SISTEMAS DE UNIDADES. MAGNITUDES FUNDAMENTALES.MAGNITUDES DERIVADAS.

1. Introducción

Tomado del libro Física General de Hector Pérez Montiel. Pub. Cultural.

El lenguaje  de la Física y la tecnología es universal.Los hechos y las leyes deben expresarse de manera precisa y congruente si se desea decir la misma cosa con el mismo término.

Una cantidad física se mide en comparación con otro patrón conocido.Por ejemplo, podríamos tener la necesidad de conocer la longitud  de una barra metálica. Con los instrumentos apropiados, podría determinarse  la longitud de la barra igual a 12 "pies", solo se realiza una comparación  con la longitud de un patrón conocido como "pie".

Desde tiempos remotos el hombre ha tenido la necesidad de medir, es decir, saber cuál es la magnitud de un objeto comparándolo con otro de la misma especie que le sirva  de base o patrón, pero el problema ha sido encontrar el patrón de medida.

Muy posiblemente, a partir de que el hombre se volvió sedentario y comenzó a cultivar la tierra nació la necesidad de hacer mediciones.

Las mediciones hechas en Egipto por los primeros cadeneros o estira cables, como al parecer se les llamaba, eran realizadas  con cuerdas anudadas, o con marcas, que correspondían a unidades de longitud convencionales, como el denominado "codo".

La necesidad de medir regiones más o menos extensas  gestó conocimientos empíricos, desconectados y rudimentarios que después evolucionaron. Quizá  en un principio el hombre uso  como patrones de medida su propio cuerpo; luego muy posiblemente la de los animales que utilizaba para apoyarse en sus faenas diarias, como la Alzada de un Caballo la cual era medida en palmos, es decir tantas veces la anchura de su mano. La distancia  entre la punta del dedo meñique  y la punta del dedo pulgar, con la mano extendida, era considerada como medio codo y ésta era la distancia entre el codo y la punta de los dedos. El pie fue otra medida y se la consideraba como las tres cuartas partes del codo.

2. Sistema de unidades.

Un sistema de unidades es un conjunto de unidades de medida consistente, estándar y uniforme. En general definen unas pocas unidades de medida a partir de las cuales se deriva el resto.

1.- Sistema Internacional de unidades. (SI).

2.- Sistema MkS (metro, kilogramo, segundo).

3.- Sistema CgS (centímetro, gramo, segundo).

4.- Sistema Ingles.

La necesidad del hombre y el intercambio comercial entre países del mundo, hizo posible que los Sistemas de Unidades evolucionaran, quedando algunos prácticamente en el olvido.

3.- Breve historia de los Sistemas de Unidades.

Sistema Métrico Decimal. Es el abuelo de los sistemas que usamos los hispanohablantes. Fue el primer sistema de unidades bien definido que hubo en el mundo, implantado en 1795 como resultado de la Convención Mundial de Ciencias, celebrada en París, Francia; este sistema tiene división decimal y sus unidades fundamentales son: el metro, el kilogramo-peso y el litro. Además, para definir las unidades fundamentales utiliza datos de carácter general como las dimensiones de la Tierra y la densidad del agua.

La primera tentativa notoria de establecer un sistema de unidades universal (es decir, fundado en fenómenos físicos reproducibles) es sin duda la de John Wilkins, un científico inglés miembro de la Royal Society que, en 1668, definió una longitud y un volumen universales y luego una masa universal (la de la cantidad de agua de lluvia contenida en un cubo de lado igual a la unidad de longitud). La longitud tomada fue aproximadamente la de un péndulo simple cuyo semiperiodo de oscilaciones pequeñas es igual a un segundo y que hizo coincidir con la de 38 pulgadas de Prusia (993,7 mm).​

Hacia 1670, un religioso de Lyon, Gabriel Mouton, propuso una unidad basada en la medida del meridiano terrestre y definió también una serie de múltiplos y submúltiplos basado en un sistema decimal.

En 1675 el científico italiano Tito Livio Burattini renombra la medida universal de Wilkins, metro (en griego, medida) y toma por definición exacta la del péndulo descrito antes (y no la de 38 pulgadas de Prusia), llegando a una longitud de 993,9 mm.​ Pero este valor depende de la aceleración de la gravedad y varia ligeramente de un lugar a otro.

Luis XVI de Francia, encargó a un grupo de sabios (entre los que estaba Lavoisier) estudiar las posibilidades de un nuevo sistema de medidas, comisión que propuso como unidad de longitud el metro y de peso el grave (de gravedad) (dividido en 1000 gramos). Sus trabajos sentaron las bases para la creación del sistema métrico decimal.​ Lavoisier llegó a decir de él que «nada más grande ni más sublime ha salido de las manos del hombre que el sistema métrico decimal».(Wikipedia).

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La Revolución francesa y el nacimiento del sistema métrico

El sistema métrico decimal fue introducido durante la Revolución francesa, en su esfuerzo por cambiar absolutamente todas las instituciones de la vieja sociedad siguiendo modelos racionales. Hasta entonces, los patrones de medidas y pesos variaban notablemente de un país a otro e incluso dentro de un país de una región a otra lo cual ocasionaba muchas confusiones e incluso trampas al usarse para diferentes mediciones los mismos nombres tal cual ha ocurrido con la legua, la milla, la libra, el pie, la pulgada etc.

Aunque ya en la monarquía se empezaron estudios para establecer un nuevo sistema, en 1790 la Asamblea Nacional se pronuncia, a propuesta de Talleyrand, aconsejado por Condorcet, por la creación de un sistema de unidades estable, uniforme y sencillo y elige la unidad de longitud de Burattini como unidad básica. Ya comprobado que la longitud de un péndulo que oscila en un segundo, varía dependiendo del lugar donde se encuentre, en 1793 y provisionalmente, se elige como unidad la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre ​. Se encarga a dos científicos, Delambre y Méchain hacer las mediciones geodésicas necesarias, lo que, con la colaboración del español Gabriel Ciscar,​ harán durante siete años.⁹​ Se decidió medir la longitud del meridiano que va desde la torre del fuerte en Montjuīc, en Barcelona a Dunkerque, que era el segmento más largo sobre tierra y casi totalmente dentro de territorio francés. A pesar de que durante el proceso de medición hubo hostilidades ocasionales entre Francia y España —guerra del Rosellón—, el desarrollo del nuevo sistema de medidas se consideró de tal importancia que el grupo de medición francés fue escoltado por tropas españolas dentro de España a fin de asegurar la continuidad de la medición.

A partir del metro se definieron las unidades de volumen —el litro, igual a un decímetro cúbico—, de peso —el grave igual al de un litro de agua destilada— y de superficie —el área, igual a un cuadrado de 10 m, o 1 dam, de lado—: se creó así el sistema métrico decimal. Ese mismo año la Convención Nacional ordena la construcción de patrones para el metro y el grave.

La Asamblea invitó a varios países a participar en el establecimiento del nuevo sistema pero, dado el rechazo del resto de las naciones al régimen revolucionario francés, la Asamblea se quedó sola y, si bien aceptó el metro, no le gustó el nombre de grave —cuyo nombre estaba relacionado con el abolido título de conde en cierta forma— y prefirió el gramo. Encontraron entonces el problema de que hacer un gramo-patrón era muy complicado, por pequeño, y esta es la razón «histórica» por la que una unidad básica incluye en su nombre el prefijo de un múltiplo.​

Los patrones del metro y del kilogramo, en platino, previstos por los decretos de la convención nacional —y presenciada por funcionarios del gobierno francés, de varios países invitados y muchos de los más renombrados sabios de la época—, se depositaron en los Archivos Nacionales el 4 de mesidor del año VII (22 de junio de 1799) en lo que se considera habitualmente como el acto fundacional del sistema métrico.

Creado por ley en 1795, el sistema métrico se hace obligatorio en Francia en su quinto aniversario por decreto del 13 de brumario del año IX (4 de noviembre de 1800), prohibiendo el empleo de cualquier otro sistema.

Napoleón, que abolió el calendario republicano cuando llegó al poder, no se atrevió con el sistema métrico, aunque no fuera de su gusto.

Una de las ventajas del sistema métrico decimal fue su división decimal ya que mediante el uso de prefijos como deci, centí o mili, algunos submúltiplos de la unidad, podemos referirnos  a decímetro, como la décima parte del metro(0.1 m); a centímetro, como la centésima parte  parte del metro (0.01m); y al milímetro, como la milésima parte del metro (0.001 m). Lo mismo sucede para el litro o el kilogramo, de manera que al hablar de prefijos como deca, hecto, kilo, algunos de los múltiplos de la unidad, podemos mencionar al decámetro, hectómetro o kilómetro  como equivalentes a 10, 100 o 1000 metros, respectivamente.

Sistema MkS. El Sistema MKS de Unidades expresa las medidas utilizando como unidades fundamentales metro, kilogramo y segundo (MKS).

El sistema MKS de unidades sentó las bases para el Sistema Internacional de Unidades, que ahora sirve como estándar internacional. El sistema MKS de unidades nunca ha tenido un organismo regulador, por lo que hay diferentes variantes que dependen de la época y el lugar.

El nombre del sistema está tomado de las iniciales de sus unidades fundamentales.

La unidad de longitud del sistema M.K.S. es el metro:

• Metro: es una longitud igual a la del metro patrón que se conserva en la Oficina Internacional de pesas y medidas.

La unidad de masa es el kilogramo:

• Kilogramo: es una masa igual a la del kilogramo patrón que se conserva en la Oficina Internacional de pesas y medidas. Un kilogramo (jamás se abrevia, es un símbolo kg y al serlo no puede mayusculizar, ni llevar punto ni pluralizar) es aproximadamente igual a la masa de un decímetro cúbico de agua destilada a 4 ºC.

La unidad de tiempo de todos los sistemas de unidades es el segundo (s).

• Segundo: se define como 1/86.400 parte del día solar medio.

Sistema  Cgs (Sistema Cegesimal  de unidades). l Sistema Cegesimal de Unidades, también llamado sistema CGS, es un sistema de unidades basado en el centímetro, el gramo y el segundo. Su nombre es el acrónimo de estas tres unidades.

Fue propuesto por Gauss en 1832, e implantado por la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS, ahora BA) en 1874 incluyendo las reglas de formación de un sistema formado por unidades básicas y unidades derivadas.¹​

El sistema CGS ha sido casi totalmente reemplazado por el Sistema Internacional de Unidades (SI). Sin embargo aún perdura su utilización en algunos campos científicos y técnicos muy concretos, con resultados ventajosos en algunos contextos.

Sistema Inglés de  Unidades  (Anglosajón).La importancia que aun tiene el sistema inglés en la vida diaria. El sistema inglés de unidades, es aun usado amplia mente en los Estados Unidos de América y, cada vez en menor medida, en algunos países con tradición británica. Debido a la intensa relación comercial que tiene nuestro país con los EUA, existen en México muchos productos fabricados con especificaciones en este sistema. Ejemplos de ello son los productos de madera, tornillería, cables conductores y perfiles metálicos. Algunos instrumentos como los medidores de presión para neumáticos automotrices y otros tipos de manómetros frecuentemente emplean escalas en el sistema inglés. El Sistema Inglés de unidades son las unidades no-métricas que se utilizan actualmente en los Estados Unidos y en muchos territorios de habla inglesa (como en el Reino Unido ), pero existen discrepancias entre los sistemas de Estados Unidos e Inglaterra. Este sistema se deriva de la evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en Inglaterra. Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. Hoy en día, estas unidades están siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de migración ha impedido en gran medida el cambio.

Sistema Internacional de Unidades (SI). Wikipedia.

El Sistema Internacional de Unidades (SI, del francés Le Système International d’Unités) es la versión moderna del sistema métrico​ y el sistema de unidades que se usa en casi todos los países del mundo. Está constituido por siete unidades básicas: amperio, kelvin, segundo, metro, kilogramo, candela y mol, además de muchas unidades derivadas de las cuales veintidós tienen nombres especiales, prefijos para denotar múltiplos y submúltiplos de las unidades y reglas para escribir el valor de las magnitudes.

Una de las características trascendentales del SI es que sus unidades se basan en fenómenos físicos fundamentales.

El SI se creó en 1960 por la 11.ª Conferencia General de Pesas y Medidas, durante la cual inicialmente se reconocieron seis unidades físicas básicas (las actuales excepto el mol). El mol se añadió en 1971. Entre los años 2006 y 2009 se armonizó el Sistema Internacional de Magnitudes —a cargo de las organizaciones ISO y CEI— con el SI. El resultado es el estándar ISO/IEC 80000.

4. ¿Qué es medir? ¿Qué es magnitud? ¿Que es unidad de medida?

a) Medir: Es comparar una magnitud con otra de la misma especie que de manera arbitraria o convencional se toma como base, unidad o patrón de medida.

b) Magnitud: Se llama magnitud a todo aquello que puede ser medido. La longitud de un cuerpo(ya sea largo, ancho, alto, su profundidad, su espesor, su diámetro externo o interno).

c) Unidad de Medida: Recibe el nombre de unidad de medida o patrón  toda magnitud de valor conocido y perfectamente definido que se utiliza como referencia para medir y expresar el valor de otras magnitudes de la misma especie.

5. Magnitudes Fundamentales.

Se les llama magnitudes fundamentales por que no dependen de ninguna otra magnitud física.

En el sistema internacional son siete.

6. Magnitudes Derivadas.

Son aquellas que resultan de multiplicar o dividir  entre sí las magnitudes fundamentales.

Papel del Método Científico en la construcción de la Ciencia.

Por

 Ricardo Canaan

La importancia del método científico reside en que a partir de él se puede obtener conocimiento fiable y válido, a partir de sus etapas; observación, medición, formulación de preguntas, análisis, hipótesis y experimentación.

El método científico es preciso, crítico, objetivo, racional, comunicable y ayuda a diferenciar una hipótesis falsa de una real. Con este proceso se puede diferencias lo que es conocimiento inventado o popular de la verdad. Sin él no se podría obtener información y conocimiento sobre el mundo y el universo en general.

A partir de un experimento o hallazgo descubierto a través de la aplicación del método científico, es posible demostrar que una suposición es correcta o incorrecta, lo que permite llegar a una conclusión y establecer una teoría.

Es por ello que su forma estructurada agiliza el proceso de resolver los problemas de los investigadores de cualquier área de estudio, aportando conocimientos lógicos y consecuentes.

Es de mucha utilidad para responder a preguntas claves por medio de la recopilación de una serie de datos, para luego iniciar un proceso en el cual se pueden detectar fallas en las hipótesis planteadas.

El método científico busca informar y probar, a través de instrumentos sistemáticos, los conocimientos adquiridos de fenómenos o casos puntuales, demostrando su validez y eficacia, y dando soluciones a conflictos de la humanidad.

Este método ayuda a disminuir los errores y brinda tranquilidad a los científicos por la seguridad y exactitud de sus resultados.

Principales razones de la importancia del método científico

Permite el avance de la humanidad

El método científico es una de las herramientas más importantes en el avance de la humanidad, ya que busca plantear y solucionar problemas respondiendo a las incógnitas y satisfaciendo las necesidades humanas.

Permite avances científicos

La aplicación del método científico en la ciencia está estrechamente vinculada con los avances científicos.

La ciencia se encarga de estudiar elementos determinados para lograr resultados a partir de formulaciones y problemáticas. El análisis de estas problemáticas arroja conclusiones que permiten responder ante una necesidad particular.

Es por esto que se han perfeccionado los instrumentos científicos, para optimizar los resultados a través de la observación sistemática, las hipótesis, la predicción y el experimento.

Para una mayor precisión se usan equipos que facilitan las investigaciones y los hallazgos, como las balanzas, los telescopios, los microscopios, entre otros.

Favorece las invenciones tecnológicas

Albert Einstein utilizó el método científico para descubrir la Teoría de la relatividad. Este científico descubrió la naturaleza de la luz, del espacio y el tiempo, lo que contribuyó al avance de la tecnología que ha evolucionado hasta nuestros días.

Por medio del método científico y el desarrollo tecnológico se llegó a la invención de la radio, la televisión e Internet. De la misma forma, la tecnología ha podido brindar y determinar el propósito, diseño y los medios de producción para la creación de bienes y servicios.

Esto ha permitido la creación de dispositivos tecnológicos de mucha utilidad en el mundo moderno, sobre todo en la salud, la comunicación, la educación y el entretenimiento.

La tecnología se fundamenta en el método científico, que se aplica cada día en el desarrollo técnico haciendo posibles los procesos de creación de equipos y creando innovación tecnológica.

Permite el desarrollo de medicamentos

Uno de los aportes principales de la medicina es el desarrollo de medicamentos, que ofrecen numerosos tratamientos para aliviar el dolor, combatir enfermedades y prolongar la vida.

El descubrimiento de la vacuna, uno de los grandes hallazgos en la medicina, fue posible mediante el método científico.

El método científico estableció los medios de prevención ante importantes enfermedades, además de permitir su identificación. Tal es el caso de la bacteria causante del ántrax, así como la tuberculosis, el cólera y el sarampión, entre muchas otras.

Con el paso del tiempo, los estudios médicos han reforzado sus sistemas, siendo más precisos para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

En la actualidad el método científico se emplea en la medicina como una herramienta para desarrollar y generar nuevos descubrimientos relacionados con la salud.

Esto se logra mediante la exploración de los síntomas en los pacientes, llegando a hipótesis que se prueban en estudios de laboratorio, logrando una evaluación exhaustiva y un diagnóstico para aplicar un tratamiento indicado.

Permite mejor comprensión de la psique

En los intentos por comprender el comportamiento humano, el funcionamiento de la mente y el cerebro, los científicos se enfrentan a los perfiles cerebrales asociados a trastornos mentales.

Por medio del método científico se puede obtener información, que puede ser interpretada para definir diagnósticos.

Los profesionales de la psicología deben emplear información fiable, y esta se basa en la observación minuciosa y controlada, de forma que otros investigadores obtengan resultados parecidos siguiendo los mismos pasos.

Las entrevistas, las encuestas y los test psicológicos son métodos usados por los psicólogos para explorar la personalidad, conductas y habilidades de los humanos.

Los psicólogos llevan a cabo experimentos sobre el comportamiento, poniendo a prueba sus opiniones usando el método científico.

La investigación psicológica busca llegar a la veracidad de un estudio, separándolo de simples ideas para que sea una realidad confirmada, y el método científico lo hace posible.

Promueve un mejor sistema educativo

En todos los campos académicos se utiliza el método científico como apoyo a los docentes para maximizar la eficacia de su labor, al tener conocimiento para formular preguntas y saberlas responder adecuadamente.

El método científico es primordial para realizar una investigación o una tesis de grado. La investigación en la educación desarrolla el intelecto, el conocimiento y las habilidades del estudiante.

También lleva a conocer y transformar la realidad, permitiendo el análisis crítico y ejercitando el intelecto en aspectos que pueden ser tan básicos como la lectura y la escritura.

 

HISTORIA DE LAS MEDIDAS. ¿QUÉ ES MEDIR?

Vídeo de la Historia de las medidas.

Vídeo ¿Qué es medir?

¿QUÉ ES LA ENERGÍA OSCURA?

Qué es la energía oscura y por qué constituye uno de los grandes misterios del universo

Alejandra MartinsBBC News Mundo13 DE NOVIEMBRE DEL 2019
La aceleración de la expansión del universo no puede explicarse, en el contexto de la relatividad general de Einstein, sin la existencia de una forma de energía desconocida.

El mayor componente del universo en el que vivimos es un enigma.

Y es que los átomos que componen todo lo conocido, los planetas, las estrellas y a nosotros mismos, constituyen sólo el 5% del mismo.

El resto es lo que los científicos llaman energía oscura (la vasta mayoría) y materia oscura.

Los astrónomos tienen ahora un nuevo y potente instrumento para estudiar la primera, el Instrumento Espectroscópico de la Energía Oscura (DESI, por siglas en inglés).

Este permitirá realizar el mapa más detallado del universo tras observar unos 35 millones de galaxias en cinco años.

Pero ¿qué se sabe hasta ahora sobre la energía oscura y cómo logrará el DESI estudiarla?

BBC Mundo habló con uno de los expertos que llevarán a cabo la tarea, el astrónomo argentino Ariel Sánchez, investigador científico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre con sede en Garching, Alemania.

La predicción inicial era que la expansión del universo que comenzó después del Big Bang se volvería más lenta debido a la gravedad. Pero se está acelerando. ¿Cómo se explica?

La evolución del universo en sus escalas más grandes está controlada por la gravedad.

Actualmente, nuestra mejor descripción de la gravedad está dada por la teoría de la relatividad general de Einstein.

Aplicando las ecuaciones de Einstein al universo como un todo se encuentran soluciones de universos dinámicos, es decir, que se expanden o contraen.

Ariel Sánchez se doctoró en astronomía en la Universidad Nacional de Córdoba, en Argentina, y desde 2008 es investigador científico del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania.

Desde que Edwin Hubble realizó sus observaciones alrededor de 1930, sabemos que nuestro universo está en expansión.

De acuerdo a las ecuaciones de Einstein, la materia contenida en el universo tiende a desacelerar esa expansión.

Esto se debe a que la expansión del universo, que intenta aumentar la distancia entre dos puntos cualquiera en el espacio, debe luchar contra el efecto de la atracción gravitacional de la materia que contiene, que tiende a acercarlos.

A finales del siglo XX los astrónomos intentaron medir esta tasa de desaceleración de la expansión utilizando observaciones de supernovas en galaxias distantes y el resultado fue sorprendente.

La expansión del universo no está disminuyendo su ritmo, se está acelerando. Las distancias a galaxias lejanas aumentan a una tasa cada vez mayor.

¿Y eso indica la presencia de la energía oscura?

Ese resultado cambió drásticamente nuestra comprensión del universo.

En el contexto de la relatividad general de Einstein, esto no es posible si el universo sólo contiene materia.

Eso indica la existencia de una componente adicional, una forma de energía desconocida que posee presión negativa y contrarrestra el efecto atractivo de la gravedad, impulsando la expansión acelerada del universo.

Descifrar la naturaleza de esta componente, que denominamos energía oscura, es uno de los problemas abiertos más importantes de la física actual.

"Desde que Edwin Hubble realizó sus observaciones alrededor de 1930, sabemos que nuestro universo está en expansión".

¿Cómo se sabe que la energía oscura constituye gran parte del universo? ¿Y qué porcentaje es?

Uno de los objetivos de la cosmología es realizar un detallado inventario de la energía que contiene el universo, listando todas sus componentes y la fracción del total de energía que cada una representa.

Para lograrlo, utilizamos observaciones astronómicas de la distribución de materia y luz a través del espacio.

Gracias a estas observaciones sabemos que la edad del universo es cercana a los 14.000 millones de años, y que hace aproximadamente unos 4.000 millones de años su expansión comenzó a acelerarse.

Este punto corresponde al momento en la historia del universo en el que la energía oscura comenzó a dominar sobre la materia.

Esto indica que la energía oscura es actualmente el principal componente en este inventario cósmico y que constituye aproximadamente el 70% del total de la energía en el universo.

El Instrumento Espectroscópico de la Energía Oscura (DESI) se encuentra en el domo del telescopio Mayall, en el Observatorio Kitt Peak, en Arizona.

¿Cómo se diferencia la energía oscura de la materia oscura?

En el inventario, el siguiente componente en importancia es la materia oscura, ya que constituye alrededor del 25% del total de energía del universo.

La materia oscura es una forma de materia que no interactúa con la luz.

Su presencia sólo es detectable por sus efectos gravitacionales en la formación y evolución de estructuras en el universo, tales como galaxias y cúmulos de galaxias.

Hay numerosas evidencias observaciones de la existencia de la materia oscura.

La materia común, hecha de átomos, constituye menos del 5% del total de la energía del universo.

Y otros componentes como los neutrinos o los fotones tienen contribuciones mucho más pequeñas.

¿Qué propiedades tiene la materia oscura, que la hacen diferente de la energía oscura?

Aunque no se conoce exactamente la naturaleza de la materia oscura, las observaciones astronómicas nos permiten tener una buena idea de sus propiedades.

Al igual que la materia común, la materia oscura contribuye a desacelerar la expansión del universo; es decir, el efecto contrario al de la energía oscura.

Otra diferencia importante entre estos componentes es su distribución en el espacio.

La materia oscura exhibe fluctuaciones en su densidad que crecen con el tiempo, con zonas más densas adquiriendo cada vez más materia debido a su atracción gravitatoria.

La energía oscura, en cambio, parece seguir una distribución uniforme, con la misma densidad a través del espacio.

El DESI contiene 5.000 fibras ópticas, cada una de las cuales es controlada por un pequeño brazo robótico que las coloca en la posición correcta para recibir la luz de una galaxia.

La energía oscura será estudiada con un potente nuevo instrumento, el DESI. ¿Por qué se dice que contiene 5.000 minitelescopios?

El Instrumento Espectroscópico de la Energía Oscura contiene un conjunto de 5.000 fibras ópticas, cada una de las cuales es controlada por un pequeño brazo robótico que las coloca en la posición correcta para recibir la luz de una galaxia.

Está instalado en el telescopio Mayall del observatorio de Kitt Peak en Arizona, en Estados Unidos, y tiene cuatro metros de diámetro.

Su diseño permite cubrir en cada observación un gran campo en el cielo.

Y eso, junto con la posibilidad de observar 5.000 galaxias simultáneamente, lo convierte en una máquina perfecta para construir un gran catálogo en poco tiempo.

Proyectos anteriores han construido catálogos de galaxias similares, pero el DESI llevará estos esfuerzos a un nuevo nivel al observar unas 35 millones de galaxias en cinco años.

¿Cómo logrará el DESI capturar la luz de 5.000 galaxias en forma simultánea, y cómo permitirá esa luz medir sus distancias?

Cuando observamos una galaxia en el cielo no sabemos a qué distancia se encuentra de nosotros. Pero la expansión cósmica nos ayuda a inferirla.

Cuando las ondas de luz se propagan a través del espacio, la expansión del universo las "estira", cambiando su longitud de onda y volviéndola mas roja.

Esto se conoce como "corrimiento al rojo".

Si descomponemos la luz de las galaxias distantes en los colores que las componen, de forma similar a lo que puede hacerse con un prisma, podemos reconocer el efecto del corrimiento al rojo.

El interior del domo del telescopio Mayall en el Observatorio Kitt Peak.

Mientras más lejana sea la galaxia, mayor será su corrimiento al rojo. De esta manera, podemos estimar la distancia a las galaxias.

El DESI observará alrededor de 35 millones de galaxias para medir sus corrimientos al rojo.

Junto con sus posiciones en el cielo, estas distancias nos permitirán construir un mapa tridimensional de la distribución de galaxias sobre un enorme volumen del universo

Un detalle importante es que mientras más lejana es una galaxia, más tiempo ha estado viajando su luz hacia nosotros.

Por lo tanto, al observar galaxias a distintas distancias de nosotros, podemos estudiar la evolución del universo a través del tiempo.

¿Cómo ayudará ese mapa a entender qué es la energía oscura?

Los datos del DESI nos permitirán reconstruir con precisión la historia de expansión del universo y la tasa de formación de estructuras a lo largo de un período de 11.000 millones de años.

Estos datos nos permitirán caracterizar las propiedades de la energía oscura con gran precisión.

Todos los datos de los que disponemos en la actualidad son coherentes con el modelo cosmológico estándar, en el cual la energía oscura corresponde a la "energía de vacío".

Esta es una energía de origen cuántico, pequeña pero irreducible, que es una propiedad del espacio mismo incluso en ausencia de materia.

Dicho componente estira continuamente el espacio, impulsando la expansión acelerada del universo.

De todas formas, podemos esperar una caracterización mucho más precisa de la energía oscura una vez que tengamos los datos del DESI, que nos acercarán un poco más a las respuestas a las grandes preguntas abiertas en cosmología.

DESI cuenta con 10 estructuras como la que vemos en la foto. En cada una hay 500 posicionadores robóticos conectados a fibras ópticas que giran en forma independiente para captar la luz.

¿Por qué DESI ayudará a probar la teoría de la gravedad de Einstein?

En el contexto de la relatividad general, la expansión acelerada del universo implica la existencia de la energía oscura.

Alternativamente, esto podría interpretarse como el indicio de un problema en la teoría de Einstein, una evidencia de que no describe correctamente la forma en que la gravedad se comporta en escalas cosmológicas.

La distribución de galaxias en el universo que será observada por el DESI nos permitirá poner a prueba las predicciones de la relatividad general en escalas cosmológicas, mucho mayores que las utilizadas en otras pruebas.

Los datos del DESI nos ayudarán a distinguir entre los dos posibles escenarios para el origen de la expansión acelerada del universo: la existencia de la energía oscura o la necesidad de modificar la relatividad general de Einstein.

Los dos posibles escenarios para el origen de la expansión acelerada del universo son la existencia de la energía oscura o la necesidad de modificar la relatividad general de Einstein.

¿Cómo decidió dedicarse al estudio de la energía oscura?

Desde mi adolescencia supe que quería dedicarme a la cosmología.

El descubrimiento de la aceleración cósmica tuvo lugar poco después de que empezara mis estudios de grado.

La importancia de este descubrimiento, que fue reconocida con el Premio Nobel de Física de 2011, revolucionó el campo de la cosmología para convertirla en una de las áreas más dinámicas de la física.

Tuve la suerte de comenzar mi carrera a tiempo para ser parte de este desarrollo.

Me considero muy afortunado de poder contribuir con mi trabajo a la tarea de comprender nuestro universo en más detalle.

¿Qué siente cuando piensa en que vivimos en un universo del que solo conocemos el 5%?

Me genera una gran curiosidad.

El deseo de conocer nuestro universo y las leyes que lo controlan en más detalle es la principal motivación de mi trabajo y el de muchos de mis colegas.