Para empezar me ha parecido enormemente curioso que al abrir el navegador de internet para escribir esta entrada se ha abierto Google y la imagen que tenía era la siguiente:
Este doodle simboliza el aniversario del nacimiento de Niels Bohr. Bohr es sumamente conocido por sus teorías sobre la estructura atómica, que los electrones se ordenan en capas alrededor del núcleo del átomo, etc... Sin embargo, la ecuación que se ve en el Doodle no es ni más ni menos que la que comentaba antes que sirve para calcular la energía del fotón a partir de su frecuencia, siendo h la llamada constante de Planck, que le dio a éste el Premio Nobel de Física cuatro años antes que a Bohr por su trabajo. Muy oportuno, Google...
Voy a desviarme un poco del tema para llegar a entender más lo que viene al final. Hablemos de temperaturas. Prácticamente todo el mundo sabe que existe un cero absoluto de temperaturas. Un punto en el que ya no queda nada de energía y todo está completamente quieto. Este punto equivale a 0 Kelvin o a -273.15 grados Celsius. Bien, si a partir de ahí empiezas a aportar energía, la energía cinética de las partículas se transforma en calor, aumentando poco a poco la temperatura.
Chachi, pero... ¿existe un límite superior de temperaturas? ¿se puede aportar energía infinitamente hasta llegar a una temperatura infinita? ¿cómo de caliente se pueden poner las cosas?
El Sol está bastante caliente, ¿no? En su superficie, la temperatura es de 5500 grados Celsius. Pero en su centro, donde la fusión ocurre, la temperatura es ridícula. Pueden llagar a conseguirse temperaturas de 15 millones Kelvin (15,000,000 K). [A estas alturas, la diferencia entre grados Celsius y Kelvin es bastante despreciable, así que si no sabéis convertir Kelvin a grados Celsius imaginad que a partir de ahora cada vez que diga Kelvin son grados Celsius, porque voy a dar todos los valores en Kelvin.]
Bueno, 15 millones Kelvin dan para mucha energía. De hecho, pensando que el Sol está a casi 150 millones de kilómetros de nuestro planeta, sorprende saber que esa energía que irradia es capaz de llegar tan lejos hasta nosotros para aportarnos calor. De hecho, si se te ocurriera calentar la cabeza de un clavo a esa temperatura, la energía que irradiaría lo destruiría todo a 1500 kilómetros a la redonda.
¿Y dónde entra Planck en todo esto? Espera un poco, ya casi estamos.
Hablando de energías, todo objeto que se encuentre por encima del cero absoluto de temperaturas emite cierta radiación electromagnética debida a la transmisión de calor por radiación. Esa energía que emite nos da información sobre la temperatura de ese objeto. Nosotros no emitimos esa radiación en el espectro visible, pero lo hacemos en el entorno infrarrojo. De modo que nuestro ojo no es capaz de varla, pero las cámaras de infrarrojos sí que pueden.
Para conseguir que un objeto emita luz en el espectro visible tendrás que aumentar su temperatura hasta lo que se conoce como el punto Draper (798 K ó 525 ºC). Es por eso que la lava incandescente o el acero fundido emiten una luz rojiza.
Se puede calcular la longitud de onda que emite un objeto si conocemos su temperatura, de forma que a medida que se aumenta la temperatura, la longitud de onda emitida se hace cada vez más pequeña (la longitud de onda es inversamente proporcional a la energía, así que menos longitud de onde implica más energía).
Volviendo un momento al Sol, la temperatura en su centro no está ni cerca de ser la temperatura más alta del universo. Por ejemplo, el pico de temperatura alcanzado durante una explosión nuclear es de trescientos cincuenta millones Kelvin (350,000,000 K), aunque no cuenta del todo porque esa temperatura se alcanza en un tiempo diminuto.
En el centro de una estrella ocho veces más grande que nuestro Sol, en su último día de vida, cuando colapsa en sí misma, es capaz de alcanzar una temperatura de 3 mil millones Kelvin (3,000,000,000 K o 3 GigaKelvin).
En Suiza, ciéntificos del CERN han conseguido colisionar protones en núcleos de átomos, alcanzando temperaturas entre 2 y 13 ExaKelvin (2,000,000,000,000,000,000 K). Pero estamos bien porque esa energía no dura apenas nada y sólo involucra a unas pocas partículas.
Vale, pues ahora toca meter a Planck en todo esto. Max Planck es considerado como el fundador de la mecánica cuántica, que no está nada mal. ¿Recordáis que hace poco comenté lo jefe que era Newton por inventar el cálculo infinitesimal para resolver sus problemas? Pues no sabría decir quién de estos dos es más "badass".
Lo más "badass" que hizo Planck al establecer la teoría cuántica fue crear el sistema de unidades de Planck, con el que básicamente puso límites al universo. Estas unidades las consiguió simplificando algunas constantes universales y calculando entonces las unidades básicas del universo.
De forma que tendríamos la Temperatura de Planck. La Temperatura de Planck es igual a 1,41E32 K (141,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 K) y es la temperatura más alta que se podría alcanzar en el universo. La radiación que emitiría de la forma que he explicado antes tendría una longitud de onda de 1.616E-35 metros (0.00000000000000000000000001616 nanometros), que de nuevo, según el trabajo de Planck, sería la distancia más pequeña posible en nuestro universo, la Distancia de Planck.
¿Entonces qué ocurriría si aportáramos un poquito más de energía, sólo un Kelvin más? ¿No conseguiríamos una temperatura mayor del límite y una distancia menor que la más pequeña posible y nos cargaríamos el universo?
Pues ahí tenemos un problema. Por encima de la Temperatura de Planck, las teorías no funcionan bien. Tendrías algo más caliente... que la... Temperatura. Sería tan caliente que lo que sea no sería considerado temperatura. Teóricamente, no existe límite a la cantidad de energía que se puede aplicar a un sistema. Simplemente no se sabe qué podría ocurrir si se sobrepasara la Temperatura de Planck.
Aparte, Planck estipuló el Tiempo de Planck (5.39E-44 segundos), que equivale al tiempo que tardaría un fotón viajando a la velocidad de la luz en el vacío en recorrer la Distancia de Planck.
También fijó la Carga de Planck y la Masa de Planck (2.18E-8 kg), que sería la cantidad de masa que habría en una esfera de radio igual a la Distancia de Planck que tuviera la misma densidad que el mismísimo universo cuando tenía la edad del Tiempo de Planck.
Espero no haber reventado cerebros con esto.
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