CARNAVAL DE LA FÍSICA


HUMOR FÍSICO IV
NEWTON NO ES NEWTON

Esta entrada participa en la edición XLII del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es High Ability Dimension




Cierta vez, todos los científicos, ya muertos, que estaban en el cielo, se propusieron jugar aL escondite. En el sorteo le tocó a Einstein ser el primero en contar.
Al comenzar Einstein a contar, todos salieron corriendo en distintas direcciones buscando un escondite. Todos menos Newton; que se dedicó simplemente a dibujar en el piso un cuadrado de 1 metro de lado y se paró dentro de él. Justo a espaldas de Einstein.
Einstein terminó su cuenta: – …97, 98, 99, 100 – , abrió los ojos, dio media vuelta, y se encontró a Newton parado justo delante de sus ojos.
Einstein dijo: “¡Piedra libre para Newton!, ¡Piedra libre para Newton!”
Newton, negando con la cabeza, dijo:
- Tengo que discrepar. Yo no fui encontrado. Yo no soy Newton.
Ante el estupefacto Einstein, que miraba seriamente a Newton, todo el resto de los científicos salieron uno a uno de sus escondites, entre intrigados y sorprendidos, para finalmente escuchar una explicación de Newton con la que se vieron obligados a coincidir.
Newton dijo:
- Como verán, yo estoy parado en un área de 1 metro cuadrado. Por lo tanto, soy un Newton por metro cuadrado. En definitiva, yo soy Pascal.
Y Einstein, tuvo que volver a contar…



HUMOR FÍSICO III
ÁNGELES EN UN ALFILER

Esta entrada participa en la edición XLI del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es El Factor Ciencia


En un día lluvioso como éste en Valencia, no sé me ocurre otra actividad más divertida que participar en el Carnaval de la Física. Y para animar el día he decidido participar con una historia divertida, quizás un chiste o quizás algo real. Desde que una amiga historiadora del arte me enseñó un examen de segundo de Bachillerato Artístico donde ponía un alumno que las cúpulas bizantinas son de glucosa, me ha parecido interesante esta historia que le da la vuelta a nuestro concepto de responder correctamente a un examen. 
Espero que os guste. 
Hace algún tiempo recibí una llamada de un colega que me pidió si podría arbitrar en la calificación de una pregunta de examen. Iba dar un cero a un estudiante por su respuesta a una pregunta de física, mientras que el estudiante afirmaba que debería recibir la máxima nota y así se haría si el sistema no se hubiera organizado en contra de los estudiantes: El profesor y el estudiante acordaron acudir a un árbitro imparcial, y me eligieron a mi. 
Acudí al despacho de mi colega y leí la pregunta del examen: “Demuestra como se puede determinar la altura de un edificio alto con la ayuda de un barómetro”
El estudiante había contestado: “ Lleva un barómetro a lo alto del edificio, átale una cuerda larga, haz que el barómetro baje hasta la calle. Mide la longitud de cuerda necesaria. La longitud de la cuerda es la altura del edificio”
Hice notar que el estudiante realmente tenía derecho a una buena nota ya que había contestado a la pregunta correctamente. Por otra parte, si se le asignaba una buena nota contribuiría a que recibiese una buena calificación en su curso de física. Se supone que una buena calificación certifica competencia en física, pero la respuesta dada no se correspondía con esto. Sugerí entonces que se le diera al estudiante otra oportunidad para contestar a la pregunta. No me sorprendió que mi colega estuviese de acuerdo, sin embargo si lo hizo el que el alumno también lo estuviera.
Le di al estudiante seis minutos para responder a la pregunta con la advertencia de que la respuesta debía mostrar su conocimiento de la física. Al cabo de cinco minutos, no había escrito nada. Le pregunte si se daba por vencido, pero me contesto que no. Tenía muchas respuestas al problema ; estaba buscando la mejor. Al minuto siguiente escribió corriendo su respuesta que decía lo siguiente:
“Lleva el barómetro a lo alto del edificio y asómate sobre el borde del tejado. Deja caer el barómetro, midiendo el tiempo de caída con un cronómetro. Luego usando la fórmula S=1/2 at2, calcula la altura del edificio.
En este momento le pregunte a mi colega si se daba por vencido. Estuvo de acuerdo y le dio al estudiante la máxima nota.
Al salir del despacho de mi colega recordé que el estudiante había dicho que tenía otras muchas respuestas al problema, así que le pregunte cuales eran. “Oh, si, ” dijo el estudiante. “Hay muchas maneras de determinar la altura de un edificio alto con un barómetro. Por ejemplo, coges el barómetro en un día soleado y mides la altura del barómetro, la longitud de su sombra, y la longitud de la sombra del edificio; luego usando una simple proporción, determinas la altura del edificio.”
“Excelente, “ le respondí. “¿Y las otras?”
“Si, “ dijo el estudiante. “Hay un método muy simple que le gustará. En este método se toma el barómetro y se comienza a subir las escaleras. A medida que se van subiendo las escaleras, se marca la longitud del barómetro a lo largo de la pared. Luego se cuenta el número de marcas y esto dará la altura del edificio en unidades barómetro. Un método muy directo.”
“Desde luego, si quiere un método más sofisticado, puede atar el barómetro al final de una cuerda, balancearlo como un péndulo; con él determina el valor de ‘g’ a nivel del suelo y en la parte superior del edificio. De la diferencia entre los dos valores de ‘g’ se puede calcular la altura del edificio.”
Finalmente, concluyó, “hay muchas otras formas de resolver el problema. Probablemente la mejor,” dijo, “ es llamar en la portería. Cuando abra el portero, le dices lo siguiente: “Sr. portero, aquí tengo un barómetro excelente. Se lo daré, si me dice la altura de este edificio.”
En este momento le pregunté al estudiante si conocía la respuesta convencional a la pregunta. Reconoció que si, dijo que estaba harto de que los profesores del instituto y de la facultad trataran de enseñarle como tenía que pensar, usando el “método científico,” y a explorar la lógica profunda de la materia de una manera pedante, como se hace a menudo, en lugar de enseñarle la estructura de la materia. Teniendo esto presente, decidió recuperar el escolasticismo como un asunto académico para desafiar las atemorizadas aulas de América.



JÚPITER, 
UN SOL MALOGRADO

Esta entrada participa en la edición XL del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es Cuantos y Cuerdas 


NASA, 28 de febrero del 2007


¿Júpiter es un Sol malogrado?. Simplemente Júpiter hubiese necesitado una masa 60 veces mayor a la que ya tiene para que la contracción gravitatoria continuara hasta formarse una estrella, con sólo un 30% más de masa se hubiese convertido en una enana roja, así que nunca alcanzó la temperatura necesaria para que la fusión nuclear del hidrógeno ocurriese, así que nuestro sistema solar hubiese sido un sistema binario, con dos estrellas rotando una en torno a la otra, pero no pudo ser pues Júpiter se malogró como estrella. Actualmente tiene una masa similar a una subenana marrón. Y la radiación puede que sea debido a un núcleo parecido al que tiene nuestro planeta, eso hace que Júpiter tenga magnetosfera.

  Afortunadamente Júpiter no fué otro Sol ya que eso hubiese sido nefasto para la vida en nuestro planeta, de hecho no existirían los planetas interiores.



NASA. Sonda espacial Voyager 1


Os dejo un documental, para quién quiera saber más del gigante gaseoso.


Referencias






HUMOR Y FÍSICA

Esta entrada participa en la edición XXXVIII del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es Eureka

  Ya ha llegado la semana fantástica, de los exámenes, aunque más bien es un mes. Para destensar el ambiente he decidido dedicar este post al sentido del humor de la Física, en concreto es humor gráfico y está dividido cronológicamente, empezando por la mecánica clasica/Newtoniana y acabando en la Teoría de Cuerdas. Recuerdo con esto mi primer día en la facultad de Física de la Universitat de València, mis amigos de otras disciplinas científicas me decían entre risas que al departamento de Física teórica se le llamaba el Olimpo, ¿y por qué?, pues por que estan en el último piso de la facultad entre otras cosas, mi sorpresa fué que al llegar a ese último piso ví una escalera que subía un poco más allá y que derivaba en una puerta, en la que ponía: El limbo. Departamento de Física Teóricaéste era el departamento de los becarios, que evidentemente por su condicción no habían entrado en el Olimpo.

  Veamos la historia de la Física y su evolución desde otra perspectiva, la del sentido del humor físico. Espero que se diviertan.

 Sobre Newton



Mecánica clásica


Sobre la Ley de la Gravedad






Sobre el electromagnetismo




 Sobre la Termodinámica





Einstein



Relatividad






Física Cuántica
Anuncio real




Física Cuántica
Sobre el Principio de Incertidumbre de Heisenberg






Física Cuántica
La paradoja del gato de Schrödinger

Sobre la paradoja

¿Aún no?




De camino a la facultad de Física de la Universidad de Valencia




Sobre el propio Schrödinger



Sobre R. Feynman





Sobre el Modelo Estandar.
El Bosón de Higgs







Sobre la Teoría de Cuerdas






¿11 DIMENSIONES?.
¡QUÉ LOCURA! 
 Una introducción a las dimensiones de la Teoría de Cuerdas

Esta entrada participa en la edición XXXVII del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es  High Ability Dimension



Aquí tenemos nuestra introducción gracias a este genial vídeo que tiene por protagonista a Brian Green. Yo me quedo con el concepto de la seis dimensiones en torno a las constantes de Planck, aunque sólo necesitamos tres constantes: la longitud, el tiempo y la h barrala mínima cantidad de energía, que son los tres parámetros mínimos para que se forme la materia; y en torno a ellas parece que se encuentran las dimensiones de Calabi-Yang. 




Representación escultórica de Bathsheba (Calabi-Yau)

Las dimensiones relativas a la teoría de cuerdas son necesarias para construir una teoría unificada de la Física. Fue Ed Whitten quien sugirió que se necesitaban 10 dimensiones espaciales y una temporal, de aquí surgen las 11 dimensiones, y como vimos en el vídeo esa es la teoría M, la que unifica las 5 teorías de cuerdas en una única teoría del todo. 


Pero ustedes vean el video. Que además de divertido es muy didáctico.

Bienvenidos a la locura de las 11 dimensiones.


Referencias







METEOROS II
¿Quién puede atrapar un rayo?

Esta entrada participa en la edición XXXVI del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es  Gravedad Cero




Uno de los versos del poeta Miguel Hernández plantea la pregunta: ¿quién puede atrapar un rayo?, del libro Vientos del puebloVamos a intentar contestar a esa pregunta tan poética desde una perspectiva científica.

¿Quién ha puesto al huracán
jamás ni yugos ni trabas,
ni quién al rayo detuvo
prisionero en una jaula?

                                                                               fragmento de Vientos del pueblo me llevan
¿Una jaula de rayos?

Mi bola de plasma. Una tesla dentro de una esfera de cristal llena de gases nobles.
  La bola de plasma (o lámpara de plasma) fué inventada en 1971 por Bill Parker a partir de los experimentos de Nikola Tesla. Es un tubo de tesla encerrado en una esfera de cristal que contiene tres gases nobles, xenónkriptónneón, estos gases se encuentran a baja presión y se le aplica una corriente alterna de alta frecuencia y de alto voltaje (aproximadamente 35kHz y 2-5kV), generada por un transformador de alta tensión, la esfera más pequeña en el centro es el electrodo. Los rayos ionizantes que ocurren en el interior de la esfera se encuentra en el cuarto estado de la materia, el plasma. Si ponemos nuestra mano sobre la esfera tendremos un único rayo ya que nosotros somos un conductor. El color de los rayos cambiará según los gases nobles del interior en la esfera, y otra sorpresa es que si acercamos el contador Contador Geiger-Müllereste activará la señal de alarma ya que genera rayos , así que la idea que se tenía en los años '80 de decoración de una casa es erronea, porque a la larga puede resultar peligrosa.

   Seguiremos contestando a la pregunta, ¿pero además de atrapar un rayo podríamos cogerlo con la mano?. Esa pregunta la contestaremos con otra:


¿Qué es una fulgurita? 

Fulgurita adquirida en la feria Minerval en Valencia, en noviembre del 2012.


Textualmente las fulguritas son rayos petrificados, veamos que significa esto: cuando un rayo cae en terreno arenoso lo hace a una temperatura de 29.726,85 º Celsius (30.000 Kelvin), y es una temperatura superior a la temperatura de la superfície del Sol, que tiene 5.726,85 º Celsius (6.000 Kelvin) pero un rayo sólo dura unas décimas de segundos, esta temperatura hace que alcance la temperatura del silicio (que es el elemento predominante en un suelo arenosa) 50.000 º Celsius lo que lo funde y lo convierte en un cristal, un tubo hueco que es la fulgurita, su interior brillante y cristalino se llama lechatelierita. Un rayo tiene un gigajulio de energía, que en términos prácticos equivale a la energía eléctrica consumida en una casa durante una semana cuando cae llega hasta 6 metros de profundidad bifurcándose como un fractal. 


Walter de Maria

Walter de Maria realizó en nuevo México un campo de relámpagos, una instalación perteneciente al movimiento artístico denominado Land Art. Esta es una instalación realizada de 1974 a1977; en una zona desértica el escultor ubicó 400 pararrayos nivelados de unos 5 metros de altura cada uno, distribuidos en una superfície de 1 milla x 1 kilometro (1.6093 km x 1 km), es una área rectangular; cada pararrayo está a una distancia del otro de 67.056m (220 pies). Cada varilla de acero tiene su propia base de hormigón, con unos cimientos de tres metros de profundidad y 0.30480 m de diámetro. Están diseñadas para soportar vientos de hasta 180 kilómetros por hora. La obra en sí trata de acercar el cielo a la tierra, y de atrapar algo tan inmaterial como la luz, y tan efímero como el rayo. AL ser una obra efímera lo que quedan son las fotos.







  También tenemos un escultor que atrapa rayos después de crearlos Bert Hickmanél es un ingeniero elétrico retirado de Woodridge, Illinois (EE.UU). Ha conseguido atrapar un rayo en bloques de acrílico, veremos como. Su proyecto se llama Lightning Captured (Teslamania), vemos unas imágenes del resultado obtenido.










Y aún nos queda por contestar a alguna pregunta:

¿Pero, como se produce un rayo? 


 


  Pero eso es motivo de un segundo post, en breve desde el blog High Ability Dimension

Y para acabar os dejo una tormenta eléctrica filmada desde el espacio por el astronauta japonés Satoshi Furukawa 

 

Referencias 









EL ARCO IRIS

Esta entrada participa en la edición XXXV del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es el blog de astronomía  Últimas notícias del cosmos


¿Qué es un arco iris?. ¿Cuántos tipos hay?. ¿Dónde empieza y dónde acaba?. 

    A éstas y a otras preguntas vamos a responder gracias a la ayuda de la óptica física y de la óptica geométrica.
  
El arco iris se forma cuando está a punto de dejar de llover y sale el sol, como todos sabemos, ¿pero como se forma?.

  Sabemos el experimento de Newton de la descomposición de la luz mediante un prisma. Lo recordamos con una imagen.


  
Pues en un arco iris cada gota de agua actua como un prisma. Basándonos en el estudio de Descartes, en su obra Dióptica donde habla de las leyes de reflexión y de refracción de la luz, tenemos el siguiente diagrama conocido como la construcción de Descartes .




Aquí tenemos la prueba visual de la similitud entre el prisma y la gota de lluvia. 

Al observar el arco iris veremos que en realidad hay dos, el arco primario y el arco secundario de menor intensidad y que presenta los colores invertidos respecto del primario. La distancia angular entre los dos para un observador es de 8o. El arco primario se crea porque emergen los rayos de la gota después de una reflexión interna, y en el segundo, los rayos tienen dos reflexiones internas. La diferencia entre el ángulo del arco iris primario y del secundario lo encontramos con una simple operación aritmética:






Al estudiar la geometría de la esfera vemos que en cada reflexión interna, los ángulos son iguales al de la primera refracción ε’ y según la ley de Ibn Sahl, Descartes y Snell, el ángulo con el que emerge de la gota en cada refracción es igual al ángulo ε con el que incide la luz. 





  Si la elevación del Sol sobre el horizonte es superior a 42o, ningún rayo emergente puede llegar a un observador situado en ese plano, y para poder ver el arco iris se debería elevar sobre el plano del horizonte, eso es lo que sucede cuando el observador se encuentra en una aeronave (avión, globo, cepelin, ala delta, etc) o en lo alto de una montaña. Si observamos una gran superfície de aigua en calma, como puede ser un lago, o un pantano, y si nos favorece las condiciones climatológicas, un arco iris a unas horas en las que la elevación del Sol es superior a 42o, debido a que la luz procede del interior del agua. La forma circular del arco iris es debido a los rayos que inciden sobre los planos P’ paralelos al plano vertical de simetria P de las gotas situadas en un círculo de radio ‘r’. Los rayos que inciden sobre el cuadrante superior de la izquierda PQ de las gotas situadas en un arco de circunferencia AB de la cortina de agua, dan lugar al cuadrante de la izquierda del arco iris; y los que inciden sobre el cuadrante superior derecho PQ’ dan lugar a la parte derecha del arco iris.





Éste estudio es válido para las gotas de lluvia que tienen un radio de hasta a 2 mm, pero si el radio es superior las gotas se deforman, tienden a una elipse debido a la presión aerodinámica por la velocidad terminal de la gota. 

La forma de las gotas de lluvia se aproximan a una área de tipo elipsoidal; la forma de una gota de lluvia con su radio será:


Aún nos queda una sorpresa por revelar, existen los arcos iris lunares, ocurre cuando la luz de la luna incide sobre una lluvia o niebla nocturna. Son débiles porque en realidad la luna no tiene luz propia, sino que la refleja del sol. Se encuentra en el lado opuesto del cielo desde el que llega la luz de nuestro satélite. Es necesario que sea luna llena, ocurre antes del alba o después del crepúsculo vespertino, se necesita humedad, y es posible verlos en cataratas, y tienen todos los colores aunque no sea facil verlos. 




CONCLUSIONES

El arco iris es un fenómeno de la dispersión de la luz, es un arco de luz que su radio angular es de 42o. Aparecen dos arcos, el primario y el secundario con una separación entre ellos de 8o. Cada gota de lluvia hace de prisma, y presenta unas reflexiones internas que separa la luz blanca, ya que la polariza, así que se ven los colores primarios con sus complementarios. Hay de dos tipos, los diurnos causados por la luz del sol y los nocturnos que son frutos de la luz de la luna, los dos necesitan una alta humedad.


 REFERENCIAS

Alonso, M.; Finn, E.J. Física. Volumen II. Campos y Ondas. Addison Wesley Longman. México 1998.

Barrachina, R. O. TEORÍA KEPLERIANA DEL ARCO IRIS. Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro. Revista Patagónica de Filosofía. Año 2, Vol 2, No 2, enero-junio 2001, pp. 57-74. PDF.

Cerantola, SaraLa ley física de Ibn Sahl: estudio y traducción parcial de su Kitāb al-harraqāt. Universidad Ca’ Foscari de Venecia. Departamento de estudios euroasiáticos (Dipartimento di studi eurasiatici). Anaquel de Estudios Árabes, 2004, vol. 15 57-95. PDF.

Davies, Owen ; Wannell, Jeff; Inglesfield, JohnThe rainbowEurophysicsnewsnumber 1 • volume 37, pp. 17-21.

Gaukroger, Stephen. Descartes’ Systems of Natural Philosophy. Published by the Press Syndicate of the University of Cambridge. U.K. 2002. PDF.

Ross, O.N.; Bradley, S.G.. Model for optical forward scattering by nonspherical raindrops . Published in APPLIED OPTICS / Vol.41,No.24 / 20 August 2002. PDF.

Santos Benito, Julio. El arco iris. Departament de Física Aplicada. Universitat d’Alacant. Abril de 2004. jsb@ua.es. PDF.


http://www.taringa.net/comunidades/taringamexico/3990153/Los-10-mas.html




LA RADIACIÓN DEL ESPACIO

Esta entrada participa en la edición XXXIV del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es Hablando de Ciencia

Representación artística de los rayos cósmicos. NASA

¿Qué es la radiación del espacio?, se llama radiación cósmica. Vamos a hablar de ella y de como los astronautas se pueden proteger.

 La radiación cósmica es una radiación ionizante (moléculas cargadas eléctricamente) sobre la Tierra desde el espacio exterior. Son núcleos de átomos que decaen (se desintegran) en otras partículas, estas son partículas cargadas que llegan a la superfície terrestre en coincidencia, separados por distancias de hasta 200 metros; es decir, cuando los rayos cósmicos entran en nuestra atmósfera son como una cascada de partículas, o como fuegos artificiales que se caen hacia nosotros, estos son los rayos cósmicos primarios que tienen un nivel de energía máximo de 10^3 TeV., para que os hagais una idea de la cifra tan grande el acelerador de partículas LHC (gran colisionador de hadrones) ubicado en Suiza que es el más grande que tenemos, que está en el CERN,  llega actualmente a alcanzar una cifra de 7 TeV, y está previsto un nivel de energía máximo de 14 TeV, pero 10^3=1.000 TeV (Tera electrónvoltios). Los rayos cósmicos primarios se componen de un 80% de protones y los rayos cósmicos secundarios son los observables en la superfície terrestre. Cuando los rayos cósmicos primarios llegan a nuestra atmósfera forman una cascada de partículas que se deintegran en otras como muones, electrones y neutrinos.

La radiación cósmica fué descubierta por Victor Hess premio Nobel de Física en 1936. En el 2011 el transbordador Endeavour envió a la Estación Espacial Internacional (ISS) el Espectrómetro Magnético Alpha (AMS-02), para medir la composición y los flujos de rayos cósmicos que penetran en la atmósfera de la Tierra. Este proyecto tuvo participación española, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) coordinó la participación española en este proyecto, junto con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y otras entidades.

¿Y cómo se protegen los astronautas?. En principio tenemos la nave, que al ser de alumnio neutraliza las partículas alfa y algunas partículas beta, también ayuda al astronauta el traje espacial que está formado por capas de tejido ignífugo, hojas de metal plegadas, plástico y fibra, materiales que se utilizan en la fabricación de chalecos antibalas, pero sobretodo que el tiempo de exposición a la radiación sea breve. Hay dos factores para evitar demasiada radiación cósmica, el tiempo de exposición, t, y la dosis, E. Aquí tenemos la ecuación que nos ayuda a averiguar cual es el grado de radiación.


Para reducir la tasa de la dosis tenemos tres opciones: reducir la actividad de la fuente, aumentar la distancia entre las fuentes y las personas, y crear un blindaje. Nosotros sólo podemos contralar el último punto, es decir, la protección radiológica en el espacio para los astronáutas se centra en crear un blindaje que les aisle de la radiación exterior. Bien, siguiendo este camino nuestros detectores de radiación, detectores Geiger-Müller o dosímetros detectan tres tipos de partículas nocivas, alfa, beta y gamma, más los rayos X; las alfas son escasas y penetran poco, sólo alcanzan la piel, así que tanto el blindaje de la nave como el traje espacial las paran como se ha introducido antes como respuesta. Las partículas beta necesitan materiales de bajo número atómico para frenarlas y son el aluminio, lucite y vidrio, también se utiliza el plomo, así que nuestros astronáutas también están protegidos contra la mayoría de las partículas beta. Nos quedan algunas partículas beta, las gamma y los rayos X, y estas son las más peligrosas. 



  Pero volviendo a los astronautas, en concreto los de la Estación Espacial Internacional (ISS) se encuentran en órbita a unos 400 km de altura de la Tierra, y el alcance de la magnetosfera terrestre se situa por encima de la ionosfera, a partir de los 500 km, así que está protegida por la magnetosfera, y eso ayuda a minimizar los daños por radiación, aunque no los evita todos.


Así que podemos estar tranquilos, mientras los astronautas esten en la baja órbita terrestre y durante en un periodo de tiempo relativamente corto no hay peligro.

Os dejo un documental para acabar esta exposición, en el que se tratan otros temas asociados. 
Espero que os guste.


 REFERENCIAS

Ferrer Soria, Antonio; Ros Martínez, Eduardo. Física de Partículas y de astropartículas. PUV. Universitat de València, 2005.

 http://www.elcultural.es/version_papel/CIENCIA/29096/100_anos_de_radiacion_cosmica

http://www.estacionespacial.com/

http://www.ib.cnea.gov.ar/~protrad/biblioteca/Blindajes%20de%20Fuentes%20Radiactivas.pdf






EL BOSÓN DE HIGGS
EXPLICADO PARA NIÑOS

Esta entrada participa en la edición XXXIII del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es El mundo de las Ideas 


 Primero debemos recordar que las cosas ya esten vivas o no, la materia está formada por átomos, pero estos átomos no son indivisibles como creían los griegos, están formados por otras partículas como son los quarks, de ellos hablamos en la edición XXX del Carnaval de la Física titulada Mis primeras partículas elementales. Para niños de 0-6 años.
  Si ponemos un ejemplo sencillo como el átomo del Deuterio que es un isótopo del Hidrógeno (de la misma família)  que tiene un electrón, y un núcleo con neutrón-protón, pues el electrón es una partícula elemental, pero el protón es como una muñena rusa que dentro contiene 2 quarks up y uno down, mientras que el neutrón está compuesto de 2 quarks down y uno up.  Tenemos que hablar brevemente de las cuatro fuerzas: electromagnetismo (la que explica las tormentas y porqué una brújula se vuelve loca cuando caé un rayo), la gravedad (que nos hace caer al suelo), la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unido al átomo), y la fuerza nuclear debil (que desintegra el átomo). Así que para empezar tenemos la tabla de las partículas elementales, que ponemos a continuación.

http://www.particlezoo.net/
  

Esto es el modelo estandar de la física de partículas. Y como veis en la imagen hay unas partículas teóricas (que aparecen cuando los físicos hacen las ecuaciones pero que aún no han descubierto) como son materia oscura  y  el boson de Higgs, vamos a hablar de esta última, que ahora es una partícula real porque han encontrado un bosón que parece que estan seguros en un  99,9999 % que es la partícula divina, es decir, nuestro bosón, ¿porqué no estamos seguros que es el 100 %?, todavía quedan muchos cálculos por hacer, siempre que hay un descubrimiento hay que comprobar los resultados. ¡A ver vamos por partes!, las partículas tienen masa (y no es igual que el peso, porque el peso depende de la gravedad) pero las ecuaciones que se utilizan en el modelo estandar nos dicen que las partículas no tienen masa, que son todas iguales, ¿cómo es así?, el quark tot tiene una masa de 172,9 GeV mientras que el electrón tiene una masa muy pequea de 0,510998928 MeV, pero también tenemos partícula sin masa, como las llamadas partículas cargadas de fuerza que son: el fotón (que es la luz, partículas que emiten los electrones, y que forma parte del la fuerza llamada electromagnetismo), el gluón (es la partícula de fuerza que acompaña a los quarks y los mantiene unidos, se le llama interación fuerte a esta fuerza), y dos bosones  W,Z (que son la interación nuclear débil, son partículas que encontramos cuando se desintegran otras como los neutrinos), pero el resto de las partículas tienen masa, ¿cómo lo explicamos?, pues porque en el modelo estandar existe un campo de Higgs, ¿y que es un campo cuántico?, no es tan difícil de imaginar, pensemos en una piscina llena de agua, es decir, H2O, de moléculas, la piscina sería el equivalente a un campo cuántico y sus partículas las moléculas de agua, así que tenemos "un campo cuántico" formado por los bosones de Higgs, lo que pasa es que cada vez que entra una partícula en el campo tiene una resistencia (no es igual nadar en el mar que en una piscina, o en el aire como los astronautas, ni tampoco es igual que el nadador sea un niño o una persona corpulenta), y eso explica que las partículas tengan masa, depende de la resistencia que tengan al nadar en dicho "campo de Higgs", y es por ello que le llaman partícula divina porque dota de masa al resto de las partículas.

  Nos despedimos con una imagen del doctor Peter Higgs, y se le agradece su persintencia y su dedicación, ya que lleva toda su vida dedicada al bosón que lleva su nombre y al campo asociado a su partícula. Se le agradece también a los físicos experimentales del CERN porque gracias a ellos estamos un paso más cerca de entender el Universo.

Peter Higgs

Referencias

CERN
¿Qué es el bosón de Higgs?
Peter Higgs se mostro "aturdido pero muy contento" de vivir para ver la confirmación de su teoría

Videos
Tres minutos para entender el bosón de Higgs (Videográfico)
Confirmado: el CERN descubre el boson de Higgs
Bosón de Higgs: ¿Hallan una respuesta o más preguntas?
(Sin actualizar)
Explicación en el lab Fermilab



HUMOR FÍSICO

Esta entrada participa en la edición XXXII del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es barcedavid.blospot.com.es

Como estamos en época de éxamenes he pensado en trivializar el tema con una historia cómica, digamos un chiste ya legendario relativo a la rama de la física llamada Termodinámica. Es la demostración matemática de que el cielo está más caliente que el infierno.

El cielo está más caliente que el infierno.


El texto que aparece a continuación es la traducción de uno publicado de forma anónima en Applied Optics (1972, 11 A14).
La temperatura del Cielo se puede determinar con bastante precisión. Nuestra autoridad es la Biblia, en Isaías 30,26 podemos leer,

"La luz de la Luna será como la luz del Sol, y la luz del Sol será siete veces mayor, que la luz de siete días...."

Por tanto, el Cielo recibe de la Luna tanta radiación como la Tierra recibe del Sol, y además siete veces siete (49) veces lo que la Tierra recibe del Sol, o 50 veces en total. La luz que recibimos de la Luna es una diezmilésima parte de la luz que recibimos del Sol, por lo que podemos ignorarla. Con estos datos podemos calcular la temperatura del Cielo. La radiación que recibe el Cielo lo calentará hasta el punto en el que el calor perdido por radiación iguale el calor que recibe. En otras palabras, el Cielo pierde, por radiación, cincuenta veces más calor que la Tierra . Utilizando la ley de Stefan-Boltzman para la radiación
(C/T)4=50
donde T es la temperatura absoluta de la Tierra, 300 K (27º C). Esto permite calcular para la temperatura del Cielo, H, un valor de 798 K (525 ºC).

La temperatura exacta del Infierno no se puede calcular exactamente pero debe ser menor que 444,6 ºC, la temperatura a la que el azufre cambia de líquido a gas. En Apocalipsis 21:8 podemos leer ,
"...para los idólatras y todos los mentirosos, su herencia será el lago que arde con fuego y azufre...".
Un lago de azufre fundido significa que su temperatura debe ser igual o menor que el punto de ebullición, que es 444,6 ºC. (Por encima de ese punto, sería un gas, no un lago).

Tenemos entonces que, la temperatura del Cielo es 525 ºC y la temperatura del Infierno 445 ºC . Por lo tanto, el Cielo está más caliente que el Infierno.

 ¡¡¡Os deseo a todos un feliz Carnaval de la Física!!!.


MIS PRIMEROS PASOS EN LA 
ASTRONOMÍA Y LA ASTROFÍSICA

Esta entrada participa en la edición XXXI del Carnaval de la Física

El sábado 19 de mayo del 2012 el Parque científico de la Universitat de València se organizó una jornada de puertas abiertas llamada Expociencia 2012. Hemos ido con los niños de la asociación HAD de 6-11 años, cada Jornada de Puertas Abiertas es especial para todos nosotros, pues nos permite acerarnos a la investigación científica y jugar a "ser científicos" aunque sea por un día.

 En esta entrada veremos lo que aprendimos con la Asociación Valenciana de Astronomía
Estudiamos el Sol.





Con la ayuda de un telescopio solar proyectamos la imagen del Sol para poder estudiar las manchas solares. Y os preguntareis, ¿qué son las manchas solares?. Una mancha solar es una región de la superficie del Sol que tiene una temperatura más baja que su entorno, y que presenta una actividad magnética importante, si encuentras una y acaba de nacer debes saber que su vida media es de unas dos semanas. Se clasifican en sencillas, dobles o complejas. 


   ¿Sabías que el Sol no rota todo a la misma vez?. Como no es un cuerpo sólido el ecuador solar rota 25 días, pero si nos movemos 40º de latitud rotará a 28 días, y en los polos rota más lento, a esto se le llama rotación diferencial.


Descubriendo el Sol



Álvaro, de 11 años, contando las manchas solares




Sara, de 6 años,  mirando el espectro solar


¿Qué es la espectroscopía?. Cada elemento químico tiene su espectro cromático que corresponde a la radiación electromagnética, el aparato que lo detecta es el espectrómetro, que vemos en la figura de arriba utilizado por Sara. Por el espectro solar vemos que el color que predomina es el amarillo, que es el color del que vemos el Sol.



Aquí estamos algunos con el telescopio solar. ¡Qué pena no poder llevarlo a casa!.


Sergio, 11 años


Arnau, 10 años


 Sergio, de 9 años






Paula, 8 años


Emocionados miran con el telescopio solar. Paula es tan pequeña que necesitó mi ayuda para mirar por el objetivo, pero su curiosidad fué tan grande que pudo con la gravedad y se mantuvo en equilibrio.

Fué una jornada apasionante, nuestro bautismo de sol y el inicio a la astronomía y a la astrofísica. Esperamos en breve seguir estudiando otros cuerpos como la luna.  Pero eso será en otra jornada.

 ¡Hasta pronto!, y ¡¡¡feliz Carnaval de la Física edición XXXI!!!.

Araceli Giménez Lorente
Fotos de Ruth Císcar


LA MAGNETOSFERA

  Esta entrada participa en la edición XXX del  Carnaval de la Fisica 
cuyo blog anfitrión es La enciclopedia galáctica



Magnetosfera terrestre
La magnetosfera o exosfera es la parte exterior de la atmósfera, digamos que es la atmósfera magnética de la Tierra, y gracias a ella hay vida, ya que evita que gran parte de la radiación solar nos llegue, pues la desvía. Empieza después de la ionosfera a 500 km de altura. La causa del campo magnético es debido a un efecto de dinamo autoinducida por la presencia de núcleos conductores en rotación. Para que un núcleo de un planeta produzca un campo magnético debe cumplir tres cosas:
1) ser un líquido conductor.
2) el núcleo ha de girar.
3) ocurre el fenomeno de la convección (transporte de materia del centro hacia el exterior).

La forma que adopta son las líneas de fuerza del campo magnético, y esto como analizaremos más adelante es un sistema dinámico atractor-repulsor.

Pasamos a ver las partes de la magnetosfera con la imagen que tenemos a continuación.

Partes de la magnetosfera

Diagrama (NASA)


Donde las líneas rojas representan al repulsor mientras que las líneas azules son el atractor. Qué es lo mismo que ocurre en un imán cuando le ponemos las hiladuras de hierro para visualizar el campo magnético.

Campo de fuerzas de un imán

Aquí tenemos una representación del atractor extraño y de un repulsor.

Atractor-Repulsor


Pero, ¿hay otras magnetosferas?...Veámoslas. Nos centraremos en nuestro sistema solar.


Otras magnetosferas:

Mercurio


Magnetosfera de Mercurio
 La importancia de su campo magnético indica que Mercurio tiene un núcleo de hierro derretido. El campo magnético de tipo dipolar presenta la misma inclinación que el eje de Mercurio. Es muy activa ya que se encuentra cerca del Sol y recibe impactos importantes del viento solar

Venus


No tiene magnetosfera.
Júpiter

Magnetosfera de Júpiter

La magnetosfera de Júpiter es el objeto más grande de todo el sistema solar,  si pudiésemos verla sería tan grande como la luna llena. Incluye sus lunas. La forma de la magnetosfera es en forma de toroide, debido a las partículas ionizadas que la forman. Es por ello que tiene una aurora notable así como también emite señales de radio.


Detalle de la magnetosfera de Júpiter

 Saturno

Magnetosfera de Saturno

Es tan grande que contiene todas sus lunas. Los anillos de Saturno afectan a las partículas en la magnetosfera. Quizá la magnetosfera de Saturno se genere al igual que la de Venus, ya que al parecer no contienen un núcleo sólido significativo en su interior. Este planeta básicamente está compuesto de hidrógeno; la primera capa bajo la magnetosfera es una capa gaseosa de hidrógeno, luego pasa a líquida hasta encontrar una de hidrógeno metal líquido (nunca lo hemos visto pero se parecería al mercurio líquido), esta última capa es suficiente para generar una magnetosfera.


Urano

Magnetosfera de Urano
La magnetosfera de Urano es de tamaño mediano y contiene a todas sus lunas. Tiene una extraña inclinación de 60 º, que junto con la del planeta hacen que su forma sea diferente, más enroscada. El material magnético de Urano se encuentra en las capas heladas en el interior del planeta; los movimientos las capas magnéticas producen la magnétosfera.

Nepturno 

Tres plasmaferas de Nepturno

La magnetosfera de Nepturno es similar en formación e inclinación a la de Urano, pero como el planeta casi que no está inclinado la forma es más usual. El modelo matemático dice que los anillos del planeta afectan a las partículas que se encuentran en el planeta, así como lo hacen también con Saturno, y Urano. Presenta tres plasmaferas,  que es una acumulación del plasma, el plasma es el cuarto estado de la materia.

Y por último tenemos la magnetosfera solar






Y ahora para finalizar podemos escuchar la aurora que se genera en la magnetosfera de Júpiter.



¡¡¡Os deseo a todos un feliz Carnaval!!!



LA LUZ Y SUS SECRETOS
Taller de óptica-física y óptica geométrica

 Esta entrada participa en la edición XXIX del  Carnaval de la Fisica 
cuyo blog anfitrión es

Primero hemos contestado a las preguntas que habitualmente se hacen los niños, ¿porqué el cielo y el mar son azules?, ¿porqué la nieve es blanca si el hielo es transparente?, ¿qué es un arco iris, ¿qué es un espejismo?, ¿qué son las luces en el cielo polar?...Luego hemos medido con un luxómetro diferentes fuentes de luz, tomando los datos y haciendo una media, para realizar a posteriori una gráfica.

Empecemos por contestar a las preguntas, porqué el cielo y el mar son azules, pero antes vamos ha demostrar el experimento de Newton de la descomposición de la luz por un prisma.





Pasamos a visualizarlo con un esquema visual del experimento de Newton de la descomposición de la luz blanca.



¿Por qué ocurre esto?, sabemos que la luz es una onda electromagnética, y que es una onda transversal.  La luz blanca está compuesta por la unión de todos los colores, y estos son los colores del arco iris, que veremos más adelante, pero estos colores estan muy próximos unos a otros, tanto que nos parecen que se superponen, pero no lo hacen, simplemente la diferencia entre las distancias de un color a otro no son visibles para el ojo humano, pero si lo son para el espectrómetro, que es un aparato que registra el espectro cromático de los elementos químicos. Entonces el prisma lo que hace es separar esa distancia más, debido a sus ángulos agudos, hasta hacernos visible los colores que componen la luz blanca.