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Recomendación

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Cuántica    ~    Comentarios Comments (1)

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« Colaboraciones »

Si os gusta la Fisica, os recomiendo la lectura de esta colaboración del Contertulio y amigo Fandila. Es de lectura amena y sencilla y nos transporta a lugares mágicos, donde podemos contemplar maravillas de la Naturaleza relacionadas con esos pequeños objetos que llamamos partículas elementales (algunas más elementales que otras), él nos explica con gran maestría lo que en ese infinitesimal “universo” ocurre y, desde luego, te aseguro que, cuando finalices la lectura, serás un poquito más sabio... ¡A mí me ha pasado! y, podrás entrar en ese mágico universo de la física cuántica.

Pincha encima de “La cuántica y sus razones”, arriba, encima del nombre del autor, y, te verás transportado a ese lugar.


 

 

¡Otra vez la materia oscura!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (2)

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Una nueva teoría afirma que la materia oscura se comporta como una partícula bien conocida PDF Imprimir E-mail
23/7/2015 de Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo / Physical Review Letters

Resultado de imagen de Estructura de un pión (izquierda) y de una SIMP

Estructura de un pión (izquierda) y de una SIMP (partícula masiva que interacciona fuertemente) propuesta en este trabajo por Hochberg et al. (derecha). Crédito: Kavli IPMU.

 

Una nueva teoría afirma que la materia oscura actúa de forma notablemente parecida a partículas subatómicas que la ciencia conoce desde la década de 1930.

Debemos mucho a la materia oscura: es lo que mantiene las galaxias, estrellas, nuestro Sistema Solar y nuestros cuerpos intactos. Pero nadie ha sido capaz de observarla y a menudo ha sido considerada una forma exótica completamente nueva de materia, como por ejemplo, una partícula desplazándose por dimensiones extra del espacio, o su versión cuántica, la supersimetría.

Ahora un equipo internacional de investigadores ha propuesto una teoría según la cual la materia oscura se parece mucho a los piones, que son responsables de la unión de los núcleos atómicos. “Hemos visto esta clase de partícula con anterioridad. Tiene las mismas propiedades: el mismo tipo de masa, el mismo tipo de interacciones, en la misma clase de teoría de interacciones fuertes que dio origen a los piones ordinarios. Es increíblemente emocionante que podamos entender finalmente por qué llegamos a existir”, afirma Hitoshi Murayama, de la Universidad de California.

La nueva teoría predice que la materia oscura probablemente interacciona consigo misma en galaxias o cúmulos de galaxias, posiblemente modificando las distribuciones de masa predichas. La investigadora Yonit Hochberg, directora de la investigación, añade: “las diferencias clave entre las propiedades de esta nueva clase de teorías de materia oscura y las de ideas previas tienen implicaciones profundas sobre cómo la materia oscura puede descubrirse en futuras búsquedas con experimentos”. El próximo paso será comprobar esta teoría empleando experimentos como el Large Hadron Collider y el nuevo SuperKEK-B, así como el futuro experimento SHiP.

¡Aquellos primeros momentos!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (3)

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Frente de ionización en la Nebulosa del Pelícano

 

Aquí podemos contemplar una enorme región ionizada en la Nebulosa del Pelícano. Estrellas nuevas emiten potente radiación ultravioleta que ataca el espesor de la Nebulosa molecular y hace que, el gas se ionice fuertemente creando una luminosidad que “viste” de azul claro todo el contorno que circunda el radio de acción de las estrellas.

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Antes de que la imagen de arriba fuese una realidad tuvieron que pasar muchos miles y millones de años. Hasta donde sabemos y el origen más aceptado para nuestro Universo es el de una inmensa explosión proveniente de una singularidad en la que la densidad y la energía eran “infinitas” y a partir de ahí, comenzó la gran aventura:

¡El Universo!

Antes de alrededor de un minuto y cuarenta segundos desde el comienzo del tiempo,  no hay núcleos atómicos estables.  El nivel de energía en el ambiente es mayor que la energía de unión nuclear. Por consiguiente, todos los núcleos que se forman, se destruyen de rápidamente.

Alrededor de un segundo desde el comienzo del tiempo, llegamos a la época de desacoplamiento de los neutrinos.  Aunque en esa época el Universo es más denso que las orcas (y tan caliente como la explosión de una bomba de hidrógeno), ya ha empezado a parecer vacío a los neutrinos.  Puesto que los neutrinos sólo reaccionan a la fuerza débil, que tiene un alcance extremadamente corto, pueden escapar de sus garras y volar indefinidamente sin experimentar ninguna otra interacción.

Aunque parezca mentira, al día de hoy no sabemos, a ciencia cierta, como se formaron las galaxias

Así, emancipados, en lo sucesivo son libres de vagar por el Universo a su manera indiferente, volando a través de la mayor   de la materia como sino existiese. (Diez trillones de neutrinos atravesarán sin causar daños el cerebro y el cuerpo del lector en el tiempo que le lleve leer esta frase.  Y en el tiempo en que usted haya leído esta frase estarán más lejos que la Luna).

En menos de un siglo, el neutrino pasó de una partícula fantasma – propuesta en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) a explicar el balance de energía en una forma de radioactividad,  el llamado decaimiento beta, en una sonda capaz de escrutar el interior de estrellas y de la propia Tierra.

De esa manera, oleadas de neutrinos liberados en un segundo después del big bang persiste aún después, formando una radiación cósmica de fondo de neutrinos semejante a la radiación de fondo de microondas producida por el desacoplamiento de los fotones.

Si estos neutrinos “cósmicos” (como se los llama para diferenciarlos de los neutrinos liberados más tarde por las supernovas) pudiesen ser observador por un telescopio de neutrinos de alguna clase, proporcionarían una visión directa del Universo cuando sólo tenía un segundo.

A medida que retrocedemos en el tiempo, el Universo se vuelve más denso y más caliente, y el nivel de  estructura que puede existir se hace cada vez más rudimentario.

Por supuesto, en ese tiempo, no hay moléculas, ni átomos, ni núcleos atómicos, y, a 10-6 (0.000001) de segundo después del comienzo del tiempo, tampoco hay neutrones ni protones.  El Universo es un océano de quarks libres y otras partículas elementales.

Si nos tomamos el de contarlos, hallaremos que por cada mil millones de antiquarks existen mil millones y un quark.  asimetría es importante.  Los pocos quarks en exceso destinados a sobrevivir a la aniquilación general quark-antiquark formaran todos los átomos de materia del Universo del último día.  Se desconoce el origen de la desigualdad; presumiblemente obedezca a la ruptura de una simetría materia antimateria en alguna etapa anterior.

Nos aproximamos a un tiempo en que las estructuras básicas de las leyes naturales, y no sólo las de las partículas y campos cuya conducta dictaban, cambiaron a medida que evolucionó el Universo.

La primera transición semejante se produjo en los 10-11 de segundo después del comienzo del tiempo, cuando las funciones de las fuerzas débiles y electromagnéticas se regían por una sola fuerza, la electrodébil.  hay bastante energía ambiente para permitir la creación y el mantenimiento de gran de bosones w y z.

Estas partículas – las mismas cuya aparición en el acelerador del CERN verificó la teoría electrodébil – son las mediadoras intercambiables en las interacciones de fuerzas electromagnéticas y débiles, lo que las hace indistinguibles.  En ese tiempo, el Universo está gobernando sólo por tres fuerzas: la gravedad, la interacción nuclear fuerte y la electrodébil.

Más atrás de ese tiempo nos quedamos en el misterio y envueltos en una gran nebulosa de ignorancia.  Cada uno se despacha a su gusto para lanzar conjeturas y teorizar sobre lo que pudo haber sido.   Seguramente, en el futuro, será la teoría M (de supercuerdas) la que contestará esas preguntas sin respuestas ahora.

En los 10-35 de segundo desde el comienzo del tiempo, entramos en un ámbito en el que las cósmicas son aún menos conocidas.  Si las grandes teorías unificadas son correctas, se produjo una ruptura de la simetría por la que la fuerza electronuclear unificada se escindió en las fuerzas electrodébil y las fuertes.  Si es correcta la teoría de la supersimetría, la transición puede haberse producido antes, había involucrado a la gravitación.

En el universo temprano la primera materia (hidrógeno y Helio) era llevada por la fuerza de gravedad a conformarse en grandes conglomerados de gas y polvo que interacioban, producían calor y formaron las primeras estrellas.

Elaborar una teoría totalmente unificada es tratar de comprender lo que ocurrió en ese tiempo remoto que, según los últimos estudios está situado entre 15.000 y 18.000 millones de años, cunado la perfecta simetría que, se pensaba, caracterizó el Universo, se hizo añicos para dar lugar a los simetrías rotas que hallamos a nuestro alrededor y que, nos trajo las fuerzas y constantes Universales que, paradójicamente, hicieron posible nuestra aparición para que , sea posible que, alguien como yo esté contando lo que pasó.

Pero hasta que no tengamos tal teoría no podemos esperar comprender lo que realmente ocurrió en ese Universo bebé.  Los límites de nuestras conjeturas actuales cuando la edad del Universo sólo es de 10-43 de segundo, nos da la única respuesta de encontrarnos ante una puerta cerrada.

Del otro lado de esa puerta está la época de Plank, un tiempo en que la atracción gravitatoria ejercida por cada partícula era comparable en intensidad a la fuerza nuclear fuerte.

Atomos-y-electricidad-7.jpg

La fuerza nuclear fuerte hizo posible la existencia de los núcleos que atraían electrones para formar átomos

Así que, llegados a este punto podemos decir que la clave teórica que podría abrir esa puerta sería una teoría unificada que incluyese la gravitación, es decir, una teoría cuántica-gravitatoria que uniese, de una vez por todas, a Planck y Einsteins que, aunque eran muy amigos, no parecen que sus teorías (la Mecánica Cuántica) y (la Relatividad General) se lleven de maravilla.

Es sorprende ver, como funbciona la Naturaleza.

El Universo (al menos el nuestro), nos ofrece algo más, mucho más que grandes espacios vacíos, oscuros y fríos. En él podemos ver muchos lugares luminosos llenos de estrellas, de mundos y… muy probablemente de vida. Sin embargo, tenemos la sospecha de que, aparte del nuestro, otros universos podrían rondar por ahí y conformar un todo de múltiples Universos de caracterísiticas diversas y no en todos, serían posible la formación de estrellas y como consecuencia de la Vida.

Cuando me sumerjo en los misterios y maravillas que encierra el Universo, no puedo dejar de sorprenderme por sus complejas y bellas formaciones, la inmensidad, la diversidad, las fuerzas que están presentes, los objetos que lo pueblan, la sorprendente presencia de formas de vida y su variedad, y, sobre todo, que esa materia animada pudiera llegar hasta la consciencia, emitir ideas y pensamientos.

¿Qué “escalera” habrá que subir para llegar a ese otro universo?

Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrìan ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimendiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físico-tecnológicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado mucho m´sas allá de nuestro alcance. Sin embnargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para construir esa tecnología futurista que nos llevaría a esos otros horizontes.

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¿Quién sabe lo que en otros mundos podremos encontrar?

¡Oh mundo de muchos mundos!

¡Oh vida de vidas!

¿Cuál es tu centro?

¿Dónde estamos nosotros?

¿Habrá algo más de lo que vemos?

¿Debemos prestar atención a las voces que oímos en nuestras mentes?

¿Cómo pudimos llegar a saber de lo muy pequeño y de lo muy grande?

Pensemos por ejemplo que un átomo tiene aproximadamente 10-8 centímetros de diámetros. En los sólidos y líquidos ordinarios los átomos están muy juntos, casi en contacto mutuo. La densidad de los sólidos y líquidos ordinarios depende por tanto del tamaño exacto de los átomos, del grado de empaquetamiento y del peso de los distintos átomos.

De los sólidos ordinarios, el menos denso es el hidrógeno solidificado, con una densidad de 0’076 gramos por cm3. El más denso es un metal raro, el osmio, con una densidad de 22’48 gramos/cm3.

Si los átomos fuesen bolas macizas e incompresibles, el osmio sería el material más denso posible, y un centímetro cúbico de materia jamás podría pesar ni un kilogramo, y mucho menos toneladas.

Pero los átomos no son macizos. El físico neozelandés experimentador por excelencia, Ernest Ruthertord, demostró en 1.909 que los átomos eran en su mayor parte espacio vacío. La corteza exterior de los átomos contiene sólo electrones ligerísimos, mientras que el 99’9% de la masa del átomo está concentrada en una estructura diminuta situada en el centro: el núcleo atómico.

El núcleo atómico tiene un diámetro de unos 10-15 cm (aproximadamente 1/100.000 del propio átomo). Si los átomos de una esfera de materia se pudieran estrujar hasta el punto de desplazar todos los electrones y dejar a los núcleos atómicos en contacto mutuo, el diámetro de la esfera disminuiría hasta un nivel de 1/100.000 de su tamaño original.

De manera análoga, si se pudiera comprimir la Tierra hasta dejarla reducida a un balón de núcleos atómicos, toda su materia quedaría reducida a una esfera de unos 130 metros de diámetro. En esas mismas condiciones, el Sol mediría 13’7 km de diámetro en lugar de los 1.392.530 km que realmente mide. Y si pudiéramos convertir toda la materia conocida del universo en núcleos atómicos en contacto, obtendríamos una esfera de sólo algunos cientos de miles de km de diámetro, que cabría cómodamente dentro del cinturón de asteroides del Sistema Solar.

Estrella se encuentra a 15 millones de años luz de la Tierra. Foto: NASA

El Hubble captó una estrella “muriendo” con el núcleo expuesto a 15 millones de años-luz

El calor y la presión que reinan en el centro de las estrellas rompen la estructura atómica y permiten que los núcleos atómicos empiecen a empaquetarse unos junto a otros. Las densidades en el centro del Sol son mucho más altas que la del osmio, pero como los núcleos atómicos se mueven de un lado a otros sin impedimento alguno, el material sigue siendo un gas.  Hay estrellas que se componen casi por entero de tales átomos destrozados.  La compañera de la estrella Sirio es una “enana blanca” no mayor que el planeta Urano, y sin embargo tiene una masa parecida a la del Sol.

Los núcleos atómicos se componen de protones y neutrones. Ya hemos dicho antes que todos los protones tienen carga eléctrica positiva y se repelen entre sí, de modo que en un lugar dado no se pueden reunir más de un centenar de ellos. Los neutrones, por el contrario, no tienen carga eléctrica y en condiciones adecuadas pueden estar juntos y empaquetados un enorme número de ellos para formar una “estrella de neutrones”. Los púlsares, según se cree, son estrellas de neutrones en rápida rotación.

Estas estrellas se forman cuando las estrellas de 2 – 3 masas solares, agotado el combustible nuclear, no pueden continuar fusionando el hidrógeno en helio, el helio en oxígeno, el oxigeno en carbono, etc, y explotan en supernovas. Las capas exteriores se volatilizan y son expulsados al espacio; el resto de la estrella (su mayor parte), al quedar a merced de la fuerza gravitatoria, es literalmente aplastada bajo su propio peso hasta tal punto que los electrones se funden con los protones y se forman neutrones que se comprimen de manera increíble hasta que se degeneran y emiten una fuerza que contrarresta la gravedad, quedándose estabilizada como estrella de neutrones.

Si el Sol se convirtiera en una estrella de neutrones, toda su masa quedaría concentrada en una pelota cuyo diámetro sería de 1/100.000 del actual, y su volumen (1/100.000)3, o lo que es lo mismo 1/1.000.000.000.000.000 (una milmillonésima) del actual. Su densidad sería, por tanto, 1.000.000.000.000.000 (mil billones) de veces superior a la que tiene ahora.

Nuestro Sol es la estrella más estudiada en nuestro mundo

La densidad global del Sol hoy día es de 1’4 gramos/cm3. Una estrella de neutrones a partir del Sol tendría una densidad que se reflejaría mediante 1.400.000.000.000.000 gramos por cm3. Es decir, un centímetro cúbico de una estrella de neutrones puede llegar a pesar 1.400.000.000 (mil cuatrocientos millones de toneladas). ¡Qué barbaridad! Sin embargo, en el contexto del Universo eso no supone nada si pensamos en su inmensidad. Si eso es así (que lo es), ¿qué somos nosotros comparados con toda esa grandeza? Bueno, si dejamos aparte el tamaño, creo que somos la parte del universo que piensa, o, al menos, una de las partes que puede hacerlo.

Ahí se producen las transiciones de fase que transmutan la materia sencilla en la compleja

Objetos como estos pueblan el universo, e incluso más sorprendentes todavía, como es el caso de los agujeros negros explicado en páginas anteriores de este mismo trabajo. Cuando hablamos de las cosas del universo estamos hablando de cosas muy grandes. Cualquiera se podría preguntar, por ejemplo: ¿hasta cuándo podrá mantener el Sol la vida en la Tierra? Está claro que podrá hacerlo mientras radie energía y nos envie luz y calor que la haga posible tal como la conocemos.

Como ya explicamos antes, la radiación del Sol proviene de la fusión del hidrógeno en helio. Para producir la radiación vertida por el sol se necesita una cantidad ingente de fusión: cada segundo tienen que fusionarse 654.600.000 toneladas de hidrógeno en 650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600.000 toneladas restantes se convierten en energía de radiación y las pierde el Sol para siempre. La ínfima porción de esta energía que incide sobre la Tierra basta para mantener toda la vida en nuestro planeta).

Nadie diría que con este consumo tan alto de hidrógeno por segundo, el Sol pudiera durar mucho tiempo, pero es que ese cálculo no tiene encuenta el enorme tamaño del Sol. Su masa totaliza 2.200.000.000.000.000. 000.000.000.000 (más de dos mil cuatrillones) de toneladas. Un 53% de esta masa es hidrógeno, lo cual significa que el Sol contiene en la actualidad una cantidad de 1.166.000.000.000.000.000.0000.0000.000 toneladas.

Para completar datos diré que el resto de la masa del Sol es casi todo helio. Menos del 0’1 por 100 de su masa está constituido por átomos más complicados que el helio. El helio es más compacto que el hidrógeno. En condiciones idénticas, un número dado de átomos de helio tiene una masa cuatro veces mayor el mismo número de átomos de hidrógeno. O dicho de otra manera: una masa dada de helio ocupa menos espacio que la misma masa de hidrógeno. En función del volumen – el espacio ocupado -, el Sol es hidrógeno en un 80 por ciento.

Si suponemos que el Sol fue en origen todo hidrógeno, que siempre ha convertido hidrógeno en helio al ritmo dicho de 4.654.000  toneladas  por segundo y que lo seguirá haciendo hasta el final, se calcula que ha estado radiando desde hace unos 4.000 millones de años y que seguirá haciéndolo durante otros cinco mil millones de años más.

Pero las cosas no son tan simples. El Sol es una estrella de segunda generación, constituida a partir de gas y polvo cósmico desperdigado por estrellas que se habían quemado y explotado miles de millones de años atrás.  Así pues, la materia prima del Sol contenía ya mucho helio desde el principio, lo que nos lleva a pensar que el final puede estar algo más cercano.

Por otra parte, el Sol no continuará radiando exactamente al mismo ritmo que ahora. El hidrógeno y el helio no están perfectamente entremezclados. El helio está concentrado en el núcleo central y la reacción de fusión se produce en la superficie del núcleo.

A medida que el Sol siga radiando, irá adquiriendo una masa cada vez mayor ese núcleo de helio y la temperatura en el centro aumentará. En última instancia, la temperatura sube lo suficiente como para transformar los átomos de helio en átomos más complicados. Hasta entonces el Sol radiará más o menos como ahora, pero una vez que comience la fusión del helio, empezará a expandirse y a convertirse poco a poco en una gigante roja. El calor se hará insoportable en la Tierra, los océanos se evaporarán y el planeta dejará de albergar vida en la forma que la conocemos.

La esfera del Sol, antes de explotar para convertirse en una enana blanca, aumentará engullendo a Mercurio y a Venus y quedará cerca del planeta Tierra, que para entonces será un planeta yermo.

Los astrónomos estiman que el Sol entrará en esta nueva fase en unos 5 ó 6 mil millones de años. Así que el tiempo que nos queda por delante es como para no alarmarse todavía. Sin embargo, el no pensar en ello… no parece conveniente.

Espero que al lector de este trabajo, encargado por la Asociación Cultural “Amigos de la Física 137, e/hc”, le resulte entreteniendo y sobre todo interesando los temas que aquí hemos tratado, siempre con las miras puestas en difundir el conocimiento científico de temas de la naturaleza como la astronomía y la física. Tratamos de elegir temas de interés y aquellos que han llamado la atención del público en general, explicándolos y respondiendo a preguntas que seguramente les gustaría conocer, tales como: ¿por qué la Luna muestra siempre la misma cara hacia la Tierra?

La atracción gravitatoria de la Luna sobre la Tierra hace subir el nivel de los océanos a ambos lados de nuestro planeta y crea así dos abultamientos. A medida que la Tierra gira de oeste a este, estos dos bultos – de los cuales uno mira hacia la Luna y el otro en dirección contraria – se desplazan de este a oeste alrededor de la Tierra.

Al efectuar este desplazamiento, los dos bultos rozan contra el fondo de los mares poco profundos, como el de Bering o el de Irlanda. Tal rozamiento convierte energía de rotación en calor, y este consumo de la energía de rotación terrestre hace que el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje vaya disminuyendo poco a poco. Las mareas actúan como freno sobre la rotación de la Tierra, y como consecuencia de ello, los días terrestres se van alargando un segundo cada mil años.

Pero no es sólo el agua del océano lo que sube de nivel en respuesta a la gravedad lunar. La corteza sólida de la Tierra también acusa el efecto, aunque en medida menos notable. El resultado son dos pequeños abultamientos rocosos que van girando alrededor de la Tierra, el uno mirando hacia la Luna y el otro en la cara opuesta de nuestro planeta. Durante ese desplazamiento, el rozamiento de una capa rocosa contra otra va minando también la energía de rotación terrestre. (Los bultos, claro está, no se mueven físicamente alrededor del planeta, sino que a medida que el planeta gira, remiten en un lugar y se forman en otro, según qué porciones de la superficie pasen por debajo de la Luna y sean atraídas por su fuerza de gravedad).

La Luna no tiene mares ni mareas en el sentido corriente. Sin embargo, la corteza sólida de la luna acusa la fuerte atracción gravitacional de la Tierra, y no hay que olvidar que ésta es 80 veces más grande que la Luna. El abultamiento provocado en la superficie lunar es mucho mayor que el de la superficie terrestre. Por tanto, si la Luna rotase en un periodo de 24 horas, estaría sometida a un rozamiento muchísimo mayor que la Tierra. Además, como nuestro satélite tiene una masa mucho menor que la Tierra, su energía total de rotación sería, ya de entrada, para periodos de rotación iguales, mucho menor.

Luna roja sobre el Templo de Poseidon

Así pues, la Luna, con una reserva inicial de energía muy pequeña, socavada rápidamente por los grandes bultos provocados por la Tierra, tuvo que sufrir una disminución relativamente rápida de su periodo de rotación.  Hace seguramente muchos millones de años debió de decelerarse hasta el punto de que el día lunar se igualó con el mes lunar. De ahí en adelante, la Luna siempre mostraría la misma cara hacia el planeta Tierra.

Siempre nos muestra la misma cara

Esto, a su vez, congela los abultamientos en una aposición fija. Unos de ellos miran hacia la Tierra desde el centro mismo de la cara lunar que nosotros vemos, mientras que el otro está apuntando en dirección contraria desde el centro mismo de la cara lunar que no podemos ver. Puesto que las dos caras no cambian de posición a medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, los bultos no experimentan ningún nuevo cambio ni tampoco se produce rozamiento alguno que altere el periodo de rotación del satélite. La luna continuará mostrándonos la misma cara indefinidamente; lo cual, como veis, no es ninguna coincidencia, sino la consecuencia inevitable de la gravitación y del rozamiento. La Luna es un caso relativamente simple. En ciertas condiciones, el rozamiento debido a las mareas puede dar lugar a condiciones de estabilidad más complicadas.

Durante unos ochenta años, por ejemplo, se pensó que Mercurio (el planeta más cercan al Sol y el más afectado por la fuerza gravitatoria solar) ofrecía siempre la misma cara al Sol, por el mismo motivo que la Luna ofrece siempre la misma cara a la Tierra. Pero se ha comprobado que, en el caso de este planeta, los efectos del rozamiento producen un periodo estable de rotación de 58 días, que es justamente dos tercios de los 88 días que constituyen el período de revolución de Mercurio alrededor del Sol.

Hay tantas cosas que aprender que el corto tiempo que se nos permite estar aquí es totalmente insuficiente para conocer todo lo que nos gustaría. ¿Hay algo más penoso que la ignorancia? ¿Hay algo más excitante que el descubrir y saber?

emilio silvera

Cosas de la Mecánica Cuántica

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¡La Física! Esa maravilla que está presente en todo lo que podemos ver y en aquello donde la vista no llega. La infinitud de las partículas elementales que forman todo cuanto existe en la Naturaleza, no siempre se dejan ver ni hacen posible que podamos observar las maravillas que pueden llevar a cabo,

Las sustancias formadas por una sola clase de átomos se llaman elementos químicos, y, si está conformada por distintos átomos, son compuestos. La palabra “átomo” procede del griego ατομος, que significa “indivisible” y el uso de la palabra “elemento” sugiere que se ha llegado a los ladrillos básicos con los que está formada la materia. De hecho, esta es la imagen que se tenía a mediados del siglo XIX cuando se acuñaron estos términos. Sin embargo, hoy sabemos que todo esto es falso, que los átomos se pueden dividir y que, de esta manera, los elementos han dejado de ser verdaderamente elementales. Los físicos continúan con esta nomenclatura aunque sea formalmente incorrecta, ya que, la costumbre, como dicen los juristas, no pocas veces rigen la jerga de las leyes.

A todo esto y hablando de los átomos, por fuerza, nos tenemos que acordar del electrón que da al átomo su forma esférica. Son partículas cargadas eléctricamente que se mueven alegremente alrededor del núcleo. El electrón es muy ligero: su masa es solamente 1/1.8836 de la del núcleo más ligero (el hidrógeno). La carga eléctrica del electrón es de signo opuesto a la del núcleo, de manera que los electrones están fuertemente atraídos hacia el núcleo y se repelen mutuamente. Si la carga eléctrica total de los electrones en un átomo iguala a la del núcleo, para lo que generalmente se necesitan varios electrones, se dice que el átomo está en equilibrio o que es eléctricamente neutro.

Claro que, no debemos olvidarnos de que, ¡Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas! Una inmensa galaxia se conforma de un conjunto inmenso de átomos inifinitesimales que juntos, hace ese gran todo.

http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/electrostatica/fotos/carga_globo_g.gif

La fuerza a la que obedecen los electrones, la denominada fuerza electrostática o de Coulomb, es matemáticamente bastante sencilla y, sin embargo, los electrones son los responsables de las importantes propiedades de los “enlaces químicos”. Esto se debe a que las leyes de movimiento de los electrones están regidas completamente por la “mecánica cuántica”, teoría que se completó a principios del siglo XX. Es una teoría paradójica y difícil de entender y explicar, pero al mismo tiempo es muy interesante, fantástica y revolucionaria. Cuando uno se introduce en las maravillas de la mecánica cuántica es como si hiciera un viaje a un universo que está situado fuera de este mundo nuestro, ya que, las cosas que allí se ven, desdicen todo lo que dicta nuestro sentido común de cómo tiene que ser el mundo que nos rodea.

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La perfecta sincronía Está en la Naturaleza

No solamente los electrones, sino también los núcleos atómicos y los átomos en su conjunto obedecen y se rigen por la mecánica cuántica. La Física del siglo XX empezó exactamente en el año 1900, cuando el físico alemán Max Planck, escribió un artículo de ocho páginas y allí propuso una posible solución a un problema que había estado intrigando a los físicos durante años. Es el problema de la luz que emiten los cuerpos calentados a una cierta temperatura, y también la radiación infrarroja emitida, con menos intensidad, por los objetos más fríos.

Estaban bien aceptados entonces que esta radiación tenía un origen electromagnético y que se conocían las leyes de la naturaleza que regían estas ondas electromagnéticas. También se conocían las leyes para el frío y el calor, la así llamada “termodinámica”, o al menos eso parecía. Pero si usamos las leyes de la termodinámica para calcular la intensidad de la radiación, el resultado no tiene ningún sentido. Los cálculos nos dicen que se emitiría una cantidad infinita de radiación en el ultravioleta más lejano, y, desde luego, esto no es lo que sucede. Lo que se observa es que la intensidad de la radiación muestra un pico a una cierta longitud de onda característica, y que la intensidad disminuye tanto para las longitudes mayores como para las longitudes menores. Esta longitud característica es inversamente proporcional a la temperatura absoluta del objeto radiante (la temperatura absoluta se define por una escala de temperatura que empieza a 273 ºC bajo cero). Cuando a 1.000 ºC un objeto se pone al “rojo vivo”, el objeto está radiando en la zona de luz visible.

Lo que Planck propuso fue simplemente que la radiación sólo podía ser emitida en paquetes de un tamaño dado. La cantidad de energía de uno de esos paquetes, o cuantos, es inversamente proporcional a la longitud de la onda y, por lo tanto, proporcional a la frecuencia de la radiación emitida. La sencilla fórmula es:

E = h x v

Donde E es la energía del paquete, v la frecuencia y h es una nueva constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck. Cuando Planck calculó la intensidad de la radiación térmica imponiendo esta nueva condición, el resultado coincidió perfectamente con las observaciones.

Los cuantos de energía etán presentes por todas partes y en todos los objetos

Poco tiempo después, en 1905, Einstein formuló esta teoría de una forma mucho más tajante: el sugirió que los objetos calientes no son los únicos que emiten radiación en paquetes de energía, sino que toda la radiación consiste en múltiplos de los paquetes de energía de Planck. El príncipe francés Louis-Victor de Broglie, dándole otra vuelta a la teoría, propuso que no sólo cualquier cosa que oscila tiene una energía, sino que cualquier cosa con energía se debe comportar como una “onda” que se extiende en una cierta región del espacio, y que la frecuencia, v, de la oscilación verifica la ecuación de Planck. Por lo tanto, los cuantos asociados con los rayos de luz deberían verse como una clase de partículas elementales: el fotón. Todas las demás clases de partículas llevan asociadas diferentes ondas oscilatorias de campos de fuerza.

El curioso comportamiento de los electrones en el interior del átomo, descubierto y explicado por el famoso físico danés Niels Bohr, se pudo atribuir a las ondas de De Broglie. Poco después, en 1926, Erwin Schrödinger descubrió como escribir la teoría ondulatoria de Debroglie con ecuaciones matemáticas exactas. La precisión con la cual se podían realizar cálculos era asombrosa, y pronto quedó claro que el comportamiento de todos los objetos pequeños estaban exactamente determinados por la recién descubiertas “ecuaciones de onda cuánticas”.

Pocas dudas nos pueden caber a estas alturas de que la mecánica cuántica (de Planck) y, la Relatividad –tanto especial como general- (de Einstein), además de ser las dos teorías más importantes de la Física de nuestro tiempo, funcionan de tal forma que uno, cuando profundiza en sus predicciones y las compara con lo que ocurre en el Universo, no puede por menos que, asombrarse, al comprobar como unas mentes humanas han sido capaces de llegar a estos profundos pensamientos que nos acerca a la realidad de la Naturaleza.

emilio silvera

¡La Tierra! ¡Qué lugar tan maravilloso!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Naturaleza misteriosa    ~    Comentarios Comments (2)

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Numaniáticos

En este lugar encontré una exposición de rincones de la Naturaleza que merecen la pena ser vistos y, ante ellos, nos podemos hacer una idea de la rica variedad que nos ofrece el mundo y, si pensamos en los miles de millones de mundos que en las galaxias son… ¿Qué no podríamos encontrar en ellos?

1) Salar de Uyuni (Bolivia), el mayor espejo del mundo.

Salar de Uyuni, Bolivia

Durante la temporada de lluvias, el mayor desierto de sal del mundo se convierte en el espejo más grande del mundo. El Salar nació cuando varios lagos prehistóricos se unieron en uno solo.

2) Montañas Tianzi (China), la montañas de la película “Avatar”.

Montañas Tianzi, China

Estas montañas son únicas. Son tan extrañas que se utilizaron en la película “Avatar” de James Cameron. Formadas bajo el agua hace 380 millones de años. La tierra se elevó como resultado de la actividad volcánica. Algunos de los pilares han llegado a más de 4.000 metros sobre el nivel del mar.

3) Centinelas del Ártico, Finlandia.

Centinelas del Ártico, Finlandia

Estos “centinelas” son realmente gigantescos árboles cubiertos de nieve y hielo. Esta extraña imagen se produce en invierno, cuando las temperaturas oscilan desde -40 hasta -15 grados centígrados.

4) Cuevas Reed Flute (China).

Reed Flute Cuevas, China

Reed Flute Cuevas, China

Este sistema de cuevas de 240 metros de longitud se encuentran en Guilin, y son una de las atracciones más populares en China durante más de 1.200 años. Las hermosas estalactitas, estalagmitas y columnas fueron creadas por la erosión del agua. Se destacan por sus múltiples luces de colores que crean un ambiente verdaderamente surrealista.

5) Skaftafell, cueva de hielo, en Islandia.

Skaftafell cueva de hielo, Islandia

Las cuevas de hielo son estructuras temporales que se forman en el borde de los glaciares cuando el agua derretida forma un agujero. El hielo formado tiene muy pocas burbujas de aire y absorbe toda la luz excepto el azul, que da a la cueva ese color único.

6) Cañón del Antílope, Arizona, en Estados Unidos.

cañon del antilope

Cañón del Antílope

Este cañón se formó hace millones de años. El agua forjó una profunda grieta muy estrecha. Las paredes parecen ser de diferentes colores.

7) Mar de Estrellas, Isla Vaadhoo, Maldivas

Mar de Estrellas, Isla Vaadhoo, Maldivas

Mar de Estrellas, Isla Vaadhoo, Maldivas

Puede parecer normal durante el día, pero por la noche, esta playa cobra vida. El brillo en el agua proviene de microbios marinos llamados fitoplancton. La galaxia que se dibuja en la arena es impresionante.

  La Gran Fuente Prismática, Wyoming

Wyoming

La Gran Fuente Prismática, en Wyoming, es el lugar más grande de aguas termales en los Estados Unidos. Los colores vivos son el resultado de los microbios pigmentados que crecen alrededor de los bordes del agua rica en minerales.

9) Dead Vlei, Namibia

Dead Vlei

Dead Vlei

Estas fotografías parecen un cuadro… pero son reales. Son fotografías del “valle muerto”, donde los árboles mueren frente a un fondo con una de las dunas de arena más altas del mundo. El desierto se va acercando y matando cualquier tipo de vida.

10) Lago Baikal, Siberia.

Lago Baikal, Siberia

El lago Baikal es el lago de agua dulce más grande y antiguo del mundo. En el invierno, el lago se congela pero el agua es tan clara que se puede ver 40 metros por debajo del hielo. En marzo, las heladas y el sol provocan grietas en la corteza de hielo y aparecen los fragmentos de hielo de color turquesa que vemos en la superficie.

11) Socotra, Yemen

socotra

socotra

socotra

Un tercio de la vida vegetal de la isla de Socotra no se encuentra en ningún otro lugar del planeta tierra. Una de las formas más extrañas es el árbol de sangre de dragón, que se asemeja a un paraguas.

12) Parque Geológico Zhangye Danxia, Gansu, China.
Parque Geológico Zhangye Danxia

Estas formaciones rocosas de colores son el resultado de los minerales que se han depositado durante 24 millones de años. El viento y la lluvia tallan formas increíbles en la roca, formando pilares naturales, torres, barrancos, valles y cascadas.

13) Túnel del Amor, Klevan, Ucrania

tunel del amor

Este túnel se formó durante muchos años gracias a que los trenes hacían tres veces el mismo trayecto en un día y moldeaban los árboles circundantes. Ahora está abandonado y es un lugar romántico para una tarde de paseo.

14) Cuevas de Waitomo Glowworm (Nueva Zelanda)

Cuevas de Waitomo Glowworm (Nueva Zelanda)

Miles de diminutas luciérnagas cuelgan en el techo de esta gruta e irradian una luz luminiscente, creando una escena sacada de una película de ciencia ficción.

15) Las terrazas de arroz de Yuanyang, en China

Las terrazas de arroz de Yuanyang, en China

Las terrazas de arroz de Yuanyang, en China

Las técnicas de cultivo del condado de Yuanyang han creado un paisaje que es realmente sorprendente.

16) Lago Hillier, Australia

Lago Hillier

El color rosa de este lago es el resultado de un colorante creado por las algas y bacterias que hay en el agua. A pesar de la tonalidad extraña, el lago no parece tener efectos adversos en los seres humanos o la vida silvestre local.

17) La cascada blanca de Pamukkale, Turquía

La cascada blanca de Pamukkale

La cascada blanca de Pamukkale

Durante millones de años, las aguas termales de Pamukkale han transformado el paisaje. Aunque puede parecer que estas terrazas están hechos de hielo y nieve, Turquía tiene un clima cálido todo el año. El suelo está recubierto sólo de piedra caliza blanca.

18) Caño Cristales, Colombia.

Caño Cristales

Caño Cristales

Debido al extenso hábitat de fauna y flora, este río tiene una gran variedad de colores: amarillo, verde, azul, negro y rojo. Las rocas tienen alrededor de 1,2 mil millones de años, y los que lo visitan lo llaman el río más hermoso del mundo.

19) La Catedral de Mármol, en Chile

Cavernas de Mármol en Patagonia, Chile

Formadas por miles de años gracias a las olas que chocan contra el carbonato de calcio. Estas cuevas tienen paredes lisas arremolinadas que reflejan las aguas azules del lago.

20) Calzada del Gigante, Irlanda del Norte

Calzada del Gigante, Irlanda del Norte

Calzada del Gigante, Irlanda del Norte

Hace unos 55 millones años, la intensa actividad volcánica de la zona formó una meseta de lava. Con el tiempo, la lava se enfrío y se fracturó creando columnas que son tan perfectas que casi parecen artificiales.

21) Géiser Fly, Nevada

Géiser Fly

Géiser Fly fue creado accidentalmente cuando se perforó un pozo. Los minerales y algas comenzaron a subir desde el géiser y se acumularon formando un montículo extraño.

22) Cascada bajo el agua, en Mauricio

Cascada bajo el agua en Mauricio

Unas corrientes marinas muy fuertes empujan los sedimentos y la arena hacia abajo, creando esta cascada submarina.

23) Monte Roraima, Venezuela

Monte Roraima, América del Sur

Monte Roraima, América del Sur

Es uno de los montes más antiguos de la Tierra. Se remonta a dos mil millones años, cuando la tierra se levantó por encima del suelo por la actividad tectónica. Los lados de la montaña son escarpados acantilados verticales con varias cascadas. Es casi imposible de escalar.

24) Aogashima, Japón

Aogashima, Japón

Aogashima es una isla volcánica situada a 200 kilómetros de la costa de Tokio.

25) La cueva de Fingal, Escocia

La cueva de Fingal, Escocia

La cueva de Fingal, Escocia

Al igual que la Calzada del Gigante, esta cueva fue formada por el enfriamiento de la lava y su fracturación durante millones de años.

26) Río bajo el agua, Cenote Angelita, México

Río bajo el agua, Cenote Angelita, Mexico

Río bajo el agua, Cenote Angelita, Mexico

Debajo de las aguas del Cenote Angelita fluye un río lleno de sulfato de hidrógeno, que es mucho más pesado que el agua del río.

27) Mina de Naica, México

Mina de Naica

Mina de Naica

Esta mina de plata está recubierta de cristales enormes.

28) Playa Escondida, Islas Marietas, México

Playa Escondida Islas Marietas

Esta magnífica playa escondida fue creada por una explosión militar en 1900. Sólo se puede acceder nadando a través de un túnel.

29) Lago Natron, Tanzania

Lago Natron, Tanzania

Este lago tiene una forma única de alto contenido en sal. Los microorganismos amantes de la sal se desarrollan y producen un pigmento rojo que colorea el agua. Para otros animales, la sal es mortal: se calcifican y muchos acaban “convirtiéndose en piedra” después de entrar en contacto con el agua.

30) Estructura de Richat, Mauritania (El Ojo de África)

Estructura de Richat

Se encuentra en medio del desierto del Sáhara. Es un lugar profundamente erosionado y tiene más de 24 kilómetros de diámetro. La formación natural es tan impresionante que, desde hace mucho tiempo, los científicos creían que era el sitio de un impacto de un asteroide.

31) Tierras Altas de Islandia

Tierras Altas de Islandia

Tierras Altas de Islandia

Las tierras altas de Islandia tienen algunos de los lugares naturales más magníficos del hemisferio norte. Glaciares alucinantes, cráteres, lagos y géiseres… pero cuando cae la noche, la zona se convierte en uno de los mejores lugares para presenciar la aurora boreal.

32) Parque nacional de los Lagos de Plitvice, Croacia

Parque nacional de los Lagos de Plitvice

El Parque Nacional de Plitvice es el más grande de su tipo en Croacia y el más antiguo en el sudeste de Europa. Tiene hermosos lagos, cuevas y cascadas.

33) La Catedral de Sal, en Colombia.

lugar surrealista

Este lugar fue excavado por los mineros de sal. Un arquitecto reconvirtió ese lugar en una catedral para que los lugareños pudieran orar por tan sacrificados hombres.

34) Río Tinto, en España.

rio tinto

Es un río de color rojo debido a la interacción entre los metales pesados de la zona y unas bacteria existentes en río. El río tiene un alto contenido en azufre por lo que es muy interesante que puedan vivir dichas bacterias.

35) Lagunas de Cañada del Hoyo, Cuenca, España.

lugar surrealista

Son en total siete lagunas repartidas en una extensión no muy grande. Lo curioso de estas siete lagunas es que todas tienen un color diferente debido a los micro-organismos que viven en ellas y depende de cómo les de la luz.

Finaliza con una recomedanción: “Comparte estas fotos surrealistas con la gente que te encantaría viajar.”

Después de este viaje por rincones de nuestro mundo sorprendente, nos podemos preguntar, y, teniendo todo esto y mucho más, ¿qué sentido tiene querer ir a otros mundos en los que no sabemos que podemos encontrar? A pesar de esta reflexión de sensatez, no cejaremos en el empeño de visitar otros lugares fuera de este nuestro… ¡El más hermoso!

Publica emilio silvera

PD.

¿Habrá algún planeta más bello que la Tierra?

Si lo hay… ¡No lo conocemos!