Un paseo por elCOSMOS

De lo infinitamente pequeo

a lo infinitamente grande

Otros ttulos

Si por algn motivo hubiera que cambiar alguno de los ttulos relacionados aqu los editores se comprome-ten a sustituirlo por uno de calidad e inters similar al inicialmente propuesto.

Las grandes estructuras del universoLas constantes universales

El Big BangSimetra y supersimetraLa evolucin del universo

El modelo estndar de partculasLa nanotecnologa

El final del universoLa teora del caos

La posibilidad de viajar en el tiempoEl origen de la vida

Cuerdas y supercuerdasLos exoplanetasEl fro absoluto

La realidad cunticaQuarks y gluones

La inteligencia artificialLa materia extremaLa evolucin estelar

De la simplicidad a la complejidadInformacin y entropaEl principio antrpico

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Durante milenios, la contemplacin del Cosmos nos ha des-pertado interrogantes que slo ahora, gracias a la fsica mo-derna y a herramientas como los aceleradores de partculas, empezamos a poder responder. El universo se compone en un 95% de unas indetec-

tables y misteriosas materia y energa oscuras.

Todo lo que existe es fruto de la interaccin de unas pocas partculas elementales, entre ellas el bosnde Higgs.

Muchas galaxias se mantienen unidas gracias aenormes agujeros negros situados en su centro.

Los secretos del Cosmos al alcance de tu mano

Confinar nuestra atencin a cuestiones puramente terrenales sera limitar el espritu humano. Stephen Hawking

Hasta la ms breve contemplacin del Cosmos nos conmueve. Un escalofro nos recorre la espalda y la voz se nos queda atrapada en la garganta. Sabemos que nos aproximamos al mayor de los misterios. Carl Sagan

Del origen del Cosmos a su probable final y de los quarks a las galaxias, todos los misterios del universo a tu alcance.

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De lo infinitamente pequeo a lo infinitamente grande en un recorrido completo:

Las partculas elementales: el bosn de Higgs,los neutrinos, el modelo estndar

Los objetos csmicos ms asombrosos: agujerosnegros, cmulos galcticos

El origen de la materia y la energa: el Big Bang,la materia oscura, el vaco y la nada

Las teoras ms audaces:el espacio-tiempo cuntico,los universos mltiples, la teorade cuerdas

Una biblioteca para explorar los confines del universo

Una obra rigurosa y alalcance de todos, de granclaridad expositiva y apoyadaen multitud de imgenes,dibujos y grficos.

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Un comit cientfico de prestigio mundialDirector cientficoManuel Lozano LeyvaUno de los fsicos espaoles ms reconocidos internacionalmente, es, adems, un reconocido divulgador con numerosos ttulos publicados y colaborador de medios escritos y radiofnicos. Actualmente es catedr-tico de Fsica Atmica, Molecular y Nuclear de la Universidad de Sevilla.

Manuel Aguilar Bentez de LugoAntiguo representante de Espaa en el Consejo del CERN. Fue director del Departamento de Fusin y Fsica de Partculas Elementales del Cen-tro de Investigaciones Energticas, Medioambientales y Tecnolgicas, adscrito al Ministerio de Economa espaol.

Roberto BattistonProfesor en la universidad de Trento y presidente de la Agencia Espacial Italiana. A su labor cientfica suma la divulgativa plasmada en libros, apariciones en los medios e incluso el comisariado de exposiciones.

Juan Ignacio CiracDirector de la division terica del Instituto Max Planck de ptica Cun-tica. En 2013 se le concedi el premio Wolf en Fisica, y en 2006, el Prncipe de Asturias de Investigacin Cientfica y Tcnica.

Bernard FroisProfesor en las Universidades de Utrecht e Illinois, investigador aso-ciado en el CERN y director de investigacin en el CNRS, adems de secretario general de energa, transportes, medio ambiente y recursos naturales del gobierno francs durante la presidencia de Jacques Chirac.

Sheldon Lee GlashowConsiderado una de las grandes figuras mundiales de la fsica, ocupa en la actualidad la ctedra Metcalf de Ciencia en la Universidad de Boston. En 1979 comparti el premio Nobel con Steven Weinberg y Abdus Salam por sus contribuciones a la teora unificada de las interacciones dbiles y electromagnticas.

Francesco IachelloProfesor de fsica y qumica en la Universidad de Yale, ha sido candidato en varias ocasiones al premio Nobel de fsica por sus estudios sobre las simetras fundamentales en la fsica nuclear.

Mariano Moles Director del Centro de Estudios de Fsica del Cosmos de Aragn y pro-fesor del CSIC. Fue investigador principal del proyecto ALHAMBRA de cartografiado csmico.

Rafael ReboloDirector del Instituto de Astrofsica de Canarias y profesor del CSIC y del Instituto Max Planck de Astronoma. En 1995 lider el equipo que detect la primera estrella enana marrn.

lvaro de RjulaDoctor en fsica terica por la Universidad Complutense de Madrid y pro-fesor de la Universidad de Boston. Fue director de la divisin de Teora (TH) del CERN.

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Del Big Bang hasta el final del universo

Una historia completa del tiempo y el espacio

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Las partculas elementalesLas partculas llamadas elementales se dividen en dos grandes familias: los bosones, responsables de transmitir las fuerzas de la naturaleza, y los fermiones, que son los integrantes de la materia. Son bosones, entre otros, el fotn y el bosn de Higgs (en la imagen), y son fermiones el electrn, los neutrinos y los quarks. Las primeras partculas surgieron ya en las primeras fracciones de segundo de vida del universo. La fsica de partculas en ocasiones se conoce como de altas energas, porque muchas de aquellas se crean solo en eventos muy energticos como los que tuvieron lugar en el universo primitivo y en las colisiones inducidas en los aceleradores de partculas.

Las galaxiasy el universo a gran escalaLas primeras galaxias surgieron aproximadamente unos 750 millones de aos despus del Big Bang. Estos conjuntos de centenares de miles de millones de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo csmico y materia oscura pueden superar los 300 000 aos-luz de dimetro. Suelen clasificarse de acuerdo con su forma, que puede ser de cuatro tipos: espiral, como la Va Lctea; espiral barrada (en la imagen); elptica o, cuando interviene la gravedad de otras galaxias, irregular. Las galaxias se agrupan a su vez en estructuras an mayores como los cmulos o los supercmulos. Se calcula que estos contienen en total un nmero de galaxias parecido al de estrellas en cada una: centenares de miles de millones que forman nuestro universo.

La evolucin estelarLas primeras estrellas se formaron a los 560 millones de aos. Los astros pueden tener muchos tamaos, desde una dcima parte a sesenta veces la masa del Sol. Cuanto ms masiva sea una estrella, ms rpidamente se extingue y ms espectacular es su muerte. Para el caso de una estrella de masa superior a tres veces nuestro sol, como podra ser una gigante azul (primera imagen por la izquierda), el colapso gravitatorio de su ncleo causara una supernova; una explosin de tal magnitud que genera ms luz que toda la galaxia junta. La masa superviviente, caso de no detenerse el colapso gravitatorio, acabara concentrada en un espacio tan pequeo que se creara un agujero negro (segunda imagen), acaso el objeto csmico ms extraordinario de todos los conocidos.

El final del universoEl 95% del universo est en forma de materia y energa oscuras, as llamadas por la dificultad que ofrece su deteccin directa. La materia oscura estara distribuida de forma desigual, en forma de halos o filamentos (en la imagen), mientras que la energa oscura lo estara de manera uniforme por todo el universo. Si la energa oscura mantiene su presencia, como hasta ahora, el destino del Cosmos est sellado: la actual expansin acelerada continuar, y llegar un momento en que los grupos de galaxias se desgajarn unos de otros hasta perder todo contacto. Las estrellas y la vida se irn apagando gradualmente.

El Big Bang En el primer instante surgi, espontneamente, un universo minsculo. Muy poco despus de que tambin se generara el tiempo, el universo entr en una poca inflacionaria, durante la cual esa pequea regin espacial multiplic su tamao de forma exponencial en una pequesima fraccin de segundo. Al terminar la inflacin el universo se llen de materia y radiacin. La temperatura en aquel momento era extraordinariamente alta y fue descendiendo a medida que el universo segua expandindose. El conjunto de fenmenos acaecidos en esta poca inicial se denomina Big Bang.

El nacimiento de los tomosCuando el universo tena 380 000 aos los electrones fueron capturados por los ncleos atmicos, formndose los primeros tomos. La luz que fue liberada en ese instante ha seguido viajando por el espacio hasta hoy, constituyendo la radiacin de fondo de microondas (en la imagen). Esta radiacin nos permite esbozar un mapa del universo primitivo.

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Un paseo por el Cosmos pone al alcance de un pbli-co no especialista la ciencia ms avanzada. Se sirve para ello de textos claros y directos y de un amplio abanico de imgenes y grficos. En su conjunto constituye uno de los proyecto de divulgacin cientfica ms ambiciosos de las ltimas dcadas.

Una obra rigurosa abierta a todos

Las infografasms espectaculares, cuidadosamente concebidas, escritas y realizadas.

Dibujos aclaratorios de mecanismos o fenmenos de la naturaleza.

Recuadros con los que profundizar en conceptos cientficos o en la vida y obra de los grandes genios.

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Las temticas ms apasionantesEn las ltimas dcadas se ha constatado que un tipo nuevo de materia, radicalmen-te distinta a la tradicional, se extiende por todo el universo. Llamada oscura por lo difcil que resulta detectarla, es mucho ms numerosa que la materia ordinaria. Junto con la no menos misteriosa energa oscu-ra, constituye el 95% del contenido total del Cosmos. Tal es su densidad que de ellas depende el destino de todo el universo.

El anuncio del descubrimiento del bosn de Higgs, el 4 de julio de 2012, fue recibido por la comunidad cientfica como la noticia ms importante del joven siglo. Y no es de extraar: su deteccin no solo confirmaba ms all de toda duda el modelo estndar, pilar de nuestra visin del universo, sino que representaba el triunfo de la apuesta por los grandes aceleradores de partculas. De acuerdo, pero qu hace exactamente el dichoso bosn? Muy simple: dotar de masa al resto de partculas elementales.

Ya en tiempos de Newton los cientficos imaginaron estrellas oscuras que ejercan una atraccin tan fuerte que ni siquiera la luz poda escapar de ellas. Los nuevos ra-diotelescopios y los adelantos tericos de genios tales como Wheeler o Hawking han hecho que en tiempos recientes los aguje-ros negros hayan pasado de divertimento terico a fascinante, para algunos incluso inquietante, realidad. Todo en ellos es ex-tremo: desde el modo en que distorsionan el espacio y el tiempo hasta las paradojas cientficas que nos plantean.

La fsica moderna se encuentra ante la in-cmoda posicin de obedecer a dos seo-res que no se hablan entre s. Cuando se estudia lo microscpico las normas las dicta la teora cuntica; en el mbito de lo ma-croscpico la reina suprema es la relativi-dad. Los intentos por hallar una teora sub-yacente que armonice una y otra, la famosa teora del todo, se han topado una vez y otra con obstculos insalvables. Cun cer-ca estamos de una solucin?

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Una de las hiptesis ms sorprendentes de la ciencia actual es la de que nuestro uni-verso es slo uno de una infinitud de uni-versos posibles. Este multiverso adopta diferentes formas: por ejemplo, una inter-pretacin de la mecnica cuntica postula que cada posible estado de una partcula genera una realidad propia; por su parte, la teora M imagina universos compacta-dos en dimensiones superiores. Por muy extravagante que pueda parecer, la idea de multiverso da respuesta a algunos de los mayores misterios de la cosmologa.

Si el Big Bang fue el inicio de todo, tiene sentido hablar de lo que haba antes? Esta pregunta nos enfrenta a cuestiones tradi-cionalmente asociadas a la religin o la filo-sofa, como por ejemplo, por qu hay algo en lugar de nada? Sin embargo, la revolu-cin cuntica y otros adelantos posteriores han dado un nuevo sentido a nociones tales como vaco o nada, por lo que es posi-ble dar tambin una respuesta cientfica a esas cuestiones.

Los neutrinos tienen ninguna o poqusima masa y son neutros elctricamente. Se trata de una combinacin de propiedades literalmente imparable, ya que reaccionan tan poco con otras partculas o campos que nada detiene ni desva su curso a travs del Cosmos. El estudio de estas elusivas partculas nos conduce de las grandes re-voluciones de la fsica moderna hasta las ms importantes cuestiones abiertas de la ciencia actual.

Nuestra concepcin intuitiva del tiempo es asimtrica: no podemos ir adelante y atrs en el tiempo como s podemos, en cambio, en el espacio. Sin embargo, las leyes de la fsica s pueden. Lo que experimentamos como irreversible es perfectamente reversi-ble para las ecuaciones. Cmo se resuel-ve la contradiccin? Hay que corregir las ecuaciones? O son nuestras intuiciones ms elementales acerca del tiempo las que estn equivocadas?

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