Energías semióticas

Fred Hoyle: concepto de energía

Niveles de energía atómica del carbono

En 1958 publicó su descubrimiento más fundamental, por el que será recordado como uno de los científicos más eminentes del siglo XX. Hasta aquel entonces había un obstáculo en explicar la nucleosíntesis del carbono, es decir, cómo este elemento se había podido formar en el interior de ciertas estrellas hasta ser, incluso, lo bastante abundante como para hacer posible la vida en nuestro planeta. Hoyle predijo teóricamente la existencia de ciertos niveles de energía que los átomos de carbono debían tener. Su predicción se basaba en la necesidad de la presencia de niveles de energía concretos para que este elemento pudiera producirse, a partir de elementos más simples, en reacciones termonucleares en los núcleos de las estrellas. Su trabajo sobre estas reacciones y sus extensas contribuciones al estudio de las estructuras internas estelares permitieron profundizar en el conocimiento de la nucleosíntesis, es decir, la generación de elementos pesados a partir del hidrógeno y del helio en el interior de las estrellas, permitiendo explicar la formación de elementos más pesados como el carbono, el silicio y el oxígeno. Este descubrimiento fundamental fue realizado en conjunto con el físiconorteamericano William Fowler, quien recibió por ello un Premio Nobel de Física en 1983, compartido con Subrahmanyan Chandrasekhar, otro de los grandes astrofísicos que estudiaron el interior de las estrellas.

Fred Hoyle descubrió cómo se efectuaba el salto desde el berilio-8 al carbono-12. El proceso es el siguiente: en principio las reacciones de fusión nuclear producen la partícula llamada deuterón formada por un protón y un neutrón; al añadirse un tercer protón se forma el núcleo de helio-3, y con un cuarto se forma el núcleo del helio-4 o partícula alfa, una configuración muy estable. La fusión de dos partículas alfa resulta en un núcleo de berilio-8, que es muy inestable y sólo dura como tal 10-19 segundos; en principio, la unión del berilio-8 con otra partícula alfa puede producir, a su vez, un núcleo de carbono-12. Pero al ser tan inestable el berilio-8, se espera que la colisión con la partícula alfa rompa su núcleo en vez de ligar las dos partículas. Si no se produce este paso, la cadena se rompe, no se forma el carbono y, como lejana consecuencia, los seres humanos no podemos estar aquí. Hoyle trató de resolver este rompecabezas ante la evidencia de que, evidentemente, nosotros existimos. La solución de Hoyle fue realmente sorprendente y elegante por su sencillez: además del estado de energía fundamental del carbono-12 debía existir otro de mayor energía, llamado excitado. Este último estado (predijo Hoyle) debía tener una energía igual a la suma de la del núcleo de berilio más la de la partícula alfa entrante con lo cual, al colisionar los dos elementos, se formaría el núcleo de carbono en estado excitado, pero sin superar el límite de energía para que no se rompa. Rápidamente después el carbono-12 emitiría un fotón y llegaría a su estado normal (estable). Lo notable es que la energía del estado excitado del carbono-12 está afinada hasta un límite asombroso por la naturaleza ya que, si fuera algo mayor, no se formaría el núcleo y, si fuera menor, el núcleo se rompería: en cualquiera de los dos casos la vida, al menos tal y como la conocemos, no se habría producido. El nivel de energía del carbono predicho por Hoyle fue inmediatamente verificado experimentalmente por W. Fowler y colaboradores. Cabe notar que a Fred Hoyle no se lo incluyó en el Premio Nobel mencionado más arriba.

La nucleosíntesis es el proceso de creación de nuevos núcleos atómicos a partir de los nucleones preexistentes (protones y neutrones) para llegar a generar el resto de los elementos de la tabla periódica. Los nucleones primigenios preexistentes se formaron a partir del plasma de quarks-gluones del Big Bang cuando se enfrió por debajo de los diez millones de grados, este proceso se puede llamar nucleogénesis, la generación de nucleones en el Universo. La consecuente nucleosíntesis de los elementos (incluyendo, por ejemplo, todo el carbono y todo el oxígeno) ocurre principalmente en el interior de las estrellas por fusión o fisión nuclear.

Hay varios procesos astrofísicos que se piensa que son los responsables de la nucleosíntesis en el Universo. La mayoría de éstos ocurren en la materia caliente dentro de las estrellas. Los sucesivos procesos de fusión nuclear que ocurren dentro de las estrellas son conocidos como la "quema" de hidrógeno (vía la cadena protón-protón) o el ciclo CNO, a la fusión del helio, a la combustión del carbono, a la combustión del neón, combustión del oxígeno y a la combustión del silicio. Estos procesos pueden crear elementos como el hierro o el níquel en la región en que los isótopos tienen la energía de enlace por nucleón más alta. Los elementos más pesados se pueden ensamblar dentro de las estrellas por el proceso de captura de neutrones conocido como el proceso s o en un entorno explosivo, como el de las supernovas mediante varios procesos. Algunos de los más importantes son el proceso r que provoca las capturas rápidas de neutrones, el proceso rp que provoca las capturas rápidas de protones y el proceso p (algunas veces conocido como proceso gamma) que provoca la fotodisgregación de los núcleos existentes.

Teoría del Estado Estacionario: sostiene que el universo nunca tuvo un origen, sino que siempre existió de la misma manera como lo conocemos hoy. Hoyle argumentó que, el espacio podría estar expandiéndose eternemente y mantener una densidad más o menos constante. Esto se podría hacer, añadiendo continuamente nueva materia que al condersarse, formaría nuevas galaxias, estrella etc.

Henri Lefebvre cita a Fred Hoyle

El espacio es producto de la energía.

En oposición al bing bang Fred Hoyle ha propuesto una teoría más compleja, de acuerdo a la que la energía, ya sea al nivel de lo ultra pequeño o al nivel de lo ultra grande viaja en cada dirección. Según este punto de vista un sólo centro del universo, ya sea inicial o final es inconcevible. La energía/ espacio-tiempo condensa un número indefinido de puntos en el espacio (espacio-tiempos locales).
Al punto que esta teoría del espacio supuestamente humano puede ser vinculada a una teoría física, talvez la de Hoyle es la que coincide mejor. Hoyle considera al espacio como producto de la energía. La energía no puede ser comparada a un contenido que llena un contenedor vacío. El causalismo y la teología chocan inevitablemente con la abstracción metafísica, son ambas descartadas. El Universo ofrece una multiplicidad de espacios particulares, y esta diversidad es recogida por una teoría unitaria, la cosmología. Esta analogía tienes sus límites. No hay razón para asumir un isomorfismo entre energías sociales y físicas, o entre ser humano y campos de fuerzas físicas. Éste es uno de los reduccionismos. Además, las sociedades humanas, no pueden ser concebidas independientemente del Universo ya que son parte del él. (Henri Lefebvre (2004) The production of space. p.13)

Referencias:

Fred Hoyle, 1929. Astronomy and Cosmogony, Cambridge University Press, p 360

Fred Hoyle, Geoffrey Burbidge, and Jayant Narlikar, 2000. A Different Approach to Cosmology, Cambridge University Press.

Fred Hoyle, 1955. Frontiers of Astronomy. Heinemann Education Books Limited, London.

Henri Lefebvre, 1974. La production de l'espace. Anthropos, Paris.