domingo, 6 de noviembre de 2011

LLUVIA DE MUONES

Hace poco asistí a una conferencia que poco o nada tenía que ver con la física. Corrijo, nada o nada. En un momento álgido de la conferencia, el ponente, micrófono en mano dijo "Desde hace una década estamos padeciendo algo nuevo e inusual, una permanente y constante lluvia de muones". El auditorio quedó en silencio, supongo que algunos asustados por la noticia de que "algo" desconocido les estaba lloviendo encima y otros, que no sabían si les estaban hablando de muones, lemures, o yogures. 
Pero, ¿debemos preocuparnos? ¿Es éste el fin de un mundo sin muones?. Terribles cuestiones. En esta entrada vamos a intentar conocer un poco más al personaje. Así podremos decidir todas las mañanas, antes de salir de casa, si debemos coger el paraguas o no.
¿Qué es un (*) muón. (**) Es una partícula subatómica con una carga negativa. ¿Nos recuerda a alguien?. Exactamente, al electrón. Muones y electrones tienen una carga negativa y un giro o spín (*) similar. Un muón es una parícula elemental, es decir, se presume que no está compuesto por partículas más pequeñas.
Una de las primeras necesidades que surgen a la hora de explicar el mundo de los muones es distinguirlos de los electrones. Tal vez, la primera y más notoria diferencia entre unos y otros es la masa. Los muones poseen unas 200 veces más masa que los electrones. Por decirlo de una forma que no olvidaremos, son los primos gorditos de los electrones. Por lo tanto son más "pesados", más penetrantes que los electrones.
Hemos hablado de primos, pero tal vez sería más correcto hablar de hermanos, y es que los electrones, los muones, taurones y los 3 neutrinos son (*) leptones, una de las familias de partículas elementales consideradas como los bloques de la construcción de la materia. Esto merece otra entrada, así que por el momento quedémonos con la idea de que existe una familia apedillada "Leptones" y que los muones forman parte.
¿Quién descubrió el muón?. Yo no, pero fue el físico norteamericano, (*) Carl D. Anderson quien estudiando la radiación cósmica, descubrió el muón. Esto fue en 1936. Se dió cuenta de que unas partículas curvaban con un ángulo diferente a como lo hacían las otras partículas conocidas. Anderson afirmó que este comportamiento era debido a la gran masa de esta nueva y desconocida partícula.
Dos propiedades más, que dejamos como titular y trabajaremos en otra entrada:
- El muón, como decíamos al principio, tiene un spin, o giro, semientero, es decir, es un (*) fermión como el electrón.
- Es un poco insensible, no siente (*) la fuerza nuclear fuerte. De tal forma que no puede formar parte del núcleo de los átomos. Pero no sintáis lástima, su vida, como pronto veremos, es demasiado corta como para que esto le afecte psicológicamente. Por cierto, (**) un fermión (espín semientero) que no siente la energía nuclear fuerte, es un  (*) leptón, como su primo-hermano, el electrón. Recordar que tiene una tercera característica que comparte con el electrón, su carga negativa. Pregunta para los más vivos. ¿qué carga tendrá la antipartícula del muón, es decir, el antimuón?. Exacto, positiva!. Como el positrón.
Hablábamos antes de la vida de los muones. Es de 2 microsegundos. ¿Que cosas haríais vosotros en 2 microsegundos?. Es inestable, y en eso se diferencia del electrón. Tal vez por eso nos cuesta más decidirnos por si llevar el paraguas o no. Es "caro" de ver.
Sólo como curiosidad. Cuando un muón se desintegra se convierte en un electrón, un antineutrino electrónico y un neutrino muónico (Diagrama de Feynman).
Pero, ¿realmente llueven muones como decía el conferenciante?. Un muón requiere muchísima energía para crearse, tanta que ninguna reacción nuclear en la Tierra puede crearlos. Y lo de la lluvia, podría ser cierto. Los muones se producen cuando los rayos cósmicos alcanzan la atmósfera. Estos rayos cósmicos están cargados de protones bien cargados de energía. Cuando chocan con los núcleos de los átomos de la atmósfera producen lluvias de (*) partículas exóticas como piones. Estos piones son de vida corta, y tras recorrer unos metros se descomponen en (**) neutrinos y muones.
Dos últimas consideraciones de los muones que he encontrado fascinantes:
- Uno relacionado con la (*) Relatividad: Si los muones se producen en las capas altas de la atmósfera, y "viven" 2 microsegundos, no tocarán jamás mi paraguas ¿no?. Pues hay una trampa relativista. Y es que los muones viajan muy deprisa, aunque los veamos "a cámara lenta". Pueden recorrer decenas de kilómetros antes de tocar el suelo. Recorren 9.500 metros a una velocidad de 0,998 c (velocidad de la luz).  Con lo cual tardan en llegar al suelo 31,6 microsegundos. ¿Qué nos llama la atención de esta afirmación?. Pues que  los muones viven 2 microsegundos, demostrando que la Teoría de la Relatividad no es una ilusión óptica y que yendo a esa velocidad, viven más de lo que deberían. Se explicaría haciendo uso de (*) la dilatación temporal. Han sido aceleradas a velocidades tan cercanas a la luz (0,998 c)  que mientras en la Tierra han transcurrido 31,6 microsegundos ellas sólo han envejecido (y muerto) en 2 microsegundos. Es decir, para nosotros, el muón ha viajado 9.500 m, mientras que para el propio muón, éste ha viajado 600 metros. ¡Fascinante¡ ¿Verdad?. No profundizaremos todavía en ello, símplemente quedémonos con la canción, por el momento.
- Otra característica, y que no se asuste nadie, es que los muones son peligrosos. Si un electrón muy cargado de energía emite radiación beta, un muón cargado 206 veces más, pues....imaginaros. Pero los muones producidos en la atmósfera son poquitos. De tal forma que los muones forman parte de eso que habremos oído alguna vez de (*) radiación ionizante de fondo. Digamos que nos protege la ley de probabilidades. Sabed una cosa. Los científicos, muy cucos ellos, son capaces de crear muones en un laboratorio. Aceleran (*) hadrones a grandes velocidades y los hacen chocar con otros hadrones, así producen piones, y, como hemos visto antes, al desintegrarse un pion, se obtienen muones y neutrinos.
Listos, ahora ya podemos decidir si llevar paraguas o no.
Fuentes:
- www.iac.es/cosmoeduca/relatividad/guionespecial.htm
- eltamiz.com/2007/06/20/esas-maravillosas-particulas-el-muon
- www.astronomia.com/fotohistoria/oscimuones.htm
Páginas web recomendadas:
- eltamiz.com (es una extraordinaria, divulgativa y didáctica pagína científica)
- astroverada.com/_/Main/T_particulas2.html (Para conocer un poco mejor el mundo de las partículas)
Bibiografía recomendada:
Siento no poder recomendaros ningún libro interesante sobre muones. Si alguno de vosotros conoce alguno, será bien recibido.
Imagen:
Video: Redes - Más allá del átomo (1/3)

jueves, 22 de septiembre de 2011

¿PERO QUÉ DIABLOS ES EL TIEMPO?


Dos inputs me han traído a hacer esta entrada; El primero, una entrevista en la Contra de "La Vanguardia" al doctor en Física, Jean Pierre Garnier Malet. (Podréis encontrar el enlace a la entrevista más abajo).
En ella habla de un concepto interesante que es el desdoblamiento del tiempo. Como os podréis imaginar, al leerlo me puse mi kit de investigador cuántico, Había encontrado un tema perfecto para la entrada de hoy, pero me enfrentaba a un minúsculo problema: ¿Cómo puedo hablar de desdoblamientos del tiempo si todavía no sé lo que es el tiempo?.
El segundo imput, mucho más discreto que el primero, era una iniciativa de la WWF en Berlín. Una campaña ecologista en la que se mostraban 1000 figuras de hielo en forma de seres humanos. Eso me hizo reflexionar sobre la percepción que tenemos sobre "nuestro propio tiempo", como una linea recta que se va "derritiendo" poco a poco hasta desaparecer.
Seguramente habremos escuchado más de una vez la expresión "el tiempo no existe". Podremos pensar que es una frase ingeniosa, que incluso podríamos poner como "estado" en alguna red social, pero.... nuestra percepción afirmará todo lo contrario: "El tiempo sí existe, y se va agotando, como la arena en el reloj".
¡Menuda disyuntiva!¿Quién tendrá razón?. La premisa desde la que parto es que el tiempo es como una cinta transportadora, siempre en movimiento, siempre hacia adelante, y en la cual se produce una red de sucesos que involucran a otras "cintas" en un punto determinado por el tiempo y el espacio - como si de coordenadas se tratasen.
Me encantaría resolver esta incógnita en esta entrada, pero como decía san Agustín, "¿Qué es el tiempo? Si alguien me lo pregunta, sé lo que es. Pero si deseo explicarlo, no puedo hacerlo".
Lo primero que he hecho es ir a un diccionario virtual - escapando de la complejidad de las definiciones de Wikipedia -. En "Definicion.de" se define el tiempo como (*) "Magnitud física que permite medir la duración o separación de las cosas sujetas a cambio - o sea, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste aparentaba un estado y el instante en el que dicho estado registra una variación perceptible para el observador". Continúa diciendo: "Esta magnitud, cuya unidad básica es el segundo, permite ordenar los sucesos en secuencias, con lo que se establece un pasado, un presente y un futuro. El tiempo da lugar al principio de causalidad, uno de los axiomas del método científico". (Principio de causalidad, en su sentido clásico: todo efecto o suceso debe tener siempre una cusa).
Así que habiendo leído la definición nos volvemos a encontrar con un viejo compañero de nuestro universo cuántico: El observador. Sin observador no existiría ni quien observara los sucesos, ni el que midiera los intervalos entre uno y otro. Es como ese koan de "quién escucha el ruido del árbol al caer si no hay nadie en el bosque".
Nuestro acentuado realismo vital nos llevará a decir algo como "Esto es genial, pero resulta que afortunadamente para el Universo sí existimos los observadores. ¿Entonces?.
Lo que parece preocuparnos a los seres humanos, además del paso del tiempo y su más que cierto final, es la linealidad. El hombre ha conseguido desafiar a las leyes más inmutables como la ley de la gravedad. ¿Por qué no hacerlo también con el tiempo?.
Buscando material para hacer esta entrada he encontrado un excelente artículo titulado "El tiempo es cultura". Voy a extraer de él algunos datos que nos ayudarán a enfrentarnos con el concepto de tiempo sin salir demasiado heridos:
- Tiempo continuo: Newton describió el tiempo como algo continuo, ilimitado, de una sola dirección y dimensión, homogéneo y fluyendo siempre del mismo modo. Para Newton el tiempo era sólo una magnitud, puesto que en un mundo en movimiento no hay lugar para al presente. (Lo que me hace recordar al físico Peter Lynds y su teoría de "no hay instante real de quietud, no hay presente").
- Tiempo cuántico: Einstein señaló que el tiempo era la cuarta dimensión de la realidad. Los objetos no sólo tienen longitud, altura y profundidad, sino que además están inmersos en un proceso termporal invenitable que tiene tanta importancia como las otras dimensiones físicas. (**) "Necesitamos las cuatro dimensiones para determinar la posición de un hecho pues no existe el mismo tiempo para diferentes observadores". (Bertrand Russell).
- Espacio-tiempo: Einstein estableció que el tiempo y el espacio son facetas diferentes de un todo cuatrimensional que es el llamado espacio-tiempo. Algunos físicos consideraron al espacio-tiempo como la matriz de toda la realidad. De hecho, el espacio y el tiempo aparecieron simultáneamete en la evolución del Universo (Big Bang).
La física actual plantea algo fascinante, y es que el tiempo puede estar formado por partículas elementales que, al igual que los objetos materiales; una mesa, una silla - percibimos como algo continuo y fluyente a nivel macro, pero que a nivel microfísico - que sólo podemos ver a través de microscopio, resulta ser granulado, formado por partículas - e irregular. Si esto es así, la misma dualidad onda-partícula aplicable a la luz valdría también para el tiempo.
- Teoría de la Relatividad: Esta establece que no existe ningún momento que tenga validez universal. Dos acontecimientos pueden ocurrir simultáneamente para un observador, pero otro observador que se mueva respecto al primero de ellos percibirá esos dos acontecimientos sucesivamente, no al mismo tiempo (Esto es muy importante!!!).
Tal vez esto no sea significativo (perceptible) en la vida cotidiana donde las distancias y las velocidades son demasiado pequeñas para apreciar la relatividad, sin embargo en lugares muy alejados entre sí pueden estar en el pasado para un observador y en el futuro para otro.
- Nosotros somos el tiempo del Universo: Afirma el matemático Herman Weyl que el mundo no sucede, simplemente existe. La flecha del tiempo la ponemos nosotros.
Gribbin afirma que casi todos los físicos están convencidos de que la causalidad es una ley invariable de la naturaleza, pero que carecen de una demostración que así lo pruebe. No existe en realidad nada en las leyes de la física que exija que la causalidad sea verdadera. La ley de causalidad no es más que la concepción vulgar del tiempo expresada en jerga científica.
Nuestra magnitud respecto al Universo guarda asi una estrecha relación con nuestra capacidad de interactuación con él: según la Relatividad, nosotros somos el tiempo del Universo.
Fuente: www.tendencias21.net
En esta entrada he preferido no tocar el tiempo desde la termodinámica. Ya con lo que tenemos, está garantizado un buen lío. Pero creo que sería interesante que cada uno de nosotros elaborara su propia teoría, y la escribiera, y luego, investigar un poco para ver si se sustenta. Dejadme poneros otro deber; descubrir (o re-descubrir) a Zenón de Elea (s. V aC), y ver en qué consistía su paradoja contra la realidad del transcurrir del tiempo.

Fuentes:
- http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~ostrov/bolas.html
- http://www.tendencias21.net/El-tiempo-es-una-cultura_a953.html
- http://definicion.de/tiempo/
- http://www.scienceagogo.com/news/denying_time.shtml
Páginas Web recomendadas:
- http://www.lavanguardia.com/noticias/20101109/54068170076/nosotros-como-el-tiempo-tambien-nos-desdoblamos.html (entrevista al físico Jean Pierre Garnier Malet)
-  http://www.tendencias21.net/Una-nueva-teoria-fisica-propone-revisar-la-naturaleza-del-tiempo_a204.html  (Teoría del físico Peter Lynds y su revolucionaria teoría sobre el tiempo)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Causalidad_(f%C3%ADsica) (Definición de Causalidad)
Bibliografía recomendada:
- "Sobre el tiempo" Paul Davies. Ed. Crítica (1996)
- "The Structure of time. Language, meaning and temporal cognition". Vyvyan Evans. Ed John Benjamins (2004)
Imágenes:
- "1000 hombres de hielo" http://www.lareserva.com/home/hombres_hielo_berlin y http://www.wwf.es/
Video: Formas de Viajar en el Espacio/Tiempo

sábado, 9 de julio de 2011

PUNTO CUÁNTICO, SET Y PARTIDO


 Al investigar para hacer la entrada de la semana pasada - pozos cuánticos - descubrí un nuevo concepto (*) Los puntos cuánticos o Qdots o quantum dots (en inglés).
Un punto cuántico es (**) Un sistema físico de dimensiones muy reducidas, de modo que una partícula, como un electrón, quede confinada dentro de un sistema.
Christian Jack los define así: "Son estructuras  denominadas 0-D ya que todas sus dimensiones están a escala nanométrica. . El tamaño de dicha estructura juega un papel crucial, ya que es el que determina los niveles de energía y por tanto la longitud de onda de la emisión de dichos niveles cuando se produce una recombinación a través de dichos niveles.. Los puntos cuánticos de mayor tamaño emiten luz con una longitud de onda grande correspondiente al rojo, mientras que los puntos cuánticos de menor tamaño emiten luz ultravioleta, de menor longitud debido a los efectos de confinamiento cuántico".
Por lo tanto, vemos dos cosas que nos pueden llamar la atención de los Qdots: Su confinamiento (recordar entrada "Pozos cuánticos") y su relación tamaño-longitud de onda.
Ahora viene lo interesante del tema. Los puntos cuánticos son átomos artificiales, nanoestructuras creadas en la década de los noventa, en el laboratorio de algún científico loco y portentoso, y que miden millonésimas de milímetro (se entiende que los puntos cuánticos, no los científicos, pudiendo estos medir unos cuantos milímetros más que sus inventos).
Hablemos de esas dos características principales de los puntos cuánticos
 - Confinamiento:  En los Qdots, partículas como los electrones están obligadas a permanecer atrapadas, confinadas en las tres dimensiones. En concreto, los electrones se disponen en el punto como en un único átomo, de ahí el apodo (*) átomos artificiales. Y de ahí, también, el que la materia estructurada en puntos cuánticos tenga propiedades que pueden ser controladas a voluntad.
 - Relación tamaño- longitud de onda: Al ser iluminados, los puntos cuánticos reemiten luz en una longitud de onda muy específica y que depende del tamaño del punto cuántico. Cuanto más pequeños sean los puntos, menor es la longitud de onda y más acusadas las propiedades cuánticas de la luz que emiten. De tal forma que pueden diseñarse puntos cuánticos con un tamaño determinado dependiendo de la longitud de onda que se necesite.
¿De qué están hechos los puntos cuánticos?  Normalmente, cualquier átomo en solitario podría ser un punto cuántico. Aunque actualmente se trabaja, más que con átomos "solitarios", con estrucucturas como (*) GaAS, Cadmio, Selenio y Zinc. (GaAs : Arseniuro de Galio)
En el primer punto cuántico se utlizó (*) Carbono y de hecho se sigue trabajando con él en la actualidad. Suelen presentar un diámetro de entre 5 y 10 nanometros, mientras que una célula biológica normal tiene alrededor de unos mil. (**) Es este pequeño tamaño el que confiere a estos puntos unas propiedades ópticas y cuánticas especiales. La nanoestructura se comporta como un átomo "artificial" en el que los electrones pasan a formar parte de toda la estructura, Los puntos cuánticos pueden encontrarse sumergidos en una matriz o también disueltos.
Aplicaciones:
 - Seguridad en monedas y documentos: Un ejemplo de puntos cuánticos embebidos en una matriz serían los que se encuentran en el papel monetario, son invisibles a simple vista pero si se les aplica radiación ultravioleta en un detector de billetes falsos se observan claramente.
- Electrodomésticos:  Los podemos encontrar en los diodos láser de los lectores CD y DVD, con lo cual podemos ver que ya sson muy habituales ya en nuestros días
- Computación cuántica: Especial relevancia el trabajo de  un equipo de científicos que  consiguió crear hace dos años un (*) Entrelazamiento cuántico entre dos Qdots. Característica fundamental para la computación cuántica (y dicho sea de paso, una de las características más bellas del mundo cuántico)
- Biomedicina: Sobre todo a la hora de obtener imágenes del paciente. "La longitud de onda tan específica a la que brillan evita las superposiciones, y permite teñir a la vez muchas más estructuras que con los métodos de tinción tradicionales". Xavier Michelet, investigador de la Universidad de California
- Se está trabajando en la posibilidad de que mediante (*) la nanotecnología se consiga crear puntos cuánticos que sirvan para transportar fármacos hasta células específicas. Aunque hoy por hoy, el inconveniente es la toxicidad, ya que en biología, los puntos cuánticos se hacen principalmente con (*) Cadmio y otros elementos igualmente tóxicos.
 - Fuente de iluminación: Una propiedad de los puntos cuánticos es que presentan un factor de conversión cercano al 100%, es decir, prácticamente transforman toda la radiación ultravioleta que reciben en radiación visible. El punto interesante es que podemos modificar el color emitido variando, como hemos dicho antes, el tamaño del Qdot.  O dicho de otro modo. si conjugamos los tamaños adecuados podríamos obtener bombillas de puntos cuánticos que emitieran luz blanca de gran intensidad, a partir de la radiación ultravioleta que reciben de la atmósfera. Los efectos serían un verdadero ahorro energético y un bajísimo impacto ambiental.
Como hemos visto, el punto cuántico es un ejemplo de las aplicaciones prácticas o del día a día de la física cuántica. Demostrando que no sólo se tratan de conceptos teóricos, estadísticos o de "pizarra" sino que tienen su aplicación en los avances más punteros de la tecnología.
Fuentes:
- http://axxon.com.ar/not/154/c-1540078.htm (basada en una noticia del diario "El País)
- http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2007/01/29/hablamos-de-un-puntazo-nanotecnologico-los-puntos-cuanticos/
- http://www.solociencia.com/quimica/07110205.htm
- https://thedot.mx/archives/1956
Páginas Web recomendadas:
- http://www.gatodeschrodinger.es/2009/05/que-es-un-punto-cuantico-parte-i-bandas.html
(información desde el punto de vista estrictamente físico sobre los puntos cuánticos.
- http://www.uco.es/hbarra/index.php/fc (Página con apuntes y utilidades para estudiar la física cuántica)
- http://www.solociencia.com/ (Portal divulgativo sobre ciencia y tecnología)
https://jilawww.colorado.edu/research/nano_qDots.html (Información en inglés, presentacion y rasgos de los Qdots)
Bibliografía recomendada:
- "El punto cuántico. La Microelectrónica del futuro". Richard Turton. Ed Alianza Ensayo (1999) ISBN 9788420679310
- "100 Preguntas básicas sobre la Ciencia". Isaac Asimov. Ed Alianza Editorial (2010) ISBN 9788420664224. Libro muy recomendable. Con explicaciones sencillas sobre varios aspectos de la ciencia, p.e ¿qué un Quark? ¿ qué es la Antimateria?
Imágenes:
- Hommer : http://nanobot.blogspot.com/2007/07/spread-some-jelly-on-your-quantum-dots.html. Sería interesante entrar en su página. (En inglés) En especial para leer su entrada "Sacando la toxicidad de los Qdots"
- Quantum Dots: http://www.ceac.aston.ac.uk/research/staff/as/research/
Video:
- El video que pondré hoy es en inglés. Es una introducción (1 de 2) sobre qué son, cómo son y para qué sirven los puntos cuánticos. Explicados por un graduado del MIT a una audiencia, principalmente infantil (interesante combinación!!)

sábado, 2 de julio de 2011

¿QUÉ PASA SI TIRO UNA MONEDA A UN POZO CUÁNTICO?

La física cuántica es como una caja llena de materia oscura. Cada vez que la abres descubres una cosa totalmente nueva. En este caso, lo que he descubierto al abrir la caja cuántica ha sido el concepto de los (*) Pozos Cuánticos.
Wikipedia los define así (**) es la denominación que recibe un pozo de potencial que confina, en dos dimensiones, partículas que originalmente tenían libertad para moverse en tres, forzándolas a ocupar una zona acotada.
Estas partículas son obligadas a "vivir" en una zona plana, o como dicen de forma muy gráfica en la página "grupocaos", "Es como si obligáramos a los electrones a moverse en el queso de un sandwich".
Cuando el espesor del pozo cuántico se puede comparar con (*) la longitud de onda de De Broglie se origina los efectos del confinamiento cuántico; lo cual genera niveles de energías que son conocidas como (*) Sub-bandas energéticas.
Anotación:  (Debemos de De Broglie el descubrimiento de que las de que los electrones también tienen un propiedad ondulatoria cuando se propagan de un punto a otro, al igual que la luz. Descubrió que  todas las partículas que poseían una cantidad de movimiento tenían asociada una determinada longitud de onda. La fórmula de la hipótesis de De Broglie es (*) Longitud de Onda = h (Constante de Planck) / p (cantidad de movimiento de la partícula)

Volviendo a los Pozos Cuánticos. Este fenómeno se generó por vez primera en  1974 . Son muchos los investigadores que ha catalogado la (*) discretización de los niveles de energía como una de las manifestaciones más interesantes de la mecánica cuántica. Son muchos los tipos de estructuras cuánticas que se parecen en grandes proporciones a los pozos cuánticos como son (*) los puntos cuánticos y los hilos cuánticos; ahora bien, las partículas en estas estructuras cuánticas solo ocupan de dos a tres dimensiones.
El lugar en donde se forman los pozos cuánticos es en (*) los semiconductores que tienen materiales como el arsénico de galio. Estos están enjaulados entre dos capas de materiales, los cuales dan a lugar (*) una banda prohibida (http://es.wikipedia.org/wiki/Banda_prohibida) .  Los pozos cuánticos se utilizan generalmente en la fabricación de diodos láser y en la elaboración de transistores de alta movilidad de electrones; los cuales son muy utilizados en electrónica de bajo ruido.
Así que ya tengo la respuesta a la pregunta del título. Mi moneda quedaría atrapada en un mundo bidimensional, así como mis deseos. Supongo que son los efectos nocivos de un pozo cuántico.
Páginas Web recomendadas:
- http://grupocaos2007.brinkster.net/confina/confinamiento.htm (pozos, confinamiento, alambres, corrales y puntos cuánticos. Página muy recomendable para saber más)
- http://eltamiz.com/2008/05/15/cuantica-sin-formulas-el-pozo-de-potencial-infinito/ (No es sólo mi recomendación, es una orden: Entrad!. Magnifíco trabajo, muy didáctico y entretenido
- http://forum.lawebdefisica.com/threads/1918-Pozo-cu%C3%A1ntico (fórum de física. Entradas sobre "pozos cuánticos". Desde un punto de vista de utilidad pedagógica, sería bueno que os atrevierais a participar en foros de física. Aunque primero sea como observadores, para luego lanzaros con pequeñas consultas...). ¡¡Se hace camino al andar!!
- http://solete.nichese.com/efecto.html (breve apunte sobre "el ancho de banda prohibido")
Bibliografía recomendada:
- "Electrones y Fotones en Pozos Cuánticos". Federico García Moliner.. Ed UNED ISBN: 9788436230758
Video:
El video que pondré es la primera parte (de dos) con una explicación muy interesante sobre los pozos cuánticos y temas relacionados como los corrales cuánticos.

sábado, 18 de junio de 2011

¿SÓLO URI GELLER TIENE ELECTROMAGNETISMO?


¿Nunca os habéis preguntado cómo hacía Uri Geller para doblar las cucharas?. ¿Habéis conseguido doblar alguna? (Me refiero usando vuestra "fuerza electromagnética, no vuestros "Julios"). Desgraciadamente, en esta entrada no podré desvelaros ningún secreto sobre cómo doblar cucharas, pero sí hablar de la (*) fuerza fundamental que estaría implicada en el asunto, (*) el electromagnetismo.
En el Universo hay cuatro fuerzas fundamentales, o (**) fuerzas que no se pueden explicar en función de otras más básicas. Estas fuerzas son: (*) la gravedad, la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil y el electromagnetismo.
El electromagnetismo es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de los átomos y moléculas.  Afecta a los cuerpos eléctricamente cargados. Es mucho más intensa que la fuerza de la gravedad. Tiene dos sentidos ( +) y (-) y su alcance es infinito.
El eletromagnetismo, como rama de la Física, auna dos campos o fenómenos: el magnetismo y la electricidad.  Ambos fenómenos se describen en una sola teoría unificada, fundamentada por (*) Faraday y formulada por primera vez por (*) Maxwell.
La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales (definición : http://es.wikiversity.org/wiki/Ecuaciones_diferenciales_ordinarias). Estas ecuaciones relacionan el campo eléctrico y el el campo magnético con sus respectivas fuentes materiales (*): Corriente eléctrica, polarización eléctica y polarización magnética. Conocidas como "Las ecuaciones de Maxwell".
Dentro de nuestro mundo cuántico nos encontramos con un pequeño problema y es que el electromagnetismo describe fenómenos físicos a nivel macroscópico. Fenómenos en los que intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre sustancias en estado sólido, líquido o gaseoso. Como es una teoría "macro" es sólo aplicable a un número muy elevado de partículas y a distancias grandes. Por lo tanto, no describe fenómenos atómicos y moleculares, para lo que es necesario acudir a la Física Cuántica para conseguir esa descripción.
Las ecuaciones de Maxwell (1850) vienen a decir que existen portadores de cargas eléctricas, y que las lineas del campo eléctrico parten desde las cargas (+) y terminan en las cargas (-). No existen portadores de carga magnética. Lo que significa que el número de líneas del campo magnético que salen desde un volumen dado, debe ser igual al número de líneas que entran a dicho volumen. Un imán en movimiento, genera una corriente eléctrica llamada (*) corriente inducida.Cargas eléctricas en movimiento generan campos magnéticos.
¿Qué es un campo magnético? (**) Un campo magnético es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas eléctricas (flujo de la electricidad).
La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magnético se mide en (*) Gauss (G) o Tesla (T).El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.
Los (*) campos magnéticos estáticos son campos magnéticos que no varían con el tiempo (frecuencia de 0 Hz).
Se generan por un imán o por el flujo constante de electricidad, por ejemplo en los electrodomésticos que utilizan corriente continua (CC), y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnéticos generados por los electrodomésticos que utilizan corriente alterna (AC) o por los teléfonos móviles, etc. Fuente definición: www.greenfacts.org
Recordar que estas entradas son breves introducciones a temas que o nos son todavía desconocidos o muy lejanos. Para saber más, os recomiendo estas páginas:
Webs recomendadas: 
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/elecmagnet/elecmagnet.htm (Inciso pedagógico: esta es una muy buena demostración de en qué consiste una página web orientada a la teleformación)
http://www.monografias.com/trabajos14/electromag/electromag.shtml ( Muy técnica, pero muy bien explicada)
http://foro.ekiria.net/index.php?topic=5431.0;wap2 (Curiosidades de la física cuántica - foro)
Fuentes:
Bibliografía recomendada:
- "Electricidad y Magnetismo". Alicia Ródriguez Pérez. Ed. Parramón (2002) ISBN:8434225077 
- "Quantum Theory of Magnetism". Ramakanth Nolting. Ed Springer Publishing (-)  Map ISBN:3540854150
Imágenes: Uri Geller; Tesla (http://elrinconemprendedordehoy.blogspot.com/)
Noticia Cuántica de la semana
- Por primera vez en la historia se vende un ordenador cuántico. Se puede leer en:
Video: Las ecuaciones de Maxwell (primer video de tres)

sábado, 11 de junio de 2011

CIENTÍFICAMENTE HABLANDO, SOY FÍSICAMENTE ATRACTIVO!!


El dibujo de "The boring world of Niels Bohr" está extraído de "Los Simpsons". Se nota ¿verdad?. Esto me ha dado una idea para una próxima entrada, "la física cuántica en los Simpsons". ¿Os habéis fijado en la cantidad de referencias que hacen de este campo de la ciencia así como de sus científicos más significativos?.
De vuelta a la entrada de hoy.... Quiero explicaros el (*) Modelo Atómico de Bohr pero para hacerlo más entendible debemos hacer tres pasos muy necesarios:
1) Entender la (*) Ley de la Gravitación de Newton (A lo que dedicaremos la entrada de hoy).
2) Tener alguna noción de lo que es el (*) Electromagnetismo. Y finalmente 3) Conocer la teoría atómica de Rutherford.
¿Listos? ¡Empecemos!. Una de las aportaciones más importantes de Isaac Newton (1642-1727) No fue sólo la de ser receptor de un manzanazo en toda la cabeza. Descubrió una de las leyes más increiblemente sencillas y a la vez más importantes de nuestra historia científica. La Ley de la Gravitación. Una ley que es capaz de explicar desde la caída de un cuerpo hasta los movimientos planetarios. La ley dice así (**) : Todos los cuerpos se atraen entre sí y la fuerza de atracción depende de una propiedad de los cuerpos llamada masa pesante o gravitatoria y de la distancia que los separa. La fuerza es directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Esta última es también conocida como (*) Relación de la raíz cuadrada invertida.
 La constante de Newton (o de proporcionalidad) suele denominarse como (*) G
(!) Valor de G: 6,67259(85) x 10 a la menos 11 UI (Unidades Internacionales).
(**) La fórmula de la Ley de la Gravedad sería así: F (Fuerza) = G (Constante de Newton) x (m (masa 1er objeto) x m' (masa del 2º objeto) / r (distancia entre masas) elevada a su cuadrado
Esta relación se ha llegado a conocer como la Ley de Gravedad Universal de Newton. Es universal porque todos los objetos del Universo se atraen entre sí de acuerdo a esta relación. Dos personas sentadas en extremos diferentes de un banco del parque se atraen entre sí de acuerdo a esta relación.  Afortunadamente, los objetos de tamaño humano no se chocan entre sí por esta fuerza, pero esta fuerza existe, aunque sea mínima
Esta Ley de Gravitación permitió a Newton explicar los fenómenos relacionados con la caída de los cuerpos en la proximidad de la superficie terrestre (p.e la famosa manzana con gusano incluído) y las leyes que explican los movimientos de los planetas en su recorrido alrededor del Sol. (Previamente planteadas por Kepler en sus tres leyes).
El punto de partida de  Newton para la elaboración de esta Ley fue la teoría de Kepler de que los planetas se mueven describiendo órbitas elípticas.
Recordar: (**) La fuerza de gravedad entre dos objetos es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la distancia que les separa  Usaré la información extraída de la página : http://www.visionlearning.com/ para ejemplificar esta Ley. Utilizan el siguiente supuesto:
Partimos de la luz irradiada desde la superficie solar. Esta luz tiene una intensidad determinada  (n) en la superficie de la estrella. A medida que la luz se aleja del Sol esta va perdiendo intensidad. La intensidad de la luz a cualquier distancia del Sol es igual a la fuerza de su fuente dividida por  por el área de la superficie de la esfera que rodea el Sol en ese radio.
A medida que la distancia del Sol (r) se duplica, el área de la esfera alrededor del Sol se cuadruplica. De esta manera, la intesidad de la luz del Sol depende de manera invertida de la raíz cuadrada de la distancia del sol. Newton creía que la fuerza gravitacional radiaba igualmente en todas las direcciones del cuerpo central".
El hecho de plantearse como una Ley sencilla no quiere decir que la descripción del conjunto de los planetas en su movimiento alrededor del Sol sea fácil. Más bien todo lo contrario. Cada uno de los cuerpos se atrae mutuamente con todos los demás y para calcular la trayectoria de cada uno de ellos habría que resolver un complicado sistema de ecuaciones diferenciales. Incluso sucede que las trayectorias planetarias, pese a su aparente inmutabilidad, podrían ser muy inestables llegando a situaciones de caos. Cuando el sistema físico no son unos cuantos planetas, sino sistemas mucho más complejos, hay que acudir a métodos estadísticos. Algo terriblemente cuántico!.
Fuentes:
 - "Del átomo al quark". Ramón Pascual. Ed. Vicens Vives (1999) ISBN: 84-316-5051-6
-   http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=118&l=s
Bibliografía recomendada:
-  "Newton y la gravedad" Paul Strathern. Ed. Siglo XXI (1999) ISBN: 9788432309847
Bibliografía cuántica recomendada:
- "Quantum II" Alicia Capetillo. Ed Equipo Sirius (2007) ISBN: 9788495495693
- "La puerta de los tres cerrojos" Sonia Fernández-Vidal Ed La Galera (2011) ISBN: 9788424635770
   Os adjunto enlace al primer capítulo:
http://images.cyberclick.es/s/sfernandez/inteligencia-cuantica.es/default/downloads/LaPuertaDeLosTresCerrojos.pdf
Noticia cuántica de la semana: El CERN retiene átomos de antimateria durante 16 minutos.
- http://www.lne.es/sociedad-cultura/2011/06/08/antimateria-cae-trampa/1086256.html
http://noticiasdelaciencia.com/not/1404/el_cern_retiene_atomos_de_antimateria_durante_mas_de_16_minutos/

Imagen: Manzanas de Newton http://fisicacf.blogspot.com/2010/01/que-sucederia-si-la-fuerza-de-la.html
(Os recomiendo este blog!!)
Video: Explicación de la fuerza de la Gravedad explicada por Carl Sagan. Muy interesante!:
http://youtu.be/VKhOhHWP6Lc
El video que pondremos hoy es del documental "El Universo Elegante". Explicará la Ley de la Gravedad Universal de Newton de forma clara y didáctica. ¡Sed curiosos!

jueves, 2 de junio de 2011

CREO QUE ME MUEVO CUANDO EN REALIDAD, YA ME HE MOVIDO


"El espacio estaba negro; negro en todo el entorno, en todas direcciones. No se veía nada; ni una sola estrella.
Y no era porque no hubiera estrellas...
La verdad es que la idea de que quizá no hubiera estrellas, ninguna estrella, literalmente, había helado las entrañas de Per Hanson. Era la vieja pesadilla que acechaba subliminalmente en el cerebro de todo explorador del espacio profundo.
Cuando uno daba el Salto a través del universo taquiónico, ¿qué seguridad tenía de dónde emergería? Aunque la distribución y cantidad de energía invertida se controlara tan estrictamente como se quisiera y el fusionista que le acompañara a uno fuese el mejor del espacio. El principio de incertidumbre campaba por sus fueros y siempre había la posibilidad, y acaso la certeza inevitable, de un error de dirección debido al azar. 
Y en el terreno de los taquiones, un error del grueso de un papel podía equivaler a un millar de años luz"
Del cuento "Coja una cerilla" de Isaac Asimov (Gracias, taringa.net)
Hablar de taquiones es hablar de ciencia- ficción en estado puro. Es hablar de viajes en el tiempo. De relatos de Asimov. De series míticas en la televisión como "Star-Trek", "Flashforward" o de la serie que me impulsó a hacer esta entrada; "Journeyman".
El diccionario de Astronomía define al (*) Taquión como (**) Partícula hipotética cuya velocidad supera a la de la luz. Las propiedades que tendría una partícula así se obtienen analizando las expresiones de energía y momento que aparecen en la Relatividad General. Ya sé, ya sé. Esto no nos dice nada. Sigamos avanzando. Os acordáis de la célebre fórmula de Einstein, ¿verdad? E= MC a su cuadrado. (E= energía) (M= Masa) (C= Velocidad de la luz, es decir 300.000.000 metros por segundo).
Inciso: os recomiendo esta página para entender lo que significa esta formulación: http://refugioantiaereo.com/2006/08/emc2-la-teoria-de-einstein-explicada 
Una vez tenido en cuenta esta fórmula podemos proseguir. Sabemos que  un requisito que debe cumplir cualquier magnitud medible es que se trate de un número real  (Aquellos que poseen una expresión decimal e incluyen a los números racionales: 3,7, 21, 1/2, 3,23, como a los números irracionales; p.e raíz cuadrada de dos) . Al introducir una velocidad para esta partícula mayor que la de la luz se obtiene una masa imaginaria. Debido a que su velocidad es mayor que la de la luz, esta masa no es directamente medible.
Una propiedad fascinante de nuestros imaginarios (todavía) taquiones es que su energía disminuye cuando su velocidad aumenta. Y el valor mínimo de su momento lineal (como si hubiera sido capturado por una foto) es mínimo cuando su velocidad es infinita.
Cabe decir que se ha intentado una búsqueda experimental de los taquiones todavía sin resultado alguno.
¡Llevemos toda esta información a nuestro mundo de letras! Tenemos a una partícula imaginaria (es decir, proviniente de la física teórica), que tiene la virtud de ir más rápido que la luz, y no sólo eso si no que a más velocidad alcanza menos energía tiene. Por el momento, nos quedaremos sólo con esta información. A medida que vayamos avanzando, podremos relacionarlo con (*) La Teoría de Cuerdas.  Para los osados que quieran aprender más les dejo los siguientes enlaces que me parecen extraordinarios y terriblemente didácticos:
Páginas Web recomendadas:
- http://www.xatakaciencia.com/fisica/el-frisbee-taquionico : Con un ejemplo de la dinámica de los taquiones que gustará especialmente a los amantes de Hayao Miyazaki. Por favor, leeros también los comentarios.
- http://singularidad.wordpress.com/2008/10/ : Con un ejemplo explicando lo que significa los taquiones, según el mundo del observador, y como funcionan "viajando atrás en el tiempo".
- http://refugioantiaereo.com/2006/08/emc2-la-teoria-de-einstein-explicada : Os la comentaba anteriormente. Página que explica de forma muy sencilla la (*) Teoría de la Relatividad de Einstein. Con breve exposición sobre la (*) Antimateria.
Ejercicio propuesto: Nos queda todavía mucho por recorrer en este viaje cuántico. De hecho, todavía estamos haciendo las maletas. Y ese es el ejercico que os propongo. Hacer las maletas con los elementos que conocéis ya sobre la Física Cuántica; sólo proposiciones. No hace falta que sepáis definirlo pero si tener una idea aproximada. Por ejemplo; Partícula, Cuanto, Universos Paralelos, Espacio-Tiempo, Gato de Schrödinger. Quiero que las escribáis en un papel, si puede ser en forma de dibujo mejor que mejor. Una vez lo tengáis, quiero que busquéis alguna relación entre los elementos , por ejemplo, Universos Paralelos con Espacio- Tiempo. Unir las relaciones con rotulador rojo. Una vez lo tengáis, datad el ejercicio. Esto será una especie de Mapa Conceptual, que nos servirá para ir viendo cómo vamos avanzando en el conocimiento de lo cuántico.
Bibliografía recomendada:
- "La Física de lo Imposible" Michio Kaku . Ed Debate (2009) ISBN 9788483068250
Imágenes: Gráfico Nadal- del Potro : singularidad.wordpress.com
Video: Documental del Discovery Channel. Primera parte de seis del documental "Viajes a través del tiempo"
Accesibilidad: (*) Concepto importante (**) Definición