismos. Para explicar esto, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, postularon un mecanismo que se conoce como el campo de Higgs. Al igual que el fotón es el componente fundamental del campo electromagnético y de la luz, el campo de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman bosón de Higgs. El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una «fricción» con el campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una fricción mayor con este campo tienen una masa mayor. ¿Qué es un bosón? Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son partículas que componen la materia, y los bosones portan las fuerzas o interacciones. Los componentes del átomo son fermiones, mientrasque el fotón, el gluón y los bosones W y Z, responsables respectivamente de las fuerzas electromagnéticas, nucleares fuertes y nucleares débiles, son bosones. El bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más familiares. Lo que se pueden ver son sus «huellas», esas otras partículas que podrán ser detectadas en el LHC (Gran Colisionador de hadrones) En el interior del anillo del acelerador colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las colisiones en puntos estratégicos donde están situados grandes detectores, la energía del movimiento se libera y queda disponible para que se generen otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las partículas que chocan más masa podrán tener las resultantes. Debido a que la teoría no establece su masa sino un amplio rango de valores posibles, se requieren aceleradores muy potentes para explorar este nuevo territorio de la Física. El LHC es la culminación de una «escalada energética» dirigida a descubrir el bosón de Higgs en los aceleradores de partículas. Cuando alcance su máxima potencia en el 2014, el LHC colisionará protones a una energía cercana a 14 teraelectronvoltios .Actualmente, funciona a algo más de la mitad, 8 TeV. En cualquier caso, si existe, la partícula de Higgs se producirá en el LHC. Aun no se descubre el boson de Higgs, pero si se hace sería el comienzo de una nueva fase en la Física de Partículas. Marcaría el camino en la investigación de otros muchos fenómenos físicos como la naturaleza de la materia oscura, un tipo de materia que compone el 23% del Universo pero cuyas propiedades son completamente desconocidas, de lo contrario se tendría que elaborar otra técnica. Colpisa, La voz de Galicia, Bosón de Higgs: qué es y por qué es tan importante, https://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson- higgs-importante/00031341426666016949655.htm 2020/06/02 5 https://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson-%20higgs-importante/00031341426666016949655.htm https://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson-%20higgs-importante/00031341426666016949655.htm ACELERADOR DE PARTICULAS Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas a altas velocidades, y así, hacerlas colisionar con otras partículas.1 De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que generalmente son muy inestables y duran menos de un segundo, esto permite estudiar más a fondo las partículas que fueron desintegradas por medio de las que fueron generadas. Hay dos tipos básicos de aceleradores de partículas: los lineales y los circulares. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una forma simple de acelerador de partículas. Los aceleradores lineales de altas energías utilizan un conjunto de placas o tubos situados en línea a los que se les aplica un campo eléctrico alterno. Cuando las partículas se aproximan a una placa, se aceleran hacia ella al aplicar una polaridad opuesta a la suya. Justo cuando la traspasan, a través de un agujero practicado en la placa, la polaridad se invierte, de forma que en ese momento la placa repele la partícula, acelerándola por tanto hacia la siguiente placa. A medida que las partículas se acercan a la velocidad de la luz, la velocidad de inversión de los campos eléctricos se hace tan alta que deben operar a frecuencias de microondas, y por eso, en muy altas energías, se utilizan cavidades resonantes de frecuencias de radio en lugar de placas. Los tipos de aceleradores de corriente continua capaces de acelerar a las partículas hasta velocidades suficientemente altas como para causar reacciones nucleares son los generadores Cockcroft-Walton o los multiplicadores de potencial, que convierten una corriente alterna a continua de alto voltaje, o bien generadores Van de Graf que utilizan electricidad estática transportada mediante cintas. Estos aceleradores son los que se usan en radioterapia y radiocirugía. Utilizan válvulas klistrón y una determinada configuración de campos magnéticos, produciendo haces de electrones de una energía de 6 a 30 millones de electronvoltios. En ciertas técnicas se utilizan directamente esos electrones, mientras que en otras se les hace colisionar contra un blanco de número atómico alto para producir haces de rayos X. La seguridad y fiabilidad de estos aparatos está haciendo retroceder a las antiguas unidades de cobaltoterapia. Aceleradores particulares, estos tipos de aceleradores poseen una ventaja añadida a los aceleradores lineales al usar campos magnéticos en combinación con los eléctricos, pudiendo conseguir aceleraciones mayores en espacios más reducidos. Además las partículas pueden permanecer confinadas en determinadas configuraciones teóricamente de forma indefinida. Sin embargo poseen un límite a la energía que puede alcanzarse debido a la radiación sincrotrón que emiten las partículas cargadas al ser aceleradas. La emisión de esta radiación supone una pérdida de energía, que es mayor cuanto más grande es la aceleración impartida a la partícula. Algunos aceleradores poseen instalaciones especiales que aprovechan esa radiación, a veces llamada luz sincrotrón. Esta radiación se utiliza como fuentes de Rayos X de alta energía, principalmente en estudios de materiales o de proteínas por espectroscopia de rayos X o por absorción de rayos X por la estructura fina . Esta radiación es mayor cuando las partículas son más ligeras, por lo que se utilizan partículas muy ligeras cuando se pretenden generar grandes cantidades de esta radiación, pero generalmente se aceleran partículas pesadas, protones o núcleos ionizados más pesados, que hacen que estos aceleradores puedan alcanzar mayores energías. Este es el caso del gran acelerador circular del CERN donde el LEP, Colisionador de electrones y positrones, se ha sustituido por el LHC, Colisionador de hadrones. El primer ciclotrón fue desarrollado por Ernest Orlando Lawrence en 1929 en la Universidad de California. En ellos las partículas se inyectan en el centro de dos pares de imanes en forma de «D». Cada par forma un dipolo magnético y además se les carga de forma que exista una diferencia de potencial alterna entre cada par de imanes. Para investigar la teoría del Big Bang, los científicos han construido el Gran Colisionador de Hadrones. Si un tipo de partícula puede crearse en el LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo, entonces se asume que también existió poco después del Big Bang. El LHC hará colisionar partículas prácticamente a la velocidad de la luz con las más altas energías cinéticas que son técnicamente posibles hoy en día (estas energías corresponden a las que se calcula que existieron 10-12 después del Big Bang). Esto debería dar lugar a nuevas partículas con una masa mayor que la conseguida en los experimentos anteriores, permitiendo a los físicos poner a prueba sus ideas. Sin embargo y a pesar de lo que sugieren los medios de comunicación, la energía de las colisiones en el LHC será unas 1075 veces menor que la del Big Bang de modo que los temores de que se pudiera crear una “pequeña explosión” son infundados. Wikipedia La enciclopedia libre, Acelerador de partículas https://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas 2020/06/02 Science in School, El LHC; acercándose al big banghttps://www.scienceinschool.org/es/2008/issue10/lhcwhy 2020/06/02 6 https://es.wikipedia.org/wiki/Campos_electromagn%C3%A9ticos https://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_cargada https://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas#cite_note-1 https://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_rayos_cat%C3%B3dicos https://es.wikipedia.org/wiki/Televisor https://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculashttps://www.scienceinschool.org/es/2008/issue10/lhcwhy HALLAZGOS QUE CONFIRMAN LA TEORIA DEL BIG BANG 1. UNAM colabora en hallazgo científico que fortalece teoría del Big Bang En el estudio participaron 21 científicos de seis países, entre ellos Yair Krongold Herrera, del Instituto de Astronomía de la máxima casa de estudios. Luego de 12 años de investigación, un grupo internacional formado por 21 científicos de seis países encontró entre las galaxias, en forma de filamentos, la mitad de la llamada 'materia ordinaria' del Universo, aquella con la que está hecho todo lo que vemos, incluidos los seres vivos. El estudio fortalece la teoría de la Gran Explosión o Big Bang, que predice cuánta materia ordinaria debió formarse durante el surgimiento del Universo. Hasta ahora era una pregunta abierta para la astronomía. «No sabíamos dónde estaba la mitad de la materia ordinaria, no se podía haber desintegrado y tendría que estar en algún lado», indicó Yair Krongold Herrera, del Instituto de Astronomía de la UNAM y quien participó en este hallazgo científico, publicado recientemente en la revista Nature. De acuerdo con cálculos recientes, la materia ordinaria es apenas el 4 por ciento de la masa del Universo. El 23 por ciento está formado por materia oscura y el 73 por ciento por energía oscura, ambas aún indetectables. Ubicar el 50 por ciento de materia ordinaria, que está hecha de átomos, confirma experimentalmente hipótesis teóricas y ayuda a los astrónomos a tener una pequeña pieza del rompecabezas que describe la estructura cósmica. Para detectar la mitad de la materia ordinaria en el medio intergaláctico, los astrónomos recurrieron a los telescopios espaciales XMM-Newton, de la Agencia Espacial Europea, y Hubble, proyecto conjunto de la Agencia Espacial de Estados Unidos y la ESA, así como al terrestre Gran Telescopio Canarias, que opera un consorcio internacional bajo el liderazgo del Instituto de Astrofísica de Canarias, en España. De acuerdo con Krongold Herrera, hay coincidencia al comparar la cantidad de materia ordinaria predicha por el Big Bang con la información inferida de la luz remanente del Universo muy joven; también la hay con la cantidad de materia observada en el Universo distante. Pero cuando se trata de distancias más cercanas a nosotros, se pierde paulatinamente evidencia de esta materia. Además de Yair Krongold, por parte de México participaron Divakara Mayya y Daniel Rosa González, ambos del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. Se hallaron dos filamentos: La estructura del Universo es una telaraña cósmica formada por muchos hilos de gas muy caliente que se entremezclan y a veces se fusionan para crear galaxias. “Lo que descubrimos fueron dos filamentos en donde se veía material muy caliente y tenue”, explicó. Se detectaron en rayos X y en ultravioleta. A estas dos miradas desde el espacio, sumaron una tercera desde la Tierra, con el Gran Telescopio Canarias. Sin embargo, el estudio tiene una sola línea de visión. Es importante avanzar hacia otros objetos porque así podremos entender además cuál es el estado físico de esta materia. Eso da una pista sobre cómo han sido los procesos de formación de las galaxias. El financiero, UNAM colabora en hallazgo científico que fortalece teoría del big bang https://www.elfinanciero.com.mx/ciencia/unam-colabora- en-hallazgo-cientifico-que-fortalece-teoria-del-big-bang 2020/06/02 2. Científicos realizan increíble hallazgo sobre el Big Bang Para poder comprender la magnitud del hallazgo dado a conocer este lunes (17.03.2014), tal vez sea necesario recurrir a las palabras de los mismos expertos: “El descubrimiento es uno de los objetivos más importantes de la cosmología actual”, dijo John Kovac, director científico del telescopio Bicep2, protagonista indiscutido de la noticia que tiene de cabeza a los astrónomos del mundo. Esto, luego de que especialistas de la Universidad de Harvard aseguraran tener la primera prueba directa de la inflación cósmica, que es como se conoce a la expansión súper rápida del Universo ocurrida inmediatamente después del Big Bang que dio origen a todo lo que conocemos hoy. Gracias al telescopio Bicep2, los especialistas detectaron signos de las denominadas ondas gravitacionales en radiaciones cósmicas de fondo, lo que supone uno de los pasos decisivos en el afán de probar el desarrollo del 7 https://www.elfinanciero.com.mx/ciencia/unam-colabora-en-hallazgo-cientifico-que-fortalece-teoria-del-big-bang%202020/06/02 https://www.elfinanciero.com.mx/ciencia/unam-colabora-en-hallazgo-cientifico-que-fortalece-teoria-del-big-bang%202020/06/02 Universo. Esta inflación cósmica sería la responsable de que el joven Universo se expandiese billones de billones de veces en una fracción de segundo. Sólo tras ello el Universo adquirió las propiedades que pueden observarse actualmente. Hasta el momento no había ninguna prueba directa de este fenómeno. Para muchos expertos, esto era una especie de Santo Grial en la astronomía. DW Made for minds, Cientificos realizan increíble hallazgo sobre el Big Bang https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-realizan- incre%C3%ADble-hallazgo-sobre-el-big-bang/a-17502660 2020/06/02 CONCLUSION En conclusión, podemos observar que seguimos en constante aprendizaje sobre lo que somos y lo que nos compone, espero que todos los hallazgos científicos puedan seguir en evolución ya que es de gran importancia tener el conocimiento de nuestro origen y así comprender mejor lo que pasa en nuestro día a día y cómo es que sucede, poder hacer mejoras en nuestras prácticas actuales y tener más certeza sobre cómo podría evolucionar el universo en un futuro. En términos prácticos, conocer el origen del universo, evolución, estructura y condiciones actuales de los planetas del Sistema Solar, cometas, campos magnéticos, flujos de partículas y otros, nos permite conocer mejor nuestro propio planeta, su atmósfera, su geología e incluso el surgimiento de la vida, innumerables desarrollos tecnológicos surgidos del estudio del universo se encuentran por doquier hoy en día en nuestra vida cotidiana. 8 https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-realizan-incre%C3%ADble-hallazgo-sobre-el-big-bang/a-17502660%20%20%202020/06/02 https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-realizan-incre%C3%ADble-hallazgo-sobre-el-big-bang/a-17502660%20%20%202020/06/02 BIBLIOGRAFÍA Rafaelthemaximo, Youtube, Origen del Universo (teoría del big bang), https://www.youtube.com/watch?v=pIn6Evqty_s, 2020/06/02 Colpisa, La voz de Galicia, Bosón de Higgs: qué es y por qué es tan importante, https://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson- higgs-importante/00031341426666016949655.htm 2020/06/02 La enciclopedia libre, Acelerador de partículas https://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas 2020/06/02 Science in School, El LHC; acercándose al big banghttps://www.scienceinschool.org/es/2008/issue10/lhcwhy 2020/06/02 El financiero, UNAM colabora en hallazgo científico que fortalece teoría del big bang https://www.elfinanciero.com.mx/ciencia/unam-colabora- en-hallazgo-cientifico-que-fortalece-teoria-del-big-bang 2020/06/02 DW Made for minds, Cientificos realizan increíble hallazgo sobre el Big Bang https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-realizan- incre%C3%ADble-hallazgo-sobre-el-big-bang/a-17502660 2020/06/02 9 https://www.youtube.com/watch?v=pIn6Evqty_s https://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson-%20higgs-importante/00031341426666016949655.htm https://www.lavozdegalicia.es/noticia/sociedad/2012/07/04/boson-%20higgs-importante/00031341426666016949655.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas https://www.scienceinschool.org/es/2008/issue10/lhcwhy https://www.elfinanciero.com.mx/ciencia/unam-colabora-en-hallazgo-cientifico-que-fortalece-teoria-del-big-bang%202020/06/02https://www.elfinanciero.com.mx/ciencia/unam-colabora-en-hallazgo-cientifico-que-fortalece-teoria-del-big-bang%202020/06/02 https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-realizan-incre%C3%ADble-hallazgo-sobre-el-big-bang/a-17502660%20%20%202020/06/02 https://www.dw.com/es/cient%C3%ADficos-realizan-incre%C3%ADble-hallazgo-sobre-el-big-bang/a-17502660%20%20%202020/06/02
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