{"id":666,"date":"2009-06-23T11:29:06","date_gmt":"2009-06-23T09:29:06","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=666"},"modified":"2009-06-23T11:30:18","modified_gmt":"2009-06-23T09:30:18","slug":"de-max-planck-y-otros","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2009\/06\/23\/de-max-planck-y-otros\/","title":{"rendered":"De Max Planck y otros"},"content":{"rendered":"

\"max_planck\"<\/a>Siempre me llam\u00f3 la atenci\u00f3n y se gan\u00f3 mi admiraci\u00f3n el f\u00edsico alem\u00e1n Max Planck (1858-1947), responsable, entre otros muchos logros, de la ley de radiaci\u00f3n de Planck que, de la distribuci\u00f3n de energ\u00eda radiada por un cuerpo negro.\u00a0 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.<\/p>\n

Estos peque\u00f1os paquetes se conocieron como cuantos<\/span> 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> est\u00e1 dada por la ecuaci\u00f3n que lleva su nombre:\u00a0Em<\/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>, Heisemberg, Schr\u00f6rdinger, Dirac, Feynman, y otros.<\/p>\n

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.\u00a0 Es posible que sea el f\u00edsico de la historia que m\u00e1s veces ha dado su nombre a conceptos de la f\u00edsica.<\/p>\n

<\/p>\n

Pongamos un par de ejemplos de su ingenio:<\/p>\n

    \n
  1. \"\" vale 10-35 metros<\/sup>\n

    Esta escala de longitud (veinte (20) ordenes de magnitud menor que el tama\u00f1o del prot\u00f3n<\/a> 10-15<\/sup> m.) es a la que la descripci\u00f3n cl\u00e1sica de la gravedad cesa de ser v\u00e1lida y deber ser tenida en cuenta la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.<\/p>\n

    En la formula que la describe, G es la constante gravitacional, \u0127 es la constante de Planck<\/a> racionalizada y c es la velocidad de la luz.<\/p>\n<\/li>\n

  2. \"\" Masa de Planck\n

    Es la masa de una part\u00edcula cuya longitud de onda Compton es igual a la longitud de Planck<\/a>.\u00a0 Est\u00e1 dada por la ecuaci\u00f3n 2), donde \u0127 es la constante de Planck<\/a> racionalizada, c es la velocidad de la luz y G es la constante gravitacional (los mismos t\u00e9rminos de la ecuaci\u00f3n 1), pero intercambi\u00e1ndolos de manera que tienen otro significado).<\/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 ella (a trav\u00e9s de E=mc2<\/sup>), requiere una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad.\u00a0 Como la masa de Planck<\/a> es del orden de 10-8<\/sup> 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<\/sup> 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.<\/p>\n

    \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 este por el que es necesaria una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad para estudiar aquellas condiciones.<\/p>\n

    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<\/li>\n<\/ol>\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-invisible, como predijo Dem\u00f3crito, pues conten\u00eda, por lo 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 con uvas en el cuerpo principal del \u00e1tomo de carga positiva.<\/p>\n

    Poco tiempo despu\u00e9s result\u00f3 evidente que exist\u00edan otras part\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.<\/p>\n

    Pero tambi\u00e9n quedaron al descubierto otras emisiones.\u00a0 Los Curie en Francia y Ernest Rutherford en Inglaterra, detectaron una emisi\u00f3n bastante menos penetrante que el flujo electr\u00f3nico.\u00a0 Rutherford la llam\u00f3 “rayos alfa”, y denomin\u00f3 “rayos beta” 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>”.\u00a0 As\u00ed mismo, se descubri\u00f3 que los rayos alfa estaban formados por part\u00edculas, que fueron llamadas “part\u00edculas alfa<\/a>”.\u00a0 Como ya sabemos, “alfa” y “beta” son las primeras letras del alfabeto griego y se escriben con los gr\u00e1ficos\u00a0\u03b1 y \u00df.<\/p>\n

    Entretanto, el qu\u00edmico franc\u00e9s Paul Verich Villard descubr\u00eda una tercera forma de emisi\u00f3n radiactiva, a la que dio el nombre de “rayos gamma<\/a>”, es decir, la tercera letra del alfabeto griego \u03b3.\u00a0 Pronto se identific\u00f3 como una radiaci\u00f3n an\u00e1loga a los rayos x, 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>.\u00a0 Por a\u00f1adidura, las desviaba en direcci\u00f3n opuesta.\u00a0 La cual significaba que la part\u00edcula alfa<\/a> ten\u00eda una carga positiva, es decir, contraria a la negativa del electr\u00f3n<\/a>.\u00a0 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>.\u00a0 Puso material radiactivo en un tubo de vidrio fino rodeado por vidrio grueso e hizo el vac\u00edo entre ambas superficies.\u00a0 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 llevarla a la incandescencia.\u00a0 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.\u00a0 Ello significa que la carga positiva de este \u00faltimo equivale a dos unidades, tomando como unidad la carga del hidrogeni\u00f3n.<\/p>\n

    M\u00e1s tarde, Rutherfor identific\u00f3 otra part\u00edcula positiva en el \u00e1tomo.\u00a0 A decir verdad, hab\u00eda sido detectada y reconocida ya muchos a\u00f1os antes.\u00a0 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.\u00a0 La denomin\u00f3 “rayos canales”.<\/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 Stark orient\u00f3 un espectroscopio de tal forma que los rayos cayeron sobre \u00e9ste, revelando la desviaci\u00f3n hacia el violeta.\u00a0 Por estos trabajos se le otorg\u00f3 el premio N\u00f3bel 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”.\u00a0 Entonces se comprob\u00f3 que las part\u00edculas de rayos positivos pod\u00edan atravesar f\u00e1cilmente la materia.\u00a0 De aqu\u00ed que fuesen considerados, por su volumen, mucho m\u00e1s peque\u00f1os que los iones corrientes o \u00e1tomos.\u00a0 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 las del hidrogeni\u00f3n, suponiendo que este ion 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<\/a>, Rutherford la llam\u00f3 “prot\u00f3n<\/a>” (del neutro griego prot\u00f3n<\/a>, “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 equilibran entre s\u00ed.\u00a0 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>.\u00a0 Pero entonces se plante\u00f3 el gran interrogante: \u00bfcu\u00e1l era la estructura de esas part\u00edculas en el \u00e1tomo?<\/p>\n

    \n

    El n\u00facleo at\u00f3mico<\/strong><\/span><\/p>\n

    El propio Rutherford empez\u00f3 a vislumbrar la respuesta.<\/p>\n

    Entre 1.906 y 1.908 (hace ahora un siglo) realiz\u00f3 constantes experimentos disparando part\u00edculas alfa<\/a> contra una l\u00e1mina sutil de metal (como oro o platino), para analizar sus \u00e1tomos.\u00a0 La mayor parte de los proyectiles atravesaron la barrera sin desviarse (como balas a trav\u00e9s de las hojas de un \u00e1rbol).\u00a0 Pero no todos.\u00a0 En la placa fotogr\u00e1fica que le sirvi\u00f3 de blanco tras el metal, Rutherford descubri\u00f3 varios impactos dispersos e insospechados alrededor del punto central. Comprob\u00f3 que algunas part\u00edculas hab\u00edan rebotado.\u00a0 Era como si en vez de atravesar las hojas, algunos proyectiles hubiesen chocado contra algo m\u00e1s s\u00f3lido.<\/p>\n

    Rutherford supuso que aquellas “balas” hab\u00edan chocado contra una especie de n\u00facleo denso, que ocupaba s\u00f3lo una parte m\u00ednima del volumen at\u00f3mico y ese n\u00facleo de intensa densidad, desviaban los proyectiles que acertaban a chocar contra \u00e9l.\u00a0 Ello ocurr\u00eda en muy raras ocasiones, lo cual demostraba que los n\u00facleos at\u00f3micos deb\u00edan ser realmente \u00ednfimos, porque un proyectil hab\u00eda de encontrar por fuerza muchos millones de \u00e1tomos al atravesar la l\u00e1mina met\u00e1lica.<\/p>\n

    Era l\u00f3gico suponer, pues, que los protones<\/a> constitu\u00edan ese n\u00facleo duro.\u00a0 Rutherford represent\u00f3 los protones<\/a> at\u00f3micos como elementos api\u00f1ados alrededor de un min\u00fasculo “n\u00facleo at\u00f3mico” que serv\u00eda de centro (despu\u00e9s de todo eso, hemos podido saber que el di\u00e1metro de ese n\u00facleo equivale a algo m\u00e1s de una cienmil\u00e9sima del volumen total del \u00e1tomo.)<\/p>\n

    En 1.908 se concedi\u00f3 a Rutherfor el premio N\u00f3bel de Qu\u00edmica, por su extraordinaria labor de investigaci\u00f3n sobre la naturaleza de la materia.\u00a0 El fue el responsable de importantes descubrimientos que permitieron conocer la estructura de los \u00e1tomos en esa primera avanzadilla.<\/p>\n

    Desde entonces se pueden descubrir con t\u00e9rminos m\u00e1s concretos los \u00e1tomos espec\u00edficos y sus diversos comportamientos.\u00a0 Por ejemplo, el \u00e1tomo de hidr\u00f3geno posee un solo electr\u00f3n<\/a>.\u00a0 Si se elimina, el prot\u00f3n<\/a> restante se asocia inmediatamente a alguna mol\u00e9cula vecina; y cuando el n\u00facleo desnudo de hidr\u00f3geno no encuentra por este medio un electr\u00f3n<\/a> que participe, act\u00faa como un prot\u00f3n<\/a> -es decir, una part\u00edcula subat\u00f3mica-, lo cual le permite penetrar en la materia y reaccionar con otros n\u00facleos si conserva la suficiente energ\u00eda.<\/p>\n

    emilio silvera<\/em><\/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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