{"id":12108,"date":"2019-12-06T09:20:25","date_gmt":"2019-12-06T08:20:25","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=12108"},"modified":"2019-12-06T09:20:49","modified_gmt":"2019-12-06T08:20:49","slug":"el-l-fascinante-%e2%80%9cmundo%e2%80%9d-del-saber","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2019\/12\/06\/el-l-fascinante-%e2%80%9cmundo%e2%80%9d-del-saber\/","title":{"rendered":"El l fascinante \u201cmundo\u201d del saber"},"content":{"rendered":"
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\u00a0 \u00a1El Plasma! <\/a><\/h2>\n

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\"Resultado<\/p>\n

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\u00a1Qu\u00e9 historias! \u00a1Qu\u00e9 personajes! \u00a1Qu\u00e9 tiempos!<\/a><\/div>\n<\/div>\n

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\u00a0\"\"<\/p>\n

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\u00bfQu\u00e9 no ser\u00e1 capaz de inventar el hombre para descubrir los misterios de la naturaleza?<\/p>\n

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Ha pasado mucho tiempo desde que Rutherford identificara la primera part\u00edcula nuclear (la part\u00edcula alfa<\/a><\/a>). El camino ha sido largo y muy duro, con muchos intentos fallidos antes de ir consiguiendo los triunfos (los \u00fanicos que suenan), y muchos han sido los nombres que contribuyeron para conseguir llegar al conocimiento del \u00e1tomo y del n\u00facleo actual; los electrones<\/a> circulando alrededor del n\u00facleo, en sus diferentes niveles, con un n\u00facleo compuesto de protones<\/a> y neutrones<\/a> que, a su vez, son constituidos por los quarks<\/a> all\u00ed confinados por los gluones<\/a><\/a>, las part\u00edculas mediadoras de la fuerza nuclear fuerte<\/a><\/a>. Pero, \u00bfqu\u00e9 habr\u00e1 m\u00e1s all\u00e1 de los quarks<\/a>?, \u00bflas supercuerdas vibrantes? Alg\u00fan d\u00eda se sabr\u00e1.<\/p>\n

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\"\"\"Resultado<\/p>\n

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Part\u00edculas<\/strong><\/p>\n

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El universo de las part\u00edculas es fascinante. Cuando las part\u00edculas primarias chocan con \u00e1tomos y mol\u00e9culas en el aire, aplastan sus n\u00facleos y producen toda clase de part\u00edculas secundarias. En esta radiaci\u00f3n secundaria (a\u00fan muy energ\u00e9tica) la que detectamos cerca de la Tierra, por los globos enviados a la atm\u00f3sfera superior, han registrado la radiaci\u00f3n primaria.<\/p>\n

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El f\u00edsico estadounidense Robert Andrews Millikan, que recogi\u00f3 una gran cantidad de informaci\u00f3n acerca de esta radiaci\u00f3n (y que le dio el nombre de rayos c\u00f3smicos), decidi\u00f3 que deber\u00eda haber una clase de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica. Su poder de penetraci\u00f3n era tal que, parte del mismo, atravesaba muchos cent\u00edmetros de plomo. Para Millikan, esto suger\u00eda que la radiaci\u00f3n se parec\u00eda a la de los penetrantes rayos gamma<\/a><\/a>, pero con una longitud de onda m\u00e1s corta.<\/p>\n

Otros, sobre todo el f\u00edsico norteamericano Holly Compton, no estaban de acuerdo en que los rayos c\u00f3smicos fuesen part\u00edculas. Hab\u00eda un medio para investigar este asunto; si se trataba de part\u00edculas cargadas, deber\u00edan ser rechazadas por el campo magn\u00e9tico de la Tierra al aproximarse a nuestro planeta desde el espacio exterior. Compton estudi\u00f3 las mediciones de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica en varias latitudes y descubri\u00f3 que en realidad se curvaban con el campo magn\u00e9tico: era m\u00e1s d\u00e9bil cera del ecuador magn\u00e9tico y m\u00e1s fuerte cerca de los polos, donde las l\u00edneas de fuerza magn\u00e9tica se hund\u00edan m\u00e1s en la Tierra.<\/p>\n

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Las part\u00edculas c\u00f3smicas primarias, cuando entran en nuestra atm\u00f3sfera, llevan consigo unas energ\u00edas fant\u00e1sticas, muy elevadas. En general, cuanto m\u00e1s pesado es el n\u00facleo, m\u00e1s raro resulta entre las part\u00edculas c\u00f3smicas. N\u00facleos tan complejos como los que forman los \u00e1tomos de hierro se detectaron con rapidez; en 1.968, otros n\u00facleos como el del uranio. Los n\u00facleos de uranio constituyen s\u00f3lo una part\u00edcula entre 10 millones. Tambi\u00e9n se incluir\u00e1n aqu\u00ed electrones<\/a> de muy elevada energ\u00eda.<\/p>\n

Ahora bien, la siguiente part\u00edcula in\u00e9dita (despu\u00e9s del neutr\u00f3n<\/a><\/a>) se descubri\u00f3 en los rayos c\u00f3smicos. A decir verdad, cierto f\u00edsico te\u00f3rico hab\u00eda predicho ya este descubrimiento. Paul Adrien Dirac hab\u00eda deducido, fund\u00e1ndose en un an\u00e1lisis matem\u00e1tico de las propiedades inherentes a las part\u00edculas subat\u00f3micas, que cada part\u00edcula deber\u00eda tener su antipart\u00edcula<\/em> (los cient\u00edficos desean no s\u00f3lo que la naturaleza sea simple, sino tambi\u00e9n sim\u00e9trica). As\u00ed pues, deber\u00eda haber un antielectr\u00f3n<\/em>, salvo por su carga que ser\u00eda positiva y no negativa, id\u00e9ntico al electr\u00f3n; y un antiprot\u00f3n<\/a><\/a><\/em>, con carga negativa en vez de positiva<\/p>\n

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En 1.930, cuando Dirac expuso su teor\u00eda, no llam\u00f3 demasiado la atenci\u00f3n en el mundo de la ciencia. Pero, fiel a la cita, dos a\u00f1os despu\u00e9s apareci\u00f3 el antielectr\u00f3n<\/a>. Por entonces, el f\u00edsico americano Carl David Anderson trabajaba con Millikan en un intento por averiguar si los rayos c\u00f3smicos eran radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica o part\u00edculas. Por aquellas fechas, casi todo el mundo estaba dispuesto a aceptar las pruebas presentadas por Compton, seg\u00fan las cuales, se tratar\u00eda de part\u00edculas cargadas; pero Millikan no acababa de darse por satisfecho con tal soluci\u00f3n.<\/p>\n

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\"Resultado<\/p>\n

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Anderson se propuso averiguar si los rayos c\u00f3smicos que penetraban en una c\u00e1mara de ionizaci\u00f3n se curvaban bajo la acci\u00f3n de un potente campo magn\u00e9tico. Al objeto de frenar dichos rayos lo suficiente como para detectar la curvatura, si la hab\u00eda, puso en la c\u00e1mara una barrera de plomo de 6\u201935 mm de espesor. Descubri\u00f3 que, cuando cruzaba el plomo, la radiaci\u00f3n c\u00f3smica trazaba una estela curva a trav\u00e9s de la c\u00e1mara; y descubri\u00f3 algo m\u00e1s. A su paso por el plomo, los rayos c\u00f3smicos energ\u00e9ticos arrancaban part\u00edculas de los \u00e1tomos de plomo. Una de esas part\u00edculas dej\u00f3 una estela similar a la del electr\u00f3n<\/a>. \u00a1All\u00ed estaba, pues, el antielectr\u00f3n<\/a> de Dirac! Anderson le dio el nombre de positr\u00f3n. Tenemos aqu\u00ed un ejemplo de radiaci\u00f3n secundaria producida por rayos c\u00f3smicos. Pero a\u00fan hab\u00eda m\u00e1s, pues en 1.963 se descubri\u00f3 que los positrones figuraban tambi\u00e9n entre las radiaciones primarias.<\/p>\n

Abandonado a sus propios medios, el positr\u00f3n es tan estable como el electr\u00f3n<\/a> (\u00bfy por qu\u00e9 no habr\u00eda de serlo si el id\u00e9ntico al electr\u00f3n<\/a>, excepto en su carga el\u00e9ctrica?). Adem\u00e1s, su existencia puede ser indefinida. Ahora bien, en realidad no queda abandonado nunca a sus propios medios, ya que se mueve en un universo repleto de electrones<\/a>. Apenas inicia su veloz carrera (cuya duraci\u00f3n ronda la millon\u00e9sima de segundo), se encuentra ya con uno.<\/p>\n

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\"Resultado<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Detectan exceso de positrones en el Espacio<\/p>\n

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\"Dibujo20180517<\/a><\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 La presi\u00f3n en el interior del prot\u00f3n<\/a><\/p>\n

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“El prot\u00f3n<\/a> est\u00e1 formado por tres quarks<\/a> de valencia confinados entre una infinidad\u00a0de gluones<\/a> y pares quark-antiquark virtuales. Usando\u00a0electrones de alta energ\u00eda que se internan en el prot\u00f3n<\/a> y colisionan con los quarks<\/a> mediante dispersi\u00f3n de Compton se ha medido la distribuci\u00f3n radial de la presi\u00f3n a la que est\u00e1n sometidos los quarks<\/a> dentro del prot\u00f3n<\/a>. Se publica en Nature que la presi\u00f3n media alrededor del centro (en una\u00a0esfera de radio\u00a0menor de 0,6 femt\u00f3metros) alcanza los\u00a01035\u00a0pascales, como un orden de magnitud superior a la que se alcanza en el\u00a0centro de una estrella de neutrones<\/a>, cuyo m\u00e1ximo se estima en unos 1034\u00a0Pa (*).”<\/p>\n

La Ciencia de MUla Francis<\/p>\n

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\"Resultado\"Resultado<\/p>\n

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As\u00ed, durante un momento relampagueante quedaron asociados el electr\u00f3n<\/a> y el positr\u00f3n; ambas part\u00edculas girar\u00e1n en torno a un centro de fuerza com\u00fan. En 1.945, el f\u00edsico americano Arthur Edwed Ruark sugiri\u00f3 que se diera el nombre de positronio<\/em> a este sistema de dos part\u00edculas, y en 1.951, el f\u00edsico americano de origen austriaco\u00a0 Martin Deutsch consigui\u00f3 detectarlo gui\u00e1ndose por los rayos gamma<\/a><\/a> caracter\u00edsticos del conjunto.<\/p>\n

Pero no nos confundamos, aunque se forme un sistema positronio, su existencia durar\u00e1, como m\u00e1ximo, una diezmillon\u00e9sima de segundo. El encuentro del electr\u00f3n-positr\u00f3n provoca un aniquilamiento mutuo; s\u00f3lo queda energ\u00eda en forma de radiaci\u00f3n gamma. Ocurre pues, tal como hab\u00eda sugerido Einstein<\/a><\/a>: la materia puede convertirse en energ\u00eda y viceversa. Por cierto, que Anderson consigui\u00f3 detectar muy pronto el fen\u00f3meno inverso: desaparici\u00f3n s\u00fabita de rayos gamma<\/a><\/a> para dar origen a una pareja electr\u00f3n-positr\u00f3n. Este fen\u00f3meno se llama producci\u00f3n en pareja<\/em>. Anderson comparti\u00f3 con Hess el premio Nobel de F\u00edsica de 1.936.<\/p>\n

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Poco despu\u00e9s, los Joliot-Curie detectaron el positr\u00f3n por otros medios, y al hacerlo as\u00ed realizaron, de paso, un importante descubrimiento. Al bombardear los \u00e1tomos de aluminio con part\u00edculas alfa<\/a><\/a>, descubrieron que con tal sistema no s\u00f3lo se obten\u00edan protones<\/a>, sino tambi\u00e9n positrones. Cuando suspendieron el bombardeo, el aluminio sigui\u00f3 emitiendo positrones, emisi\u00f3n que s\u00f3lo con el tiempo se debilit\u00f3. Aparentemente hab\u00edan creado, sin propon\u00e9rselo, una nueva sustancia radiactiva. He aqu\u00ed la interpretaci\u00f3n de lo ocurrido seg\u00fan los Joliot-Curie: cuando un n\u00facleo de aluminio absorbe una part\u00edcula alfa<\/a><\/a>, la adici\u00f3n de los dos protones<\/a> transforma el aluminio (n\u00famero at\u00f3mico 13) en f\u00f3sforo (n\u00famero at\u00f3mico 15). Puesto que las part\u00edculas alfa<\/a><\/a> contienen cuatro nucleones<\/a><\/a> en total, el n\u00famero masivo se eleva 4 unidades, es decir, del aluminio 27 al f\u00f3sforo 31. Ahora bien, si al reaccionar se expulsa un prot\u00f3n<\/a><\/a> de ese n\u00facleo, la reducci\u00f3n en una unidad de sus n\u00fameros at\u00f3micos y masivos har\u00e1 surgir otro elemento, o sea, el silicio 30.<\/p>\n

Puesto que la part\u00edcula alfa<\/a><\/a> es el n\u00facleo del helio, y un prot\u00f3n<\/a><\/a> es el n\u00facleo del hidr\u00f3geno, podemos escribir la siguiente ecuaci\u00f3n de esta reacci\u00f3n nuclear<\/em>:<\/p>\n

aluminio 27 + helio 4 = silicio 30 + hidr\u00f3geno 1<\/p>\n

N\u00f3tese que los n\u00fameros m\u00e1sicos se equilibran:<\/p>\n

27 + 4 = 30 + 1<\/p>\n

Adentrarse en el universo de las part\u00edculas que componen los elementos de la tabla peri\u00f3dica, y en definitiva, la materia conocida, es verdaderamente fant\u00e1stico.<\/p>\n

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Tan pronto como los Joliot-Curie crearon el primer is\u00f3topo radiactivo artificial, los f\u00edsicos se lanzaron en tropel a producir tribus enteras de ellas. En realidad, las variedades radiactivas de cada elemento en la tabla peri\u00f3dica son producto de laboratorio. En la moderna tabla peri\u00f3dica, cada elemento es una familia con miembros estables e inestables, algunos procedentes de la naturaleza, otros s\u00f3lo del laboratorio. Por ejemplo, el hidr\u00f3geno presenta tres variedades: en primer lugar, el corriente, que tienen un solo prot\u00f3n<\/a><\/a>. En 1.932, el qu\u00edmico Harold Urey logr\u00f3 aislar el segundo. Lo consigui\u00f3 sometiendo a lenta evaporaci\u00f3n una gran cantidad de agua, de acuerdo con la teor\u00eda de que los residuos representar\u00edan una concentraci\u00f3n de la forma m\u00e1s pesada del hidr\u00f3geno que se conoc\u00eda, y, en efecto, cuando se examinaron al espectroscopio las \u00faltimas gotas de agua no evaporadas, se descubri\u00f3 en el espectro una leve l\u00ednea cuya posici\u00f3n matem\u00e1tica revelaba la presencia de hidr\u00f3geno pesado<\/em>.<\/p>\n

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\"Resultado\"Resultado<\/p>\n

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Fusi\u00f3n del Hidr\u00f3geno pesado<\/p>\n

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El n\u00facleo de hidr\u00f3geno pesado est\u00e1 constituido por un prot\u00f3n<\/a><\/a> y un neutr\u00f3n<\/a><\/a>. Como tiene un n\u00famero m\u00e1sico de 2, el is\u00f3topo es hidr\u00f3geno. Urey llam\u00f3 a este \u00e1tomo deuterio<\/a><\/a><\/em> (de la voz griega deutoros<\/em>, \u201csegundo\u201d), y el n\u00facleo deuter\u00f3n<\/em>. Una mol\u00e9cula de agua que contenga deuterio<\/a><\/a> se denomina agua pesada<\/em>, que tiene puntos de ebullici\u00f3n y congelaci\u00f3n superiores al agua ordinaria, ya que la masa del deuterio<\/a><\/a> es dos veces mayor que la del hidr\u00f3geno corriente. Mientras que \u00e9sta hierve a 100\u00ba C y se congela a 0\u00ba C, el agua pesada hierve a 101\u201942\u00ba C y se congela a 3\u201979\u00ba C. El punto de ebullici\u00f3n del deuterio<\/a><\/a> es de -23\u20197\u00ba K, frente a los 20\u20194\u00ba K del hidr\u00f3geno corriente. El deuterio<\/a><\/a> se presenta en la naturaleza en la proporci\u00f3n de una parte por cada 6.000 partes de hidr\u00f3geno corriente. En 1.934 se otorg\u00f3 a Urey el premio Nobel de Qu\u00edmica por su descubrimiento del deuterio<\/a><\/a>.<\/p>\n

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Representaci\u00f3n 3D animada de un deuterio<\/a><\/a>. Hay que tener en cuenta que la \u00f3rbita del electr\u00f3n<\/a> no es regular.<\/p>\n

El deuterio<\/a><\/a> result\u00f3 ser una part\u00edcula muy valiosa para bombardear los n\u00facleos. En 1.934, el f\u00edsico australiano Marcus Lawrence Edwin Oliphant y el austriaco P. Harteck atacaron el deuterio<\/a><\/a> con deuterones y produjeron una tercera forma de hidr\u00f3geno, constituido por un prot\u00f3n<\/a><\/a> y dos neutrones<\/a>. La reacci\u00f3n se plante\u00f3 as\u00ed:<\/p>\n

hidr\u00f3geno 2 + hidr\u00f3geno 2 = hidr\u00f3geno 3 + hidr\u00f3geno 1<\/p>\n

Este nuevo hidr\u00f3geno superpesado se denomin\u00f3 tritio<\/a><\/a><\/em> (del griego tritos<\/em>, \u201ctercero\u201d); su ebullici\u00f3n a 25\u00ba K y su fusi\u00f3n\u00a0 a 20\u20195\u00ba K.<\/p>\n

Como es mi costumbre, me desv\u00edo del tema y sin poderlo evitar, mis ideas (que parecen tener vida propia), cogen los caminos m\u00e1s diversos. Basta con que se cruce en el camino del trabajo que realizo un fugaz recuerdo; lo sigo y me lleva a destinos distintos de los que me propuse al comenzar. As\u00ed, en este caso, me pas\u00e9 a la qu\u00edmica, que tambi\u00e9n me gusta mucho y est\u00e1 directamente relacionada con la f\u00edsica; de hecho son hermanas: la madre de ambas son las matem\u00e1ticas. Las matem\u00e1ticas componen ese lenguaje que explica lo que las palanbras no pueden.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n<\/div>\n

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