¿Es magnético el AN?

[franc]

Carlos, como ves, ya no sabemos ni lo que es la radiación de Hawking.

Alshaín, ¿qué es la radiación de Hawking?, así muy por encima, independientemente de lo que con ella pueda interactuar o lo que a ella pueda afectar.

Sería muy interesante que nos dieras una visión, aunque sea mínima de la misma, pues yo toda la literatura que he leído, hace referencia a las partículas virtuales, como la causa de la misma, o como una explicación de porqué se produce esa radiación cuando se supone que en el AN nada puede escapar una vez se ha traspasado su orizonte de sucesos.

Y esa explicación me parecía lógica con el tema de la partícula y la antipartícula, y la que cae al interior del AN, provocando una pérdida de energía en forma de radiación.

¿Nos puedes dar tu impresión e información al respecto?.



saludos

[alshain]

Si te acuerdas mencionamos hace poco en un hilo que las ondas en un estanque son ondas de entropía muy alta. Las moléculas del agua están en movimiento caótico y sus oscilaciones no siguen ninguna pauta determinada a nivel microscópico, salvo que se unen para dar lugar a una onda macroscópica. Por contra, las vibraciones en un sólido cristalino a muy baja temperatura tienen lugar en un entorno de entropía baja. Existe una red cristalina con átomos localizados, los cuales no cambian sus posiciones. Una perturbación en la posición de uno se propaga por la red, pero lo hace manteniendo la estructura.

Este tipo de ondas, que tienen lugar en entornos de entropía muy baja, son ondas cuantizadas, es decir, con cuantos energéticos. En el caso de las vibraciones en sólidos a estos cuantos se los denomina fonones. El hecho que en el agua del estanque no se presenten ondas cuantizadas reside precisamente en el diferente nivel de entropía. Los sólidos cristalinos se modelan usualmente asumiendo que en cada punto de la red existe un oscilador armónico. Quizás hayas oído hablar del oscilador armónico. Se trata de uno de los sistemas más generales de la física y consiste en algo que es desplazado de su posición de equilibrio una mínima cantidad y que es llevado hacia el equilibrio después por una fuerza de restauración, todo ello dando lugar a un característico movimiento sinusoidal a una determinada frecuencia fija. El el caso del sólido la perturbación es algo externo y la fuerza de restauración son las fuerzas moleculares que hacen que los átomos se mantengan en sus posiciones.

El oscilador armónico es un sistema interesante desde el punto de vista de la mecánica cuántica. En el estado de reposo clásico el oscilador armónico, o un oscilador armónico clásico por ejemplo de un objeto macroscópico enganchado a un muelle, está quieto y en su punto de reposo. Si consideramos un sistema cuántico que sigue las leyes del oscilador armónico (un átomo o una partícula ligada a alguna fuerza por ejemplo), en su estado de reposo no puede tener energía nula. Esto es así por el principio de incertidumbre, que impide al sistema tener una posición y un momento ambos determinados. El oscilador armónico cuántico tendrá por tanto siempre una mínima energía o momento diferente de cero. A este estado se lo denomina estado fundamental. La energía en el estado fundamental de un oscilador armónico es 1/2 h f, siendo h la constante de Planck y f la frecuencia de las posibles de oscilaciones del oscilador (cuando se pone a oscilar).

Esta introducción sirve para pasar a la teoría cuántica de campos, ya que en la teoría cuántica de campos los campos quedan descritos por una colección de osciladores armónicos. Es similar a la red cristalina, pero aquí es más extraño: hay una cantidad infinita de osciladores armónicos en cada punto del espacio. En un punto dado hay un oscilador por cada longitud de onda posible a la que el campo puede oscilar. Si hay un oscilador en un punto determinado está oscilando lejos de su estado fundamental, es decir oscilando a una determinada frecuencia, se dice que existe una exictación del campo dando lugar a una o varias partículas de esa longitud de onda (o momento lineal según la relación de de-Broglie). Cuando no existen partículas en todo el espacio los osciladores están inactivos y en su estado fundamental. Se dice igualmente que el campo está en su estado fundamental o vacío. En la teoría cuántica de campos la energía de vacío del campo viene creada por el estado fundamental de todos los osciladores. Tenemos por tanto una cantidad infinita de contribuciones a la energía del vacío en cada punto, pese a que los osciladores no están activos.

Este estado vacío es igual para todo sistema de referencia inercial. Esto significa que si yo estoy en un sistema inercial y tú también lo estás, y estamos tú y yo midiendo un determinado campo en una región del espacio, coincidiremos ambos en decir que el campo está en su estado fundamental y que, por tanto, no hay partículas y todos esos osciladores están inactivos. Esto es parte de la forma en la que una onda sinusoidal (movimiento del oscilador) transforma frente a transformaciones inerciales: cambia su frecuencia y da lugar a un efecto Doppler. Pero al ser la energía del vacío o el vacío mismo una suma sobre todas las frecuencias posibles, tal efecto es irrelevante ya que todas las frencuencias se desplazan una misma cantidad - y en un rango infinito tal cosa no se nota. Aprovecho para hacer notar que esta idea de osciladores es una representación matemática y algo abstracto, y no es que haya o se asuman muellecitos o algo similar en cada punto del espacio.

Pues bien, ocurre que este acuerdo sobre las propiedades del vacío entre sistemas inerciales, se pierde en caso de sistemas acelerados y también en caso de sistemas sometidos a la gravitación. Si yo estoy en un sistema inercial y tú estás siendo acelerado, y estamos tú y yo midiendo un determinado campo en una región del espacio, yo diré que el campo está vacío, pero tú podrás decir que no, que hay partículas en él. Este es uno de los resultados menos intuitivos de la teoría cuántica de campos y muestra que la noción de partícula es algo relativo, mientras que lo fundamental es la idea de campo. La transformación de ondas planas sinusoidales frente a aceleraciones es muy diferente a frente a transformaciones inerciales. Aquí no ocurre que todas las frecuencias se desplacen un valor constante, sino que ciertas frecuencias se aglomeran y dan lugar a una distribución diferente. Para una aceleración uniforme se puede mostrar que lo que se obtiene es una distribución térmica en las ondas planas mencionadas.

El que haya llegado hasta aquí es un heroe, pero ya está casi terminado y llegamos al resultado que queremos. Al igual que una aceleración uniforme crea una distribución térmica de oscilaciones, por el principio de equivalencia un campo gravitatorio uniforme crea una distribución térmica de oscilaciones (recordemos, oscilaciones = partículas). Este resultado se puede extrapolar para otro tipo de campos gravitatorios, como el creado por un agujero negro. Lo que ocurre es que el observador estacionario el en campo (y por tanto acelerado) ve un vacío diferente al observador en caída hacia el agujero negro (y por tanto inercial). El vacío cerca de un agujero negro puede considerarse en cierta medida como en libre hacia él por lo que el observador acelerado (estacionario en el infinito) verá una distribución térmica de partículas saliendo de allí.

En definitiva, el orígen de esta distribución no tiene nada que ver con partículas virtuales, sino con la naturaleza del campo en su estado fundamental. Las partículas virtuales sólo aparecen cuando hay dos o más campos en interacción. La radiación de Hawking, de existir, se daría también para un solo campo. Si hay más de un campo, como en la realidad por ejemplo electromagético, gluones, quarks, electrón/positrón, etc. la radiación de Hawking significará que de cada tipo de campo aparecerá una radiación térmica hacia el infinito. Naturalmente tal fenómeno es más notable para fotones debido a la fuerza de la interacción electromagnética, pero, en principio, cualquier campo sufre el mismo efecto.

Un saludo.

[franc]

Muchas gracias Alshain. Tengo que decir que sin ser un héroe, y aunque me lo voy a estudiar mejor, estoy satisfecho con lo que he llegado a comprender.


saludos

[Guest]

Quisiera para mí la clarividencia que logras de los campos, las partículas virtuales y los osciladores.
Entre un párrafo y el siguiente, imagino un funcionamiento que me parece inteligible . Llego al próximo, variando algo mi anterior concepto. Esto se repite y cuando llego al final, no sé a qué agarrarme.

Es un buen ejercicio este de intentar comprender la cuántica. Obtendré el beneficio de mantenerme joven mentalmente.

Veamos mis nuevas tergiversaciones sobre lo captado. Y mis dudas:

- El espacio real, contiene tantos campos como partículas.

-El campo es esférico, con la partícula que lo crea en su centro.

-Las partículas puntuales pueden ubicarse en un mismo centro, con lo cual sus campos asimismo estarán, superpuestos. ¿Variarán intensidades por suma matemática-geométrica?.

-Para que desaparezcan los campos deberían desaparecer sus partículas generadoras, cosa que se descarta, por ley, luego sólo caben transformaciones de la misma. Y en este caso, ¿Qué hace notar variaciones de campo?. O, ¿es que los campos son isoestructurales?.

-¿Es por ello, alshain, que supones que en cualquier estado de transformación que se hallen las partículas en el Espacio , o en el AN, subsiste el campo fuera de él?.

Es más en este supuesto, no veo porque el campo no debiera subsistir igualmente desde la misma singularidad del AN.

Y extrapolando, en la singularidad del B-B, debía existir el campo en el inexistente espacio.

Veamos dónde me perdí.

Saludos del Abuelo.

[alshain]

- El espacio real, contiene tantos campos como partículas.

No, contiene sólo unos cuantos campos, tantos como tipos de partículas elementales. Para un determinado tipo de partícula elemental (por ejemplo el electrón) todas las partículas de tal tipo (todos los electrones del universo) con sus respectivas antipartículas (todos los positrones del universo) son excitaciones de un único campo. Lo mismo por ejemplo con todos los fotones del universo, creados por el campo electromagnético (o campo del fotón). Esta es la noción fundamental de campo en la teoría cuántica de campos.

Esta es la forma de hablar cuando se habla de campos en la teoría cuántica de campos. Luego, hay otra noción de campo, cuando se dice por ejemplo que un electrón crea un campo electrostático alrededor de él. Hay que tener en cuenta que son dos formas diferentes de hablar. ¿Cómo se reduce esta segunda a la primera, que es la fundamental?

Denotemos por *campo* a la noción fundamental dada por la teoría cuántica de campos y por "campo" a la idea procedente de la física clásica, de que una partícula crea un campo a su alrededor. Por un lado, el *campo* electromagnético (el campo del fotón) crea o puede crear fotones como excitaciones de si mismo. Esto dependerá de su interacción con campos cargados eléctricamente. Por otro lado el electrón (excitación a su vez del *campo* del electrón) crea un "campo" alrededor de él y que este ejerce una fuerza sobre cualquier carga que esté dentro de él.

Pues bien, cuando un electrón crea una fuerza sobre una carga cualquiera existen excitaciones del *campo* electromagnético que se propagan por el espacio en forma de partículas virtuales. La acción de estas partículas virtuales da lugar al "campo" del electrón. El "campo" y su geometría (simetría esférica, etc.) es consecuencia de las partículas virtuales y excitaciones del *campo*, las cuales son creadas por fuentes y sumideros creadas en su interacción con otro *campo* (como en este caso el del electrón/positrón).

¿Se entiende ahora? Con esto deberías releer mi aportación anterior, porque no me sorprende que sin entender esto no hayas entendido nada.

Un saludo.

[franc]

No sé si será análogo o lo valdrá como tal, pero por un momento he pensado en la constante gravitacion universal, que sería un *campo* hacia el infinito de la gravedad, y un "campo" gravitatorio local.



saludos

[alshain]

Usar la gravitación para ilustrar esto es algo peligroso porque no existe una teoría cuántica del campo gravitatorio. Pero si hubiera que encontrar una anlogía sería más bien el *campo* como todo el espacio-tiempo y el "campo" como la deformación local de este que produce cada cuerpo.

[Guest]

No he estudiado aún tus dos últimos mensajes, alshain, pero mientras lo hago, ¿podrías decir si la impresión que saco a priori está bien dirigida?.

El primer concepto de campo, es el del contenedor y el segundo es el de las superposiciones energéticas. Su gran cantidad, hace que este campo, parezca un hervidero de constantes interacciones.

Por otro lado, de acuerdo que haya tantos campos como partículas elementales, pero yo no los reduciría a las nominales únicamente, sino que lo haría extensivo a a su congéneres de masas intermedias, por valores cercanos a los que menté de cantidades mínimas, de masunis.

Saludos del Abuelo.

[franc]

Vamos a imaginar campos. Veamos pues a la tierra como un gran campo abarcador de diminutos campos individuales, en los que cada cual produce sus frutos, alcachofas, patatas, cebollas, lechugas, arroz, etc, etc, y a su vez estos campos pueden producir nuevos campos cuyos frutos son los propios de árboles frutales, naranjos, olivos, nogales, manzanos, etc, etc. Todos esos campos están divididos en continentes, y estos a su vez clasificados por naciones, al caracterizarse, por producir uno u otro tipo de producto, amén de las interacciones habidas entre las naciones cuyas consecuencias son frutos producidos no originarios de las mismas, pero sí pertenecientes al conjunto de todos los campos de la tierra.

Después, en cada campo nacional, aparen estos campos individualizados en territorios que podemos también llamar campos de extensiones dispares, según el poder de interacción productiva en beneficio privado, que repercute a nivel del campo nacional, y lo hace interactuar internacionalmente, pasando a formar parte del CAMPO con mayúsculas terráqueo. El conjunto de todo este campo terráqueo interacciona también con el campo inmediato espacial, que a su vez interacciona con los campos de otros objetos celestes, que produzcan o no produzcan frutos, también es un campo cada uno de ellos.

Todo este conjunto de cuerpos celestes con sus campos asociados, interactuan con ellos y entre ellos, y también interactuan en su totalidad como conjunto de campos, con el CAMPO también con mayúsculas, pero esta vez del Universo o del espacio-tiempo universal.


PD Para que luego digais, que no hay ejemplos sencillitos.


saludos

[Guest]

¡Caramba franc!. ¿Te contagié mi manera de relatar la física, o era esa tu predisposición?.

¿Recuerdas a mis borregos?.

Me gustan tus cultivos. Saludos del Abuelo.