lunes, 16 de diciembre del 2019 Fecha
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El LHC se pone en marcha, el futuro nos acecha.

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (10)

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El programa experimental del LHC. Démosle un repaso.

Introducción:

El CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) se prepara con expectación para la puesta en marcha de su próximo gran proyecto. La construcción del Large Hadron Collider (LHC) entra en su recta final después de más de diez años transcurridos desde su aprobación. Tomará así el relevo del fructífero programa experimental llevado a cabo en el colisionador de electrones y positrones LEP (Large Electrón Positrón Collider) (1989 – 2000).

El LHC ya estaba presente en el horizonte científico del CERN cuando se aprobó, a mediados de la década de los 70, la construcción de LEP. Ya entonces se decidió dimensionar la obra civil de forma que pudiera albergar en el futuro un colisionador hadrónico. En 1984 las principales características de la máquina quedaban definidas: el LHC sería un colisionador protón-protón, con una energía en el centro de masas entre 10 y 20 TeV y una altísima luminosidad (mayor 1033 cm ²sˉ¹ y que posteriormente se aumentaría hasta 1034 cm ˉ²sˉ¹).

Los primeros diseños de experimentos empiezan a surgir hacia el año 1990 en los que se pone de manifiesto el desafío tecnológico que supondrá la experimentación en un entorno de alta luminosidad. A partir de 1992 el CERN inicia un ambicioso programa de I+D en todos los aspectos de la detección de partículas, desde nuevos materiales resistentes a la radiación hasta nuevos sistemas de lectura de datos. El CERN aprueba oficialmente la construcción del LHC en 1994 con una fecha inicial de entrada en funcionamiento de 2005, que debido a diversas causas se ha ido retrasando hasta la fecha actual de comienzo, en el otoño de 2007.

El acelerador:

Un túnel de 27 km de circunferencia, a una profundidad media de 100 m, en la frontera franco-suiza alberga el LHC. Dado que la longitud total del acelerador queda fijada por la longitud del túnel, la energía máxima de colisión alcanzable depende críticamente del campo magnético que pueda mantenerse de forma estable con los imanes bipolares de curvatura que lo configuran.

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Divagando

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (0)

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Hay en todas las cosas un ritmo que es parte de nuestro Universo.

Hay simetría, elegancia y gracia…esas cualidades a las que se acoge el verdadero artista. Uno puede encontrar ese ritmo en la sucesión de las estaciones, en la forma en que la arena modela una cresta, en las ramas de un arbusto creosota o en el diseño de sus hojas. Intentamos copiar ese ritmo en nuestras vidas y en nuestra sociedad, buscando la medida y la cadencia que reconfortan. Y sin embargo, es posible ver un peligro en el descubrimiento de la perfección última. Está claro que el último esquema contiene en sí mismo su propia fijeza. En esta perfección, todo conduce hacia la muerte.

De  “Frases escogidas de Muad´Dib”, por la Princesa Irulan.

Está claro que la imaginación nos puede llevar a crear pensamientos de gran belleza al describir nuestra relación con el mundo que nos rodea.

Salgamos ahora fuera del espacio-tiempo y miremos lo que sucede allí. Las historias de los individuos son trayectorias a través del bloque. Si se curvan sobre sí mismas para formar lazos cerrados entonces juzgaríamos que se ha producido un viaje en el tiempo. Pero las trayectorias son lo que son. No hay ninguna historia que “cambie” al hacerlo. El viaje en el tiempo nos permite ser parte del pasado pero no cambiar el pasado.

Las únicas historias de viaje en el tiempo posibles son las trayectorias autoconsistentes. En cualquier trayectoria cerrada no hay una división bien definida entre el futuro y el pasado.

Si este tipo de viaje hacia atrás en el tiempo es una vía de escape del final termodinámico del Universo, y nuestro Universo parece irremediablemente abocado hacia ese final, hacia ese borrado termodinámico de todas las posibilidades de procesamiento de información, entonces quizás seres súper avanzados en nuestro futuro estén ya viajando hacia atrás, hacia el ambiente cósmico benigno que proporciona el universo de nuestro tiempo.

Por costumbre, no descarto nada. Si le dicen a mi abuelo hace más de un siglo y medio que se podría introducir un documento en una pequeña máquina y éste aparecería reproducido a cientos de kilómetros de distancia en otra máquina similar llamada fax, desde luego, nunca lo hubiera creído.

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La sabiduría, ese rayo de luz en la oscuridad.

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (0)

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No intentes ver la verdad
sin conocer la mentira.
No sabrás lo que es la luz
sin conocer las tinieblas.
Si no sabes de donde vienes
no sabrás nunca quien eres.
Lo sé por experiencia,
la dificultad, agudiza el ingenio.
Mi padre me dijo una vez que el respeto por la
verdad es casi el fundamento de la moral.
Nada puede surgir de la “nada”,
si surge, es porque había.
A la edad de quince años,
había aprendido a oír el silencio.
La vida no es gratis,
se nos da para pagarla.
¡De tantas maneras!
Más vale un… por si acaso,
que un… yo creí.
¡Qué vida ésta!
En el Universo puede haber miles de millones de palanetas,
Si están habitados ¡Cuánto dolor y amargagura!
Y, si no lo están, que desperdicio de mundos.
En verdad, los seres humanos…Son muy complejos,
hasta tal punto es así que, ni nosotros mismos llegamos nunca a nococernos.
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Aspectos de la Física que debemos conocer

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (3)

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Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla, me obligan a pensar y me transporta de este mundo material nuestro a otro fascinante donde residen las maravillas del Universo.  Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler,  es la escala de longitud por debajo de la cual el espacio tal como lo conocemos deja de existir y se convierte en espuma cuántica.  El tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler o aproximadamente 10-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que puede existir; si dos sucesos están separados por menos que esto, no se puede decir cuál sucede antes y cuál después. El área de Planck-Wheeler (el cuadrado de la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2,61 x 10-66 cm2) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro.

Me llama poderosamente la atención lo que conocemos como las fluctuaciones de vacío, esas oscilaciones aleatorias, impredecibles e ineliminables de un campo (electromagnético o gravitatorio), que son debidas a un tira y afloja en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada momentáneamente energía de regiones adyacentes y luego la devuelven.

Ordinariamente, definimos el vacío como el espacio en el que hay una baja presión de un gas, es decir, relativamente pocos átomos o moléculas.  En ese sentido, un vacío perfecto no contendría ningún átomo o molécula, pero no se puede obtener, ya que todos los materiales que rodean ese espacio tienen una presión de vapor finita.  En un bajo vacío, la presión se reduce hasta 10-2 pascales, mientras que un alto vacío tiene una presión de 10-2 - 10-7 pascales.  Por debajo de 10-7 pascales se conoce como un vacío ultraalto.

No puedo dejar de referirme al vaciotheta (vació θ) que, es el estado de vacío de un campo gauge no abeliano (en ausencia de campos fermiónicos y campos de Higgs).

En el vacío theta hay un número infinito de estados degenerados con efecto túnel entre estos estados.  Esto significa que el vacío theta es análogo a una función de Bloch* en un cristal.

Se puede derivar tanto como un resultado general o bien usando técnicas de instantón.  Cuando hay un fermión sin masa, el efecto túnel entre estados queda completamente suprimido.

Cuando hay campos fermiónicos con masa pequeña, el efecto túnel es mucho menor que para campos gauge puros, pero no está completamente suprimido.

El vacío theta es el punto de partida para comprender el estado de vacío de las teorías gauge fuertemente interacciontes, como la cromodinámica cuántica.

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¡Partículas! esos misteriosos objetos

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (3)

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Si estamos hablando de las partículas no podemos dejar a un lado el tema del movimiento rotatorio de las mismas. Usualmente se ve cómo la partícula gira sobre su eje, a semejanza de un trompo, o como la Tierra, o el Sol, o nuestra Galaxia o, si se me permite decirlo, como el propio Universo. En 1925, los físicos holandeses George Eugene Uhlenbeck y Samuel Abraham Goudsmit aludieron por primera vez a esa rotación de las partículas.  Estas, al girar, genera un minúsculo campo magnético; tales campos han sido objeto de medidas y exploraciones, principalmente por parte del físico alemán Otto Stern y el físico norteamericano Isaac Rabi, quienes recibieron los premios Nobel de Física en 1943 y 1944, respectivamente, por sus trabajos sobre dicho fenómeno.

Esas partículas (al igual que el protón, el neutrón y el electrón), que poseen espines que pueden medirse en número mitad, se consideran según un sistema de reglas elaboradas independientemente, en 1926, por Fermi y Dirac.  Por ello, se las llama y conoce como Estadísticas Fermi-Dirac.  Las partículas que obedecen a las mismas se denominan fermiones, por lo cual el protón, el electrón y el neutrón son todos fermiones.

Hay también partículas cuya rotación, al duplicarse, resulta igual a un número par.  Para manipular sus energías hay otra serie de reglas, ideadas por Einstein y el físico indio S.N.Bose. Las partículas que se adaptan a la “estadística Bose-Einstein” son “bosones”.  Por ejemplo, la partícula alfa, es un bosón.

Las reglas de la mecánica cuántica tienen que ser aplicadas si queremos describir estadísticamente un sistema de partículas que obedece a reglas de ésta teoría en vez de las de la mecánica clásica.  En estadística cuantica, los estados de energía se considera que están cuantizados.  La estadística de Bose-Einstein se aplica si cualquier número de partículas puede ocupar un estado cuántico dado. Dichas partículas (como dije antes) son los bosones que, tienden a juntarse.

Los bosones tienen un momento angular n h / 2pi, donde n es cero o un entero y h es la constante de Planck.  Para bosones idénticos, la función de ondas es siempre simétrica.  Si solo una partícula puede ocupar un estado cuántico, tenemos que aplicar la estadística Fermi-Dirac y las partículas (como también antes dije) son los fermiones que tienen momento angular (n+½) h/2pi y cualquier función de ondas de fermiones idénticos es siempre antisimétrica.

La relación entre el espín y la estadística de las partículas está demostrada por el teorema espín-estadística.

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