Archive for the ‘Física’ Category

El comienzo del comienzo

septiembre 9, 2008

Mañana, a las 9:00, inauguración oficial y retransmisión del first beam del LHC. Sea lo que sea lo que vayan a mostrarnos, no se lo pierdan.

Y ahora, nueva cuenta atrás para el primer experimento. Lo que vendrá está por ver, pero seguro que nos dará alguna respuesta y, mejor todavía, muchos nuevos interrogantes.

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Señales de nueva física en el KEK

marzo 25, 2008

Hace unas semanas nos hacíamos eco de la noticia del cierre de la factoría de mesones B en el SLAC que trabajaba en el problema de la diferencia entre materia y antimateria en el universo. Esto es; cómo tuvo lugar, exactamente, la aniquilación de toda la antimateria creada en el Big Bang en igual cantidad que la materia que, desde entonces, domina el universo y constituye la sustancia de la que se componen estrellas y planetas . Pero, afortunadamente, tenemos otros laboratorios trabajando en este tema fundamental. Recientemente, los resultados proporcionados por un acelerador de partículas en Japón pueden apuntar a una nueva pista que parece no encajar en el Modelo Estándar de la física de partículas.

Tanto éste, como otros experimentos anteriores, habían sido capaces de observar una leve preferencia de la materia sobre la antimateria que incluso puede ser explicada en el marco del edificio teórico que es el Modelo Estándar (SM), donde se describe el proceso a través de la llamada violación CP (carga-paridad). Pero esta mínima diferencia está muy lejos de dar cuenta del enorme predominio que ha tenido la materia en el universo. Si sólo contáramos con el efecto del mecanismo propuesto en el SM, en el denso y primitivo universo debería existir casi la misma cantidad de materia que de antimateria. La mayor parte de esta antimateria debería haber colisionado con partículas de materia aniquilándose en una explosión que emitiría sus residuos en forma de radición. Este universo primitivo daría lugar a un universo bañado en radiación electromagnética, muy pobre en partículas de materia como electrones y protones, y que sería incapaz de formar estrellas o cualquier otro material más o menos denso.

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¿Has visto ese lindo electrón?

febrero 24, 2008

Según pude leer por ahí, unos suecos afortunados han sido capaces de filmar por primera vez a un electrón. Si, no pongan cara de “menuda bola”, parece que es cierto, está publicado en la última edición del Physical Review Letters, y estos tíos no suelen dejar colar muchas bolas.

electrón

La imagen de arriba es una captura del video donde se pilla infraganti a la distribución energética de un electrón. Los que quieran ver el video lo pueden descargar en versión avi o mov. Para más información y más detalle: http://www.atto.fysik.lth.se/.

Superconductividad y efecto Meissner

febrero 20, 2008

El fenómeno físico de la superconductividad fue observado por vez primera en 1911 por Heike Kamerlingh Onnes cuando estudiaba las propiedades de la materia a la temperatura del helio líquido, gas que el propio Onnes había conseguido licuar unos años antes. Lo que vio el holandés fue que, cuando una muestra de mercurio se enfriaba por debajo de una cierta Temperatura Crítica (para dicho metal Tc= 4,2K, casi 270 grados Celsius bajo cero), su resistencia eléctrica caía abruptamente hasta límites indetectables.

A partir de ese momento, se iniciaron diversos estudios relacionados con el descubrimiento de Onnes, y durante los años que siguieron se encontró que, además del mercurio, otros elementos metálicos, a temperaturas muy bajas (con sus Tc características), eran también superconductores. Hoy en día sabemos que existen muchos compuestos que presentan superconductividad a temperaturas “bastante” altas.

Pero, no sólo depende el fenómeno de la temperatura, el propio Onnes descubrió ya en 1913 que la superconductividad desaparece en presencia de un campo magnético externo lo  suficientemente elevado. Es decir, existe un Hc (campo crítico) por encima del cual el material pierde sus carateríscticas superconductoras. Sin embargo, como demostraron Meissner y Ochsenfeld en un experimento realizado en 1933, mientras no se alcance este campo crítico el campo magnético en el interior de un superconductor es siempre nulo, independientemente de si ha sido enfriado por debajo de su Tc en presencia o no de un campo magnético externo. Por tanto, los superconductores, además de conductores ideales, pueden considerarse diamagnéticos ideales. Este hecho sirve además como diferenciador entre un conductor perfecto (i.e., que tiene resistencia eléctrica nula) y un material superconductor (ver figura).

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La escala de Planck

febrero 12, 2008

Y estaba el señor Max Planck en su sillón académico pensando; ¿por qué las constantes fundamentales de la Naturaleza como la velocidad de la luz, la constante gravitatoria de Newton y la constante fundamental de la teoría cuántica (que él mismo había descubierto) tienen valores tan complicados:

c = 2,99×108 m s-1 (velocidad de la luz)

G = 6,7×10-11 m3 kg-1 s-2 (constante de la gravitación universal)

h = 6,34×10-34 kg m2 s-1 (constante de Planck)

Veamos; hay tres unidades básicas que describen longitud, masa y tiempo (metro, kilogramo, segundo), y también tres constantes fundamentales. Pero, ¿existe un sistema de unidades en el que las tres constantes fundamentales de la física sean iguales a uno? Esto simplificaría mucho las ecuaciones. Vamos a ver…

 (calcular, calcular, calcular…)

Pues sí, existe:

Y qué valores tan inimaginables toman el tiempo y la longitud! Pero, en fin, llamaré a este sistema, el sistema de unidades naturales.

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Hologramas dinámicos

febrero 8, 2008

Físicos estadounidenses acaban de crear un display holográfico capaz de mostrar imágenes tridimensionales cambiantes con el tiempo. El nuevo dispositivo, el primero basado en un material conocido como polímero fotorrefractivo, abre las puertas al desarrollo de pantallas dinámicas 3D de gran tamaño.

Holografía: para formar el holograma de una figura sólida necesitamos, en primer lugar, dividir  un haz de láser en dos; el llamado haz “objeto” y  el denominado “referente”. El haz objeto se dirige, obviamente, al objeto a renderizar, el cual dispersará la luz incidente que será recogida sobre una placa fotosensible situada a continuación. En esta placa, la luz difractada se combina con la del haz referente produciendo un patrón de interferencia que contiene toda la información 3D – esto es, fase y amplitud- del objeto. A continuación el patrón de interferencia deberá ser almacenado en un material adecuado.

Actualmente se dispone de una amplia variedad de materiales con los que formar hologramas estáticos, es decir, con la capacidad de almacenar toda la información necesaria -de hecho, podemos encontrar hologramas de casi cualquier tamaño, a todo color y con una alta resolución. Sin embargo, hasta la fecha no se había encontrado un material capaz de mostrar imágenes holográficas cambiantes.

Y es que Nasser Peyghambarian y sus colegas de la Universidad de Arizona, en colaboración con la Nitto Denko Technical Corporation de California, han creado una pantalla holográfica actualizable de 10 cm cuadrados y con una resolución cercana a la que ofrece un televisor estándar. Esta pantalla está compuesta de un polímero fotorrefractivo con el que se consigue que los portadores de carga móviles se acumulen sobre las franjas de luz y oscuridad del patrón de interferencia, creando un campo eléctrico que varía en el espacio. Este campo eléctrico obliga al índice refractario del polímero a ajustarse al patrón de interferencia, que puede permanecer grabado durante unas tres horas (o hasta que los portadores de carga son dispersados por un haz uniforme que funciona como borrador).

Imagen de un Molécula en 3D reproducida por el diplay holográfico

El siguiente paso, para el equipo de investigación norteamericano, es el desarrollo de displays mayores y la reducción del tiempo de escritura para conseguir la reproducción de video en 3D.

Traducido (libre e irresponsablemente) de physicsworld (by John Cartwright).

Letter que los investigadores enviaron a la Nature.

Más sobre el tema en ‘Ciencia al desnudo‘.

El problema de la medida en Mecánica Cuántica

febrero 7, 2008
El siguiente texto es un extracto de un trabajo que realicé para una asignatura de libre  configuración (“Historia del pensamiento científico y filosófico”). Lo siento, pero falta una mínima introducción (estoy un poco vago) y va a saco con el tema. A pesar de ello,  espero que sea de interés.

En la mecánica cuántica el proceso de medida siempre tienen un efecto sobre el objeto observado, de forma que es inútil atribuir propiedades a un sistema cuántico aislado: las propiedades físicas reales son poseídas sólo por el sistema formado por el objeto microscópico y el instrumento de medida. Esto, más o menos, es lo que nos viene a decir la interpretación de Copenhague. La complementariedad, hecho de que una medida destruya en general todo conocimiento de alguna otra propiedad de un sistema cuántico, y el indeterminismo, fueron tratados por Niels Bohr como aspectos fundamentales de la naturaleza; no podemos atribuir propiedades al objeto a menos que hayan sido medidas. Entonces podríamos preguntarnos cómo sabemos que existe un objeto cuántico en ausencia de toda medida: la respuesta es que no lo sabemos (uff!).

Einstein fue uno de los científicos más decisivos en el desarrollo de la teoría cuántica; no sólo su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico tuvo vital importancia, junto con el indio Bose, por ejemplo, desarrolló la primera estadística en la que los gases recibían un tratamiento puramente cuántico. Y es que Einstein fue un gran físico estadístico, y también aplicaría la estadística a sistemas cuánticos para sentar las bases teóricas que llevarían a la construcción del láser. Pero el carácter probabilístico que se había instaurando en la teoría cuántica le llevó a expresar sus reticencias. Nunca aceptó que una teoría en la que, por ejemplo, la predicción de la posición de un electrón en un instante dado no proporcionase un resultado único, sino sólo cierta probabilidad de encontrarlo en ese lugar y en ese instante, pudiera considerarse completa, para él no representa una descripción de la naturaleza aceptable. Einstein no conseguía admitir que fuera necesario renunciar a  la certidumbre: <<Dios no juega a los dados>> solía decir, y Bohr  le contestaría <<Einstein, deje de decirle a Dios lo que tiene que hacer>>.

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