lunes, 27 de enero del 2020 Fecha
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¡La Física Cuántica! ¿Llegaremos a comprenderla?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (4)

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Es realmente maravilloso que podamos haber llegado, en el extremo de las escalas, hasta esos mundos fantáscitos que nos proporcionan los “universos” de lo muy pequeño y de lo muy grande. Lo más cotidiano para nosotros es lo que se encuentra en el macro mundo, lo que se interrelaciona directamente con nosotros, lo que podemos ver y tocar. Sin embargo, ahí está ese otro “mundo” que se nos escapa a los sentidos pero que es, tan real como el otro. Es el que describe la mecánica cuántica y que nos habla de maravillas y procesos asombrosos que son, tan reales como los que contemplamos a nuestro alrededor.

 

No podemos ver todo lo que existe. Sin embargo, no por estar fuera de nuestra visión deja de existir, ahí está formando parte de ese otro mundo que se nos escapa, al que nuestras percepciones directas, nuestros sentidos, no pueden llegar pero que henmos podido alcanzar a “ver” mediante los ingenios que hemos podido inventar para , de manera indirecta, a ese espacio que se escapa de nosotros por su pequeñez y que, no por ello deja de tener una gran importancia para nosotros y para todo el mundo que nos rodea, de hecho, de esas “pequeñas cositas” resulta estar hecho el Universo. He leído por ahí:

“La mayor parte de la gente desconoce que la mecánica cuántica, es decir, el modelo teórico y Reiki - Escaneo PETpráctico dominante hoy día en el ámbito de la ciencia, ha demostrado la interrelación entre el pensamiento y la realidad. Que cuando creemos que podemos, en realidad, podemos. Sorprendentes experimentos en los laboratorios más adelantados del mundo corroboran esta creencia.

El estudio sobre el cerebro ha avanzado mucho en las últimas décadas mediante las tomografías.

Conectando electrodos a este órgano, se determina donde se produce cada una de las actividades de la mente. La fórmula es bien sencilla: se mide la actividad eléctrica mientras se produce una actividad mental, ya sea racional, como emocional, espiritual o sentimental y se sabe a qué área corresponde esa facultad.

Estos experimentos en neurología han comprobado algo aparentemente descabellado: cuando vemos un determinado objeto aparece actividad en ciertas partes de nuestro cerebro…. pero cuando se exhorta al sujeto a que cierre los ojos y lo imagine, la actividad cerebral es ¡idéntica! Entonces, si el cerebro refleja la misma actividad cuando “ve” que cuando “siente”, llega la gran : ¿cuál es la Realidad?

“La solución es que el cerebro no hace diferencias entre lo que ve y lo que imagina porque las mismas redes neuronales están implicadas; para el cerebro, es tan real lo que ve como lo que siente”, afirma el bioquímico y doctor en quiropráctica, Joe Dispenza en el libro “¿y tú qué sabes?”. En otras palabras, que fabricamos nuestra realidad desde la forma en que procesamos nuestras experiencias, es decir, mediante nuestras emociones.”

 

La mecánica cuántica que conocemos en nuestros días se ha conseguido gracias a la suma de muchos esfuerzos y sería preciso en la historia pasada de esta disciplina que investiga como es el mundo, como funciona la Naturaleza, para saber como se llegó a moldear esos conocimientos que nos llevan al “universo” de lo infinitesimal, de los objetos más pequeños pero que, sin ellos, no podrían existir los más grandes. Ninguna duda nos puede caber ya sobre el hecho cierto de que, la mecánica cuántica, es una de las ramas principales de la Física y está entre uno de los más grandes avances del pasado siglo XX en lo que al conocimiento humano del mundo se refiere. Nos explica el comportamiento de la materia-energía y, de hecho, sin esos conocimientos hubiera sido imposible alcanzar el nivel tecnológico del que hoy podemos disfrutar.

Un día de 1900, Max Planck escribió un artículo de ocho páginas que cambió el mundo de la física. En él nos habló del cuanto, unos pequeños paquetes de energía que eran emitidos por los cuerpoos calientes y, dejó sembrada la semilla de un árbol que no ha dejado de crecer desde entonces. Más tarde llegó Einstein que inspirado en aquel trabajo de Planck, fue un poco más allá y realizó aquel famoso trabajo conocido del Efecto fotoeléctrico. Desde entonces, los físicos no dejaron de ampliar y desarrollar las bases de nuestros conocimientos actuales.

La estructura de las fuerzas familiares como la Gravedad y el magnetismo fueron desarrolladas relativamente temprano. Todos conocemos la historia de Newton y sus trabajos y que, mucho después, dejó perfeccionado Einstein en relación a la fuerza gravitatoria. Las fuerzas electromagnéticas se determinaron también bastante pronto pero, no fue hasta 1927 cuando Dirac realizaría los primeros cálculos cuánticos de interacción de la radiación con la materia y en los años cuarenta y cincuenta gracias a los trabajos de, entre otros, Schwinger y Feynman, se construyó una teoría (electrodinámica cuántica) compatible con los principios básicos de la relatividad y la mecánica cuántica y con una capacidad predictiva asombrosa. Se han conseguido comprender éstos fenómenos, podríamos decir que al nivel de un acuerdo entre los cálculos teóricos y los resultados experimentales de más de diez cifras decimales, y, tal cosa, amigos míos, es un inmenso logro de la mente humana.

No podríamos comprender el macrocosmos sin haber descubierto antes que, en realidad, está fuertemente ligado al microcosmos, a la física subnuclear, ese mundo de lo muy pequeño que, cuando se profundiza en él, nos habla del futuro dinámico del universo y se comienza a ver con claridad como aquellas cuestiones antes no resultas, están ahí, ante nuestros ojos y para que nuestras mentes la puedan entender gracias a la dinámica activa de ese ámbito que resulta ser el campo de las partículas elementales y las fuerzas que con ellas actúan.

Las interacciones débiles y las interacciones fuertes, por su profunda lejanía, tardaron en ser comprendidas. Está claro que, el corto alcance en el que se desarrollan imposibilitaron bastante su hallazgo. Antes, los físicos no tenían acceso al mundo subatómico al que más tarde pudieron entrar de la mano de los microscopios electrónicos, los grandes aceleradores y otros ingenios de increíble alcance y precisición. Así que, a diferencia de lo que pasó con la Gravedad y el electromagnetismo, no se partía de una teoría clásica bien establecida, de manera que se tuvo que construir directamente, una teoría cuántica y relativista de ambas interacciones: la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte.

Paradoja EPR

La empresa de comprender aquellas interacciones fue ardua y se tuvo que esperar hasta los año setenta para las teorías correctas y completas. En estos años se produjeron, primero la demostración por el holandés Gerard ´t Hooft, culminando los trabajos de su mentor, el también holandés, Martinus Veltman, de la autoconsistencia (llamada, por motivos técnicos, renormalización) de las teorías propuestas fenomenológicamente por Glashow, Wienberg y Salam para interacciones débiles; y segundo, el descubrimiento de la propiedad de libertad asintótica (por Gross, Wilczek y Plotzer) de las interacciones fuertes. Ambos grupos consiguieron el Nobel, pero los últimos no vieron premiados sus esfuerzos hasta 30 años después, en 2004, cuando se había comprobado de manera suficiente la veracidad de sus predicciones sobre la libertad de los Quarks en su confinamiento, cuando éstos, están juntos y los Gluones, se comportan como si no estuvieran allí, sólo actúan cuando tratan de separse.

En 1973, Wilczek, un graduado trabajando con David Gross en la Universidad de Princeton, descubrió la libertad asintótica que afirma que mientras más próximos estén los quarks menor es la interacción fuerte entre ellos; cuando los quarks están extremadamente próximos la interacción nuclear entre ellos es tan débil que se comportan casi como partículas libres.

Estosd avances hicieron posible obtener teorías consistentes con la relatividad y la mecánica cuántica de ambos tipos de interacciones; teorías que, además han superado con éxito las muchas confrontaciones experimentales que han sido realizadas hasta nuestros días. Aunque no hay ni cálculos teóricos, ni experimentales tan exactos como en el caso de la electrodinámica cuántica, es cierto que el nivel de precisión de los cálculos con interacciones débiles llegan a cuatro y más cifras significativas y, para interacciones fuertes, estamos alcanzando el nivel del uno por ciento.

La Interacción gravitatoria que se deja notar  en las grandes estructructuras se hace presente y se deja sentir, podemos ver como funciona y cuáles son sus consecuencia. Sin embargo, en el mundo de lo muy pequeño, esta interacción, continúa siendo la cenicienta en lo que se refiere a la comprensión de la estructura microscópica y la incidencia que la interacción gravitatoria pueda ahí y, curiosamente, es la interacción que se conoce desde hace mucho tiempo y sabemos, perfectamente de su funcionamiento en ese ámbito de lo muy grande pero, hace mutis por el foro cuando nos acercamos al mundo de las partículas, de la mecánica cuántica. Por eso se habla tanto de que necesitamos una teoría cuántica de la gravedad.

No tenemos alguna de la fuerza de Gravedad a nivel experimental sobre la interacción gravitatoria a cortas distancias, donde sólo se puede llegar a través de inmensas energías. A lo más que hemos podido llegar es a experimentos del tipo realizado por Eötvös, midiendo la interacción gravitatoria entre dos cuerpos a distancias del orden del centímetro: las interacciones gravitatorias entre partículas elementales (quarks, electrones o incluso núcleos) es tan minúscula que son pocas las esperanzas de poderlas medir…por ahora ni en muchom tiempo futuro, y, siendo así (que lo es), nos tenemos que dedicar a emitir conjeturas y a especular con lo que podría ser.

En el siglo XIX se consiguió uno e los logros más impresionantes que nunca pudo alcanzar la Humanidad. ¡La comprensión de los fenómenos electromagnéticos. Comprensión en la que participaron (como casi siempre) muchos científicos, entre los que podemos destacar a dos británicos: el inglés Muchael Faraday, responsable de una buena parte de la investigación y de los conceptos experimentales (de él es el concepto de que tan importante sería para la Física), y, el escocés James Clerk Maxwell al que le debemos la síntesis teórica que condensó en unas pocas ecuaciones fundamentales, de las propiedades de las interacciones electromagnéticas a nivel clásico, esto es, macroscópico.

Los fenómenos electromagnéticos tal y como se entendían a finales del siglo XIX, se suponían debidos a la fuerza que una carga eléctrica ejerce sobre otra: tanto si las cargas son estáticas (y entonces la fuerza viene dada por la conocida ley de Coulomb) como si están en movimiento, situación en la que se generan campos magnéticos. Las vibraciones de estos campos electromagnéticos se suponían propagándose por el éter (el “éter luminífero”) y la luz se identificaba como un caso particular de estas vibraciones electromagnéticas. La corriente eléctrica se interpretaba como una especie de fluido: recuérdese que, en 1896, Lord Kelvin defendía esta naturaleza continua de la electricidad.

Lo que supuso el descubrimiento de la luz eléctrica para la Humanidad, aunque ahora lo podamos ver como cosa trivial y cotidiana, en realidad vino a cambiar el mundo que se vio de , sacado bruscamente de la penunmbra para sumergirse en la más maravillosa claridad del día artificial. Aquello supuso un cambio enorme para muchos de los ámbitos sociales en las ciudades y, no digamos, más tarde, en el de los hospitales, laboratorios y también en el más cotidiano mundo doméstico.

Está claro que la luz es algo tan enn nuestras vidas que, sin ella, nos encontramos desamparados, desnudos y, si nos referimos a la natural, la que nos manda el Sol, la cosa sería más grave ya que, sin  ella, no podríamos estar aquí. De todo esto, como de cualquiera de los temas de Física que pudiéramos escoger al azar, nos podríamos estar hablando durante años…¡es tan fascinante! ¡son tan maravillosos! todos esos conocimientos que, de alguna manera, nos acercan a que podamos comprender en funcionamiento del mundo y nos cuentan el por qué ocurren las cosas de la, manera en que la vemos que pasan. Muchas son las historias que se podrían contar de todos estos sucesos que, por el camino de los descubrimientos tuvimos que recorrer.

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La teoría cuántica, recordémoslo, afirma que para todo objeto existe una función de onda que mide la probabilidad de dicho objeto en un cierto punto del espacio y del tiempo. La teoría cuántica afirma también que nunca se conoce realmente el estado de una partícula hasta que se haya hecho una observación. Antes de que haya una medida, la partícula puede estar en uno de entre una diversidad de estados, descritos por la función de onda de Schrödinger. Por consiguiente, antes de que pueda hacerse una observación o medida, no se puede conocer realmente el estado de la partícula. De hecho, la partícula existe en un estado ultramundano, una suma de todos los estados posibles, hasta que se hace una medida.

Cuando esta idea fue propuesta por primera vez por Niels Bohr y Werner Heisemberg, Einstein se revolvió contra ella. “¿Existe la luna sólo porque la mira un ratón?“, le gustaba preguntar. Según la teoría cuántica, en su estricta interpretación, la Luna, antes de que sea observada, no existe realmente tal como la conocemos.

La Luna puede estar, de hecho, en uno cualquiera de entre un infinito de estados, incluyendo el estado de estar en el cielo, de estar explotando, o de no estar allí en absoluto. Es el proceso de medida que consiste en mirarla el que decide que la Luna está girando realmente alrededor de la Tierra“.

Decía Einstein con ironía.

Edwin Schrödinger, autor de la ecuación con su función de onda, se disgustó con estas interpretaciones de su ecuación. Para demostrar lo absurdo de la situación creada, Schrödinger colocó un gato imaginario en una caja cerrada. El gato estaba frente a una pistola, que está conectada a un contador Geiger, que a su vez está conectado a un fragmento de uranio. El átomo de uranio es inestable y sufrirá una desintegración radiactiva. Si se desintegra un núcleo de uranio, será detectado por el contador Geiger que entonces disparará la pistola, cuya bala matará al gato.

 

Para decidir si el gato está vivo o muerto, debemos abrir la y observar al gato. Sin embargo, ¿cuál es el estado del gato antes de que abramos la caja? Según la teoría cuántica, sólo podemos afirmar que el gato está descrito por una función de onda que describe la suma de un gato muerto y un gato vivo.

Para Schrödinger, la idea de pensar en gatos que no están ni muertos ni vivos era el colmo del absurdo, pero la experimental de la mecánica cuántica nos lleva inevitablemente a esta conclusión. Hasta el momento, todos los experimentos han verificado, favorablemente, la teoría cuántica.

La paradoja del gato de Schrödinger es tan extraña que uno recuerda a menudo la reacción de Alicia al ver desaparecer el gato de Cheshire en el centro del de Lewis Carroll: “Allí me verás“, dijo el Gato, y desapareció, lo que no sorprendió a Alicia que ya estaba acostumbrada a observar cosas extrañas en aquel lugar fantástico. Igualmente, los físicos durante años se han acostumbrados a ver cosas “extrañas” en la mecánica cuántica.

 

                      La Mecánica cuántica, es , más fascinante el el Pais de las Maravillas de Alicia

Existen varias maneras de abordar esta dificultad de lo incomprensible en mecánica cuántica. En primer lugar, podemos suponer que Dios existe. Puesto que todas las “observaciones” implican un observador, entonces debe haber alguna “conciencia” en el universo. Algunos físicos como el premio Nobel Eugene Wigner, han insistido en que la teoría cuántica la existencia de algún tipo de conciencia cósmica universal.

La segunda forma de tratar la paradoja es la preferida por la gran mayoría de los físicos en activo: ignorar el problema.

El físico Richard Feynman dijo en cierta ocasión:

Creo que es justo decir que nadie comprende la mecánica cuántica. No siga diciéndose a sí mismo, si puede evitarlo, “¿pero cómo puede ser así?” porque se meterá “hasta el fondo” en un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabe como puede ser eso“. De hecho, a menudo se ha dicho que de todas las teorías propuestas en el siglo XX, la más absurda es la teoría cuántica. Algunos dicen que la única cosa que la teoría tiene a su es que “es indudablemente correcta”.

 http://gua30.files.wordpress.com/2008/05/mecanicacuantica.jpg

            ¿Siempre será parte del misterio?

Sin embargo, existe una tercera forma de tratar esta paradoja, denominada teoría de los muchos universos. Esta teoría (como el principio antrópico) no gozó de mucho favor en la última década, pero está siendo revitalizada por la función de onda del universo de Stephen Hawking.

Pero, bueno… ¿cómo he llegado hasta aquí? Es cierto que… ¡Los senderos de la te pueden llevar a tántos sitios…!

emilio silvera

La Física del pasado, un repaso

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Rumores del Saber    ~    Comentarios Comments (0)

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Línea de tiempo de la física moderna

Fsica_moderna

1895

Se descubren los rayos X y se estudian sus propiedadesEl físico alemán Wilhelm Röntgen logra la primera radiografía experimentando con un tubo de rayos catódicos que había forrado en un grueso papel negro. Se da cuenta de que el tubo además emitía unos misteriosos rayos que tenían la propiedad de penetrar los cuerpos opacos. Los llamó rayos X. Por este aporte fue galardonado con el primer premio Nobel de Física, en 1901.

1896-1898

Se descubre la radioactividad y se aísla el radio en 1898, el físico francés Henri Becquerel descubre que el uranio emite una penetrante radiación. Dos años más tarde, sus colegas Marie y Pierre Curie comenzaron a aislar el radio, con sus emisiones positivas (alfa), negativas (beta) y neutras (gama).

1897


Se descubre el electrón. El investigador británico Joseph John Thomson determina que los rayos catódicos, observados en tubos vacíos bajo alto voltaje, son “cuerpos negativamente cargados”. Estos son los electrones, la primera y genuina partícula indivisible encontrada.

1900


Max Planck propone el quantum de energía, Para explicar los colores del calor de la materia incandescente, el físico alemán Max Planck asumió que la emisión y absorción de radiación ocurre en cantidades discretas y cuantificadas de energía. Su idea marcó el inicio de la teoría cuántica de la materia y la luz.

1901


Archivo:Ondas-radio.jpg

Las ondas electromagnéticas cruzan el océano. Guglielmo Marconi, un inventor italiano, genera ondas de radio que son detectadas cruzando el océano Atlántico. Después de unos pocos años, la radio es ampliamente usada por los barcos en el mar.

1905 – 1914

Se propone la dualidad onda-partícula de la luz. Albert Einstein propone que la luz, que tiene propiedades de onda, también estaba formada por paquetes de energía cuantificados y discretos, que más tarde fueron llamados fotones. Este modelo explica el efecto fotoeléctrico, en que la luz “expulsa” electrones de una placa de metal.

1905

http://www.iac.es/cosmoeduca/relatividad/imagenes/charla1imag/alto640/carrerabaja.jpg

La teoría de la relatividad redefine el tiempo y el espacio. Albert Einstein publica su teoría de la relatividad especial, donde postula que nada moverse más rápido que la luz, que el tiempo y el espacio no son absolutos, y que la materia y la energía son equivalentes (E=mc2). Nunca nadie dijo tanto con tan poco. Aquí empezamos a poder entablar un serio diálogo con los fotones.

1908-1913

Se clasifican las estrellas. El astrónomo danés Ejnar Hertzsprung y el astrofísico norteamericano Henry Norris Russell correlacionan la energía emitida por una estrella con su temperatura. Esto ordena los tipos estelares las gigantes rojas hasta las enanas blancas, y permite la comprensión de cómo las estrellas nacen y mueren.

1911

Se propone el modelo nuclear del átomo de Ernest Rutherford (físico neozelandés que trabaja en Inglaterra) propone el modelo nuclear del átomo explicar el “rebote” de las partículas alfa desde una delgada lámina de oro. Descubre que en el centro del átomo está el núcleo (la verdadera materia) que supone tan solo el 1/100.000 del átomo, el resto, son espacios vacíos.

1911

Heike Kamerlingh Onnes, 1878.jpg

Se descubre la superconductividad El físico holandés Heike Kamerlingh Onnes observa que el mercurio pierde su resistencia eléctrica a temperaturas cercanas al cero absoluto. Este efecto de la baja temperatura también se observa en otros materiales. Le concedieron el Nobel de Física de 1913.

1911-1912

Se revela la estructura atómica de cristalesLa técnica de la cristalografía de rayos X, desarrollada por el equipo de William y Henry Lawrence Bragg, padre e hijo, en Gran Bretaña, y Max von Laue en Alemania, muestra que la hermosa simetría de los cristales sólidos revela la disposición de los átomos.

1913

File:Bohr-atom-PAR.svg

Diagrama del modelo atómico de Bohr.

Se expone el modelo de átomo de Niels BohrNiels Bohr, físico danés, presenta su modelo atómico en que los electrones giran a grandes velocidades en órbitas circulares alrededor del núcleo ocupando la órbita de menor energía posible, esto es, la órbita más cercana al núcleo. El electrón “subir” o “caer” de nivel de energía, para lo cual necesita “absorber” o “emitir” energía, por ejemplo en de radiación o de fotones.

1913

La teoría cuántica explica el espectro del hidrógeno. El físico danés Niels Bohr usa la idea del quantum predecir la longitud de onda de la luz emitida por el hidrógeno incandescente, que la física clásica no logra explicar.

1915-1924

Después de una larga carrera a la búsqueda de la manera en que debía ser formulada,  Einstein consiguió plasmar en realidad uno de los más complejos pensamientos de la Mente Huamna, Él nos dijo como funciona la Naturaleza en presencia de los grandes cuerpos que curvan el espaciotiempo y dibujan la geometria espacial del universo.

La teoría de la relatividad general reemplaza la ley de gravedad de NewtonAlbert Einstein extendió su teoría especial describir la gravedad como una propiedad inherente al espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Einstein reemplaza la ley de gravedad de Newton por una ecuación que explica la gravitación como una curvatura del espacio-tiempo. La teoría explica correctamente la desviación gradual de la órbita del planeta Mercurio.

 

1916

Robert-millikan2.jpg

Robert Andrews Millikan en 1891

Se determina la magnitud de la constante cuántica. El norteamericano Robert Millikan usa el efecto fotoeléctrico que Einstein explicó en 1905, medir h, la constante matemática introducida por Max Planck para definir su quantum de energía, que es: 6,626 x 10-34 joule-segundo.

1917

El telescopio del Monte Wilson comienza sus operaciones. Un telescopio con un espejo de 100 pulgadas (el más grande por 30 años) es instalado en la cima del Monte Wilson, en California, elegido por la tranquilidad y claridad de su atmósfera.

1919

un eclipse solar se comprueba la deflexión de la luz por el campo gravitacional, tal como predijo la teoría de la relatividad general. De acuerdo con la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad curva el espacio y desvía los haces de luz. Una expedición montada por la Real Sociedad Astronómica observa el efecto predicho en las ideales de un eclipse solar. La confirmación hace famoso a Einstein.

1922

La teoría de la relatividad general predice un universo expansivo.Aunque Einstein en un principio rechazó el resultado, su teoría de la relatividad general predijo que todo el espacio-tiempo se expande, como señaló el matemático y meteorólogo soviético Alexander Friedmann.

1923

Se confirma la dualidad onda-partícula de la luzEl físico norteamericano Arthur Holly Compton observa que en sus interacciones con electrones, las ondas electromagnéticas se comportan como partículas, por ejemplo, como pequeñísimas bolas de billar, una nueva evidencia que confirma la realidad del fotón.

1923

Se propone la dualidad onda-partícula de la materiaInspirado en por su experiencia en la Primera Guerra Mundial con las ondas de radio, el físico francés Louis de Broglie generaliza la dualidad onda-partícula sugiriendo que las partículas de materia también se comportan como ondas.

1923

Se descubre la naturaleza de las galaxias. El astrónomo norteamericano Edwin Hubble, usando el telescopio del Monte Wilson, determina que la galaxia Andrómeda está a un millón de años luz (más tarde se corrigió a dos millones de años luz). Esto resuelve un largo debate sobre las distancias cósmicas.

1924

Se publica El cohete en el espacio interplanetario. El pionero alemán de cohetes Hermann Obert muestra cómo un cohete desarrollar suficiente velocidad de salida para vencer la atracción gravitacional de la Tierra. Sin embargo, no sería justo dejarlo aquí. En 1903, el profesor de matemáticas de educación secundaria Konstantín Tsiolkovsky (1857-1935) publicó Исследование мировых пространств реактивными приборами (“La exploración del espacio cósmico por métodos de reacción”), el primer trabajo científico serio que trataba de vuelos espaciales. La ecuación del cohete de Tsiolskovski —el principio que gobierna la propulsión de cohetes— lleva su nombre en su honor. Su trabajo fue particularmente desconocido fuera de la Unión Soviética, donde inspiró extensas investigaciones, experimentación, y la formación de la Sociedad Cosmonáutica. Su trabajo se volvió a publicar en el 1920 en respuesta al interés ruso sobre el trabajo de Robert Goddard. Entre otras ideas, Tsiolkovsky propuso acertadamente el uso de oxígeno e hidrógeno líquidos como un excelente par propulsor, determinó la estructura que se debía construir y diseñó la forma en que debían estar los cohetes para aumentar la eficiencia de masa y aumentar así radio de alcance.

1925-1934

Se formulan nuevos fundamentos la mecánica cuántica. El físico alemán Werner Heisenberg aplica el concepto matemático de matrices para dar de los cuantos de luz discretos emitidos y absorbidos por los átomos. Su idea provee de una estructura a la nueva física cuántica.

La Mecánica matricial es una formulación de la mecánica cuántica creada por Werner Heisenberg, Max Born y Pascual Jordan en 1925. La mecánica matricial fue la primera definición completa y correcta de la mecánica cuántica. Extiende el modelo de Bohr al describir como ocurren los saltos cuánticos. Lo realiza interpretando las propiedades físicas de las partículas como matrices que evolucionan en el tiempo. Es el equivalente a la formulación ondulatoria planteada por Erwin Schrödinger y es la base de la notación bra-ket de Paul Dirac para la formulación ondulatoria.

1925

Comienza el estudio de la estructura estelar. El astrofísico inglés Arthur Eddington encuentra una relación simple la masa de una estrella y la energía que irradia.

1926

La ecuación de Schrödinger describe la naturaleza ondulatoria de la materia. El físico austriaco Erwin Schrödinger introduce su famosa ecuación (figura 1) que describe la naturaleza de onda de la materia, la que se convierte en una piedra angular de la mecánica cuántica. Donde Ψ es la función de onda de una partícula, m su masa y V su energía potencial.

Al comienzo del siglo XX se había comprobado que la luz presentaba una dualidad onda corpúsculo, es decir, la luz se podía manifestar (según las circunstancias) como partícula (fotón en el efecto fotoeléctrico), o como onda electromagnética en la interferencia luminosa. En 1923 Louis-Victor de Broglie propuso generalizar esta dualidad a todas las partículas conocidas. Propuso la hipótesis, paradójica en su momento, de que a toda partícula clásica microscópica se le puede asignar una onda, lo cual se comprobó experimentalmente en 1927 cuando se observó la difracción de electrones. Por analogía con los fotones, De Broglie asocia a cada partícula libre con energía E y cantidad de movimiento p una frecuencia \nu y una longitud de onda \lambda :

\left\{{\begin{matrix}E=h\nu \\p=h/\lambda \end{matrix}}\right.

 

La comprobación experimental hecha por Clinton Davisson y Lester Germer mostró que la longitud de onda asociada a los electrones medida en la difracción según la fórmula de Bragg se correspondía con la longitud de onda predicha por la fórmula de De Broglie.

Esa predicción llevó a Schrödinger a tratar de escribir una ecuación para la onda asociada de De Broglie que para escalas macroscópicas se redujera a la ecuación de la mecánica clásica de la partícula.

 

1926-1928

Se desarrolla la televisión y se transmite una señal sobre el océano. El ingeniero eléctrico británico John Baird transmite la primera imagen de televisión de objetos en movimiento. En 1928, envía una película a través de tecnología inalámbrica que cruza el océano Atlántico.

1927

    La luz, onda y corpúsculo. Dos teorías diferentes convergen gracias a la física cuántica.

Se prueba la dualidad onda-partícula de la materiaClinton Davisson y Lester Germer, del laboratorio de Teléfonos Bell, muestran que los electrones “rebotan” una hilera de átomos en un cristal de níquel de manera que las ondas de luz se reflejan y difractan desde una superficie corrugada.

1927

Werner Heisenberg propone el principio cuántico de incertidumbreWerner Heisenberg, físico alemán, establece su principio cuántico de incertidumbre, según el cual es imposible medir exactamente la posición y velocidad de una partícula al mismo tiempo.

1927

Se postula que el universo comenzó un único evento. Georges Lemaitre, astrónomo y clérigo belga, concluye que el universo comenzó su expansión desde un pequeño y caliente “huevo cósmico”. Este es el origen de la teoría del Big Bang. Después de aquellos primeros escarceos, vinieron a desarrollar la idea una legión de cosmólogos, astrónomos y físicos que, con la ayuda de modernos aparatos y rtelescopios, han podido ir acercando la idea primera a un moderno Modelo Cosmológico que, hay en día es el más aceptado: El Big Bang.

1928

Se descubre una nueva interacción la luz y la materia. El físico indio Chandrasekhara Venkata Raman encuentra que un haz de luz cambia su longitud de onda si es desviado por la materia. Con la llegada del láser, Raman rápidamente logra una importante herramienta para el estudio de los materiales orgánicos e inorgánicos.

1928

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Se predicen las antipartículas. Combinando la relatividad especial con la mecánica cuántica, el físico británico Paul Dirac elabora una ecuación el comportamiento de los electrones, que inesperadamente también predice la existencia de nuevas partículas con propiedades similares pero carga opuesta, llamadas genéricamente antipartículas: ¡el Positrón!

1929

Se establece la expansión del universoEdwin Hubble descubre que mientras más lejos está una galaxia de nosotros, más de su luz se desplaza el rojo y más rápido se separa de nosotros. Esto sugiere que el universo se expande, como fue predicho en 1922.

1929-1932

Se demuestra la actividad eléctrica en células nerviosas. El neurofisiólogo británico Edgar Adrian usa instrumentos electrónicos como el osciloscopio para detectar eventos eléctricos en nervios y células cerebrales. Más tarde, Adrian estudia cómo actividad eléctrica se relaciona con la epilepsia.

1930

Se inventa el motor de reacción a chorro. Frank White, un ingeniero aeronáutico británico, patenta el primer motor de reacción a chorro, que sería testeado en un de prueba en 1941.

1930-1935

Se inventa el plástico. El químico alemán Hermann Staudinger muestra cómo las pequeñas moléculas forman cadenas de polímeros, estructura fundamental del plástico, y sugiere cómo polímeros. En la Compañía E. I. du Pont de Nemours, el químico norteamericano Wallace Hume Carohers desarrolla el nylon y la goma sintética.

1932

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Se descubre el neutrón. El físico británico James Chadwick bombardea berilio con núcleos de helio y encuentra el neutrón, el segundo constituyente del núcleo atómico junto con el protón. partícula eléctricamente neutra se usar para bombardear y probar el núcleo.

1932

Imagen capturada en una PET cerebral típica.

Los positrones, la partícula contrapuesta al electrón, es muy utilizada en medidina. La tomografía por emisión de positrones, es una tecnología sanitaria propia de una especialidad médica llamada medicina nuclear.

Se encuentra la primera antipartículaEl físico norteamericano Carl D. Anderson examina los rastros dejados por un rayo de partículas cósmicas en una cámara de niebla. Anderson descubrió la huella de la trayectoria de un electrón positivo, o positrón, cuya existencia había predicho Paul Dirac en 1928.

1932

 

Se propone el mecanismo de creación de agujeros negros. Basado en la teoría de la relatividad general, el astrónomo alemán Karl Schwarzschild mostró en 1916 que un cuerpo denso producir un efecto gravitacional tan fuerte que la luz no puede escapar: un agujero negro. En 1932, el astrofísico indioestadounidense Subrahmanyan Chandrasekhar calculó que una estrella de una cierta masa colapsa bajo su propia gravedad y se convierte en una enana blanca. Para una masa mucho mayor el colapso puede llevar a una estrella de neutrones y finalmente a un agujero negro.

1932

CICLO_1.gif (3041 bytes) El ciclotrón consta de dos placas semicirculares huecas, que se montan con sus bordes diametrales adyacentes dentro de un campo magnético uniforme que es normal al plano de las placas y se hace el vacío. A dichas placas se le aplican oscilaciones de alta frecuencia que producen un campo eléctrico oscilante en la región diametral entre ambas. Como consecuencia, durante un semiciclo el eléctrico acelera los iones, formados en la región diametral, hacia el interior de uno de los electrodos, llamados ‘Ds’, donde se les obliga a recorrer una trayectoria circular mediante un campo magnético y finalmente, a

Se inventa el ciclotrón. El físico norteamericano Ernest O. Lawrence y el estudiante M. Stanley Livingston construyen un ingenioso dispositivo para estudiar el núcleo atómico sondeándolos con partículas subatómicas energizadas. Su ciclotrón acelera esas partículas haciéndolas pasar repetidamente por un ciclo a través de un campo eléctrico y produce partículas con una energía extremadamente alta. El diseño inspira generaciones de aceleradores de partículas que examinan el núcleo y las partículas elementales.

1933

Se presenta el problema de la materia oscura. Fritz Zwicky, un astrónomo suizo en California, examina la rotación de las galaxias, concluye que ellas deben contener más masa de la que podemos ver y llama a este inexplicable material “materia oscura”. En 1934 se producen isótopos radioactivos artificiales, Irène Joliot-Curie (hija de Pierre y Marie Curie) y su marido, Frédéric Joliot-Curie, bombardean aluminio con núcleos de helio para producir un isótopo radioactivo artificial: fósforo-30. Los isótopos radioactivos son prontamente utilizados en exámenes biológicos como la toma de yodo la glándula tiroides.

1935-1938

Se inventa la fotocopiadora. El inventor norteamericano Chester Carlson inventa un método para copiar basado en el hecho de que el selenio se vuelve un buen conductor eléctrico cuando se ilumina. La primera fotocopiadora comercial, Xerox modelo A, se operaba manualmente y usaba un papel especial. La primera fotocopiadora automática se produjo bajo el Xerox en 1959.

1936

El sonido se graba en una cinta magnética. El dispositivo llamado “magnetófono” usa cinta magnética ―primero fabricado de polvo magnético aplicado a una tira de papel― para grabar un concierto dirigido por Sir Thomas Beecham.

1937

Se encuentra un “electrón pesado: ” los rayos cósmicos examinados en una cámara de niebla, el físico norteamericano Carl D. Anderson y Seth Neddermeyer encuentran el muón, una partícula elemental 200 veces más masiva que un electrón.

 

1937

Se inventa el radar y se pone en operaciones. Robert Watson-Watt y otros ingenieros británicos desarrollan el radar (acrónimo de “Radio Detection and Ranging” [detección y medición de distancias mediante ondas radioeléctricas]), un método para detectar objetos distantes iluminándolos con ondas de radio y midiendo la señal reflectante; su primera aplicación fue en la defensa aérea.

 

1938

Se descubre el mecanismo de producción de energía de las estrellas. La física clásica no cuantificar la enorme energía que genera una estrella de tamaño promedio como nuestro sol. El físico alemán-estadounidense Hans Bethe explica este fenómeno en términos de la teoría de las reacciones nucleares. Bethe calculó que la alta temperatura dentro de las estrellas causa que los núcleos de hidrógeno se fusionen, constituyan helio y liberen una gran energía por billones de años.

1938

Se encuentra un de comportamiento de fluidos. Trabajando a temperaturas cercanas al cero absoluto, el físico soviético Pyotr Kapitsa encuentra que el helio líquido tiene propiedades de superfluido; fluye casi sin ninguna fricción interna, exhibiendo comportamientos bizarros como una tendencia a escalar espontáneamente fuera de su envase.

1938-1939

Se observa la fisión nuclear en el uranio. Los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann detectaron “elementos livianos” en el uranio irradiado con neutrones; la física austriaca Lise Meitner (fugada de los nazis) y su sobrino Otto Frish explican este resultado como una fisión nuclear.

1939

Vuela el primer helicóptero diseñado para la producción en masa. Después de su fracaso al construir un helicóptero viable en 1909-1910, el ingeniero aeronáutico ruso Igor Sikorsky usa los nuevos conocimientos en aerodinámica para construir y volar exitosamente su helicóptero VVS-300.

1942

Se usa el microscopio de electrones para examinar un virus. Los electrones, debido a su comportamiento ondulatorio, tienen asociada una longitud de onda. En el microscopio electrónico, inventado por el ingeniero alemán Ernst Ruska, un haz de electrones de onda corta examina una muestra con más alta resolución que la que ser obtenida con un microscopio óptico. En 1942, Salvador Edward Luria, un biólogo italoestadounidense, usa el dispositivo para tomar imágenes de un virus de tamaño 10-7 metros.

1942

Comienza a operar el primer reactor nuclear. Debajo de las galerías del estadio de fútbol de la Universidad de Chicago, un equipo encabezado por el físico italoestadounidense Enrico Fermi inició la primera reacción en cadena de fisión nuclear controlada, en una “pila atómica” que contenía uranio y grafito.

1942

El Reactor B de Hanford en construcción. El primer reactor productor de plutonio.

Se produce el elemento plutonio y se aísla el uranio–235. Se realizan dos descubrimientos fundamentales en Estados Unidos, basados en tecnología militar. Glenn Seaborg y sus colegas bombardearon uranio en un ciclotrón y produjeron el elemento plutonio fisionable, uno de los nueve elementos nuevos más pesados que el uranio que Seaborg ayudaría a . John Dunning y sus colaboradores mostraron que el uranio-235 es una forma fisionable del uranio y desarrollaron un método para aislar este isótopo. El plutonio-239 y el uranio-235 llegaron a ser esenciales para la producción de la bomba atómica.

1944

Se resuelve un problema básico de magnetismo. El químico noruego-estadounidense Lars Onsager desarrolla una ingeniosa descripción matemática del modelo Ising, una simulación en dos dimensiones de un magneto compuesto por muchos pequeños magnetos atómicos. Más tarde, este probó ser útil en el análisis de otros sistemas complejos, como los gases adheridos a superficies sólidas y las moléculas de hemoglobina que transportan oxígeno.

 

1946

Se inventa la datación con carbono (carbono 14). El químico norteamericano Willard Frank Libby muestra cómo encontrar la data de muerte de organismos vivos midiendo el decaimiento del carbono 14 radiactivo. La datación por radiocarbono es certera para eventos de más de 50 000 mil años, y es ampliamente usada por arqueólogos, antropólogos e investigadores de la Tierra.

1946

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Se completa el primer computador electrónico digital programable. El computador ENIAC (iniciales en inglés de Integrador y Comparador Numérico Electrónico), basado en tubos al vacío, entra al servicio de la Universidad de Pensylvania. Sus características básicas son: una máquina electrónica, digital y programable, características que aun son esenciales en los modernos computadores.

1947

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Se termina el primer gran radiotelescopio. Delineando sobre el pionero del ingeniero norteamericano Karl Jansky, y gracias a la tecnología radial desarrollada durante la Segunda Guerra Mundial, Bernard Lowell y sus colegas construyen un radiotelescopio de 218 pies de diámetro, en Jodrell Bank (Inglaterra).

1947

Se inventa el transistor. Los físicos estadounidenses John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain inventan el transistor, un amplificador electrónico compuesto por pequeñas piezas de material semiconductor. Este es el precursor del circuito integrado y de los chips de memoria.

1947

Quark structure pion.svg

Se descubre el pión. Con métodos fotográficos, el físico británico Cecil Frank Powell encuentra evidencia en los rayos cósmicos estudiados del mesón pi o pión, una partícula predicha por Yukawa en 1935.

1948

Se formula la teoría moderna de luz y electrones, electrodinámica cuántica. Los físicos estadounidenses Richard Feynman y Julian Schwinger y el físico japonés Sin-Itiro Tomonaga, desarrollan la electrodinámica cuántica (QED), la primera teoría completa de la interacción de fotones y electrones.

1949

Se modela el núcleo atómico. La física alemana-estadounidense María Goeppert Mayer y Hans Jensen, en Alemania, describen que el núcleo atómico está constituido por capas esféricas de neutrones y protones. Esto explica la especial estabilidad del núcleo. Aunque en realidad, la estabilidad del núcleo biene dada por los bosones intermediarios de la fuerza nuclear fuewrte que los constituyen. Sin olvidar que, el núcleo tiene carga positiva y se estabiliza cuando es rodeado por el mismo número de electrones que protones tiene, y, al ser los electrones partículas de carga negativa, equilibra el átomo en general.

1949
Se inventa la memoria de núcleo magnético para computadorEl ingeniero estadounidense Jay Forrester, quien trabajaba para la Armada de Estados Unidos, concibe el uso de pequeños anillos que se pueden magnetizar en el norte o sur para representar los números binarios 1 ó 0. Su memoria de centro de ferrito, tridimensional y de alta velocidad, llega a ser un hito en el diseño de computadores.

1950
Se publica investigación pionera en física de plasmaEn electrodinámica cósmica, el astrofísico sueco Hannes Alfvén resume su temprano en física del plasma, el estudio de los gases ionizados, que se relaciona con fenómenos del campo magnético de la Tierra como la aurora boreal, la ciencia del espacio, y con investigaciones posteriores en fusión nuclear.

1951
Se construye el primer computador electrónico comercialLos ingenieros estadounidenses John Mauchly y John Eckert construyeron el Univac I (Universal Automatic Computer I) con 5 mil tubos al vacío y almacenamiento de en cinta magnética. En 1952, un computador Univac recopiló la votación presidencial de Estados Unidos, anticipando el triunfo de Dwight Eisenhower.

1952
Se analiza el ADN usando rayos XLa físico-química británica Rosalind Franklin realiza estudios del ADN utilizando rayos X. Estos estudios se usan luego para establecer la estructura del ADN.

1952-1953
Se concibe y construye el precursor del láserEl físico estadounidense Charles H. Townes y sus colegas soviéticos Alexander Mikhailovich Prokhorov y Nikolai Gennadiyevich Basov sugieren en independiente una forma de inducir a las moléculas para que emitan microondas intensas y coherentes. Townes construyó y le dio al primer maser (término proveniente de las iniciales en inglés de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation [amplificación de microondas mediante radiación de emisión estimulada]).

1953
Se propone la estructura de doble hélice para el ADNEl biólogo Maurice Wilkins y el biofísico Francis Crick, ambos británicos, junto con el biólogo estadounidense James Watson, descubrieron la estructura de doble hélice de la compleja molécula orgánica que codifica la información genética: el ADN.

1954
Se inventa la celda solarCientíficos de los laboratorios Bell desarrollan la celda fotovoltaica, un dispositivo de silicio que usa luz solar para generar una corriente eléctrica.

1954-1956
Nace la fibra óptica
El físico holandés Abraham van Heel descubre que un revestimiento de película mejora la transmisión de luz por fibras de vidrio, lo que conduce al rápido desarrollo de tecnología. En 1956, el ingeniero indio Narinder Kapany acuña el término “fibras ópticas”.

1956-1957
Se derriba una ley fundamental de las partículas elementales
La ley de conservación de la paridad afirma que las partículas elementales y sus imágenes en un espejo deberían comportarse en idéntica. Después de que dos físicos estadounidenses de origen chino, Tsung-Dao Lee y Chen Ning Tang, propusieran que algunos procesos subatómicos violan esta ley, un equipo liderado por un tercer físico estadounidense de origen chino, Chien-Shiung Wu, confirmó la predicción.1957Se lanza la primera nave espacial orbitalEn una asombrosa hazaña que puso inicio a la era espacial, la Unión Soviética lanza el primer satélite artificial, el Sputnik I, de 184 libras de peso, seguido por el Sputnik II, de 1.000 libras.

1957
Se explica la superconductividadEl equipo estadounidense conformado por John Bardeen, Leon Cooper y Robert Schrieffer resuelve el viejo acertijo de la superconductividad, descubierta en 1911. Ellos mostraron que los electrones en superconductores forman pares cuyas propiedades cuánticas les permiten viajar sin perder energía.1958Se inventa el circuito integradoRobert Noyce, de la Fairchild Semiconductor Corporation, y Jack Kilby, de Texas Instruments, inventaron en independiente el circuito integrado, que incorpora muchos transistores y otros en un solo chip hecho del semiconductor silicio (el primer circuito integrado de Kilby).

1958
Se usa el ultrasonido por primera vez en aplicaciones médicasInspirado en el éxito del sonar antisubmarino durante la Segunda Guerra Mundial, el obstetra británico Ian Donald comienza a usar ondas de sonido de alta frecuencia para examinar fetos en mujeres embarazadas. técnica de ultrasonido evita los riesgos de los rayos X y se comienza a usar ampliamente en obstetricia y otras aplicaciones médicas.

1958-1962
Se exploran y aplican los túneles cuánticos.
En 1958, el físico japonés Leo Esaki, de Sony Corporation, usa túneles cuánticos que permiten a electrones, con comportamiento de onda, pasar barreras consideradas impenetrables por la física clásica, en el dispositivo electrónico “diodo túnel”.
En 1962, Brian Josephson, estudiante de 22 años de la Universidad de Cambridge, descubre que los pares de electrones pueden perforar un túnel dos superconductores separados, un efecto que se usa en pruebas de sensibilidad magnética en geología, medicina y física.

1959
Se predice y confirma un efecto cuántico.
El físico estadounidense David Bohm y el estudiante graduado israelí Yakir Aharonov predijeron que un campo magnético afecta las propiedades cuánticas de un electrón en una no admitida por la física clásica. El efecto Aharonov-Bohm se observa en 1960 e insinúa el caudal de sorpresas que seguían latentes en la mecánica cuántica.

1960
Se construye el primer láserEn la compañía aeronáutica Hughes, el físico estadounidense Theodore Maiman extrae una brillante y altamente concentrada luz de color muy puro de un cilindro de rubí. El láser es un producto de la teoría cuántica y pronto se usa en un amplio rango de aplicaciones comerciales.

1962
Se inventan los láser semiconductoresInvestigadores de GE, IBM y del Laboratorio Lincoln del MIT descubren que los dispositivos diodos basados en el semiconductor arseniuro de galio (GaAs) convierten la energía eléctrica en luz. En la década de 1990, se fabricaron billones de láser semiconductores año para usarlos en telecomunicaciones y reproductores de CD.

1963
Se descubren los quásaresEl astrónomo holandés-estadounidense Maarten Schmidt analiza el corrimiento al rojo de la luz emitida por el objeto astronómico 3C 273 y muestra que está extremadamente distante. Este es el primer quasar conocido, un objeto que se ve similar a una estrella, pero más brillante que algunas galaxias. Los quásares pueden ser asociados con agujeros negros gigantes.

1964
Se postula la existencia de los quarksLos teóricos estadounidenses Murray Gell-Mann y George Zweig postulan en independiente la existencia de los quarks, partículas con cargas eléctricas que son fracciones de las cargas de los electrones, como los ladrillos de protones, neutrones y otras partículas de interacción fuerte. Esto introduce un nuevo orden dentro del mundo subatómico.

1965
Ley de MooreGordon Moore, cofundador de Intel Corporation, nota que el de elementos activos que se pueden en un chip de computador se duplica cada 18 meses. La regla conocida como ley de Moore continúa vigente por más de tres décadas. Para fines del siglo XX, algunos chips contendrían más de 109 transistores.

1966
Se demuestra la potencialidad del vidrio como medio eficaz de transmisión a larga distancia (fibra óptica)Charles Kao y George Hockham, de los Laboratorios Standard Communications, de Inglaterra, publican un artículo que demuestra teóricamente qu

La Historia sigue hasta llegar a nuestros días y, desde el año 1.966 hasta la fecha, son muchos los sucesos, descubrimientos e inventos que se han realizado. Sin embargo, hemos querido dejar aquí un recuerdo del pasado que, por gentileza del Programa Explora chileno, podéis disfrutar hoy aquí.