martes, 20 de marzo de 2018

Fuerzas de la Naturaleza II

El Origen de las Fuerzas de largo Alcance (I).

Introducción.
Supongamos que tenemos una espira circular, recorrida por una corriente I. Supongamos además, que vamos reduciendo la espira hasta alcanzar el tamaño de Planck (r » 10-33 m), y que la corriente que circula es igual a 1A. En estas condiciones, los culombios, que es una unidad arbitraria de carga eléctrica, coinciden con el tiempo que la partícula tarda en dar una vuelta.

 La física actual no sabe lo que es la carga eléctrica

Hemos visto que La fluctuación cuántica origina un átomo 4D de Planck que puede girar tanto en el espacio tridimensional como en la cuarta dimensión. La energía de Planck será:
Siendo mp la masa de Planck, la constante de Planck, G la constante de Gravitación, c la velocidad de la luz y ωp = c tp la velocidad angular de Planck.

Por lo tanto inicialmente tenemos dos fuerzas. Una debida a la energía de la rotación y la otra debida al tiempo que tarda en dar una vuelta.

La energía de la rotación da lugar a la masa mientras que el periodo genera la carga eléctrica. La fuerza debida a la energía de la rotación o masa de Planck será inicialmente:
Que es la fuerza gravitatoria de Planck.

Para una corriente de un amperio, la rotación de la partícula originará una fuerza magnética, cuyo valor será:
Inicialmente v = c. Con lo que la ecuación (3) queda:
Por lo tanto la fuerza eléctrica coincide con la magnética.
Variación de la Fuerzas Gravitatoria y Magnética.
A medida que el universo se expande, la rotación del átomo 4D de Planck irá disminuyendo, lo que provoca una disminución de la masa (figura 2) y un aumento de la carga eléctrica o período de rotación.   
Figura. 1. Estado inicial y final del átomo 4D de Planck.

El aumento de la carga eléctrica (periodo de rotación) provocará un aumento de la fuerza magnética hasta alcanzar la fuerza de PlancK.
Siendo  la carga eléctrica de Planck.

Por otra parte, hay que tener en cuenta que a medida que el Universo se expande la rotación del átomo 4D de Planck provoca una disminución de la velocidad de la partícula de forma que en el estado final, su velocidad será:
Y sustituyendo en la ecuación (4) resulta:
Donde q es la carga eléctrica del electrón.

Cuando la fuerza magnética alcanza el valor 𝜶 Fp la disminución de la rotación se detiene. La rotación ha alcanzado su valor mínimo. El átomo 4D de Planck está en el estado de mínima energía. La masa alcanza su valor mínimo y la carga eléctrica su valor máximo. Es decir, la fuerza gravitatoria disminuye mientras la fuerza eléctrica  (FB) aumenta. 
Figura 2. Evolución de las fuerzas gravitatoria y magnética con la rotación.

La disminución de la fuerza gravitatoria será debida por una parte a la disminución de la masa debida a la rotación del átomo 4D de Planck y por otra a la separación de los átomos 4D de Planck debida a la expansión del universo.

La disminución de la fuerza gravitatoria debida a la expansión vendrá dada por la  fuerza gravitatoria de la masa de Planck a la distancia  
   y  será:

Siendo l la longitud de onda del electrón. Si tenemos en cuenta que el momento angular h del átomo 4D de Planck (principio de incertidumbre de Heisenberg) se mantiene, resulta:
Siendo me la masa del electrón. Por otra parte, la ecuación (8), se puede poner como:
Siendo  el período de rotación del átomo 4D de Planck y el periodo de rotación del electrón. Por lo tanto la fuerza eléctrica será inicialmente:
Como la rotación del átomo 4D de Planck disminuye, el periodo aumenta y la fuerza eléctrica, aumenta en la misma proporción que disminuye la fuerza gravitatoria, luego, el estado final de la fuerza eléctrica será:
Lo mismo que disminuye la fuerza gravitatoria aumenta la fuerza eléctrica, de manera qe el producto de ambas se mantiene constante y por la tanto la energía se conserva.

Y teniendo en cuenta la ecuación (10), resulta:
Si además tenemos en cuenta que  a medida que la rotación disminuye, el universo se expande, resulta que en el estado final la fuerza eléctrica será:
Para conservar las unidades basta multiplicar la ecuación (14) por una corriente de 1 A al cuadrado (I = q/Te).
Figura 3. Variación total de las fuerzas gravitatoria y magnética


En  definitiva, la carga eléctrica es debida a la rotación del átomo de Planck en la cuarta dimensión. Mientras que la masa, es debida a la velocidad de rotación del átomo de Planck en el espacio tridimensional, multiplicado por el periodo en la cuarta dimensión. Como la rotación va disminuyendo, la masa disminuye, mientras que la carga aumenta debido a que aumenta el periodo en la cuarta dimensión.


Inicialmente, la fuerza gravitatoria es la de Planck, por lo tanto el estado final de la fuerza eléctrica será la fuerza de Planck. Además hay que tener en cuenta que inicialmente el átomo de Planck se mueve a la velocidad de la luz, pero las rotaciones hacen que la velocidad disminuya hasta el valor αc. Por lo tanto habrá que tener en cuenta esta disminución de velocidad, de forma que el valor final de la fuerza eléctrica será αFp.
Expresión General de la Fuerza de Largo Alcance.
Como la carga es debida a la rotación en la cuarta dimensión (interior de la partícula), será imaginaria y por consiguiente, la energía total de las partículas cargadas, constará de una parte real, debida a la masa y una parte imaginaria debida a la carga, de la forma:
E= m c² + i Eq     (16)

siendo, Eq el módulo de la energía debida a la carga, que a continuación vamos a calcular.  

La energía de Planck la podemos poner:

la constante que nos relaciona los campos gravitatorio y magnético, y que comparada con la constante de estructura fina (1/a=137,036) da un error del 0,1%.


Y la energía total de Planck debido a la masa y a la carga será:

Debido a que partimos de las condiciones de Planck y se deben formar dos partículas con carga opuesta (rotaciones inversas), con lo que la energía total imaginaria es nula. Por lo tanto la fuerza entre electrón y positrón a la distancia r, será

Conclusión.
El átomo 4D de Planck evoluciona de forma que su masa disminuye hasta alcanzar la masa del electrón. A la vez que el tiempo que tarda en dar una vuelta en la cuarta dimensión aumenta, dando lugar a la carga del electrón, de forma que masa y carga van unidas y por lo tanto también las fuerzas gravitatoria y eléctrica.  Mientras que la fuerza gravitatoria disminuye debido a la rotación, la fuerza eléctrica aumenta. La expansión el universo, separa los átomos 4D de Planck produciendo una disminución de ambas fuerzas.

Por otra parte, como la carga resulta ser el periodo en la cuarta dimensión la carga será imaginaria y por lo tanto, mientras las masas del mismo signo se atraen las cargas del mismo signo se repelen.

Referencias
[1]Berkovitz, Joseph "Action at a Distance in Quantum Mechanics". In Edward N. Zalta. The Stanford Encyclopedia of Philosophy (2008 ).
[2] Harihar Behera, and P. C. Naik, “A flat space-time relativistic explanation for the perihelion advance of Mercury” (2003)  arXiv:astro-ph/0306611v1  
[3] C. J. de Matos and M. Tajmar, Advance of Mercury Perihelion Explained by Cogravity, (2000)  arXiv:gr-qc/0005040v1
[4] Harihar Behera , “Gravitational Thomas Precession - A Gravitomagnetic Effect ?” (2003)
arXiv:astro-ph/0312013v1



miércoles, 24 de enero de 2018

Fuerzas de la Naturaleza I.

Fuerzas según el Modelo Estándar de la Física de Partículas (MEFP)
Introducción.
En la naturaleza, existen cuatro fuerzas a saber: la fuerza gravitatoria, la fuerza electromagnética,  la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

Las dos primeras, gravitatoria y electromagnética son de largo alcance, mientras que las fuerzas nucleares son de corto alcance, afectan solamente al núcleo atómico.

Los físicos prefieren denominarlas interacciones. Una interacción consta de una fuerza y de una o varias partículas virtuales portadoras de la fuerza, como se muestra en la tabla de interacciones. Las cuatro interacciones se manifiestan mediante un intercambio de partículas denominadas bosones.


Figura 1.Tabla de interacciones fundamentales. 

La interacción gravitacional y la electromagnética tienen alcance infinito, debido a que las partículas que interaccionan, gravitón y fotón respectivamente, tienen masa nula.

La interacción débil y la fuerte tienen alcance finito, debido a que las partículas que interaccionan tienen masa no nula. Son los bosones vectoriales y gluones.

 Fueza Fuerte. Las partículas portadoras son los gluones

Fuerza Electromagnética. La partícula portadora de es el fotón virtual. Si dos electrones se acercan, se emite un fotón virtual, que no puede ser medido y los electrones se separan. Si tenemos un electrón y un positrón que se están alejando, se emite un fotón virtual y las partículas se acercan. Por lo tanto, el fotón además de ser virtual es inteligente, ya que se sabe cuando el electrón se tiene que acercar o alejar.

Figura 2. Diagrama de Feynman de la interacción electromagnética.

Fuerza Débil.  Las partículas portadoras son los bosones Z, W-, W+,


Fuerza Gravitacional. La partícula portadora es el gravitón (no detectado experimentalmente).

Figura 3. Separación de fuerzas según el modelo actual.

Según el modelo actual, después del Big Bang, las cuatro fuerzas estaban unidas en una sola. Aproximadamente a los 10-43 s se separa la fuerza gravitatoria. A los 10-35 s se separa la fuerte, y finalmente a los 10-12 s se separa la débil de la electromagnética.
Las teorías que intentar unificar la nuclear fuerte con la electrodébil, reciben el nombre de teorías de gran unificación (GTU).

La Relatividad General explica la gravedad, mediante la deformación del continuo espacio-tiempo, pero no explica como la masa deforma el espacio.

La Mecánica Cuántica explica las otras tres, mediante partículas puntuales y virtuales portadoras de fuerza.

En las fuerzas de largo alcance, no aparece la variable tiempo, lo que sugiere que la acción se realiza instantáneamente, es decir a velocidad infinita. A su vez esta velocidad infinita implica que entre los cuerpos que interacciona no exista material alguno. Es decir la velocidad infinita exige la existencia del vacío.

Esta acción a distancia era un problema incluso para el propio Newton:

"El que la gravedad deba ser innata, inherente y esencial a la materia, de modo que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia, a través del vacío, sin ninguna mediación que permita que su acción y fuerza se puedan trasladarse uno a otro, es para mí un absurdo tan grande, que no creo que ningún hombre dotado de una facultad de pensamiento apta para asuntos filosóficos pueda caer nunca en él. La gravedad tiene que causarla un agente que actúe constantemente de acuerdo con ciertas leyes; pero si este agente es material o inmaterial lo dejo a consideración de mis lectores"[1].

Referencias
[1]Berkovitz, Joseph "Action at a Distance in Quantum Mechanics". In Edward N. Zalta. The Stanford Encyclopedia of Philosophy (2008 ).














lunes, 11 de septiembre de 2017

Classic 4D Model Of the Discrete Universe (C3:B). I:Quantum

Este post es la continuación del capítulo 3 del libro 

3.4 Variation of the gravitational and magnetic forces




3.6 Conclusion

The hypothesis of a universe formed by four-dimensional Planck atoms impedes the formation of singularities inside a black hole, because a force is needed to compress the atoms of space and time. The aforementioned force is also deduced from the Schwarzschild radius.
Moreover, the gravitational potential energy with respect to the origin verifies the Heisenberg Uncertainty Principle. This gives rise to the fact that the relationship between the total mass of the universe, and its radius, fulfills the relation of Schwarzschild, which clearly indicates that we live in inside a black hole.
Finally, the four-dimensional Planck atom evolves so that its mass decreases until reaching the mass of the electron. At the same time, the time it takes to make a turn in the fourth dimension increases, giving rise to the charge of the electron, so that mass and charge are joined as are the gravitational and electric forces. While the gravitational force due to the rotation decreases, the electric force increases. The expansion of the universe separates Planck's four-dimensional atoms, producing a decrease in both forces.
In discreet space-time, neither the renormalization nor singularity are necessary, since the infinites disappear.
As the electric charge turns out to be the period in the fourth dimension, electric charge is imaginary, and therefore, while the masses of the same sign attract, the electric charges of the same sign are repelled.





jueves, 6 de julio de 2017

Classic 4D Model Of the Discrete Universe (C3:A). I:Quantum

Este post está dedicado al capítulo 3 del libro 


   En dicho capítulo se demuestra que las fuerzas de largo alcance, gravitatoria y magnética son la misma fuerza. La fuerza gravitatoria es producida por una velocidad de rotación del electrón del orden de 10-12  m/s, mientras que la fuerza magnética es producida por una velocidad de traslación del orden de 10+6 m/s. Esa diferencia de velocidades junto con la diferente orientación del campo es lo que origina que observemos los campos gravitatorio y magnético como diferentes. 

Como el capítulo 3 es bastante largo lo he dividido en dos entradas.

3. The origin of long-range forces         

The current theories are based on the assumption that the Big Bang had a unique strength, which, along with the expansion of the universe, gave rise to four forces, two of which are of infinite range. In the model developed here, there is only a single force, which is the magnetic force. Gravity and the electromagnetic force are connected at all times in the electron, both being different manifestations of the same phenomenon.

3.1 Introduction


In nature there are four interactions that are responsible for all phenomena in the universe: force or gravitational interaction, weak nuclear force, electromagnetic force, and the strong nuclear force. According to the Standard Model of Particle Physics (SMPP), the four interactions manifest themselves through an exchange of particles called bosons.

The electromagnetic and gravitational interactions have infinite extent, due to the fact that the interacting particles, photons and gravitons respectively, have zero mass. The weak and strong interactions have finite range, because the interacting particles have non-zero mass. They are the vector bosons and gluons. In the long-range forces, the time variable does not appear, suggesting that the action is performed instantaneously, i.e. at infinite speed. In turn, this implies that there is no material in between interacting bodies. That infinite speed requires the existence of the vacuum.

This action at a distance was a problem even for Newton himself: “That Gravity should be innate, inherent and essential to Matter, so that one body may act upon another at a distance thro’ a Vacuum, without the Mediation of any thing else, by and through which their Action and Force may be conveyed from one to another, is to me so great an Absurdity that I believe no Man who has in philosophical Matters a competent Faculty of thinking can ever fall into it. Gravity must be caused by an Agent acting constantly according to certain laws; but whether this Agent be material or immaterial, I have left to the Consideration of my readers.” [20]

Current physics has solved this problem by including particles that can not be detected, such as virtual photons and gravitons. It should be noted however, that the graviton has not yet been discovered, and the photons involved in the electromagnetic force are virtual photons, which have not been discovered either. However, according to the current physics, it is accepted that virtual photons must exist because the electromagnetic force can be measured. According to the SMPP, when energy is high enough, the electromagnetic interaction and the weak interaction are combined into a single interaction called the electroweak interaction. The grand unified theories (GTU) combine the electroweak interaction with the strong nuclear force, but leave aside gravity.
       Initially, according to the SMPP, four forces were unified into a single force. Figure 3.1 shows roughly the times when the various forces separated.
Figure 3.1 Evolution of forces.

In this monograph we will see that the long-range forces such as the gravita-tional and electro-magnetic forces still remain connected, since the electric charge and mass are two different manifes-tations of the rotation of the Planck particle [1, 2].

3.2 Black holes


In recent years a group of physicists have developed the theory that within each black hole there is a universe, and that our universe could be the result of a black hole. From a modification of the equations of Einstein's general relativity, and the analysis of the motion of particles entering a black hole, Poplawski concludes that our entire universe may have originated inside a black hole existing in a bigger universe [21]. He says that “the interior of every black hole becomes a new universe”. The new universe is a natural consequence of a simple new assumption about the nature of space-time [22].

Several other authors have also proposed cosmological scenarios in which our universe emerges from a black hole [23-26]. Poplawski suggests that the universe formed inside of each black hole may be due to the coupling between rotation and torsion [27]. Space-time with torsion prevents the formation of singularities, where the universe expands from a low, but finite, radius, which corresponds to the dynamics of matter inside a black hole [28, 29]. Pourhasan, Afshordi, and Manna suggest that our universe could be a spherical 3-brane- formed by the explosion of a four-dimensional black hole [30].

When a star consumes all of its fuel gravity shrinks the star. If the mass of a star is large enough gravitation can overcome the neutron repulsion. In that case, in the current model, there is nothing that can oppose the collapse. According to Susskind, “The material squeezes into an unimaginably small region called a singularity, the density inside of which is essentially infinite[31].

Suppose that the universe is formed by discrete atoms, of four spatial dimensions, and that the particles also have four spatial dimensions with a diameter equal to the Planck radius rp=(G/c3)1/2. Of the four dimensions, three are observed as space (x, y, z), and the fourth dimension (u = ct) is observed as time. These are the atoms of space and time from Smolin [3].

Therefore, in every atom we have the potential due to Planck's gravitational field, or any other field, to consider:


Here, mp is the Planck mass, rp the Planck radius , G the gravitational constant, and c is the speed of light. To compress the atom of space-time (Figure 3.2) we need to apply the force of Planck (Equation (2.3),Fp=c4/G ).

Figure 3.2 Atom of space and time (u=ct).

If we suppose that a star of mass M has surpassed the neutronica repulsion its radius is reduced until it reaches the Schwarzschild radius R, which we can write as:
Dividing Equation (3.2) by the radius squared (R2), and multiplying by the Planck mass (mp), gives us
In Equation (3.3) the first term represents the gravitational force exerted by the mass M of the star, in gravitational collapse, on the Planck mass located on the surface of star of radius R.
It is possible to write the second term of Equation (3.3) as


We obtain an equation corresponding to the Heisenberg Uncertainty Principle



UGP is the Planck potential that exists in the past (t = R / c), at the distance R in the forth-dimension being R the radius of mass M observed in three-dimensional space.
Therefore, from the Heisenberg Uncertainty Principle, the same relationship to the radius of a black hole (or Schwarzschild radius) is obtained.

3.3 Quantum universe


Suppose a quantum fluctuation in energy occurs, that verifies the Heisenberg Uncertainty Principle, so that
where Ei, is the initial energy, tp is Planck time, and ħ is the reduced Planck constant.

If, in addition to the quantum fluctuation, an expansion of space formed by discrete space-time atoms, of four dimensions, with diameter equal to the Planck wavelength, is produced (Figure 3.4).
where Upo is the Planck potential at the origin, R = ct is the radius of the universe at time t and Up is the Planck potential that exists in every atom of space-time.
At the initial time, there is a quantum fluctuation that produces mass m (Ei). The expansion of space (Figure 3.4) causes that gravitational potential energy of the mass m, from the origin (O point), to decrease. The gravitational potential energy of the mass m, with respect to Planck´s potential at the origin, will be

Here mp is the Planck mass, and c is the speed of light.

Considering the gravitational potential energy of the mass m, with respect to the Planck potential Up, local energy is obtained

The principle of conservation of energy implies that, at any time, the total energy, E(t), of the universe must be equal to the initial energy, Ei, therefore

where M is the total mass of the universe at time t. From this:
This equation corresponds to the Schwarzschild radius of a black hole.
As the radius of the universe increases to the speed of light, the gravitational potential energy with respect to the origin decreases. This generates an increase in mass to compensate for the decrease the energy. 


At all times, the total gravitational energy of the universe, with respect to the origin, verifies the Heisenberg Uncertainty Principle.
If we consider the gravitational potential of the mass m, with respect to the Planck potential that existed in the past, then the potential energy is less than or equal to the energy given by the Heisenberg Uncertainty Principle.

Moreover, considering the discrete four-dimensional space formed by atoms whose diameter is the Planck radius, the radius of the universe will always be an integer multiple of the Planck radius
Substituting Equation (3.18) in Equation (3.17), the mass of the universe can be expressed as:
Therefore, the mass of the universe can only take discrete values, equal to half integer multiples of the Planck mass. That means that, for each time increment of Planck time, an increase, equal to half a Planck mass, in the mass of the universe, occurs. It can be considered that at every Planck time, a quantum fluctuation occurs, of amount half of a Planck mass, and that instead of disappearing, it persists in time due to the expansion of space. This causes a decrease in the total gravitational potential energy. The Planck’s fluctuation, mass  length  time and energy, creates an expanding universe that at all times is a cosmological quantum black hole. This converts  Planck’s fluctuation into the cosmological Planck’s fluctuation (the Universe today) [32] of length  and  time.