{"id":1864,"date":"2010-05-01T11:00:01","date_gmt":"2010-05-01T09:00:01","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=1864"},"modified":"2010-05-01T11:00:23","modified_gmt":"2010-05-01T09:00:23","slug":"radiacion","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/05\/01\/radiacion\/","title":{"rendered":"Radiaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

La radiaci\u00f3n de cuerpo negro es la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica emitida por un cuerpo negro. Se extiende sobre todo el rango de longitudes de onda y la disminuci\u00f3n de energ\u00edas sobre este rango tiene una forma caracter\u00edstica con un m\u00e1ximo en una cierta longitud de onda, desplaz\u00e1ndose a longitudes de onda m\u00e1s cortas al aumentar las temperaturas*<\/a><\/a>.<\/p>\n

Hablar, sin m\u00e1s especificaciones, de radiaci\u00f3n, es estar refiri\u00e9ndonos a una energ\u00eda que viaja en forma de ondas electromagn\u00e9ticas o fotones<\/a> por el universo. Tambi\u00e9n nos podr\u00edamos estar refiriendo a un chorro de part\u00edculas, especialmente part\u00edculas alfa<\/a> o beta de una fuente radiactiva o neutrones<\/a> de un reactor nuclear.<\/p>\n

La radiaci\u00f3n act\u00ednida es la electromagn\u00e9tica que es capaz de iniciar una reacci\u00f3n qu\u00edmica. El t\u00e9rmino es usado especialmente para la radiaci\u00f3n ultravioleta y tambi\u00e9n para denotar radiaci\u00f3n que podr\u00eda afectar a las emulsiones fotogr\u00e1ficas.<\/p>\n

Radiaci\u00f3n blanda, radiaci\u00f3n c\u00f3smica, radiaci\u00f3n de calor, radiaci\u00f3n de fondo, de fondo de microondas, radiaci\u00f3n dura, electromagn\u00e9tica, radiaci\u00f3n gamma, infrarroja, ionizante, monocrom\u00e1tica, policrom\u00e1tica, de sincrot\u00f3n, ultravioleta, de la teor\u00eda cu\u00e1ntica, de radiactividad<\/a>… y, como se puede ver, la radiaci\u00f3n en sus diversas formas es un universo en s\u00ed misma.<\/p>\n

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Siempre me llam\u00f3 la atenci\u00f3n y se gan\u00f3 mi admiraci\u00f3n el f\u00edsico alem\u00e1n Max Planck (1.858 – 1.947), responsable entre otros muchos logros de la ley de radiaci\u00f3n de Planck, que da la distribuci\u00f3n de energ\u00eda radiada por un cuerpo negro. Introdujo en f\u00edsica el concepto novedoso de que la energ\u00eda es una cantidad que es radiada por un cuerpo en peque\u00f1os paquetes discretos, en vez de una emisi\u00f3n continua. Estos peque\u00f1os paquetes se conocieron como cuantos<\/em> y la ley formulada es la base de la teor\u00eda cu\u00e1ntica.<\/p>\n

Einstein<\/a> se inspir\u00f3 en este trabajo para a su vez presentar el suyo propio sobre el efecto fotoel\u00e9ctrico, donde la energ\u00eda m\u00e1xima cin\u00e9tica del fotoelectr\u00f3n<\/a>, Em<\/sub><\/em>, est\u00e1 dada por la ecuaci\u00f3n que lleva su nombre: Em<\/sub> = hf – \u03a6.<\/p>\n

Planck public\u00f3 en 1.900 un art\u00edculo sobre la radiaci\u00f3n de cuerpo negro que sent\u00f3 las bases para la teor\u00eda de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica que m\u00e1s tarde desarrollaron otros, como el mismo Einstein<\/a>, Heisenberg, Schr\u00f6dinger, Dirac, Feymann, etc. Todos los f\u00edsicos son conocedores de la enorme contribuci\u00f3n que Max Planck hizo en f\u00edsica: la constante de Planck<\/a>, radiaci\u00f3n de Planck, longitud de Planck<\/a>, unidades de Planck, etc. Es posible que sea el f\u00edsico de la historia que m\u00e1s veces ha dado su nombre a conceptos de f\u00edsica. Pongamos un par te ejemplos de su ingenio:<\/p>\n

1.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\"long_planck\" vale 10-35<\/sup> metros. Esta escala de longitud (veinte \u00f3rdenes de magnitud menor que el tama\u00f1o del prot\u00f3n<\/a>, de 10-15 m) es a la que la descripci\u00f3n cl\u00e1sica de gravedad cesa de ser v\u00e1lida y debe ser tenida en cuenta la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. En la f\u00f3rmula que la describe, G<\/em> es la constante gravitacional, \u0127<\/em> es la constante de Planck<\/a> racionalizada y c<\/em> en la velocidad de la luz.<\/p>\n

2.\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \"masa_planck\". Es la masa de una part\u00edcula cuya longitud de onda Compton es igual a la longitud de Planck<\/a>. En la ecuaci\u00f3n, \u0127<\/em> es la constante de Planck<\/a> racionalizada, c<\/em> es la velocidad de la luz y G<\/em> es la constante gravitacional.<\/p>\n

La descripci\u00f3n de una part\u00edcula elemental de esta masa, o part\u00edculas que interaccionan con energ\u00edas por part\u00edculas equivalentes a ellas (a trav\u00e9s de E = mc2<\/sup>), requiere de una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad. Como la masa de Planck<\/a> es del orden de 10-8 Kg (equivalente a una energ\u00eda de 1019<\/sup> GeV) y, por ejemplo, la masa del prot\u00f3n<\/a> es del orden de 10-27 Kg y las mayores energ\u00edas alcanzables en los aceleradores de part\u00edculas actuales son del orden de 103<\/sup> GeV, los efectos de gravitaci\u00f3n cu\u00e1ntica no aparecen en los laboratorios de f\u00edsica de part\u00edculas. \u00danicamente en un laboratorio aparecieron part\u00edculas que ten\u00edan energ\u00edas del orden de la masa de Planck<\/a>: en el universo primitivo, de acuerdo con la teor\u00eda del Big Bang<\/a>, motivo \u00e9ste por el que es necesaria una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad para estudiar aquellas condiciones. Esta energ\u00eda de la que estamos hablando, del orden de 1019<\/sup> GeV (inalcanzable para nosotros), es la que necesitamos para verificar la teor\u00eda de supercuerdas<\/a>.<\/p>\n

Siempre, desde que puedo recordar, me llam\u00f3 la atenci\u00f3n los misterios y secretos encerrados en la naturaleza, y la innegable batalla mantenida a lo largo de la historia por los cient\u00edficos para descubrirlos.<\/p>\n

Hacia 1.900 se sab\u00eda que el \u00e1tomo no era una part\u00edcula simple e indivisible, como predijo Dem\u00f3crito, pues conten\u00eda, al menos, un corp\u00fasculo subat\u00f3mico: el electr\u00f3n<\/a>, cuyo descubridor fue J. J. Thomson, el cual supuso que los electrones<\/a> se arracimaban como uvas en el cuerpo principal del \u00e1tomo de carga positiva.<\/p>\n

Poco tiempo despu\u00e9s result\u00f3 evidente que exist\u00edan otras subpart\u00edculas en el interior del \u00e1tomo. Cuando Becquerel descubri\u00f3 la radiactividad<\/a>, identific\u00f3 como emanaciones constituidas por electrones<\/a> algunas de las radiaciones emitidas por sustancias radiactivas. Pero tambi\u00e9n quedaron al descubierto otras emisiones. Los Curie en Francia y Ernest Rutherford en Inglaterra detectaron una emisi\u00f3n bastante menos penetrante que el flujo electr\u00f3nico. Rutherford la llam\u00f3 rayos alfa<\/em>, y denomin\u00f3 rayos beta <\/em>a la emisi\u00f3n de electrones<\/a>.<\/p>\n

Los electrones<\/a> volantes constitutivos de esta \u00faltima radiaci\u00f3n son, individualmente, part\u00edculas beta<\/a>. As\u00ed mismo, se descubri\u00f3 que los rayos alfa estaban formados por part\u00edculas, que fueron llamadas part\u00edculas alfa<\/a>. Como ya sabemos, alfa<\/em> y beta<\/em> son las primeras letras del alfabeto griego y se escriben con los gr\u00e1ficos \u03b1 y \u03b2.<\/p>\n

Entretanto, el qu\u00edmico franc\u00e9s Paul Ulrico Villard descubr\u00eda una tercera forma de emisi\u00f3n radiactiva, a la que dio el nombre de rayos gamma<\/a><\/em>, es decir, la tercera letra del alfabeto griego (\u03b3). Pronto se identific\u00f3 como una radiaci\u00f3n an\u00e1loga a los rayos X<\/a>, aunque de menor longitud de onda.<\/p>\n

Mediante sus experimentos, Rutherford comprob\u00f3 que un campo magn\u00e9tico desviaba las part\u00edculas alfa<\/a> con mucho menos fuerza que las part\u00edculas beta<\/a>. Por a\u00f1adidura, las desviaba en direcci\u00f3n opuesta, lo cual significaba que la part\u00edcula alfa<\/a> ten\u00eda una carga positiva, es decir, contraria a la negativa del electr\u00f3n<\/a>. La intensidad de tal desviaci\u00f3n permiti\u00f3 calcular que la part\u00edcula alfa<\/a> ten\u00eda como m\u00ednimo una masa dos veces mayor que la del hidrogeni\u00f3n, cuya carga positiva era la m\u00e1s peque\u00f1a conocida hasta entonces.<\/p>\n

En 1.909, Rutherford pudo aislar las part\u00edculas alfa<\/a>. Puso material radiactivo en un tubo de vidrio fino rodeado por vidrio grueso, e hizo el vac\u00edo entre ambas superficies. Las part\u00edculas alfa<\/a> pudieron atravesar la pared fina, pero no la gruesa, lo que dio lugar a que las part\u00edculas quedaran aprisionadas entre ambas, y Rutherford recurri\u00f3 entonces a la descarga el\u00e9ctrica para excitar las part\u00edculas alfa<\/a>, hasta llevarlas a la incandescencia. Entonces mostraron los rayos espectrales del helio.<\/p>\n

Hay pruebas de que las part\u00edculas alfa<\/a> producidas por sustancias radiactivas en el suelo constituyen el origen del helio en los pozos de gas natural.<\/p>\n

Si la part\u00edcula alfa<\/a> es helio, su masa debe ser cuatro veces mayor que la del hidr\u00f3geno. Ello significa que la carga positiva de \u00e9ste \u00faltimo equivale a dos unidades, tomando como unidad la carga del hidrogeni\u00f3n.<\/p>\n

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

M\u00e1s tarde, Rutherford identific\u00f3 otra part\u00edcula positiva en el \u00e1tomo. A decir verdad, hab\u00eda sido detectada y reconocida ya muchos a\u00f1os antes. En 1.886, el f\u00edsico alem\u00e1n Eugen Goldstein, empleando un tubo cat\u00f3dico con un c\u00e1todo perforado, descubri\u00f3 una nueva radiaci\u00f3n que flu\u00eda por los orificios del c\u00e1todo en direcci\u00f3n opuesta a la de los rayos cat\u00f3dicos. La denomin\u00f3 rayos canales<\/em>.<\/p>\n

En 1.902, esta radiaci\u00f3n sirvi\u00f3 para detectar por vez primera el efecto Doppler-Fizean respecto a las ondas luminosas de origen terrestre. El f\u00edsico alem\u00e1n de nombre Johannes Stara orient\u00f3 un espectroscopio de tal forma que los rayos cayeron sobre \u00e9ste, revelando la desviaci\u00f3n hacia el violeta. Por estos trabajos se le otorg\u00f3 el premio Nobel de F\u00edsica en 1.919.<\/p>\n

Puesto que los rayos canales se mueven en direcci\u00f3n opuesta a los rayos cat\u00f3dicos de carga negativa, Thomson propuso que se diera a esta radiaci\u00f3n el nombre de rayos positivos<\/em>. Entonces se comprob\u00f3 que las part\u00edculas de rayos positivos pod\u00edan atravesar f\u00e1cilmente la materia. De aqu\u00ed que fuesen considerados, por su volumen, mucho m\u00e1s peque\u00f1os que los iones corrientes o \u00e1tomos. La desviaci\u00f3n determinada, en su caso, por un campo magn\u00e9tico, puso de relieve que la m\u00e1s \u00ednfima de estas part\u00edculas ten\u00eda carga y masa similares a los del hidrogeni\u00f3n, suponiendo que este i\u00f3n contuviese la misma unidad posible de carga positiva.<\/p>\n

Por consiguiente se dedujo que la part\u00edcula del rayo positivo era la part\u00edcula positiva elemental, o sea, el elemento contrapuesto al electr\u00f3n; Rutherford lo llam\u00f3 prot\u00f3n<\/a><\/em> (del neutro griego proton<\/em>, “lo primero”).<\/p>\n

Desde luego, el prot\u00f3n<\/a> y el electr\u00f3n<\/a> llevan cargas el\u00e9ctricas iguales, aunque opuestas; ahora bien, la masa del prot\u00f3n<\/a>, referida al electr\u00f3n<\/a>, es 1.836 veces mayor (como se\u00f1alo en el gr\u00e1fico anterior).<\/p>\n

Parec\u00eda probable pues que el \u00e1tomo estuviese compuesto por protones<\/a> y electrones<\/a>, cuyas cargas se equilibraran entre s\u00ed. Tambi\u00e9n parec\u00eda claro que los protones<\/a> se hallaban en el interior del \u00e1tomo y no se desprend\u00edan, como ocurr\u00eda f\u00e1cilmente con los electrones<\/a>. Pero entonces se plante\u00f3 el gran interrogante: \u00bfcu\u00e1l era la estructura de esas part\u00edculas en el \u00e1tomo?<\/p>\n

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

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*<\/a> Ley de Stefan y Ley de desplazamiento de Wien. Volver<\/a><\/p>\n

\r\n\t\t\r\n\t\t
<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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