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Neutrinos, electrones, fotones, luz

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Carnaval de Física    ~    Comentarios Comments (3)

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PARTÍCULAS BETA » Qué son, Características, Usos - Cumbre PueblosDesintegración beta - Wikipedia, la enciclopedia libre

Los físicos se vieron durante mucho tiempo turbados por el hecho de que a menudo, la partícula beta emitida en una desintegración del núcleo no alberga energía suficiente para compensar la masa perdida por el núcleo.  En realidad, los electrones no eran igualmente deficitarios.  Emergían con un amplio espectro de energías, y el máximo (conseguido por muy pocos electrones), era casi correcto, pero todos los demás no llegaban a alcanzarlo en mayor o menor grado.  Las partículas alfa emitidas por un nucleído particular poseían iguales energías en cantidades inesperadas.  En ese caso, ¿Qué era errónea en la emisión de partículas beta? ¿Qué había sucedido con la energía perdida?

Una Nobel no reconocida, Lise Meitner (1878-1968)

Lise Maitner

En 1.922, Lise Maitner se hizo por primera vez esta pregunta, y, hacia 1.930, Niels Bohr estaba dispuesto a abandonar el gran principio de conservación de la energía, al menos en lo concerniente a partículas subatómicas.  En 1.931, Wolfgang Pauli sugirió una solución para el enigma de la energía desaparecida.

Tipos de Emisiones

Tal solución era muy simple: junto con la partícula beta del núcleo se desprendía otra, que se llevaba la energía desaparecida.  Esa misteriosa segunda partícula tenía propiedades bastante extrañas.  No poseía carga ni masa.  Lo único que llevaba mientras se movía a la velocidad de la luz era cierta cantidad de energía.  A decir verdad, aquello parecía un cuerpo ficticio creado exclusivamente para equilibrar el contraste de energías.

Partícula beta - Wikipedia, la enciclopedia libre

Sin embargo, tan pronto como se propuso la posibilidad de su existencia, los físicos creyeron en ella ciegamente. Y esta certeza se incrementó al descubrirse el neutrón y al saberse que se desintegraba en un protón y se liberaba un electrón, que, como en la decadencia beta, portaba insuficientes cantidades de energía.  Enrico Fermi dio a esta partícula putativa el nombre de “neutrino”, palabra italiana que significa “pequeño neutro”.

La Desintegración Radiactiva, Partículas Beta, La Desintegración Beta  imagen png - imagen transparente descarga gratuita

El neutrón dio a los físicos otra prueba palpable de la existencia del neutrino.  Como ya he comentado en otra página de este trabajo, casi todas las partículas describen un movimiento rotatorio. Esta rotación se expresa, más o menos, en múltiples de una mitad según la dirección del giro.  Ahora bien, el protón, el neutrón y el electrón tienen rotación de una mitad. Por tanto, si el neutrón con rotación de una mitad origina un protón y un electrón, cada uno con rotación de una mitad, ¿qué sucede con la ley sobre conservación del momento angular? Aquí hay algún error. El protón y el electrón totalizan una mitad con sus rotaciones (si ambas rotaciones siguen la misma dirección) o cero (si sus rotaciones son opuestas); pero sus rotaciones no pueden sumar jamás una mitad. Sin embargo, por otra parte, el neutrino viene a solventar la cuestión.

Resonancia magnética nuclear (RMN)

Supongamos que la rotación del neutrón sea +½. Y admitamos también que la rotación del protón sea +½ y la del electrón -½, para dar un resultado neto de o. Demos ahora al neutrino una rotación de +½, y la balanza quedará equilibrada.

Física del Espín Nuclear – Experimentos de Física

+½(n)=+½(p)-½(e)+½(neutrino)

Pero aun queda algo por equilibrar.  Una sola partícula (el neutrón) ha formado dos partículas (el protón y el electrón), y, si incluimos el neutrino, tres partículas.  Parece más razonable suponer que el neutrón se convierte en dos partículas y una antipartícula.  En otras palabras: lo que realmente necesitamos equilibrar no es un neutrino, sino un antineutrino.

Desintegración beta - Wikipedia, la enciclopedia libre

El propio neutrino surgiría de la conversación de un protón en un neutrón.  Así, pues, los productos serían un neutrón (partícula), un positrón (antipartícula) y un neutrino (partícula). Esto también equilibra la balanza.

En otras palabras, la existencia de neutrinos y antineutrinos debería salvar no una, sino tres, importantes leyes de conservación: la conservación de la energía, la de conservación del espín y la de conservación de partícula/antipartícula.

Es importante conservar esas leyes puesto que parece estar presentes en toda clase de reacciones nucleares que no impliquen electrones o positrones, y sería muy útil si también se hallasen presentes en reacciones que incluyesen esas partículas.

Las enanas blancas, posible origen de la vida en el universoMuseo de Astronomía y Geodesia

También en el proceso de formación de las estrellas enanas blancas primero y de neutrones después (cuando las estrellas moribundas tienen varias veces la masa del Sol), se forman Nebulosas planetarias y Nebulosas ordinarias, y en ambos casos,

Qué son las estrellas de neutrones?Estrella de neutrones - EcuRed

el Principio de exclusión de Pauli para los Fermiones, hace que se degeneren los electrones para estabilizar a las enanas blancas, y, se fusionen protones y electrones para formar neutrones que conforman la estrella del mismo nombre.

Reacciones nucleares en los interiores estelares

Las más importantes conversiones protón-neutrón son las relaciones con las reacciones nucleares que se desarrollan en el Sol y en los astros.  Por consiguiente, las estrellas emiten radiaciones rápidas de neutrinos, y se calcula que tal vez pierdan a causa de esto el 6 u 8 % de su energía.  Pero eso, sería meternos en otra historia y, por mi parte, con la anterior explicación solo trataba de dar una muestra del ingenio del hombre que, como habréis visto, no es poco.

Desde que puedo recordar, he sido un amante de la Física. Me asombran cuestiones como la luz, su naturaleza de un conglomerado de colores, ondas y partículas, su velocidad que nos marca el límite del máximo que podemos correr en nuestro Universo, y en fin, muchos otros misterios que encierra esa cosa tan cotidiana que nos rodea y lo inunda todo haciendo posible que podamos ver por donde vamos, que las plantas vivan y emitan oxígeno o que nos calentemos.  Realmente, sin luz, nuestra vida no sería posible.

Entonces… ¿Qué es realmente la luz?

Miden, por primera vez, la luz de todas las estrellas que han existido en  el Universo - PDM Productos Digitales MóvilesAstronomía | Hallan una galaxia que se creía que no podía existir en el  Universo | TECNOLOGIA | EL COMERCIO PERÚ

Aura Luz De Estrellas En El Universo, Ilustración De Fondo Fotos, Retratos,  Imágenes Y Fotografía De Archivo Libres De Derecho. Image 36758943.La expansión del universo se está acelerando más de lo calculado?

                La Luz está presente en múltiples acontecimientos cotidianos del Universo

La velocidad de la luz: inmersa en la oscuridad | www-revista.iaa.esEl Universo: La Velocidad de la Luz en Escuchando Documentales en mp3(26/09  a las 12:57:10) 44:09 13059657 - iVoox

La Radiación electromagnética (mediada por Bosones que llamamos fotones o cuentos de luz)-

Los fotones, al contrario que los fermiones, se juntan para formar resplandores luminosos en energías

Explicación a cómo se hizo la luz en el UniversoCientíficos explican cómo se hizo la luz en el universo | RPP Noticias

La luz es la que posibilita que el Universo sea transparente y podamos ver los objetos que contiene

Sin la presencia de luz… ¡sería otro Universo! Cuando se liberaron los fotones, todo fue transparente.

Muchos (casi todos) opinan que es algo inmaterial. Los objetos materiales, grandes o muy pequeños como las galaxias o los electrones, son materia.  La luz, sin embargo, se cree que es inmaterial, dos rayos de luz se cruzan sin afectarse el uno al otro.

Sin embargo, yo que, desde luego, no soy un experto, opino en cambio que la luz, es simplemente una forma de energía lumínica, otra forma en la que se puede presentar la materia.  Nosotros mismos, en última instancia, somos luz. Es decir, la luz podría ser la respuesta a todos nuestros enigmas, toda vez que, la luz, creo que es el estado más alto y sublime que puede ocupar la materia en el orden del Universo.

Respuestas cortas (I): ¿Por qué la luz no tiene masa, si tiene energía? –  Ciencia de Sofá

Aunque es cierto que la luz tiene energía, las partículas que la componen, los fotones, no tienen masa en reposo. Decimos que, precisamente por eso viajan a la velocidad de c. Los fotones, la luz, nunca está en reposo, siempre se mueve y, precisamente por eso su forma única es energía.

Está claro que, los estudiosos de la época antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consistía en partículas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en línea recta, que se reflejaba en un espejo con un ángulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.

El espectro visible de la luz

Cuando la luz entra en un cristal, o en alguna sustancia transparente, de una forma oblicua (es decir, en un ángulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una dirección que forma un ángulo menor respecto de la vertical.  La exacta relación entre el ángulo original y el ángulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1.621 por el físico neerlandés Willerbrord Snell.  No publicó sus hallazgos y el filósofo francés René Descartes descubrió la ley, independientemente, en 1.637.

Newton y la descomposición de la luz

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton en 1.666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitación oscura a través de una grieta e las persianas, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta aún más en la misma dirección cuando sale por una segunda cara del prisma. (Las dos refracciones en la misma dirección se originan por que los dos lados del prisma de se encuentran en ángulo en vez de en forma paralela, como sería el caso en una lámina ordinaria de cristal.)

Newton atrapó el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracción reforzada.  Descubrió que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extendía en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta, en este orden.

Newton dedujo de ello que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores.  La amplia banda de sus componentes se denominó spectrum (palabra latina que significa “espectro” fantasma).

Newton llegó a la conclusión de que la luz se componía de diminutas partículas (“corpúsculos”), que viajaban a enormes velocidades.

Pin en CarmenRoldánTEORÍAdelCOLORparaESO

Le surgieron y se planteó algunas inquietudes cuestiones. ¿Por qué se refractaban las partículas de luz verde más que los de luz amarilla? ¿Cómo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbase mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre partículas? Claro que, cuando se hacían estas preguntas no sabían que, la luz se refracta y toma velocidades distintas según el medio en el que viaje, y, precisamente por eso, nosotros podemos ver los objetos cuando la luz incide en ellos, de otra manera, estaríamos ciegos.

Christian Huygens (1629-1695). Dutch Mathematician And Physicist. Huygens  Investigating The Laws Governing The Impact Of … | Wood engraving, 19th  century, Century

En 1.678, el físico neerlandés Christian Huyghens (un científico polifacético que había construido el primer reloj de péndulo y realizado importantes trabajos astronómicos) propuso una teoría opuesta: la de que la luz se componía de minúsculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no sería difícil explicar los diversos difracciones de los diferentes tipos de luz a través de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se movía más despacio en ese medio refractante que en el aire.  La cantidad de refracción variaría con la longitud de las ondas: cuanto más corta fuese tal longitud, tanto mayor sería la refracción.   Ello significaba que la luz violeta (la más sensible a este fenómeno) debía de tener una longitud de onda mas corta que la luz azul, ésta, más corta que la verde, y así sucesivamente.

Sabes cuántos colores ve el ojo humano? - El Blog de Medical Óptica Audición

Lo que permitía al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre longitudes de onda.  Y, como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podrían cruzarse sin dificultad alguna.  (Las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades.)

LA LUZ

Pero la teoría de Huyqhens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qué se movían en línea recta los rayos luminosos; ni por qué proyectaban sombras recortadas; ni aclaraba por qué las ondas luminosas no podían rodear los obstáculos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y de agua.  Por añadidura, se objetaba que si la luz consistía en ondas, ¿Cómo podía viajar por el vacío, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las Estrellas? ¿Cuál era esa mecánica ondulatoria?

Además de todas esas preguntas podríamos plantear unos miles más, ya que, en realidad, nadie sabe dar una explicación auto-consistente dentro del ámbito puramente científico que nos diga, de una vez por todas, qué es, en realidad la LUZ.

emilio silvera

 

  1. 1
    leon garzon ruiperez
    el 19 de julio del 2011 a las 23:29

    En la construcción científica debe incluirse el propio investigador, puesto que formamos parte del sistema objeto de estudio. El concepto de investigador indeterminado es una forma de universalizar la ciencia, lo que ha venido haciéndome desde que se se formalizo su concepto. Nosotros vamos más allá y consideramos que nuestra posición en el mundo es paradójica, algo parecido a la situación de un bebe que preguntase por el desarrollo embrionario que le construyo y colocó en el mundo. Admitiendo que existe el electrón, cualquier fenómeno es una interacción entre los electrones del medio y los nuestros, como sería el caso de la explicación de los sentidos como el tacto y derivados,pero las cosas se complican cuando se trata de la visión siendo necesario entonces acudir a las llamadas propiedades emergentes del cerebro.¿ Que podemos hacer? Aprender del mundo analizando las pautas de comportamiento de los sistemas y admitir lo que no sea una estuoidez, como es el caso de la inmensidad del espacio.etcetc.Leon Garzon

    Responder
  2. 2
    leon garzon ruiperez
    el 19 de julio del 2011 a las 23:31

    En la construcción científica debe incluirse el propio investigador, puesto que formamos parte del sistema objeto de estudio. El concepto de investigador indeterminado es una forma de universalizar la ciencia, lo que ha venido haciéndose desde que se se formalizo su concepto. Nosotros vamos más allá y consideramos que nuestra posición en el mundo es paradójica, algo parecido a la situación de un bebe que preguntase por el desarrollo embrionario que le construyo y colocó en el mundo. Admitiendo que existe el electrón, cualquier fenómeno es una interacción entre los electrones del medio y los nuestros, como sería el caso de la explicación de los sentidos como el tacto y derivados,pero las cosas se complican cuando se trata de la visión siendo necesario entonces acudir a las llamadas propiedades emergentes del cerebro.¿ Que podemos hacer? Aprender del mundo analizando las pautas de comportamiento de los sistemas y admitir lo que no sea una estuoidez, como es el caso de la inmensidad del espacio.etcetc.Leon Garzon

    Responder
    • 2.1
      emilio silvera
      el 20 de julio del 2011 a las 7:58

      Amigo León, como a tantos otros nos pasa, veo que a tí también te inquietan muchas de las “razones” que no siempre podemos o sabemos aplicar a la realidad del mundo que nos rodea, y, como bien dices, nosotros estamos implicados en el mismo enigma que tratamos de desvelar.
      Nuestro cerebro está directa y realmente conectado con ese Universo nuestro que tratamos de conocer, formamos parte de él, estamos supeditados a sus fuerzas y constantes, y, desde luego, aunque con limitaciones que, cada día serán menos, iremos avanzando hasta llegar a “saber”, aunque creo, que nunca se lograrán todas las respuestas. Sería una catástrofe el tenerlo todo y no tener nada por lo que luchar. ¿Moriría nuestra curiosidad? y, si fuese así, que haríamos sin esa fuerza impulsora.
      ¡La complejidad! Siempre estará con nosotros y, gracias a ella, siemopre tendremos motivos para pensar, imaginar y descubrir, creo que ese es nuestro destino y, también, la única manera de seguir adelante en este complicado universo nuestro.
      Un saludo amigo

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