{"id":11095,"date":"2025-06-05T06:44:02","date_gmt":"2025-06-05T05:44:02","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=11095"},"modified":"2025-06-05T06:45:05","modified_gmt":"2025-06-05T05:45:05","slug":"los-nucleos-la-masa-la-energia%e2%80%a6%c2%a1la-luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2025\/06\/05\/los-nucleos-la-masa-la-energia%e2%80%a6%c2%a1la-luz\/","title":{"rendered":"Los n\u00facleos, la masa, la energ\u00eda\u2026\u00a1La Luz!"},"content":{"rendered":"
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La part\u00edcula emitida por un n\u00facleo radiactivo, por lo general lleva una considerable cantidad de energ\u00eda. Y, \u00bfde d\u00f3nde procede esa energ\u00eda? Es el resultado de la conversi\u00f3n en energ\u00eda de una peque\u00f1a parte<\/a> del n\u00facleo (E = mc2<\/sup>); en otras palabras, el n\u00facleo siempre pierde un poco de masa en el acto de expeler la part\u00edcula.<\/p>\n

Los f\u00edsicos se vieron durante<\/a> mucho tiempo turbados por el hecho de que, a menudo, la part\u00edcula beta<\/a><\/a> emitida en una desintegraci\u00f3n del n\u00facleo no alberga energ\u00eda suficiente para<\/a> compensar la masa perdida por el n\u00facleo. En realidad, los electrones<\/a> no eran igualmente deficitarios. Emerg\u00edan con un amplio espectro de energ\u00edas, y el m\u00e1ximo (corregido por muy pocos electrones<\/a>) era casi correcto, pero todos los dem\u00e1s no llegaban a alcanzarlo en mayor o menos<\/a> grado. Las part\u00edculas alfa<\/a><\/a> emitidas por un nucleido particular pose\u00edan iguales energ\u00edas en cantidades inesperadas. En ese caso, \u00bfQu\u00e9 era err\u00f3neo en la emisi\u00f3n de part\u00edculas beta<\/a><\/a>?, \u00bfqu\u00e9 hab\u00eda sucedido con la energ\u00eda perdida?<\/p>\n<\/div>\n

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\"Lise<\/p>\n

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En 1.922, Lise Maitner<\/strong> se hizo por primera vez esta<\/a> pregunta, y hacia 1.936 Niels Bohr estaba dispuesto a abandonar el gran principio de conservaci\u00f3n de la energ\u00eda, al menos en lo concerniente a part\u00edculas subat\u00f3micas. En 1.931 Wolfgang Pauli sugiri\u00f3 una soluci\u00f3n para el enigma de la energ\u00eda desaparecida. Tal soluci\u00f3n era muy simple: junto con la part\u00edcula beta<\/a><\/a> del n\u00facleo se desprend\u00eda otra, que se llevaba la energ\u00eda desaparecida. Esa misteriosa segunda part\u00edcula ten\u00eda propiedades bastante extra\u00f1as; no pose\u00eda carga ni masa. Lo \u00fanico que llevaba mientras se mov\u00eda a la velocidad de la luz era cierta cantidad de energ\u00eda. A decir verdad, aquello parec\u00eda un cuerpo ficticio creado exclusivamente para equilibrar el contraste de energ\u00edas.<\/p>\n

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Habitualmente aceptamos que la f\u00edsica es la ciencia que estudia la estructura y propiedades de la materia y la energ\u00eda, las formas de existencia de las mismas en el espacio y el tiempo, as\u00ed como las leyes de rigen sus interacciones. En este definici\u00f3n no hay limitaciones precisas entre<\/a> la naturaleza viviente e inanimada, y aunque ello no implica la reducci\u00f3n de todas las ciencias a la f\u00edsica, se deduce que las bases te\u00f3ricas finales de cualquier dominio de las ciencias naturales tienen una naturaleza f\u00edsica.<\/p>\n

Pero<\/a>, sigamos\u2026<\/p>\n

Sin embargo, tan pronto como se propuso la posibilidad de su existencia, los f\u00edsicos creyeron en ella ciegamente. Y esta<\/a> certeza se increment\u00f3 al descubrirse el neutr\u00f3n<\/a><\/a> y al saberse que se desintegraba en un prot\u00f3n<\/a><\/a> y liberaba un electr\u00f3n<\/a> que, como<\/a> en la decadencia beta, portaba insuficientes cantidades de energ\u00eda. Enrico Fermi<\/a> dio a esta part\u00edcula putativa el nombre<\/a> de neutrino<\/em>, palabra italiana que significa \u201cpeque\u00f1o neutro\u201d.<\/p>\n

El neutr\u00f3n<\/a><\/a> dio a los f\u00edsicos otra prueba palpable de la existencia del neutrino<\/a>. Como ya he comentado en otra p\u00e1gina de este trabajo, casi todas las part\u00edculas describen un movimiento rotatorio. Esta rotaci\u00f3n se expresa, m\u00e1s o menos, en m\u00faltiplos de una mitad, seg\u00fan la direcci\u00f3n del giro. Ahora<\/a> bien, el prot\u00f3n<\/a><\/a>, el neutr\u00f3n<\/a><\/a> y el electr\u00f3n<\/a> tienen rotaci\u00f3n de una mitad. Por tanto, si el neutr\u00f3n<\/a><\/a> con rotaci\u00f3n de una mitad origina un prot\u00f3n<\/a><\/a> y un electr\u00f3n<\/a>, cada uno con rotaci\u00f3n de una mitad, \u00bfqu\u00e9 sucede con la ley sobre conservaci\u00f3n del momento<\/a> angular? Aqu\u00ed hay alg\u00fan error. El prot\u00f3n<\/a><\/a> y el electr\u00f3n<\/a> totalizan una mitad con sus rotaciones (si ambas rotaciones siguen la misma direcci\u00f3n) o cero (si sus rotaciones son opuestas); pero sus rotaciones no pueden sumar jam\u00e1s una mitad. Sin embargo, por otra parte<\/a>, el neutrino<\/a> viene a solventar la cuesti\u00f3n. Supongamos que la rotaci\u00f3n del neutr\u00f3n<\/a><\/a> sea +\u00bd, y admitamos tambi\u00e9n<\/a> que la rotaci\u00f3n del prot\u00f3n<\/a><\/a> sea +\u00bd y la del electr\u00f3n<\/a> -\u00bd, para<\/a> dar un resultado neto de cero. Demos ahora al neutrino<\/a> una rotaci\u00f3n de +\u00bd y la balanza quedar\u00e1 desequilibrada.<\/p>\n

+\u00bd (n) = +\u00bd (p) \u2013 \u00bd (e) + \u00bd (neutrino).<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

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\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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 Detectando Neutrinos<\/strong><\/div>\n

En otras palabras, la existencia de neutrinos<\/a> y antineutrinos deber\u00eda salvar no una, sino tres, importantes leyes de conservaci\u00f3n: la conservaci\u00f3n de la energ\u00eda, la de conservaci\u00f3n del esp\u00edn<\/a><\/a> y la de conservaci\u00f3n de part\u00edcula\/antipart\u00edcula.<\/p>\n

Pero<\/a> a\u00fan queda algo por desequilibrar. Una sola part\u00edcula (el neutr\u00f3n<\/a><\/a>) ha formado dos part\u00edculas (el prot\u00f3n<\/a><\/a> y el electr\u00f3n<\/a>), y si incluimos el neutrino<\/a>, tres part\u00edculas. Parece m\u00e1s razonable suponer que el neutr\u00f3n<\/a><\/a> se convierte en dos part\u00edculas y una antipart\u00edcula. En otras palabras: lo que realmente necesitamos equilibrar no es un neutrino<\/a>, sino un antineutrino.<\/p>\n

El propio neutrino<\/a> surgir\u00eda de la conversi\u00f3n de un prot\u00f3n<\/a><\/a> en un neutr\u00f3n<\/a><\/a>. As\u00ed pues, los productos ser\u00edan un neutr\u00f3n<\/a><\/a> (part\u00edcula), un positr\u00f3n (antipart\u00edcula) y un neutrino<\/a> (part\u00edcula). Esto tambi\u00e9n<\/a> equilibra la balanza.<\/p>\n

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

Impresionante vista de la V\u00eda L\u00e1ctea desde<\/a> el Manua Kea. La Galaxia, el Universo\u2026Todo es energ\u00eda.<\/p>\n

Es importante conservar esas leyes puesto que parece estar presentes en toda clase de relaciones nucleares que no impliques electrones<\/a> o positrones, y ser\u00eda muy \u00fatil si tambi\u00e9n<\/a> se hallasen presentes en reacciones que incluyesen esas part\u00edculas. Las m\u00e1s importantes conversiones prot\u00f3n<\/a><\/a>–neutr\u00f3n<\/a><\/a> son las relacionadas con las reacciones nucleares que se desarrollan en el Sol y en los astros. Por consiguiente, las estrellas emiten radiaciones r\u00e1pidas de neutrinos<\/a>, y se calcula que tal vez pierdan a causa de esto el 6 u 8% de su energ\u00eda. Pero eso ser\u00eda meternos en otra historia y, por mi parte<\/a>, con la anterior explicaci\u00f3n s\u00f3lo trataba de dar una muestra del ingenio del hombre que, como habr\u00e9is visto, no es poco.<\/p>\n

Desde que puedo recordar, he sido un amante de la f\u00edsica. Me asombran cuestiones como<\/a> la luz, su naturaleza de un conglomerado de colores, ondas y part\u00edculas, su velocidad que nos marca el l\u00edmite del m\u00e1ximo 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 ox\u00edgeno o que nos calentemos. Realmente, sin luz, nuestra vida no ser\u00eda posible. Entonces, \u00bfQu\u00e9 es realmente la luz?<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

\"Algunas\"La<\/p>\n

La luz hace posible la Vida y muchas cosas m\u00e1s<\/strong><\/p><\/blockquote>\n

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Muchos (casi todos) opinan que es algo inmaterial. Los objetos materiales grandes o muy peque\u00f1os como las galaxias o los electrones<\/a>, 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 creo que la luz es simplemente una forma<\/a> de energ\u00eda lum\u00ednica, una m\u00e1s de las diverdsas formas en las que\u00a0 puede presentarse la materia. Nosotros mismos, en \u00faltima instancia, somos luz.<\/p>\n

Est\u00e1 claro que los estudiosos de la \u00e9poca antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consist\u00eda en part\u00edculas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en l\u00ednea recta, que se reflejaba en un espejo con un \u00e1ngulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando<\/a> pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.<\/p>\n

Cuando la luz entra en un cristal o en alguna sustancia transparente, de una forma<\/a> oblicua (es decir, en un \u00e1ngulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una direcci\u00f3n que forma un \u00e1ngulo menor respecto de la vertical. La exacta relaci\u00f3n entre el \u00e1ngulo original y el \u00e1ngulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1.621 por el f\u00edsico neerland\u00e9s Willerbrord Snell<\/strong>. No public\u00f3 sus hallazgos y el fil\u00f3sofo franc\u00e9s Ren\u00e9 Descartes<\/strong> descubri\u00f3 la ley, independientemente, en 1.637.<\/p>\n

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\u00bfNos suplir\u00e1n un d\u00eda? Seguro que en el futuro, ser\u00e1n otros los que hagan experimentos con la luz y busquen su verdadera naturaleza<\/p>\n

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton<\/a><\/a> en 1.666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitaci\u00f3n oscura a trav\u00e9s de una grieta de las persianas<\/a>, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta a\u00fan m\u00e1s en la misma direcci\u00f3n cuando sale por una segunda cara del prisma (las dos refracciones en la misma direcci\u00f3n se originan porque los lados del prisma se encuentran en \u00e1ngulo en vez de en forma paralela, como ser\u00eda el caso de una l\u00e1mina ordinaria de cristal).<\/p>\n

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Newton<\/a><\/a> dedujo\u00a0 que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para<\/a> producir las diversas sensaciones de colores.\u00a0 La amplia banda de sus componentes se denomin\u00f3 spectrum<\/strong> (palabra latina que significa \u201cespectro\u201d fantasma).<\/p>\n

Newton<\/a><\/a> atrap\u00f3 el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracci\u00f3n reforzada. Descubri\u00f3 que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extend\u00eda en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo verde, azul y violeta, en este orden. Newton<\/a><\/a> 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 denomin\u00f3 spectrum<\/em> (palabra latina que significa espectro o fantasma). Newton<\/a><\/a> lleg\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que la luz se compon\u00eda de diminutas part\u00edculas (\u201ccorp\u00fasculos\u201d), que viajaban a enormes velocidades. Le surgieron y se plante\u00f3 algunas inquietantes cuestiones: \u00bfpor qu\u00e9 se refractaban las part\u00edculas de luz verde m\u00e1s que las de luz amarilla? \u00bfC\u00f3mo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbarse mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre<\/a> part\u00edculas?<\/p>\n<\/div>\n

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\"Astronom\u00eda<\/p><\/blockquote>\n

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En 1.678, el f\u00edsico neerland\u00e9s Christian Huyghens<\/strong> (un cient\u00edfico polifac\u00e9tico que hab\u00eda construido el primer reloj de p\u00e9ndulo y realizado importantes trabajos astron\u00f3micos) propuso una teor\u00eda opuesta: la de que la luz se compon\u00eda de min\u00fasculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no ser\u00eda dif\u00edcil explicar las diversas difracciones de los diferentes tipos de luz a trav\u00e9s de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se mov\u00eda m\u00e1s despacio en ese medio refractante que en el aire. La cantidad de refracci\u00f3n variar\u00eda con la longitud de las ondas: cuanto m\u00e1s corta fuese tal longitud, tanto mayor ser\u00eda la refracci\u00f3n. Ello significaba que la luz violeta (la m\u00e1s sensible a este<\/a> fen\u00f3meno) deb\u00eda de tener una longitud de onda m\u00e1s corta que la luz azul; \u00e9sta, m\u00e1s corta que la verde, y as\u00ed sucesivamente.<\/p>\n

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Lo que permit\u00eda al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre<\/a> longitudes de onda. Y como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podr\u00edan cruzarse sin dificultad alguna (las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades).<\/p>\n

Pero la teor\u00eda de Huyghens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qu\u00e9 se mov\u00edan en l\u00ednea recta los rayos luminosos, ni por qu\u00e9 proyectaban sombras recortadas, ni aclaraba por qu\u00e9 las ondas luminosas no pod\u00edan rodear los obst\u00e1culos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y de agua. Por a\u00f1adidura, se objetaba que si la luz consist\u00eda en ondas, \u00bfc\u00f3mo pod\u00eda viajar<\/a> por el vac\u00edo, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las estrellas? \u00bfCu\u00e1l era esa mec\u00e1nica ondulatoria?<\/p>\n<\/div>\n

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\"Ejemplo<\/p>\n

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Con el \u00e9xito de Newton<\/a><\/a> de su ley de la Gravitaci\u00f3n Universal, no es extra\u00f1o que afirmara de forma<\/a> tajante que la luz es corpuscular. Newton<\/a><\/a> se opuso violentamente a la naturaleza ondulatoria de la luz, ya que no ve\u00eda c\u00f3mo se pod\u00eda explicar con ella la propagaci\u00f3n rectil\u00ednea de la misma. Por otro lado estaba Christian Huygens, 13 a\u00f1os<\/a> mayor que Newton<\/a><\/a> que defend\u00eda la naturaleza ondulatoria con algunas ventajas.<\/p>\n

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Ambas teor\u00edas explicaban perfectamente la reflexi\u00f3n y refracci\u00f3n de la luz. Pero<\/a> difer\u00edan en una cosa. La teor\u00eda corpuscular afirmaba que las part\u00edculas de luz se acelerar\u00edan al pasar por un material de mayor densidad \u00f3ptica y las ondas a menor. Esto no era comprobable por aquella \u00e9poca. Debido a la influencia de Newton<\/a><\/a> y a la poca habilidad de Huygens para<\/a> desarrollarla matem\u00e1ticamente, la teor\u00eda ondulatoria qued\u00f3 descartada durante un siglo.<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/div>\n

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