El n¨²mero m¨¢s grande jam¨¢s contado

Aprendemos a contar incluso antes de saber hablar. ??Qui¨¦n no le ha preguntado a un ni?o que empieza a entender el lenguaje cu¨¢ntos a?itos tiene?! Despu¨¦s, la vida es un viaje de conteo en conteo que, por lo menos al principio, no parece tener fin: contamos las canicas que tenemos, los a?os que nos faltan para llegar a ser mayor de edad, las fiestas que nos corrimos el verano pasado. Contamos m¨¢s tarde los d¨ªas que faltan para el fin de semana (?aunque yo soy defensor de los lunes!) o para vacaciones, las ovejas para dormirnos, los episodios que nos faltan para acabar nuestra serie favorita, los a?os que hace que no nos pegamos un homenaje en aquel restaurante en Carnota. Y cuando vemos pasar la vida, contamos los a?os que faltan para jubilarnos, los meses que hace que no vemos a los nietos, los amigos que se van, los a?os que nos quedar¨¢n por delante... Pues bien, los astrof¨ªsicos tambi¨¦n contamos. Y con algo tan simple como contar se puede aprender much¨ªsimo del universo.

Para ser justos, contar (numerar) a gran escala, astron¨®mica en ¨²ltima instancia, no es f¨¢cil t¨¦cnicamente ni sencillo de contar (relatar) en un art¨ªculo que requiere escribir los n¨²meros con letras. Vamos a intentar ir m¨¢s all¨¢ de esos c¨¢lculos tan limitados del primer p¨¢rrafo y me gustar¨ªa contarles (de describir) lo que hacemos para contar (de numerar, pero lo hacemos para describir y entender) ?todo lo que existe en el universo! Bueno, empezar¨¦ por contar (numerar) solo algunas cosas, las menos ex¨®ticas y las m¨¢s ¡°tangibles¡±.

Empezamos por lo que tenemos m¨¢s cerca. ?Cu¨¢ntas part¨ªculas elementales hay en nuestro cuerpo? Part¨ªculas: un concepto complejo y vago; y elemental no ayuda a definirla mejor, as¨ª que voy a delimitar un poco m¨¢s la cuesti¨®n. Me voy a preguntar por las part¨ªculas, no muy raras ellas, que dominan la masa de las cosas porque son m¨¢s pesadas que otras, que tampoco son muy raras. Me estoy refiriendo a protones o neutrones, en contraposici¨®n, por ejemplo, a electrones o neutrinos. En general, a estas part¨ªculas ¡°pesadas¡± se las llama bariones, palabra que comparte lexema con bar¨ªtono, el que tiene el tono m¨¢s grave o pesado, o bar¨®metro, que mide lo pesada que resulta la atm¨®sfera sobre nosotros (mide la presi¨®n, f¨ªsicamente hablando). Los bariones se llaman as¨ª porque cuando se les puso el nombre gen¨¦rico eran los que ten¨ªan una masa mayor comparada con otras part¨ªculas elementales conocidas, como los electrones o los neutrinos, cuya masa es mucho menor o incluso nula.

Los bariones, en definitiva, protones y neutrones fundamentalmente, porque otros bariones son muy inestables, son las part¨ªculas que dan cuenta de la masa de los ¨¢tomos que forman las cosas que conocemos, mientras que los electrones, aun estando ah¨ª, no a?aden gran cosa (a la masa, a otras cosas s¨ª, no ver¨ªamos las cosas como las vemos sin los electrones).

En fin, volvemos a la Tierra despu¨¦s de una de mis t¨ªpicas digresiones de los art¨ªculos de Vac¨ªo c¨®smico: ?cu¨¢ntos bariones hay en el cuerpo humano? Pues construyes una muestra representativa de habitantes de nuestro continente, quiz¨¢s le pones algo de cocina estad¨ªstica, y sale que un adulto europeo tiene una masa, como valor medio, de unos 71 kg. Como un prot¨®n tiene una masa de cero, punto, veintis¨¦is ceros seguidos de un uno y un siete (un neutr¨®n es un 1 por mil m¨¢s masivo), divides el primer n¨²mero entre el segundo y resulta que un europeo t¨ªpico tiene 42.000 cuatrillones de bariones, un 42 y 27 ceros, ?que ya son! Multiplicas por 8.000 millones de personas en el globo, corriges por las injusticias del mundo y los problemas de sobrepeso en nuestras sociedades avanzadas, y tenemos unos 300 sextillones (un 3 seguido de 38 ceros) de bariones en forma de humanos. Eso somos en una b¨¢scula, nada m¨¢s y nada menos.

Seguimos. ?Y en la Tierra, cu¨¢ntos bariones hay? Las cuentas se complican un pel¨ªn porque hay que conocer la masa de la Tierra. Pero eso es algo que tampoco es muy dif¨ªcil hacer desde el siglo XVIII, gracias a Newton y su Ley de Gravitaci¨®n Universal. La cosa sube a 3.600 octillones de bariones, lo que significa que uno de cada 12 billones de bariones terrestres ¡°es humano¡±, ?no somos nadie!, como si comparas un segundo con 380.000 a?os. Hay como 10.000 veces nuestra masa humana en otras formas de vida (?c¨®mo se mide?, lo dejo para otras secciones de este peri¨®dico, limito mi intrusismo profesional), sobre todo en forma de plantas (82%) ?y bacterias! (13%), as¨ª que la vida no da cuenta de m¨¢s de una parte por cada 1.200 millones de bariones en la Tierra.

Saltamos a un ¨²ltimo y definitivo c¨¢lculo, el que m¨¢s me gusta, que es contar los bariones en galaxias y conjuntos de galaxias, y en general, en todo el universo. Aqu¨ª nos encontramos con dos problemas. El primero es ?qu¨¦ pasa si el universo es infinito? Tendr¨ªamos infinitos bariones, si el universo es homog¨¦neo e is¨®tropo. Pero podemos soslayar ese posible problema y calcular una densidad de bariones y solo considerar el tama?o del universo observable, es decir, el volumen finito que conocemos porque a la luz le ha dado tiempo de llegar hasta nosotros en el limitado tiempo que ha pasado desde el Big Bang.

El segundo problema es que no es nada f¨¢cil dar cuenta de toda la materia que existe. Sobre todo, porque lo m¨¢s ¡°f¨¢cil¡± de contar, que es el n¨²mero de bariones que hay en las estrellas que forman las galaxias, se queda bastante corto en el censo: esos bariones son solo un 10% de todos los que existen. Hay que a?adir a nuestros c¨¢lculos los bariones en forma de materia normal invisible, como agujeros negros y planetas, o el gas y el polvo que escapan a la detecci¨®n con nuestros telescopios y que se extienden por el medio entre estrellas en las galaxias y por el medio entre galaxias por todo el cosmos, donde es muy abundante. Si sumamos todo obtenemos que aproximadamente hay unos 600 bariones en cada volumen de universo equivalente a una piscina ol¨ªmpica ?Es un n¨²mero baj¨ªsimo, de ah¨ª el nombre de nuestra secci¨®n! Pero si multiplicamos por el volumen de universo observable, llegamos hasta nuestro ¡°n¨²mero m¨¢s grande jam¨¢s contado¡±: existen del orden de 10?? bariones en todo el universo conocido, o 100 tredecillones. Para que quede claro, aproximadamente estos: 100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 bariones.

Aqu¨ª es cuando en Vac¨ªo c¨®smico intentamos poner en contexto los n¨²meros extraordinarios que manejamos en astrof¨ªsica. El problema es que no podemos comparar con nada: ni granos de arena en todas las playas imaginables, ni virus en la Tierra, ni estrellas, ?lo que hemos contado es todo lo que compone la materia del universo conocido! Bueno, podr¨ªamos decir que solo hemos contado bariones, nos hemos dejado cosas como los electrones. Si la materia del universo es aproximadamente neutra el¨¦ctricamente hablando, ponemos que hay que multiplicar el n¨²mero de arriba por algo menos de 2. Tambi¨¦n podemos decir que cada bari¨®n son 3 quarks, habr¨ªa que multiplicar por 3, una nimiedad una vez que hemos llegado a 10??. Y neutrinos, ?cu¨¢ntos hay? ?Y fotones? Bueno, nos lanzaremos sobre esos c¨¢lculos, que nos dicen mucho sobre qu¨¦ es el universo, en pr¨®ximos art¨ªculos, porque ten¨ªa que contar (describir) una historia astrof¨ªsica en unas 1.000 palabras y ya cuento (con command+shift+C), perdonen la excesiva cifra, 1.245.

Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez es investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas y del Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa.

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