No hay materia oscura. En cambio, la información tiene masa, dice el físico

Es la información la quinta forma de materia?

LA «DISCOVERY» DE MATERIA OSCURA

Podemos decir cuánta materia hay en el universo por los movimientos de las estrellas. En la década de 1920, los físicos que intentaban hacerlo descubrieron una discrepancia y concluyeron que debe haber más materia en el universo de la que es detectable. ¿Cómo puede ser esto??

En 1933, el astrónomo suizo Fritz Zwicky, mientras observaba el movimiento de las galaxias en el Clúster Coma, comenzó a preguntarse qué las mantenía juntas. No había suficiente masa para evitar que las galaxias se separaran. Zwicky propuso que algún tipo de materia oscura proporcionara cohesión. Pero como no tenía evidencia, su teoría fue rápidamente descartada.

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Luego, en 1968, la astrónoma Vera Rubin hizo un descubrimiento similar. Estaba estudiando la galaxia de Andrómeda en el Observatorio Kitt Peak en las montañas del sur de Arizona cuando se encontró con algo que la desconcertó. Rubin estaba examinando la curva de rotación de Andrómeda, o la velocidad a la que giran las estrellas alrededor del centro, y se dio cuenta de que las estrellas en los bordes exteriores se movían exactamente a la misma velocidad que las del interior, violando las leyes de movimiento de Newton. Esto significaba que había más materia en la galaxia de la que era detectable. Sus lecturas de tarjetas perforadas se consideran hoy la primera evidencia de la existencia de materia oscura.

Se estudiaron muchas otras galaxias a lo largo de los años 70. En cada caso, se observó el mismo fenómeno. Hoy en día, se cree que la materia oscura comprende hasta el 27% del universo. La materia «normal» o bariónica representa solo el 5%. Eso es lo que podemos detectar. La energía oscura, que tampoco podemos detectar, representa el 68%.

La energía oscura es lo que explica la Constante del Hubble, o la velocidad a la que se expande el universo. La materia oscura, por otro lado, afecta la forma en que la materia «normal» se agrupa. Estabiliza los cúmulos de galaxias. También afecta la forma de las galaxias, sus curvas de rotación y cómo las estrellas se mueven dentro de ellas. La materia oscura incluso afecta la forma en que las galaxias se influyen entre sí.

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TEORÍAS DE LIMPIEZA EN MATERIA OSCURA

Desde los años 70, los astrónomos y físicos no han podido identificar ninguna evidencia de materia oscura. Una teoría es que todo está atado a objetos espaciales llamados MACHO (Objetos de halo compactos masivos). Estos incluyen agujeros negros, agujeros negros supermasivos, enanas marrones y estrellas de neutrones.

Otra teoría es que la materia oscura está compuesta por un tipo de materia no bariónica, llamada WIMPS (partículas masivas que interactúan débilmente). La materia bariónica es del tipo formado por bariones, como protones y neutrones y todo lo compuesto por ellos, que es cualquier cosa con un núcleo atómico. Sin embargo, los electrones, neutrinos, muones y partículas de tau no son bariones, sino una clase de partículas llamadas leptones. Aunque el WIMPS (hipotético) tendría de diez a cien veces la masa de un protón, sus interacciones con la materia normal serían débiles, lo que los haría difíciles de detectar.

Luego están los neutrinos antes mencionados. ¿Sabías que las corrientes gigantes de ellos pasan del Sol a través de la Tierra cada día, sin que nos demos cuenta?? Son el foco de otra teoría que dice que los neutrinos neutrales, que solo interactúan con la materia normal a través de la gravedad, son de lo que está compuesta la materia oscura. Otros candidatos incluyen dos partículas teóricas, el axión neutro y el fotino no cargado.

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Ahora, un físico teórico plantea una noción aún más radical. ¿Qué pasaría si la materia oscura no existiera en absoluto?? Dr. Melvin Vopson, de la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, tiene una hipótesis que él llama la equivalencia masa-energía-información. Establece que la información es el componente fundamental del universo y tiene masa. Esto explica la masa faltante dentro de las galaxias, eliminando así por completo la hipótesis de la materia oscura.

TEORÍA DE INFORMACIÓN

Para ser claros, la idea de que la información es un componente esencial del universo no es nueva. La teoría de la información clásica fue planteada por primera vez por Claude Elwood Shannon, el «padre de la era digital» a mediados del siglo XX. El matemático e ingeniero, conocido en los círculos científicos, pero no tanto fuera de ellos, tuvo un golpe de genio en 1940. Se dio cuenta de que el álgebra booleana coincidía perfectamente con los circuitos de conmutación telefónica. Pronto, demostró que las matemáticas podrían emplearse para diseñar sistemas eléctricos.

Shannon fue contratado en Bell Labs para descubrir cómo transferir información a través de un sistema de cables. Escribió la Biblia sobre el uso de las matemáticas para establecer sistemas de comunicación, sentando así las bases para la era digital. Shannon también fue el primero en definir una unidad de información como un bit.

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Quizás no hubo mayor defensor de la teoría de la información que otro modelo de ciencia no reconocido, John Archibald Wheeler. Wheeler formó parte del Proyecto Manhattan, elaboró la «Matriz S» con Niels Bohr y ayudó a Einstein a desarrollar una teoría unificada de la física. En sus últimos años, proclamó: “Todo es información.»Luego exploró las conexiones entre la mecánica cuántica y la teoría de la información.

También acuñó la frase «de bit» o que cada partícula en el universo emana de la información encerrada dentro de él. En el Instituto Santa Fe en 1989, Wheeler anunció que todo, desde partículas hasta fuerzas y el tejido del espacio-tiempo en sí «… deriva su función, su significado, su propia existencia por completo … desde las respuestas con detalles del aparato hasta sí o -no preguntas, opciones binarias, bits.»

PARTE EINSTEIN, PARTE LANDAUER

Vopson lleva esta noción un paso más allá. Él dice que no solo la información es la unidad esencial del universo sino también que es energía y masa. Para apoyar esta afirmación, unifica y coordina la relatividad especial con el Principio de Landauer. Este último lleva el nombre de Rolf Landauer. En 1961, predijo que borrar incluso un bit de información liberaría una pequeña cantidad de calor, una cifra que calculó. Landauer dijo que esto prueba que la información es más que una cantidad matemática. Esto conecta la información con la energía. A través de pruebas experimentales a lo largo de los años, el Principio Landauer se ha mantenido firme.

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Vopson dice: “Él [Landauer] identificó por primera vez el vínculo entre la termodinámica y la información al postular que la irreversibilidad lógica de un proceso computacional implica irreversibilidad física.»Esto indica que la información es física, dice Vopson, y demuestra el vínculo entre la teoría de la información y la termodinámica.

En la teoría de Vopson, la información, una vez creada, tiene «masa finita y cuantificable».»Hasta ahora se aplica solo a los sistemas digitales, pero también podría aplicarse a los analógicos y biológicos, e incluso a los sistemas de movimiento cuántico o relativista. «La relatividad y la mecánica cuántica son posibles direcciones futuras del principio de equivalencia masa-energía-información», dice.

En el artículo publicado en la revista AIP Advances, Vopson describe la base matemática de su hipótesis. «Soy el primero en proponer el mecanismo y la física por la cual la información adquiere masa», dijo, «así como en formular este poderoso principio y proponer un posible experimento para probarlo».»

EL QUINTO ESTADO DE MATERIA

Para medir la masa de información digital, comienza con un dispositivo de almacenamiento de datos vacío. A continuación, mide su masa total con un aparato de medición altamente sensible. Luego, lo llenas y determinas su masa. A continuación, borra un archivo y lo evalúa nuevamente. El problema es que el dispositivo de «medición de masa ultra precisa» que describe el documento aún no existe. Este sería un interferómetro, algo similar a LIGO. O tal vez una máquina de pesaje ultrasensible similar a una balanza Kibble.

«Actualmente, estoy en el proceso de solicitar una pequeña subvención, con el objetivo principal de diseñar dicho experimento, seguido de cálculos para verificar si la detección de estos pequeños cambios de masa es posible», dice Vopson. “Suponiendo que la subvención sea exitosa y las estimaciones sean positivas, se podría formar un consorcio internacional más grande para emprender la construcción del instrumento.»Agregó:» Este no es un experimento de laboratorio en el banco de trabajo, y probablemente sería una instalación grande y costosa.»Si finalmente se demuestra que es correcto, Vopson habrá descubierto la quinta forma de materia.

Entonces, ¿cuál es la conexión con la materia oscura?? Vopson dice: “M.P. Gough publicó un artículo en 2008 en el que resolvió … la cantidad de bits de información que el universo visible contendría para inventar toda la materia oscura que falta. Parece que mis estimaciones del contenido de bits de información del universo están muy cerca de sus estimaciones.»

FUENTE: ENLACE

Para profundizar en esta fascinante teoría, te invitamos a ver el siguiente video que explora la idea de que la información podría tener masa, según el físico que desafía la noción de materia oscura.