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Algo más sobre Física

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (7)

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Fizeau,

Fizeau, Armand-Hippolyte-Louis

En 1.849, el físico francés Armand-Hippolyte-Louis Fizeau ideó un artificio mediante el cual se proyectaba la luz sobre un espejo situado a 8 km de distancia, que devolvía el reflejo al observador. El tiempo empleado por la luz en su viaje de ida y vuelta no rebasó apenas la 1/20.000 de segundo, pero Fizeau logró medirlo colocando una rueda dentada giratoria en la trayectoria del rayo luminoso. Cuando dicha rueda giraba a cierta velocidad, regulada, la luz pasaba entre los dientes y se proyectaba contra el siguiente, al ser devuelta por el espejo; así, Fizeau, colocado tras la rueda, no pudo verla. Entonces se dio más velocidad a la rueda, y el reflejo pasó por la siguiente muesca entre los dientes, sin intercepción alguna. De esa forma, regulando y midiendo la velocidad de la rueda giratoria, Fizeau pudo calcular el tiempo transcurrido y, por consiguiente, la velocidad a que se movía el rayo de luz.


Jean Foucault

Jean-Bernard-Léon Foucault suspendió una bola de 62 libras (unos 28 kilogramos) de hierro desde la cúpula del Panteón y lo puso en movimiento, balanceándolo. Para marcar su progreso el enganchó una aguja a la bola y colocó un anillo de tierra mojada en el suelo bajo él. La audiencia observó con pavor como el péndulo inexplicablemente parecía rotar, dejando un trazo ligeramente distinto en cada balanceo. En realidad era el suelo del Panteón el que estaba ligeramente en movimiento, y Foucault había demostrado, de una forma más convincente que nunca, que la tierra gira sobre su eje. En la latitud de París, el trazo del péndulo completaría una rotación completa en el sentido horario cada 30 horas; en el hemisferio sur rotaría en sentido antihorario, y en el ecuador no rotaría nada. En el Polo Sur, como han confirmado los científicos de la era moderna, el periodo de rotación es de 24 horas.

Un año más tarde, Jean Foucault (quien realizaría poco después su experimento -arriba- con los péndulos) precisó más estas medidas empleando un espejo giratorio en ve de una rueda dentada. Entonces se midió el tiempo transcurrido desviando ligeramente el ángulo de reflexión mediante el veloz espejo giratorio. Foucault obtuvo un valor de la velocidad de la luz de 300.883 km/s. También, el físico francés utilizó su método para determinar la velocidad de la luz a través de varios líquidos. Averiguó que era notablemente inferior a la alcanzada en el aire. Esto concordaba también con la teoría ondulatoria de Huyghens (abajo).

La naturaleza de la luz. Profesor escrupuloso, aunque poco entusiasta, Newton se dedicó a estudios de óptica que le llevaron, a través de una serie de experimentos, al famoso descubrimiento de la descomposición de la luz blanca, que fue explicada por él mediante una teoría corpuscular de la luz destinada a dar jaque a la teoría ondulatoria de C. Huygens y a dominar durante todo el siglo XVIII. Experimentos, descubrimientos e hipótesis sobre la luz fueron hechos públicos en una memoria a la Royal Society. Pero las tempestuosas disputas suscitadas por esta memoria le disgustaron hasta el punto de que se abstuvo de publicar sus Lecciones de óptica (desarrolladas en la cátedra lucasiana entre 1668 y 1671), las cuales sólo vieron la luz en 1729. No obstante, en 1675 presentó a la Royal Society una importante memoria, que constituirá después la base de su Óptica, en la que, partiendo de los experimentos sobre la coloración de laminillas metálicas, expone los principios de su teoría sobre la luz. En la imagen, El descubrimiento de la refracción de la luz de Newton (1827), óleo del pintor italiano Pelagio Palagi.

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Michelson, Einstein y Millikan

Michelson fue más preciso aún en sus medidas. Este autor, durante cuarenta años largos, a partir de 1.879, fue aplicando el sistema Fizeau-Foucault cada vez con mayor refinamiento, para medir la velocidad de la luz. Cuando se creyó lo suficientemente informado, proyectó la luz a través de vacío, en vez de hacerlo a través del aire, pues este frena ligeramente su velocidad, y, empleó para ello tuberías de acero cuya longitud era superior a 1’5 km. Según sus medidas, la velocidad de la luz en el vacío era de 299.730 km/seg. (Sólo un 0’006% más bajo). Demostraría también que todas las longitudes de ondas luminosas viajan a la misma velocidad en el vacío.

En 1972, un equipo de investigadores bajo la dirección de Kenneth M. Eveson efectuó unas mediciones aún más exactas y vio que la velocidad de la luz era de 299.727’74 km/seg. Una vez se conoció la velocidad de la luz con semejante precisión, se hizo posible usar la luz, o por lo menos formas de ella, para medir distancias.

Desde Galileo con sus lámparas, cada vez se han utilizado aparatos más sofisticados para medir la velocidad de la luz, y, finalmente, se consiguió medirla de manera muy exacta en 299.792.458 metros por segundo que, es el límite que algo puede alcanzar corriendo por el espacio vacío y que sólo ha conseguido la luz.

Aunque para algunos resulte alto tedioso el tema anterior, no he podido resistirme a la tentación de exponerlo, así podrá saber algo más sobre la luz y, habrán conocido a personajes que hicieron posible el que ahora nosotros, la conozcamos mejor.

Podría continuar, hasta el final de este trabajo, hablando de la luz y sus distintas formas o aplicaciones: ondas de luz a través del espacio, de cómo se transmite la luz en el “vacío”, nos llega a través del espacio desde Galaxias situadas a miles de millones de años luz; las líneas de fuerzas electromagnéticas de Faraday y Maxwell de campos eléctricos y magnéticos cambiantes (todo ello explicado en un simple conjunto de cuatro ecuaciones, que describían casi todos los fenómenos referentes a esta materia electromagnética), o de los enigmas aún por descubrir (aunque predichos).

Monopolos

Muchos han ido a la caza de los monopolos magnéticos que, deben ser raros en el Universo, si finalmente existen. Parece que, algunos físicos han conseguido alguna cosa…no se bien qué sobre su existencia.

En 1.931, Dirac, acometiendo el asiento de una forma matemática, llegó a la conclusión de que sí los monopolos magnéticos existían, sería necesario que todas las cargas eléctricas fuesen múltiplos exactos de una carga más pequeña, como en efecto así es. Y dado que todas las cargas eléctricas son múltiplos exactos de alguna carga más pequeña, ¿no deberían en realidad existir los monopolos magnéticos?

En 1.974, un físico joven y prometedor (más tarde ganó el Nobel), Gerard’t Hooft, y un físico soviético, Alexander Poliakov, mostraron, independientemente, que podía razonarse, a partir de las grandes teorías unificadas, que los monopolos magnéticos debían así mismo existir, y que debían poseer una masa enorme. Aunque un monopolo magnético sería incluso más pequeño que un protón, debería tener una masa que sería de 10 trillones a 10 cuatrillones mayor que la del protón. Eso equivaldría a la masa de una bacteria comprimida en una diminuta partícula subatómica.

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Sería la confirmación de una teoría de 1931. Si seres de otros mundos han podido verlos, habrían visto otro tipo de magnetismo los llamados “monopolos magnéticos”.

Semejantes partículas sólo podían haberse formado en el momento de la gran explosión (otra vez volvemos al origen). Desde entonces, no ha existido la suficientemente alta concentración de energía necesaria para formarla. Esas grandes partículas deberían avanzar a unos 225 km por seg., más o menos, y la combinación de una enorme masa y un pequeño tamaño le permitiría deslizarse a través de la materia sin dejar el menor rastro de presencia. Esta propiedad, de hecho, está relacionada directamente con el fracaso obtenido en su búsqueda.

Los físicos están tratando de idear un mecanismo capaz de poder detectar, con claridad, el paso de monopolos magnéticos.

Podríamos decir que, un monopolo magnético es una entidad magnética hipotética consistente en un polo Norte o Sur elemental aislado. Ha sido postulado como una fuente de campo magnético en analogía a la forma en que las partículas eléctricamente cargadas producen un campo eléctrico.

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Se han diseñado numerosos experimentos ingeniosos para detectar monopolos, pero hasta ahora, ninguno ha producido un resultado definitivo. Los monopolos magnéticos son predichos en ciertas teorías gauge con bosones de Higgs. En particular, algunas teorías de gran unificación predicen monopolos muy pesados (con masas del orden de 1016 geV). Se habló de su aparición en los primeros experimentos del LHC, algunos denunciaron eso junto con la aparición de agujeros negros microscópicos pero, de momento…nada

Los monopolos magnéticos también son predichos en las teorías de Kaluza-Klein (5 dimensiones) y en teoría de supercuerdas (10 y 26 dimensione). Es decir, que se predice pero no se puede verificar, y, siendo así, quedamos anclados en el campo de la teoría.

Recuerdo que estaba hablando de los distintos aspectos de la luz, lo que no recuerdo es como he llegado a éste berenjenal de los monopolos magnéticos. Me ocurre siempre, estoy tratando un tema y termino hablando (escribiendo) de otro. No parece más que, el bolígrafo, tenga vida propia. Sin embargo, lo que ocurre en verdad es que, todo es uno, compuesto de distintas partes. Siempre estamos hablando de lo mismo, solo cambian las partes que, en cada momento, estemos estudiando.

La misteriosa materia que compondría el 23 % (se especula) de toda la materia del universo es tan esquiva que jamás ha sido observada por nadie. Así que sólo podíamos sospechar que quizá existía. La materia oscura emite, absorbe e interactúa con radiación electromagnética de manera tan débil que no puede ser observada por medios técnicos ordinarios, no refleja la luz para ser observada.

Sin embargo, un equipo internacional de astrónomos de Japón, Gran Bretaña y Taiwan acaba de conseguir, por primera vez, imágenes que reflejan la distribución de materia oscura alrededor de 20 grandes cúmulos de galaxias. Los resultados se publicarán en la revista mensual de la Royal Astronomical Society. Las pruebas aún no son concluyentes, pero sí muy esperanzadoras.

Ni en el infrarrojo, ni en los rayos X ni en el ultravioleta la materia oscura había revelado aún su auténtica naturaleza. Pero utilizando lentes gravitacionales los científicos han sido capaces de mostrar las primeras imágenes en las que se “aprecia” la misteriosa materia oscura.

Masa-Materia-Luz: Todo la misma cosa ¡Energía! que es el motor que hace andar al ¡El Universo!

emilio silvera

 

  1. 1
    Fandila
    el 12 de septiembre del 2011 a las 15:46

    ¿Realmente tiene sentido hablar de monopolos magnéticos?
    Magnétismo y electricidad poseen una configuración distinta. El magnetismo se caracteriza por una helicidad por la que los componentes de una linea presentan un sólo sentido de totación. Por el contrario una partícula cargada o componente de campo, puede girar en un sentido o el contrario, y cada uno de ellos, con relatividad, va en consonancia con una sóla carga, positiva o negativa.
    ¿Por qué sería interesante la existencia del dipolo magnético?

    Responder
    • 1.1
      Emilio Silvera
      el 13 de septiembre del 2011 a las 5:50

      El sentido que puede tener hablar de monopolos magnéticos es el mismo que tiene hacerlo de taquiones o de partículas exóticas como el gluino o el fotino. También se habla de partículas puntuales, casi libres, postulada como un componente de los nucleones. El modelo de partones permite entender los resultados de experimentos de muy alta energía con nucleones, y, de la misma manera, en algunos modelos, es necesqario contar con el gravitón para que las cuentas cuadren.

      Hay algunas teorías de las que surgen “objetos” extraños como estos y los físicos le siguen la pista, ya que, ellos no creen en la casualidad, y, estiman que, si surgen es porque tienen que existir, lo que los lleva a emprender la aventura de la búsqueda. Acuerdate del Positrón de Dirac.

      No siempre se habla de lo que “existe”, o, mejor, de lo que hemos podido ver de manera material, los estudios de la física nos lleva por caminos compkejos en los que pueden estar presentes “personajes” inesperados y desconocidos a los que nos gustaría conocer.

      Un saludo.

      Responder
  2. 2
    Fandila
    el 12 de septiembre del 2011 a las 16:04

    La energía. Una cosa tan abstracta bien pudiera ser la líea o superficie divisoria entre dos alturas o densidades distintas en el espacio tiempo.Hilos que delimitan finísimos tubos más peados o densos, como de ser espacio tiempos de evolución ratardada del uno respecto al otro. Distintas velocidades.. Distintos niveles en la evolución del ser,, que otros dirían campos. La energía vendría a ser por tanto el movimiento de una multiplicidad no homogenea. ¿Y cual sería el material de base?. Ninguno. En la diferencia estaría la manifestación del ser. Vacíos o nadas modificados, entendidos como ausencias del resultado conjunto. Un  gran misterio.
    Con lo dicho, no elucubro o improviso nada, son estos pensmientos antiguos que siempre he soslayado por imposibles.
     

    Responder
    • 2.1
      Emilio Silvera
      el 13 de septiembre del 2011 a las 6:20

      Bueno, lo soslayas tu y muchos más. Ten en cuenta que el concepto de energía es algo abstracto, sabemos lo que es, y, casi podemos explicar como funciona. Sin embargo, hasta el momento presente, nadie ha sido capaz de dar una definición convincente de lo que la energía es. Cuando hablamos de energía lo estamos haciendo de algo como la medida de la capacidad de un sistema para trabajar. Igual que el trabajo la medimos en Julios, la clasificamos, por conveniencia en energía potencial o almacenada en un cuerpo o sistema como consecuencia de su posición, forma o estado (ésta incluye la energía gravitacional, eléctrica, nuclear o energía química), y, por otra parte, hablamos de la energía cinética que es la energía del movimiento y es usualmente definida como el trabajo que será realizado sobre un cuerpo que posee esa energía cuando es llevado al reposo. La energía interna de un cuerpo es la suma de la energía potencial y la energía cinética de sus átomos y moléculas componentes.

      Y, así, hablamos y hablamos de lo que la energía es, pero realmente, no sabemos lo que es la energía y le ponemos nombres o la clasificamos de mil maneras distintas: energía atómica, de mareas, cinética, de red, de las olas, de ligadura, de punto cero, eléctrica, en reposo, eólica, geotérmica, hidroeléctrica, interna, libre, nuclear, potencial, radiante, solar…En ralidad, nos limitamos a decir donde hemos encontrado esa energía, o, lo que nosotros estimamos que lo es pero, no explicamos literalmente lo que es la energía sino que hablamos de su fuente.

      La energía, amigo Fandila, es la única moneda universal: se transforma de una a otra de sus formas para que las estrellas brillen, los planetas giren, las plantas crezcan y las civilizaciones evolucionen. El reconocimiento de esta universalidad fue uno de los grandes logros del siglo XIX pero, sorprendentemente, este reconocimiento no ha llevado a un estudio completo y sistemático que permita ver nuestro mundo a través del poderoso prisma de la energía.

      El primer problema que encontramos al hablar sobre la energía es que el uso en el habla común de muchos términos científicos es equivocado. Hemos creado una terrible confusión con los conceptos físicos simples en la vida ordinaria y, así, se habla de “energia”, “potencia” y “fuerza”.

      No pocas veces se le ha preguntado a algún científico: ¿Qué es la energía? La verdad es que no es fácil de responder. Richard Feynman, a este respecto dijo: “Si estuviese obligado a contstar esa pregunta, optaria por la respuesta evasiva de Davir Rose: la energía “es un concepto abstracto inventado por los físicos en el siglo XIX para describir cuantitativamente una amplia variedad de fenómenos naturales”.

      El conocimiento moderno de la energía incluye un número de descubrimientos fundamentales: la masa y la energía son equivalentes y los diferentes tipos de energías están relacionados por muchas transformaciones. Bueno, al menos algo vamos pudiendo poner en claro y, algún día, sabremos explicar, a Ciencia Cierta, lo que la Energía es.

      Saludos.

       

      Responder
  3. 3
    Fandila
    el 13 de septiembre del 2011 a las 10:53

    Pero, ¿hay una sustancia fundamental? ¿O ella es la transformación mísma? La caída potencial entre espacio tiempos (en cualquiera de sus dimensiones). Un todo múltiple por lo infinito y su probabilidad sin límite. Sin otra caracteristica que cantidad y unidad. Como las matemáticas.
    Al fin  al cabo todo lo percibimos y asimilamos como conceptos. La realidad primera va inmersa en cada presente, y el presente no es más que lo que nosotros percibimos. Llegar a una conclusión es imposible, al menos desde punto y hora que somos nuestra propia dimensión. No podemos mirar desde fuera.
     

    Responder
    • 3.1
      emilio siolvera
      el 13 de septiembre del 2011 a las 17:12

      Bien concluído y bien razonado, estamos totalmente de acuerdo.

      Responder
  4. 4
    Adrienne
    el 15 de enero del 2013 a las 4:39

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