Coincidencias antrópicas

Enero 2010.

Tomado de: Stephen M. Barr, Modern Physics and Ancient Faith

1. La intensidad de la Fuerza Nuclear Fuerte.

El núcleo de los átomos está compuesto de protones pegados junto a neutrones. Lo que diferencia a un átomo de otro es el número de protones que tiene en el núcleo. (si cambia el número de neutrones, sigue siendo el mismo elemento, pero en forma de un isótopo distinto: el carbono 12, tiene 6 protones y 6 neutrones; el carbono 14 tiene los mismos 6 protones, pero 8 neutrones)

Hay uno 100 elementos que ocurren naturalmente en la naturaleza; de éstos, 25 se encuentran en el cuerpo humano y son necesarios para su funcionamiento.

¿Existían estos elementos desde el originen del universo? No. Se han ido cocinando en tres grandes fuegos: el Big-Bang; el interior de las estrellas; la explosión de las estrellas en las super novas. Los elementos se fueron formando porque protones se pegaron a otros protones y neutrones.

Lo primero que existió en el Big Bang fue el hidrógeno 1, que está hecho un solo protón (sin neutrón) en el núcleo. Después se formó el deuterio, o Hidrógeno 2, que en un isotopo de hidrógeno con el núcleo formado por un protón y un neutrón.

Lo que pega a un protón con un neutrón, es la Fuerza Fuerte.

Si la Fuerza Fuerte, hubiera sido un 10% menos fuerte de lo que es, nunca se hubiera formado el deuterio. Y sin el deuterio, no se habrían ido formando los otros elementos que salen de pegar protones al hidrógeno. El universo sería una inmensa nube de hidrógeno sin más elementos. No habría soles ni estrellas. La energía de las estrellas viene de fusionar núcleos. Si éstos no se pueden fusionar, no habría energía.

Si la Fuerza Fuerte hubiera sido un 4% más fuerte, los neutrones se hubieran podido pegar entre ellos y los protones entre ellos, formando como unos di-protones y di-neutrones. La energía de las estrellas se hace fusionando dos protones, para formar deuterio. Pero para esto, hay que convertir un protón en un neutrón, y esto toma mucho tiempo. Si los protones se hubieran podido fusionar directamente, porque la Fuerza Fuerte hubiera sido un poco más fuerte, las estrellas se hubieran consumido rápidamente. No hubiera dado tiempo a que la vida evolucionara.

2. La energía en el átomo de Carbono 12

Una vez que se formó el Helio 4 (dos protones y dos neutrones) no había forma de que se formaran más elementos, porque el Helio 4 no admite ser mezcaldo con nada. Por eso es que en la naturaleza (en la tabla periódica) no existen elementos de 5 partículas (otra partícula uniéndose al Helio) ni de 8 partículas (dos átomos de Helio unidos).

¿Cómo logró la Naturaleza producir algo más que Helio? En el interior de las estrellas hay átomo de Helio chocando unos contra otros sin pegarse. Bueno, realmente se pegan pero durante una tiempo muy breve: una cien-millonésima de una billonésima parte de un segundo (10^-17 segundos): no se llevan bien con nadie. Pero si en ese preciso instante brevísimo en el que hay 2 átomos pegados, sucede que se les pega un tercer átomo de Helio y se les pega, entonces forman un nuevo átomo de 6 neutrones y 6 protones: el famoso Carbono 12.

Pero como las probabilidades de que esto se dé son tan pequeñas, esto no produciría la cantidad la cantidad de carbono que de hecho hay en el universo. Para que esto se dé hace falta que este proceso dé como resultado un átomo de Carbono que tenga una energía de exactamente 7.66 MeV, de forma que entre en resonancia con los Helios, y aumente su probabilidad que se dé la fusión.

Si la energía del Carbono 12 hubiera sido un poco mayor o menor, solo existiría en el universo dos elementos Hidrógeno y Helio, y con eso no podría haber vida, que necesita del carbono.

3. La masa del protón

Muchas partículas no son estables: después de un tiempo decaen o se desintegran en otras partículas. La vida media de un neutrón es de 10 minutos. Después de esto, se desintegran en un protón, un electrón y un anti-neutrino. Por su parte, los protones son mucho más estables: su vida media es mayor que la vida del universo.

Para la vida no tiene importancia que el neutrón sea inestable, porque, en la práctica, cuando se une con otros neutrones y protones en los núcleos se convierte en estable.

Sin embargo, si el protón no fuera estable, no se hubiera empezado a hacer ningún elemento en el universo, porque todos empezaron a partir el átomo de Hidrógeno, que consiste en un solo protón aislado.

Y el secreto de que el protón sea estable radica es que es sencillamente 0.15% menos pesado que el neutrón (masa del protón = 938.272 MeV; masa del neutrón 939.565 MeV). De esta forma, la Naturaleza se asegura que un protón no se pueda convertir en un neutrón, porque no tiene masa suficiente para ello.

4. La intensidad de la fuerza electromagnética

Los átomos que conocemos son relativamente estables, porque se equilibran dos fuerzas dentro de sus núcleos:

La Fuerza Electromagnética hace que dos protones, que tienen carga positiva, se repelan entre sí.
La Fuerza Fuerte hace que los protones, y las demás partículas, de atraigan entre sí.

La Fuerza Fuerte es 100 veces más fuerte que la Fuerza Electromagnética. Esta proporción entre estas dos fuerzas es la que determina cuántos elementos químicos puede haber en la Naturaleza, y de qué tamaño pueden ser.

Como la fuerza electromagnética es 100 veces más débil que la Fuerte, si hubiera más de 100 protones en un núcleo, la fuerza electromagnética de repulsión ganaría, y el núcleo se desintegraría. De hecho, el átomo más grande que existe en la Naturaleza, que es el de uranio, tiene 92 protones.

Si la fuerza electromagnética fuera un 5 veces más fuerte de lo que es (con relación la Fuerza Fuerte), los átomos no podrían llegar a tener tantos protones, y sólo existirían en la naturaleza 20 elementos (en lugar de100) y posiblemente no existirían elementos como el potasio el calcio o el hierro, que son tan importantes para la vida.

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