{"id":216456,"date":"2024-04-25T05:58:32","date_gmt":"2024-04-25T09:58:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.eldiario.net\/portal\/?p=216456"},"modified":"2024-04-25T05:58:32","modified_gmt":"2024-04-25T09:58:32","slug":"aplican-conceptos-termodinamicos-para-describir-la-expansion-del-universo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.eldiario.net\/portal\/2024\/04\/25\/aplican-conceptos-termodinamicos-para-describir-la-expansion-del-universo\/","title":{"rendered":"Aplican conceptos termodin\u00e1micos para describir la expansi\u00f3n del Universo"},"content":{"rendered":"<p><em>El cambio de un r\u00e9gimen de expansi\u00f3n desacelerada (en la era dominada por la radiaci\u00f3n y la materia) a un r\u00e9gimen de expansi\u00f3n acelerada (en la era dominada por la energ\u00eda oscura) se asemejar\u00eda a una transici\u00f3n de fase termodin\u00e1mica, seg\u00fan lo sugieren cient\u00edficos de la Universidade Estadual Paulista (Brasil) en la revista Results in Physics.<\/em><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>La idea de la expansi\u00f3n del universo tiene casi un siglo. El belga Georges Lema\u00eetre (1894-1966), teoriz\u00f3 en el a\u00f1o 1927 la proposici\u00f3n que indica que las galaxias distantes se est\u00e1n alejando de la Tierra y que la velocidad de su alejamiento crece con la distancia, lo que dos a\u00f1os despu\u00e9s se confirm\u00f3 con las observaciones del estadounidense Edwin Hubble (1889-1953). Dicha confirmaci\u00f3n la suministr\u00f3 el <em>redshift<\/em> (el desplazamiento hacia el rojo) del espectro de la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica que se percibe, proveniente desde esos objetos lejanos.<\/p>\n<p>En 1998, a este modelo se le a\u00f1adi\u00f3 un nuevo y sorprendente ingrediente. Observaciones de estrellas supernovas muy lejanas, realizadas en el marco del Supernova Cosmology Project, y tambi\u00e9n a cargo del High-Z Supernova Search Team, demostraron que la expansi\u00f3n del universo se estaba acelerando, y no retard\u00e1ndose debido al efecto gravitacional, tal como se supon\u00eda. Este descubrimiento deriv\u00f3 en el concepto de energ\u00eda oscura, que se presume que aporta m\u00e1s del 68 % de la energ\u00eda total del actual universo observable, en tanto que la materia oscura y la materia com\u00fan contribuyen con un 26 % y un 5 % aproximadamente.<\/p>\n<p>\u201cLas medidas de redshift apuntan una expansi\u00f3n acelerada adiab\u00e1tica [es decir, sin intercambio de calor] y anisotr\u00f3pica [que no es id\u00e9ntica en todas las direcciones]\u201d, dice Mariano de Souza, docente del Departamento de F\u00edsica del Instituto de Geociencias y Ciencias Exactas de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Rio Claro, en Brasil. Y el investigador prosigue: \u201cLos conceptos fundamentales de la termodin\u00e1mica hacen posible inferir que toda expansi\u00f3n adiab\u00e1tica est\u00e1 acompa\u00f1ada de un enfriamiento, en el efecto barocal\u00f3rico [capaz de generar calor cuando se lo somete a una presi\u00f3n] que se cuantifica mediante la denominada raz\u00f3n de Gr\u00fcneisen.\u201d<\/p>\n<p>Cabe aqu\u00ed suministrar alguna informaci\u00f3n. En 1908, el f\u00edsico alem\u00e1n Eduard August Gr\u00fcneisen (1877-1949) formul\u00f3 una expresi\u00f3n matem\u00e1tica referente al denominado par\u00e1metro efectivo de Gr\u00fcneisen, \u0393eff, que relaciona tres propiedades f\u00edsicas de un material: el coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica, el calor espec\u00edfico y la compresibilidad isot\u00e9rmica. Casi un siglo despu\u00e9s, en el a\u00f1o 2003, Lijun Zhu y sus colaboradores demostraron que la parte singular de \u0393eff, denominada \u201craz\u00f3n de Gr\u00fcneisen\u201d, definida como la raz\u00f3n entre el coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica y el calor espec\u00edfico, aumenta significativamente en las inmediaciones de un punto cr\u00edtico cu\u00e1ntico debido a la acumulaci\u00f3n de entrop\u00eda. En 2010, Mariano de Souza y sus colaboradores demostraron que sucede lo propio para un punto cr\u00edtico a temperatura finita.<\/p>\n<p>En un art\u00edculo reciente, publicado en el peri\u00f3dico cient\u00edfico <em>Results in Physics<\/em>, los investigadores de la Unesp liderados por De Souza utilizaron el par\u00e1metro de Gr\u00fcneisen para describir aspectos intrincados relacionados con la expansi\u00f3n del Universo. Este trabajo es uno de los resultados de la investigaci\u00f3n doctoral de Lucas Squillante, el autor principal, quien actualmente lleva adelante un posdoctorado bajo la supervisi\u00f3n de De Souza.<\/p>\n<p>\u201cGeneralmente se describe la din\u00e1mica asociada a la expansi\u00f3n del universo mediante el modelo de un fluido perfecto cuya ecuaci\u00f3n de estado es \u03c9 = p\/\u03c1, en donde \u03c9 [omega] es el denominado par\u00e1metro de la ecuaci\u00f3n de estado, p [pe] la presi\u00f3n y \u03c1 [ro] la densidad de energ\u00eda. Si bien se la emplea ampliamente, el significado f\u00edsico de \u03c9 a\u00fan no se hab\u00eda debatido de manera apropiada. En otras palabras, se trataba a \u03c9 \u00fanicamente como una constante para cada era del universo. Uno de los resultados importantes de nuestro trabajo consiste en la identificaci\u00f3n de \u03c9 con el par\u00e1metro efectivo de Gr\u00fcneisen mediante la ecuaci\u00f3n de estado de Mie-Gr\u00fcneisen\u201d, explica De Souza.<\/p>\n<p>Al emplear el par\u00e1metro de Gr\u00fcneisen, los cient\u00edficos demostraron que el enfriamiento continuo del universo est\u00e1 asociado a un efecto barocal\u00f3rico, es decir, que relaciona la presi\u00f3n con la temperatura. A su vez, este efecto ocurre debido a la expansi\u00f3n adiab\u00e1tica del universo. Desde esta perspectiva, postularon entonces que, en la era dominada por la energ\u00eda oscura, en la cual nos encontramos actualmente, el par\u00e1metro de Gr\u00fcneisen depende del tiempo.<\/p>\n<p>Uno de los aspectos interesantes de este trabajo reside en que se vale de conceptos de la termodin\u00e1mica y de la f\u00edsica del estado s\u00f3lido, como stress (tensi\u00f3n) y strain (deformaci\u00f3n), para describir la expansi\u00f3n anisotr\u00f3pica del universo. \u201cDemostramos que el par\u00e1metro de Gr\u00fcneisen est\u00e1 naturalmente incluido en el tensor de stress energ\u00eda-momento presente en las celebradas ecuaciones de campo de Einstein, lo que suministra una nueva manera de investigar los efectos anisotr\u00f3picos asociados a la expansi\u00f3n del universo. Estos no excluyen el escenario de un posible Big Rip\u201d, afirma De Souza.<\/p>\n<p>La hip\u00f3tesis del Big Rip (el Gran Desgarro) se postul\u00f3 por primera vez en el a\u00f1o 2003, en un art\u00edculo publicado en <em>Physical Review Letters<\/em>. La misma sostiene que si la cantidad de energ\u00eda oscura es suficiente como para acelerar la expansi\u00f3n del universo m\u00e1s all\u00e1 de una velocidad cr\u00edtica, podr\u00e1 provocar un desgarro en el \u201ctejido\u201d del espacio-tiempo.<\/p>\n<p>\u201cTambi\u00e9n desde la perspectiva del par\u00e1metro de Gr\u00fcneisen, conjeturamos que el cambio de un r\u00e9gimen de expansi\u00f3n desacelerada [en la era dominada por la radiaci\u00f3n y la materia] hacia un r\u00e9gimen de expansi\u00f3n acelerada [en la era dominada por la energ\u00eda oscura] se asemeja a una transici\u00f3n de fase termodin\u00e1mica. Sucede que demostramos que \u0393eff cambia de signo cuando la expansi\u00f3n del universo se altera de desacelerada a acelerada. Tal cambio de signo se asemeja la firma t\u00edpica de las transiciones de fase en la f\u00edsica de la materia condensada\u201d, a\u00f1ade De Souza.<\/p>\n<p>Tal como se sabe, la energ\u00eda oscura fue asociada a la constante cosmol\u00f3gica \u039b [lambda]. Primero postulada y luego rechazada por Einstein, dicha constante cosmol\u00f3gica fue rehabilitada cuando se descubri\u00f3 que la expansi\u00f3n del universo estaba aceler\u00e1ndose en lugar de desacelerarse. El modelo hegem\u00f3nico, denominado \u039b-CMD (Lambda-Cold Dark Matter), dota a la constante cosmol\u00f3gica de un valor fijo. En otras palabras, supone que la densidad de la energ\u00eda oscura se mantiene constante a medida que el universo se expande. Pero existen otros modelos que postulan que la densidad de la energ\u00eda oscura, y por consiguiente \u039b, var\u00edan en el tiempo.<\/p>\n<p>\u201cLa adjudicaci\u00f3n de un valor fijo a lambda equivale a atribuirle tambi\u00e9n un valor fijo a omega. Pero el reconocimiento de \u03c9 como el par\u00e1metro efectivo de Gr\u00fcneisen permite inferir una dependencia temporal de \u03c9 a medida que el universo se expande en la era dominada por la energ\u00eda oscura. Y esto redunda directamente en una dependencia temporal de \u039b o de la constante universal de gravitaci\u00f3n\u201d, subraya De Souza. Tal como puede notarse, este estudio abre una nueva v\u00eda de interpretaci\u00f3n de la expansi\u00f3n del universo desde la \u00f3ptica de la termodin\u00e1mica y de conceptos de la f\u00edsica de la materia condensada, y puede tener importantes desdoblamientos.<\/p>\n<p>Aparte de De Souza y Squillante, participaron en este trabajo los investigadores Antonio Seridonio (de la Unesp del campus de Ilha Solteira), Roberto Lagos-Monaco (de la Unesp del campus de R\u00edo Claro), Gabriel Gomes (del Instituto de Astronom\u00eda, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas de la Universidad de Sao Paulo, IAG-USP), Guilherme Nogueira (de la Unesp del campus de R\u00edo Claro) y la doctoranda Isys Mello, dirigida por De Souza\u2026<\/p>\n<p>(Agencia FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El cambio de un r\u00e9gimen de expansi\u00f3n desacelerada (en la era dominada por la radiaci\u00f3n y la materia) a un r\u00e9gimen de expansi\u00f3n acelerada (en la era dominada por la energ\u00eda oscura) se asemejar\u00eda a una transici\u00f3n de fase termodin\u00e1mica, seg\u00fan lo sugieren cient\u00edficos de la Universidade Estadual Paulista (Brasil) en la revista Results in [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[9],"tags":[],"class_list":["post-216456","post","type-post","status-publish","format-standard","category-opinion"],"acf":{"antetitulo":""},"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v28.7 - 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