L’univers és energia (2/4)

L’espai s’expandeix i es va refredant ràpidament. La matèria està constituïda per fotons i un plasma de quarks virtuals, en constant transformació, apareixen i s’aniquilen. Vam passar de temperatures de cent mil milions de graus i densitats superiors a 4.000 milions de cops la de l’aigua a valors inferiors al 10% i en 30 minuts encara baixarà fins 300 milions de graus. Al mateix temps de la inflació es trenca la simetria de les forces unificades. L’Univers està dominat per fotons, quarks, antiquarks, electrons, positrons i neutrins, partícules que es creaven i aniquilaven contínuament. Per cada partícula diferent del fotó, existien mil milions de fotons.

Podríem entendre aquests trencaments de simetries, o separació de forces, com transicions de fase. Intentaré explicar-ho posant un símil amb l’aigua, vapor, líquida i sòlida.

Si la tenim molt calenta, la trobarem en forma de vapor, totes les seves molècules seran lliures i es podran desplaçar sense cap restricció en totes direccions. Si baixem la temperatura, el vapor anirà condensant en gotetes líquides. Aquestes ja no tindran la mateixa llibertat com quan estaven en forma de vapor, hauran perdut, el que es diu, un grau de llibertat. Només es podran moure dintre de la zona líquida, no podran viatjar per l’aire. Si encara refredem més l’aigua, la congelarem. Això implica que totes les molècules quedaran atrapades dins d’una xarxa cristal·lina de la qual no es poden moure. Abans, dins del líquid, es podien moure per una superfície, ara, ja ni això, estan atrapades dins la xarxa. Hem de recordar que el moviment de les molècules el causa la temperatura i això és energia. 

Retornant als primers instants de l’Univers, les forces fonamental s’han anat separant, desacoblant, primer la gravetat, després la resta.

Al nostre Univers tenim matèria, no antimatèria. Com va passar això? Sembla que les partícules s’anaven formant i destruint sistemàticament, d’acord amb la física quàntica. Però una d’aquestes reaccions no funcionava a igual velocitat en un sentit que en l’invers. Es trencava el que els científics nomenen simetria CP (càrrega-paritat). N’Andrei Sàkharov ho va intuir el 1967.

Quan l’Univers tenia un centèsim de segon es calcula que la temperatura rondava els cent mil milions de graus (1011 K). Abans no sabem dir quina seria la temperatura, la interacció forta  no és prou coneguda i no ens permet fer els càlculs de forma fiable. Però en qualsevol cas la teoria no permetria que fos superior als dos bilions de graus (2*1012 K). L’Univers podria ser una esfera de quatre anys-llum. Amb la caiguda de la temperatura ara és més fàcil que els neutrons, més pesats, es converteixin en protons, més lleugers, i no a l'inrevés. Ara hi ha més protons que neutrons (62/38%). La densitat ha caigut fins a 30 milions de cops la de l’aigua.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 316 de l'octubre de 2026

L’univers és energia (1/4)

Tot sencer és energia. Segons la Teoria Cosmològica Estàndard actual o Teoria del Big-Bang (BB), basada en les aportacions d’Albert Einstein, tota l’energia sembla que es trobava densament concentrada (singularitat) i que, quan es considera el principi de l’Univers, va explotar. Fa uns 13.700 milions d’anys. No hem d’entendre el BB com una explosió tradicional, sinó com si el mateix espai creixés, abans no existia ni espai ni temps. No és fàcil d’imaginar, certament.

Aquesta teoria està suportada per l’experimentació. Hi ha tres puntals bàsics:

- Radiació del Fons Còsmic de Microones (FCM)

- Expansió de l’Univers, desplaçament cap al vermell (constant de Hubble)

- Proporció entre hidrogen i heli a l’Univers (75/25%)

Tots tres punts han estat plenament demostrats pels científics, només el segon punt presenta una certa discòrdia en el valor final de la constant. Segons un mètode indica 73 km/s/megaparsec (JWST) i segons un altre només 67 (FCM). Des de fora sembla poc, però pels teòrics és massa diferència. Sembla que alguna cosa se n’escapa.

No podem afirmar res del que va passar al voltant del moment de l’origen mateix al voltant del temps zero, en el qual la densitat i temperatura extremes i els efectes quàntics desconeguts fan inviables utilitzar les lleis físiques conegudes actuals. Només sabem que quan havien transcorregut 10-43 s després del BB, era de Planck, les quatre forces fonamentals que conformen el nostre Univers, encara es mantenien unides i actuaven com una sola. Les forces eren i són:

-Força nuclear forta

-Força nuclear feble, aquestes dues, actuen a nivell de partícules atòmiques.

-La força electromagnètica

-La força de la gravetat, aquestes dues les podem  notar a nivell humà.

Estaven unificades, és a dir, es podrien descriure amb una sola equació, encara que actualment no sabem com. Poc després del BB, entre 10-43 i 10-36 s, època de la Gran Unificació, conforme l’espai va creixent i refredant-se, la gravetat se separa de les altres forces. Comença a actuar per sí mateixa.

Entre 10-36 i 10-12 s, època electrofeble, la temperatura de l’Univers ja és de 1028 K, s’ha anat refredant. Desconeixem la temperatura inicial, però alguns teòrics la xifren en 1032 K, en el mínim moment possible 10-43 s.

Per ara, a nivell teòric i experimental, només sabem unificar-ne tres, la gravetat ens queda despenjada. Es continua investigant si  les noves Teoria de Cordes o la de la Gravetat Quàntica de Bucles poden ajudar a integrar-la.

En aquest període, la força forta es desacobla de les altres dues. En aquest moment es va produir la inflació còsmica, va ser entre 10-36 i 10-32s i l’espai va créixer unes 1050 vegades. Un procés més ràpid que la velocitat de la llum. Aquest creixement tan descomunal, encara especulatiu, permet solucionar els problemes de l’homogeneïtat i isotropia de l’Univers a gran distància i que la densitat siga pròxima a la crítica. Encara no es coneix el mecanisme que el va impulsar.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 315 del març de 2026

Les llunes de Saturn, quantes són?

La resposta és clara, en aquests moments hi ha 274 acceptades per la Unió Astronòmica Internacional. Però la xifra varia molt sovint. 

El segle XVII es va descobrir el primer, Tità el 1655 per Huygens. El 1684 ja eren 4 més, Tetis, Dione, Rea i Jàpet descoberts per Cassini. Mimas i Encèlad ho van ser per Herschel el 1789 i el 1848 es va trobar Hiperió per Bond (pare i fill) i Lassell. Tots aquests descobriments pertanyen a l’astronomia romàntica, posant l’ull a l’ocular del telescopi.

A partir de 1899, amb l’ús de les plaques fotogràfiques de llarga exposició es va afegir Febe, descobert per Pickering. Ja teníem nou satèl·lits. Fins el 1966 es va aturar la llista. Aquell any en Dollfus va trobar Janus i tres dies després, Walker va trobar l’onzè, Epimeteu.

El 1980 es van trobar tres més, aprofitant que els anells de Saturn es veien de cantell des de la Terra, Helena, Telesto i Calipso, que, a més, són troians de Dione el primer i de Tetis els altres dos. Com troià s’entén que estan a la mateixa òrbita i que mantenen les distàncies respecte del cos principal, per trobar-se als coneguts com punts de Lagrange, unes posicions gravitatòriament estables.

Aquest mateix any van entrar en joc les sondes espacials. La sonda Voyager va trobar tres més, Atles, Prometeu i Pandora i el 1990 es va identificar Pan per imatges d’arxiu de la mateixa sonda. Ja arribem a 18.

La sonda Cassini, el 2004, n’hi va afegir tres més, Metone (XXXII), Pal·lene (XXXIII) i Pòl·lux (XXXIV). Poc després es va identificar Dafnis. (XXXV) El 2007 Antea (XLIX) i el 2009 Egeó (LIII). Les xifres en números romans corresponen al número d’ordre atorgat als nous satèl·lits.

Aquest salt des del 18 fins el 32, corresponen als descobriments fets amb càmeres CCD, que van substituir les plaques fotogràfiques des d’observatoris terrestres com La Silla, l’Smithsonian o el Carnegie entre d’altres. En total 123 més entre 2004 i 2009. El 2019 va entrar en joc el telescopi Canadà-França-Hawaii, amb l’afegit de 128 més ha arribat als esmentats 274.

De fet el que ara s’identifica com satèl·lit potser només té 6 km de diàmetre, quan el més gran Tità, té 5.150 km, un cop i mig la nostra Lluna. Aquest és el segon satèl·lit més gran del sistema solar, després de Ganímedes de Júpiter. Té la particularitat de tenir una atmosfera molt densa, més que la nostra i que té metà líquid a la seva superfície.

La resta són entre un 40 i un 10% de la mida de la Lluna i un 3% màxim de la seva massa. Com a curiosos en destaquen un parell, Mimas que té un cràter que li marca un 30% de la seva superfície i recorda la coneguda com Estrella de la Mort.

Altre seria Jàpet que presenta un hemisferi molt més fosc que l’altre, potser per la composició mineral de les dues part, però que no es coneix amb certesa. També té una línia de muntanyes a l’equador que fa 1.300 km de llarg, 20 d’ample i una alçada de 10 km. Tot ben curiós.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 314 del Febrer de 2026

Trio d'eclipsis

Els propers tres anys per sobre de la península ibèrica passaran tres eclipsis de Sol, dos de totals i un d’anular. 

L'últim eclipsi de Sol total visible des de Catalunya va ser el 8 de juliol de 1842 i es va veure des de tot el país, excepte la costa, des de Sa Riera en avall. A la península va ser el 30 d’agost del 1905 i l’anterior havia sigut el 28 de maig de 1900.

El 12 d’agost de 2026, una mica abans de la posta del Sol, es produirà el primer total. Al nostre país només es veurà al sud, des de Vilanova i la Geltrú en avall, així com la part nord del País Valencià fins a Sueca i totes les Illes.

El següent total serà el 2 d’agost de 2027 i es veurà a la part sud de la península, a Andalusia, entre Almeria, Màlaga i Gibraltar, així com al nord d’Àfrica. Serà cap el migdia.

El del 26 de gener de 2018 serà només anular, visible des de Cadis fins a tocar de Barcelona i es serà a primera hora de la tarda.

Per tal de que es produeixi un eclipsi calen els tres cossos que tenim al nostre voltant, Terra, Sol i Lluna. Quan la Lluna es posa entremig de la Terra i el Sol, posició de lluna nova, es produeix un eclipsi de Sol. La Lluna ens tapa la llum del Sol.

Si la Terra es posa entremig de la Lluna i el Sol, posició de lluna plena, es produeix un eclipsi de lluna. La Terra projecta la seva ombra sobre la Lluna.

Ja hem parlat de dos tipus d’eclipsis, total i parcial, però també existeix un tercer que s’anomena híbrid, això vol dir que és una mescla de total i anular, poden produir-se en qualsevol ordre, primer l’un o l’altre. Depèn de la separació entre la Lluna i la Terra.

Segons aquesta explicació, podria semblar que cada mes s’hauria de produir un eclipsi, segons la posició de la Lluna. Però no és així, perquè el pla de rotació de la Lluna forma un angle de 5º amb el pla de rotació del Sol i no sempre es troben alineats els tres cossos. La major part dels cops és així, i els tres cossos no es troben perfectament alineats, i l’ombra que es projecta es perd per l’espai, sense tocar cap dels cossos.

Durant un any hi ha entre dos i cinc eclipsis de Sol, que poden ser parcials, anulars o totals, però no un cada mes. A més, l’ombra que projecta la Lluna damunt de la Terra és molt estreta, entre 200 i 300 km d’ample. És així perquè la Lluna és 400 cops més petita que el Sol, però es troba 400 cops més a prop. O sigui, el seu diàmetre aparent és igual, tenen la mateixa mida posant la lluna davant del Sol.

L’eclipsi del 2026 es començarà veure per Astúries a les 20:26 amb una alçada del Sol d’11º sobre l’horitzó. Travessarà Castella, Aragó, Catalunya, València i Balears, on deixarà de ser total a les 20:32 i només a 1,6º per sobre de l’horitzó.

Des de casa nostra, serà només parcial amb un 98,9% d’ocultació, però caldrà mirar-lo sempre amb ulleres de protecció, mai sense. El màxim serà a les 20:28 del vespre i caldrà mirar cap a l’oest, on es pon el Sol. El millor serà buscar un lloc amb bona visibilitat a l'horitzó, on s’ha post el Sol, com el Pla de Martís. Però per a veure’l total haurem de baixar cap a Tarragona. I que no hi hagi núvols.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 313 del gener de 2026

Temps espacials

El temps espacial és l'estat físic i fenomenològic dels ambients espacials naturals. La disciplina associada té com a objectiu, mitjançant l'observació, el seguiment, l'anàlisi i la modelització, entendre i predir l'estat del sol, els entorns interplanetaris i planetaris i les pertorbacions solars i no solars que els afecten; i també en la previsió i pronòstic en l'actualitat dels possibles impactes sobre els sistemes biològics i tecnològics.

Aquesta definició tan exhaustiva va ser redactada en un congrés a Sofia (Bulgària) l’any 2007 en el curs de la Setmana Europea de la Meteorologia Espacial sota l’auspici de la ONU.

Quan parlem del temps sempre pensem en l’atmosfèric, núvols, vent, pluja, sol. Però per sobre de la nostra atmosfera existeix també un concepte de temps espacial que cal conèixer. Afecta tot l’espai entre el Sol i el nostre planeta i està originat pel vent solar i les explosions que es produeixen a la seva superfície. S'estén a tot el sistema solar i el seu espai interplanetari.

Fins el 1859, quan en Richard Carrington (1826-1875), un astrònom anglès, va observar allò que es coneixia com a Efecte Carrington, en què es van arribar a produir aurores fins a latituds com el Carib, ningú les havia relacionat amb les fulguracions o erupcions solars, produïdes 17 hores abans, ni amb el tall de les línies del telègraf. El va originar una tempesta geomagnètica.

Al llarg del segle XX amb el desenvolupament dels satèl·lits, tan militars com comercials, es va veure que fenòmens del clima espacial podien interferir amb el bon funcionament dels aparells i dels senyals de ràdio que emetien i que, també, podien afectar a les tripulacions i passatgers dels avions, especialment si feien la ruta polar.

A Espanya s’encarrega el Servei Nacional de Meteorologia Espacial (SeNMEs) amb seu a la Universitat d’Alcalà d’Henares (Madrid). Va ser creat el 2015 i és el responsable de monitorar i alertar sobre l’activitat solar. A nivell europeu ho fa l’ESA i a Amèrica la NOAA. La paraula equivalent en anglès és Space Weather.

Existeixen tres tipus d’activitat solar que cal diferenciar, l’alliberament sobtat de radiació electromagnètica, les ejeccions de massa coronal i els successos de partícules energètiques solars. Cal estudiar-les en qualsevol longitud d’ona, des de raig X fins a ones de ràdio. La llum del Sol triga 8 minuts i 20 segons en arribar fins a la Terra, però les ejeccions poden viatjar entre un i quatre dies abans de pertorbar el nostre camp magnètic. El risc pels humans augmenta quan la radiació apunta cap el nostre planeta.

Quan les fulguracions solars o les ejeccions originen partícules energètiques, bàsicament protons, accelerats fins a velocitats relativístiques, poden ser perilloses per les tripulacions de les naus espacials i els seus aparells. Aquest serà un dels principals riscos de les exploracions espacials, la protecció contra aquestes partícules.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 312 del desembre de 2025

Antropocè. La gran acceleració

Estem començant una nova era geològica? En teoria som a l’Holocè, dins del  període  Quaternari, una època en què destaca la petjada humana des de diversos punts de vista, geològic, climatològic, biològic i altres. No tots els experts hi estan d’acord, però el que sí és clar és que a partir de la segona meitat del segle XX, l’acció humana està deixant prou canvis que podrien arribar a justificar una nova subdivisió cronològica, l’antropocè.

Si ara es fessin cates de registres estratigràfics, potser no ressaltarien gaire, però amb els anys, potser centenars, sí que s’observarien. Per exemple, un increment d’elements radioactius alliberats pels assaigs nuclears, les partícules de carbó deixades anar per les centrals tèrmiques, la contaminació per microplàstics, així com altres components generats per la producció industrial que abans no existien. També l’escalfament global a un ritme sense precedents i les seves repercussions en el canvi climàtic i l’extinció accelerada d’un gran nombre d’espècies quedarien visibles.

Tots aquests canvis antropogènics van permetre al químic i meteoròleg holandès, Paul Crutzen (1933-2021), marcar els anys cinquanta del segle XX com l’inici de la gran acceleració d’un seguit de factors que determinen l’evolució de la Terra.

L’any 2004 Steffen et al. van proposar un paquet de 24 indicadors, 12 socieconòmics i 12 del sistema terrestre, on des del 1750, inici de la revolució industrial, i fins aquell any, es veu com cap al 1950 hi ha una gran arrencada en vertical de gairebé tots 24 indicadors. Només el contingut de metà i d’ozó atmosfèric semblen controlats, tota la resta fan pujades espectaculars.

El primer grup el formen, població mundial, producte interior brut, inversió directa estrangera, població urbana, consum d’energia primària, consum de fertilitzants, construcció de grans preses, consum d’aigua, producció de paper, transports, telecomunicacions i turisme internacional.

El segon grup està format per diòxid de carboni, òxid nitrós, metà, ozó estratosfèric, temperatura superficial, acidificació dels oceans, captures de peix al mar, aqüicultura de gambes, nitrogen costaner, pèrdua de bosc tropical, domesticació de la natura i degradació de la biosfera terrestre.

Observant aquestes gràfiques, queda palès que l’activitat humana, i especialment el sistema econòmic mundial, és avui el motor principal del canvi en el sistema terrestre. Segons destaca un document de la Generalitat, Dep. MA elaborat el 2021. 

L’any 2009, els científics van proposar unes Fronteres Planetàries quantitatives dins de les quals la humanitat pot continuar desenvolupant-se i prosperant durant les properes generacions. Creuar aquests límits augmenta el risc de generar canvis ambientals bruscos o irreversibles a gran escala. 

El concepte identifica nou prioritats globals relacionades amb els canvis provocats per l’home en l’entorn. Dos d'aquests, el canvi climàtic i la integritat de la biosfera, són els que els científics anomenen "límits bàsics". Si modifiquem significativament qualsevol d'aquests límits bàsics, el sistema terrestre es convertiria en un estat nou.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 311 del novembre de 2025

Tori

És el tori un material de futur en l’energia nuclear?. Potser que alguns de vosaltres al sentir aquest nom, penseu en Torí, la ciutat del nord d’Itàlia... no és això.

El tori de què parlem en aquest article no porta accent. Es tracta d’un element químic descobert el 1829 pel químic suec Jakob Berzelius, qui el va batejar en honor del deu viking del tro, Thor. El símbol és Th i l’isòtop ²³⁰Th és molt utilitzat en datacions absolutes de materials carbonatats. També és lleugerament radioactiu.

Ara, com pot arribar a revolucionar l’energia nuclear?

Primer cal tenir present, que des del punt de vista de les emissions de CO₂, l’energia nuclear és una de les que menys contamina. Només l’energia eòlica és més neta. Per aquest aspecte el Parlament Europeu va qualificar el juliol de 2022 l’energia nuclear com a verda i va considerar ecològiques les inversions que s’hi realitzessin. Serà el rellançament d’aquesta energia?, noves mines, nous reactors,...

El tema que es planteja és si les noves centrals nuclears estaran basades en urani o ho seran en tori.

Aquest element ja el trobem avui dia com a component en molt material elèctric, lents de càmeres, bombetes o motors d’avió. També es pot utilitzar com combustible nuclear. 

er què pot tenir tant d’èxit el tori?. Una de les primeres raons és l’abundància, quatre cops més que l’urani. A més aquest darrer, tot i que també té moltes reserves, cada cop és més difícil d’extreure, com el petroli, i això fa pujar el cost d’obtenció.

Això no vol dir que l’urani desaparegui de les centrals nuclears, seguirà fent falta, el problema és que el tori no és fissible. No el podem trencar (fissionar) en dues parts i obtenir energia, així que cal bombardejar-lo amb  neutrons per transformar-lo en ²³³U que sí ho és i ens proporcionarà l’energia nuclear. Recordeu que a les centrals s’utilitza ²³⁵U com element fissible. Així substituint urani per tori s’abaratirà el cost de la producció d’energia i el consum d’urani.

Però no és tan sols aquesta l’avantatge del tori, el seu ús en centrals nuclears és també més net, generen menys residus radioactius, i més segur, no genera plutoni com subproducte.

Aquí apareix una gran diferència, el plutoni serveix per a generar armes nuclears i les centrals nuclears de tori no en generen. Això implica que qualsevol país podrà tenir centrals nuclears sense que les grans potències pateixin per si poden fabricar armes nuclears amb els seus residus.

Un altre avantatge, important per a tothom, és que minimitza els riscos d’accident, ja que fa servir una tècnica de control de temperatura anomenada de reactors de sals foses (fluorurs), on no s’utilitza aigua per a refrigerar el sistema. Recordeu que els principals accidents a centrals nuclears van ser per aquest motiu (Three Mile Island, Txernobil o Fukushima).

A la Xina ja estan fent proves amb aquest tipus de reactors MSR, Estats Units, Europa i l’Índia ho van seguint.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 310 de l'octubre de 2025