sábado, 30 de mayo del 2020 Fecha
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“Cuando escuché al docto astrónomo,

cuando me presentaron en columnas las pruebas y guarismos,

cuando me mostraron las tablas y diagramas para medir, sumar y dividir,

cuando escuché al astrónomo discurrir con gran aplauso de la sala,

qué pronto me sentí inexplicablemente hastiado,

hasta que me escabullí de mi asiento y me fui a caminar solo,

en el húmedo y místico aire nocturno,

mirando de rato en rato, en silencio perfecto a las estrellas.

Whitman

 

Igual que la niña mira ensimismada hacia las estrellas lejanas del cielo, tratando de escoger la más hermosa, ponerle un nombre y hacerla suya. También muchas personas han tratado de hace los mismo cuando, en soledad, en espacios abiertos y en plana Naturaleza, ha podido estar en simbiosis plena con aquellos cuerpos celestes que, mediante invisibles hilos de plata, tienen atada la Tierra para que, nunca, podamos dejar de verlas.

Para los amantes de la belleza, el Universo supo muy bien crear sus obras y, mediante su dinámica y su ritmo de movimiento y energía, ha sabido traernos las estrellas y los mundos que, inundados de luz, pudieron hacer posible que surgiera la vida. Los antiguos filósofos, los artistas y los poetas otorgaban a la luz una posición especial entre los fenómenos del mundo natural.

Platón comparaba al Sol y sus rayos con el bien -la idea más elevada- que todo lo nutre e ilumina. Quienes le siguieron en la tradición platónica, como san Agustín, Dante, Grosseteste y San Buenaventura, veían un vínculo especial entre luz y belleza; la luz era el principio de toda belleza sensual y visible, y bella ella misma. Iluminaba el mundo que nos acogía y, nos daba la luz y el calor para que pudiéramos vivir, calentaba las aguas y hacía posible que no muriéramos de frío-

La luz, naturalmente, ocupaba un lugar especial para los pintores que, con la colaboración de “ella” podían conseguir los más bellos reflejos cuando se expandía y avivaba para hacer del mundo y de las bellas mujeres, algo esplendoroso.

Todo gana con la luz, sea cual pudiera ser su estado en relación al movimiento planetario, todos los escenarios que su inmensa miríada de fotones hacen incidir sobre las cosas, las hace más mucho más atractivas y son expuestas con luz cegadora o mortecina, cenicienta o medio en brumas pero, siempre, dejará ver la Naruraleza en su presencia.

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Todo esto, y mucho más, es Naturaleza

Claro que la Ciencia moderna, y en especial la obra de Newton, cuestionaba esta concepción. De un solo golpela luz había perdido su posición privilegiada. El mundo había dejadoi de iluminarse así mismo, a través de la luz, en benficio de los humanos; ahora era la mente humana la que proyectaba la luz para iluminar al mundo. La se había convertido en un fenómeno más gobernado por las leyes mecánicas y matemáticas susceptibles de ser conocidas. Lo que escribieron los poetas sobre lo que había hecho Newton con ese tesoro de los colores, el arco iris, nos da la medida de su respuesta a esta nueva ciencia.

…¿No se desvanecen los encantos

sólo con que los toque la gélida filosofía?

Antes había en el cielo un sobrecogedor arco iris:

hoy conocemos su urdidumbre, su textura: forma parte

del aburrido catálogo de las cosas vulgares.

La filosofía recorte las alas del ángel,

conquista los misterios con reglas y líneas,

despoja de embrujo el aire, de gnomos las minas;

desteje el arco iris…

 

Muchos fueron los poetas que, a partir de Newton vieron como se rompía el encanto de algunos fenómenos naturales que, como el de la luz, había tenido mucho encanto y ensoñación, era algo mágico que invitaba a imaginar “cosas” y, con la venida de la Ciencia, todo aquello se fue al garete, Ahora la luz, era un conocido fenómeno natural.


Arco Iris en el Camino

Claro que, aún nos queda un b uen margen para soñar, toda vez que, saber lo que es la luz…¡Sólo a medias lo sabemos!

La brecha entre poetas románticos de los siglos XVIII y XIX sigue viva y con nosotros en las  mentes imaginativas hasta extremos, asombrosos y que, tienen la sensación de que la Ciencia, destruye la Belleza, claro que, actualmente son muchos más los que creen que la investigación profunda de la Naturaleza , sólo se limita a sacar a la Luz la verdadera Belleza del Universo que está encerrada en los máas profundos enigmas del Universo.

En este punto, recordaremos aquella anécdota de Feymann con este tema relacionado:

La Bella Flor,Vivero - Beiträge | FacebookDibujo Del Vector De Una Flor En Un Fondo Del Prendedero ...

Al Físico Richard Feynman lo interpeló en este sentido un amigo poeta que afirmaba que mientras que los artistas ven la belleza en una flor, los científicos la diseccionan hasta convertirla en un objeto sin vida. El físico sabía que contestar y le contestó que como científico era capaz de ver en la flor más belleza y no menos. Podía apreciar,  por ejemplo, las bellas y complejas acciones del interior de sus células, de su ecología, de su papel en los procesos evolutivos. “El conocimiento de la Ciencia”, prosiguió Feynman, “sólo agranda el interés, el misterio y el asombro que puede producir una flor cuando se sabe todo lo que hay en ella, cosa que los poetas, por su profesión “de otro mundo”, nunca podrán ver.

Claro que, en realidad, los dos, el físico y el poeta, llevaban su parte de razón: No sólo de Pan vive el Hombre y, alguna vez, se necesita tener un refigio situado en ese mundo mágico de la irrealidad para que, nos cure las heridas producidas en esa realidad que llamamos mundo y que, no siempre resulta fácil de sobrellevar.

Pero, ¿dónde está la Belleza real”

                                                      ¿Aquí?

                                                                                                       ¿O, está aquí?

                                 ¿Pudiera ser esta la belleza del mundo?

http://2.bp.blogspot.com/-UU1h8c9wb5o/TrK32xYDWOI/AAAAAAAAaY0/Meay0PNj5v4/s1600/sacarse-el-dedo-de-la-nariz_articulo_landscape.jpg

                                     También aquí está presente

http://3.bp.blogspot.com/_XF_J0xP6x-w/TUAG4CA1y1I/AAAAAAAAAuU/mK6AKyI3Iuk/s1600/810429.jpg

        Tampoco esta estaría mal elegida como símbolo de la belleza y de… La Vida

http://www.organicamente.com.ar/wp-content/uploads/2009/11/redneuronal1.jpg

                          ¿Y la belleza y complejidad que lo que arriba vemos esconde?

A todo estos ejemplos anteriores, podríamos añadir una bonita sinfonía que nos eleva fuera de este mundo hacia lugares soñados que nos llenan de felicidad, o, también podríamos poner en la lista de las bellezas una buena historia leída al calor de la lumbre en el crudo invierno, o, también podríamos añadir a la Belleza una mirada tierna o una caricia del ser Amado…

        También aquí hay belleza profunda: Masa y Energía son dos aspectos de la misma cosa

¡Son tantas las bellezas presentes en el Universo que, nunca podremos elegir…una sóla ellas…son muchas las que ocupan nuestros corazones y nuestras mentes.

emilio silvera

Desde los átomos hasta las estrellas: Un largo viaje

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

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“Pues yo he sido a veces un muchacho y una chica,

Un matorral y un pájaro y un pez en las olas saladas.”

Biografia de Empédocles de Agrigento

Esto nos decía Empédocles, el padre de aquellos primitivos elementos formados por Agua, tierra, aire y fuego que, mezclados en la debida proporción, formaban todas las cosas que podemos ver a nuestro alrededor. Claro que, él no podía llegar a imaginar hasta donde pudimos llegar después en la comprensión de la materia a partir del descubrimiento de las partículas “elementales” que formaban el átomo. Pero sí, con sus palabras, nos quería decir que, la materia, una veces está conformando mundos y, en otras, estrellas y galaxias. Todo era la misma cosa con distintos aspectos.

Sí, hay cosas malas y buenas  pero todas deben ser conocidas para poder, en el primer caso aprovecharlas, y en el segundo, prevenirlas.

Pero demos un salto en el tiempo y viajémos hasta los albores del siglo XX cuando se hacía cada vez más evidente que alguna clase de energía atómica era responsable de la potencia del Sol y del resto de las estrellas que más lejos, brillaban en la noche oscura. Ya en 1898, sólo dos años despuès del descubrimiento de la radiactividad por Becquerel, el geólogo americano Thomas Chrowder Chamberlin especulaba que los átomos eran “complejas organizaciones y centros de enormes energías”, y que “las extraordinarias condiciones que hay en el centro del Sol pueden…liberar una parte de su energía”. Claro que, por aquel entonces, nadie sabía cual era el mecanismo y cómo podía operar, hasta que no llegamos a saber mucho más sobre los átomos y las estrellas.

     Conseguimos tener los átomos en nuestras manos

El intento de lograr tal comprensión exigió una colaboración cada vez mayor entre los astrónomos y los físicos nucleares. Su trabajo llevaría, no sólo a resolver la cuestión de la energía estelar, sino también al descubrimiento de una trenza dorada en la que la evolución cósmica se entrelaza en la historia atómica y la estelar.

La Clave: Fue comprender la estructura del átomo. Que el átomo tenía una estructura interna podía inferirse de varias líneas de investigación, entre ellas, el estudio de la radiactividad: para que los átomos emitiesen partículas, como se había hallado que lo hacían en los laboratorios de Becquerel y los Curie, y para que esas emisiones los transformasen de unos elementos en otros, como habían demostrado Rutherford y el químico inglés Frederick Soddy, los átomos debían ser algo más que simples unidades indivisibles, como implicaba su nombre (de la voz griega que significa “imposible de cortar”).

El átomo de Demócrito era mucho más de lo que él, en un principio intuyó que sería. Hoy sabemos que está conformado por diversaspartículas de familias diferentes: unas son bariones que en el seno del átomo llamamos necleones, otras son leptones que gitan alrededor del núcleo para darle estabilidad de cargas, y, otras, de la familia de los Quarks, construyen los bariones del núcleo y, todo ello, está, además, vigilado por otras partículas llamadas bosones intermedios de la fuerza nuclear fuerte, los Gluones que, procuran mantener confinados a los Quarks.

Pero no corramos tanto, la física atómica aún debería recorrer un largo camino para llegar a comprender la estructura que acabamos de reseñar. De los trs principales componentes del átomo -el protón, el neutrón y el electrón-, sólo el electrón había sido identificado (por J.J. Thomson, en los últimos años del siglo XIX). Nadie hablaba de energía “nuclear” pues ni siquiera se había demostrado la existencia de un núcleo atómico, y mucho menos de sus partículas constituyentes, el protón y el neutrón, que serían identificados, respectivamente, por Thomson en 1913 y James Chawick en 1932.

De importancia capital resultó conocer la existencia del núcleo y que éste, era 1/100.000 del total del átomo, es decir, casi todo el átomo estaba compuesto de espacios “vacíos” y, la materia así considerada, era una fracción inifintesimal del total atómico.

Rutherford, Hans Geiger y Ernest Marsden se encontraban entre los Estrabones y Tolomeos de la cartografía atómica, en Manchester , de 1909 a 1911, sonderaron el átomo lanzando corrientes de “partículas alfa” subatómicas -núcleos de helio- contra delgadas laminillas de oro, plata, estaño y otros metales. La mayoría de partículas Alfa se escapaban a través de las laminillas, pero, para sombro de los experimentadores, algunas rebotaban hacia atrás. Rutherford pensó durante largo tiempo e intensamente en este extraño resultado; era tan sorprendente, señalaba, como si una bala rebotase sobre un pañuelo de papel. Finalmente, en una cena en su casa en 1911, anunció a unos pocos amigos que había dado con una explicación: que la mayoría de la masa de un átomo reside en un diminuto núcleo masivo. Ruthertford pudo calcular la carga y el diámetro máximo del nucleo atómico. Así se supo que los elementos pesados eran más pesados que los elementos ligeros porque los núcleos de sus átomos tienen mayor masa.

Todos sabemos ahora, la función que desarrollan los electrones en el atomo. Pero el ámbito de los electrones para poder llegar a la comprensión completa, tuvo que ser explorado, entre otros, por el físico danés Niels Bohr, quien demostró que ocupaban órbitas, o capas, discretas que rodean al núcleo. (Durante un tiempo Bohr consideró el átomo como un diminuto sistema solar, pero ese análisis, pronto demostró ser inadecuado; el átomo no está rígido por la mecánica newtoniana sino por la mecánica cuántica.)

Resultado de imagen de el modelo de bohr

Entre sus muchos otros éxitos, el modelo de Bohr revelaba la base física de la espectroscopia. El número de electrones de un átomo está determinado por la carga eléctrica del núcleo, la que a su vez se debe al número de protones del núcleo, que es la clave de la identidad química del átomo. Cuando un electrón cae  de una órbita externa a una órbita interior emite un fotón. La longitud de onda de este fotón está determinada por las órbitas particulares entre las que el electrón efectúa la transición. E esta es la razón de que un espectro que registra las longitudes de onda de los fotones, revele los elementos químicos que forman las estrellas u otros objetos que sean estudiados por el espectroscopista. En palabras de Max Planck, el fundador de la física cuántica, el modelo de Bohr del átomo nos proporciona “la llave largamente buscada de la puerta de entrada al maravilloso mundo de la espectroscopia, que desde el descubrimiento del análisis espectral (por Fraunhoufer) había desafiado obtinadamente todos los intentos de conocerlo”.

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Es curioso que, mirando en la oscura noche como brillan las estrellas del cielo, nos atrae su titilar engañoso (es la atmósfera terrestre la que hace que lo parezca) y su brillo, Sin embargo, pocos llegan a pensar en lo que verdaderamente está allí ocurriendo. Las transformaciones de fase por fusión no cesan. Esta transformación de materia en energía es consecuencia de la equivalencia materia-energía, enunciada por Albert Einstein en su famosa fórmula E=mc2; donde E es la energía resultante, m es la masa transformada en energía, y c es la velocidad de la luz (300 000 kilómetros por segundo). La cantidad de energía que se libera en los procesos de fusión termonuclear es fabulosa. Un gramo de materia transformado íntegramente en energía bastaría para satisfacer los requerimientos energéticos de una familia mediana durante miles de años.

Es un gran triunfo del ingenio humano el saber de qué, están confomadas las estrellas, de qué materiales están hechas. Recuerdo aquí a aquel Presidente de la Real Society de Londres que, en una reunión multitudinaria, llegó a decir: “Una cosa está clara, nunca podremos saber de qué están hechas las estrellas”. El hombre se vistió de gloria con la, desde entonces, famosa frase. Creo que nada, con tiempo por delante, será imposible para nosotros.

Pero, por maravilloso que nos pueda parecer el haber llegado a la comprensión de que los espectros revelan saltos y tumbos de los electrones en sus órbitas de Bohr, aún nadie podía hallar en los espectros de las estrellas las claves significativas sobre lo que las hace brillar. En ausencia de una teoría convincente, se abandonó este campo a los taxonomistas, a los que seguían obstinadamente registrando y catalogando espectros de estrellas, aunque no sabían hacia donde los conduciría esto.

En el Laboratorio de la Universidad de Harvard, uno de los principales centros de la monótona pero prometedora tarea de la taxonomía estelar, las placas fotográficas que mostraban los colores y espectros de decenas de miles de estrellas se apilaban delante de “calculadoras”, mujeres solteras en su mayoría y, de entre ellas, Henrietta Leavitt, la investigadora pionera de las estrellas variables Cefeidas que tan útiles serían a Shapley y Hubble.

 

Imagen de Sirio A, la estrella más brillante del cielo tomada por el Telescopio Hubble  (Créd. NASA). Sirio es la quinta estrella más cercana y tiene una edad de 300, millones de años. Es una estrella blanca de la secuencia principal de tipo espectral A1V con temperatura superficial de 10 000 K y situada a 8,6 años luz de la Tierra. Es una estrella binaria y, de ella, podríamos contar muchas historias. La estrella fue importante en las vidas de Civilizaciones pasadas como, por ejemplo, la egipcia.

Fue Cannon quien, en 1915, empezó a discernir la forma en una totalidad de estrellas en las que estaba presente la diversidad, cuando descubrió que en una mayoría, las estrellas, pertenecían a una de media docena de clases espectrales distintas. Su sistema de clasificación, ahora generalizado en la astronomía estelar, ordena los espectros por el color, desde las estrellas O blancoazuladas, pasando por las estrellas G amarillas como el Sol, hasta estrellas rojas M. Era un rasgo de simplicidad denajo de la asombrosa variedad de las estrellas.

Pronto se descubrió un orden más profundo, en 1911, cuando el ingeniero y astrónomo autodidacta danés Ejnar Hertzsprung analizó los datos de Cannon y Maury de las estrellas de dos cúmulos, las Híades y las Pléyades. Los cúmulos como estos son genuinos conjuntos de estrellas y no meras alineaciones al azar; hasta un observador inexperimentado salta entusiamado cuando recorre con el telecopio las Pléyades, con sus estrellas color azul verdoso enredadas en telarañas de polvo de diamante, o las Híades, cuyas estrellas varían en color desde el blanco mate hasta un amarillo apagado.

                                                                                       Las Híades

Hertzsprung utilizó los cúmulos como muestras de laboratorio con las que podía buscar una relación entre los colores y los brillos intrínsecos de las estrellas. Halló tal relación: la mayoría de las estrellas de ambos cúmulos caían en dos líneas suavemente curvadas. Esto, en forma de gráfico, fue el primer esbozo de un árbol de estrellas que desde entonces ha sido llamado diagrama Hertzsprung-Russell.

Diagrama de Hertzsprung-Russell - Wikipedia, la enciclopedia libre

El progreso en física, mientras tanto, estaba bloqueado por una barrera aparentemente insuperable. Esto era literal: el agente responsable era conocido como barrera de Coulomb, y por un tiempo frustó los esfuerzos de las físicos teóricos para comprender como la fusión nuclear podía producir energía en las estrellas.

Qué es la Fusión Nuclear? » TP - Laboratorio Químico

La línea de razonamiento que conducía a esa barrera era impecable. Las estrellas están formadas en su mayor parte por hidrógeno. (Esto se hace evidente en el estudio de sus espectros.) El núcleo del átomo de Hidrógeno consiste en un solo protón, y el protón contiene casi toda la masa del átomo. (Sabemos esto por los experimentos de Rutherford). Por tanto, el protón también debe contener casi toda la energía latente del átomo de hidrógeno. (Recordemos que la masa es igual a la energía: E = mc2.) En el calor de una estrella, los protones son esparcidos a altas velocidades -el calor intenso significa que las partículas involucradas se mueven a enormes velocidades- y, como hay muchos protones que se apiñan en el núcleo denso de una estrella, deben tener muchísimos choques. En resumen, la energía del Sol y las estrellas, puede suponerse razonablemente, implica las interacciones de los protones. Esta era la base de la conjetura de Eddintong de que la fuente de la energía estelar “difícilmente puede ser otra que la energía subatómica, la cual, como se sabe, existe en abundancia en toda materia”.

                                               Plasma en ebullición en la superficie del Sol

Hasta el momento todo lo que hemos repasado está bien pero, ¿que pasa con la Barrera de Coulomb? Los protones están cargados positivamente; las partículasd de igual carga se repelen entre sí; y este obstáculo parecía demasiado grande para ser superado, aun a la elevada velocidad a la que los protones se agitaban en el intenso calor del interior de las estrellas. De acuerdo con la física clásica, muy raras veces podían dos protones de una estrella ir con la rapidez suficiente para romper las murallas de sus campos de fuerza electromagnéticos y fundirse en un solo núcleo. Los cálculos decían que la tasa de colisión de protones no podía bastar para mantener las reacciones de fusión. Sin embargo, allí estaba el Sol, con el rostro radiante, riéndose de las ecuaciones que afirmaban que no podía brillar.

Sistemas planetarios lejanos tienen la forma del sistema solarAPRENDIENDO ELECTRONICA: Circuitos Electronicos - El atomo y los ...

Afortunadamente, en el ámbito nuclear, las reglas de la Naturaleza no se rigen por las de la mecánica de la física clásica, que tienen validez para grandes objetos, como guijarros y planetas, pero pierden esa validez en el reino de lo muy pequeño. En la escala nuclear, rigen las reglas de la indeterminación cuántica.  La mecánica cuántica demuestra que el futuro del protón sólo puede predecirse en términos de probabilidades: la mayoría de las veces el protón rebotará en la Barrera de Coulomb, pero de cuando en cuando, la atravesará. Este es el “efecto túnel cuántico”; que permite brillar a las estrellas.

George Gamow, ansioso de explotar las conexiones entre la astronomía y la nueva física exótica a la que era adepto, aplicó las probabilidades cuánticas a la cuestión de la fusión nuclear en las estrellas y descubrió que los protones pueden superar la Barrera de Coulomb. Esta historia es mucho más extensa y nos llevaría hasta los trabajos de Hans Bethe, Edward Teller y otros, así como, al famoso Fred Hoyle y su efecto Triple Alfa y otras maravillas que, nos cuentan la historia que existe desde los átomos a las estrellas del cielo.

emilio silvera