FISICA Y QUIMICA

lunes, 18 de mayo de 2015

sábado, 25 de abril de 2015

LAS COSMOVISIONES CIENTÍFICAS (y por donde andamos ahora)

Para echar un ojo a las tres grandes cosmovisiones científicas que ha habido en la historia tenemos, por un lado, la versión exprés (sorry, está en inglés):

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Pincha en la imagen

O la versión más extensa y mejor, claro, y enlazada con la historia de la filosofía:

Pero nos interesa para este post la cosmovisión actual, por dónde anda la física hoy en día. Conviven dos grandes teorías: la Mecánica Cuántica y la Teoría de la Relatividad:

Pero, en este breve vídeo de 7 minutos se habla de los problemas de coexistencia que tienen la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. Los que hablan son defensores de la teoría de las supercuerdas, candidata quizá a ser lateoría unificada:

Si quieres saber más de la Teoría de las Supercuerdas, pincha en el siguiente enlace:

Y, por último, y sabiendo que nos movemos por la Big Science, dejo un breve vídeo de qué es el famoso bosón de Higgs, que fue el último gran y espectacular descubrimiento del LHC:

Por cierto, para saber qué es el LHC y para qué sirve, el siguiente vídeo: (y, aquí, para la versión rap)

Unos cuantos enlaces más (pincha en la foto):

Y lo que se comenzará a buscar este año: SUSY (o supersimetría):

${6086E7AF-2FF7-4286-9D0B-7418746A96E6}_sypersymmetry-300$ Uff… y para acabar, acerca de la materia oscura y la antimateria:

CONTRIBUCIÓN ESPAÑOLA EN EL ACELERADOR DE PARTÍCULAS del CERN

Unos de los experimentos más importantes que se están llevando a cabo en nuestra actualidad son aquellos que se están desarrollando en el CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), más concretamente en el LHC (Large Hadron Collider) el Gran Colisionador de Hadrones. España ha colaborado en estos experimentos con aportaciones tecnológicas. En esta entrada os cuento más adelante cómo.

Pero antes de empezar, quiero exponer una breve y sencilla explicación del LHC para aquellas personas que no tenemos todavía los conocimientos suficientes para comprender estos experimentos, con la finalidad de poder tener una pequeña idea de qué tratan estos experimentos tan mencionados.

El LHC (Large Hadron Collider) es un anillo de 26.7 km de diámetro que se encuentra en el CERN, entre Francia y Suiza. Como su propio nombre indica, hace colisionar hadrones, una clase de partícula masiva y con carga dentro de la que se encuentran por ejemplo los protones; a diferencia de los bosones (por ejemplo los fotones) o los leptones (por ejemplo, electrones). En el LHC vuelan partículas cargadas de diferentes signos, en sentidos contrarios. Es decir, es como un gran imán en el que las partículas positivas giran en un sentido y negativas en el otro. Estas partículas están dirigidas para que colisionen en 4 puntos, en los que se sitúan complejos detectores, cada uno del tamaño de una catedral aproximadamente. Cada uno de los detectores o experimentos están preparados para detectar un tipo de fenómeno físico. Los detectores son: CMS (compact muon solenoid), ATLAS (A toroidal LHC apparatus), LHCB (LHC beauty) Y ALICE (a large ion collider experiment).

Nos centramos en CMS, uno de los que mantiene una relación con el trabajo español. CMS está optimizado para la búsqueda del bosón de higgs: un tipo de partícula elemental relacionada con la propiedad de la masa de las partículas. CMS un enorme cilindro formado por 12 sectores trapezoidales del tamaño de un edificio de seis pisos de altura constituido por miles de sensores (de semiconductor, gas y cristales luminosos) distribuidos por capas. Los sensores que se encuentran más cerca de las colisiones son de silicio y se le denomina “tracker“. Son los encargados de dar una información precisa de las primeras trazas de las partículas. Alrededor de ellos están los detectores de muones (un tipo de partícula elemental perteneciente a los leptones) y los calorímetros hadrónicos.

El CIEMAT (centro español de investigaciones energéticas, medioambientales y tecnológicas) ha fabricado una tercera parte de los detectores de muones: 80 cámaras de alrededor de 2×1 m2 constituidas por hilos en un gas. Son detectores sensibles a muones con precisión de décimas de milímetro. La electrónica asociada a esas cámaras de muones del CIEMAT en España, junto con la de Alemania e Italia es coordinada por Cristina Fernández Bedoya. Ella lidera un grupo de unas 80 personas en el CERN. Es una de las personas en España que ha obtenido un reconcomiendo especial por su labor en el experimento.

Aquí os pongo un artículo que salió hace ya unos 10 meses en el periódico digital “El imparcial” en el que Cristina explica en primera mano y de manera accesible todo lo relacionado con los experimentos del CERN y el LHC.http://www.elimparcial.es/sociedad/el-boson-de-que-de-higgs-96171.html

Aquí os dejo la parte más interesante de la entrada del blog: una entrevista del programa “Asuntos propios” de RNE de junio de 2012, en la que Cristina habla basándose en su experiencia personal como trabajadora en el CERN acerca del famoso bosón de higgs. (A partir del minuto 2)http://www.rtve.es/alacarta/audios/asuntos-propios/asuntos-propios-segunda-hora-04-07-12/1454766/

La Materia Extraña: Un viaje por la física de astropartículas 2. La Antimateria

Copio y pego las entrada enteras que aparecen en Naukas: muy buenos vídeos.

¿Cómo se comporta la materia? ¿Sigue unas normas organizadas o es, sencillamente, caótica? En este viaje intentaremos acercarnos a los campos de estudio que la física de astropartículas ha ido abriendo a lo largo de las últimas décadas. No pretendemos con ello dar respuestas, sino plantear la multitud de preguntas que surgen, sobre todo, en torno a la materia cuyo origen o comportamiento desconocemos.

(Accésit en la modalidad de Audiovisuales en el I Concurso de Divulgación Científica del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) 2010)

El siguiente vídeo ofrece un rápido repaso sobre lo que conocemos y lo que desconocemos acerca de la antimateria, narrando el viaje que ha realizado la investigación científica en pos de su búsqueda, dejando preguntas abiertas para que aquellos que sientan curiosidad puedan seguir ahondando en sus misterios.

(Premiado en el III Concurso de Divulgación Científica del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), Proyecto Consolider-Ingenio 2010)

¿HAY VIDA MÁS ALLÁ DE LA TIERRA?

¿Hay vida más allá de la Tierra?

Es una de las preguntas que el hombre a intentado responder durante mucho tiempo. Estudiamos Marte como un planeta con vida ya que es el más cercano a la hora de realizar una investigación.

MARTE

Era el año de 1970, y la sonda Mariner 9 logró enviar a la Tierra unas cuantasfotografías de la superficie de Marte, la llegada de esas imágenes a la NASA eran la posible respuesta a si puede o pudo haber vida en Marte. Las fotos mostraron un terreno lleno de volcanes, cráteres, cañones y canales a través de los cuales podían haber pasado flujos de agua, aunque con la pocA resolución de las fotografías no se podía concluir nada a ciencia cierta.

Hoy, 40 años más tarde, la NASA vuelve a recibir imágenes, esta vez con mayor resolución se encontraron colinas y cañones con rocas estratificadas,dado que la estratificación se forma por la erosión del paso de agua (de rios y mares)hay indicios de una posible vida anterior. Por lo que Michael y Kenneth no se lo pensaron y tras analizar las imágines, llegaron a la conclusión de que estas eran prueba irrefutable de que en Marte hace unos cuantos miles de millones de años hubo agua. La razón es simple y se evidencia en las fotografías: se pueden visualizar rocas estratificadas esparcidas alrededor del ecuador del planeta rojo en cañones y cráteres; aunque algunas de estas zonas están separadas unas 30 millas o más, pero muestran secuencias de estratificación idénticas con delgadas capas (como pedazos de un mismo pastel).

El enlace de un vídeo explicativo donde podemos ver que puede que hubiera vida en Marte, ahora no la hay, pero que esta podría ser llevada allí:http://www.youtube.com./watch?v=Di4T4ViVs28

OTRAS INVESTIGACIONES SOBRE VIDA

El sistema Gliese 581, es el descubrimiento del primer planeta extrasolar que cumple con las condiciones de temperatura y gravedad, es decir, una atmósfera, para ser potencialmente habitable, está en la posición adecuada para recibir la energía suficiente y tener agua líquida en su superficie, ambos factores importantes para la existencia de vida. . El recién descubierto planeta se encuentra a 20 años luz de la Tierra y su Sol corresponde con el nombre del Sistema.

“El planeta está a la distancia correcta para que haya agua, ni con mucho calor ni con mucho frío, y con una gravedad similar a la de la Tierra para que haya una atmósfera“, expuso Steven Vogt en una convención. Aunque habrá que esperar unos 200 años para poder constatar la existencia de vida en el planeta. En esta imagen observamos la zona habitable en azul claro

Sus características:

Su masa se sitúa dobla la de la Tierra y tiene una órbita circular de 36,6 días.
Está justo en el centro de la zona habitable.
Uno de sus lados está siempre mirando a la estrella y dispone de contínua luz del día mientras que el otro lado mira hacia el lado opuesto de la estrella y se encuentra en perpetua oscuridad.
La zona más habitable de la superficie del planeta sería la línea entre la sombra y la luz, donde existe un amanecer y un atardecer perpetuos, dependiendo del punto de observación.
Los investigadores afirman que la temperatura del recien planeta descubierto está entre los -31 y los -12.

Nueva oportunidad de vida en otro planeta: https://www.youtube.com/watch?v=H5zSWQwpjPg

El equipo que descubrió este planeta considera que se trata de un planeta idóneo para ser objeto de misiones dedicadas a la investigación de la vida extraterrestre, en particular con el satélite Darwin, debido a sus condiciones de temperatura y de relativa proximidad al sistema solar.

SATÉLITE DARWIN

El lanzamiento del satélite Darwin, de la Agencia Espacial Europeo, está previsto para 2015. Quizás no tenga todos los satélites que posee la Tierra pero si la dicha investigación comienza a dar frutos algún día Gliese 581 se muestre con tantos satélites formando elípses como nuestro planeta. Ya que para tener tantas señales como tenemos nosotros tenemos en marcha

COMO CURIOSIDAD

Hemos realizado otra investigación sobre otro sistema solar, aunque esta vez, solo se tiene pequeñas evidencias de vida como el parecido de la estructura de nuestro sistema solar en mayores dimensiones. Que se encuentra en la constelación de Pegaso: http://www.youtube.com/watch?v=bAPiwah_zOU&feature=fvwrel

TEORÍA DE LA SUPERCUERDAS (o teoría del todo, que mola más)

-HISTORIA:

Todo empezó cuando en 1968 un joven físico que trabajaba en el CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire u Organización Europea para la Investigación Nuclear) intentando averiguar el porqué de algunas propiedades de la fuerza nuclear fuerte, descubre que la función beta de Euler describe ciertas propiedades de algunas partículas. Sin embargo, nadie sabía el por qué o la explicación de dicha fórmula.

Dos años después, Yoichiro Nambu, Holger Nielsen y Leonard Susskind demostraron que si se toma como cuerdas unidimensionales que vibran a las partículas elementales, eran sus interacciones nucleares las que se describían perfectamente por la fórmula de Euler. Así nació la Teoría de Cuerdas.
Pero la teoría predecía muchas cosas que iban en contra de las observaciones. Aún así, algunos científicos siguieron defendiéndola, y en 1974, Schwarz y Jöel Scherk se dieron cuenta de que ciertos patrones vibratorios se correspondían con algunos patrones de movimiento del gravitón. De este modo la Teoría de Cuerdas pasó de ser una teoría de la fuerza nuclear fuerte a ser una teoría del todo, englobando a la gravedad.

La “Primera Revolución de Supercuerdas” ocurrió de 1984 a 1986, cuando muchos científicos comenzaron a investigar y defender dicha teoría. Posteriormente, en la “Conferencia de Cuerdas en 1995” comenzaría la “Segunda Revolución de Supercuerdas”, en la que participó el ya nombrado Edward Witten.

– LA TEORÍA DE CUERDAS:

Para entender al menos un poco de la Teoría de Supercuerdas, debemos primero acercarnos al modelo de física aceptado actualmente. Este es el Modelo Estándar.
El Modelo Estándar es el modelo más completo conseguido hasta el momento, y que ha pasado las pruebas del falsacionismo de Karl Popper. De acuerdo con este, las partículas elementales serían los leptones y los quarks (de cada uno de los cuales existen seis tipos). Teniendo en cuenta el color de los quarks (una de sus propiedades) y que cada partícula tiene su antipartícula, obtendríamos 12 leptones y 36 quarks (los 6 tipos por los 3 colores posibles).
Las partículas compuestas por los últimos se llamarían hadrones: los mesones los formados por un quark y un antiquark, y los bariones serían los formados por tres quarks (o tres antiquarks, las antipartículas de los quarks). En 2004 se demostró teóricamente la existencia de partículas con cinco quarks, como el teta +, formado por cuatro quarks y un antiquark.

El Modelo Estándar también explica cómo interaccionan dichas partículas entre sí. Según dicho modelo, existen cuatro fuerzas: la fuerza gravitatoria (en la que las “partículas mediadoras” serían los gravitones, aún no detectados), la fuerza electromagnética (en la que las partículas mediadoras serían los fotones), la fuerza nuclear fuerte (en la que las partículas mediadoras serían los gluones) y la fuerza nuclear débil (con las partículas W y Z como partículas mediadoras). Con cada interacción se obtendrían, respectivamente, la masa, la carga eléctrica, el color y la carga débil.

La Teoría de Supercuerdas, complementada con la Teoría M (unificación de las 5 teorías de cuerdas), es un modelo fundamental de la física teórica que defiende que todas las partículas al parecer elementales, como los electrones, están compuestos de “cuerdas”, que se pueden mover de distintas formas (mientras que el electrón concebido fuera de dicha teoría, al ser un punto, no podría). Para ver el tamaño del que serían las cuerdas, puedes seguir el siguiente enlace: http://htwins.net/scale2/ En él, las cuerdas se situarían en el mismo orden que la longitud de Plank (〖Lp=1.61619•10〗^(-35)).

La Teoría de Supercuerdas también intenta ser una teoría que unifique lo más grande con lo más pequeño, Einstein con Plank (refiriéndose únicamente a sus teorías, no a sus logros), pasando por Newton. Es decir, unaTeoría Unificadora que explique las cuatro fuerzas sin excluir a la gravedad. Así, la Teoría de Supercuerdas propone la existencia del gravitón, encargado de transmitir la gravedad igual que los fotones la fuerza electromagnética.

La Teoría de Supercuerdas surge al intentar responder a la pregunta (que el Modelo Estándar no puede responder) de por qué las partículas elementales tienen las propiedades que tienen, y que han hecho posible el Universo en el que estamos. Pues bien, siguiendo la Teoría de Supercuerdas, la cuestión se resuelve de un modo quizá demasiado simple: según dichas cuerdas o filamentos se muevan, se observará un electrón, un quark, un fotón,… es decir. La partícula tendrá unas determinadas propiedades (masa, spin,…). Según dicha teoría, las partículas elementales pasarían también a tener estructura interna (por lo que dejarían de ser elementales), y dejarían de tener dimensión cero para moverse enun espacio-tiempo del tipo Kaluza-Klein. Este estaría formado por las cuatro dimensiones habituales, seis dimensiones compactificadas en forma de Calabi-Yau, y una que las engloba (de acuerdo con la Teoría M, propuesta en 1995 por Edward Witten, otro monstruo de la física).
Forma de Calabi-Yau:

Las 7 dimensiones invisibles (nosotros percibimos las 3 del espacio, x, y, z, y la del tiempo), de tamaño menor que el de un átomo, forman membranas, o branas, de tamaños del orden del Universo. Esto podría suponer que el nuestro también está ubicado sobre una brana, pero con más dimensiones. Así las otras branas alojarían otros universos “paralelos”, los cuales no percibiríamos. Las interacciones, menos la gravedad, estarían representadas por cuerdas unidas por sus extremos a la brana en la que nos encontramos. La gravedad se transmitiría mediante el gravitón, representado por cuerdas cerradas que, al no estar unidas a ninguna brana, podrían pasar de un universo a otro, lo que daría también explicación a por qué la gravedad es la interacción más débil, con mucha diferencia. Aún así, este concepto de “universo paralelo” es muy diferente al que la ciencia ficción nos ha inculcado. En estos universos no habría vida, porque las partículas cuánticas, al tener otro peso, no podrían formar enlaces y, por tanto, tampoco moléculas.

Pero no todo es perfecto en la Teoría de Cuerdas. Si ya es difícil concebir que haya esa cantidad de dimensiones, aún más difícil es aceptar que de la Teoría de Cuerdas surge la idea de una superabundancia de universos compatibles con el nuestro.
Además, la Teoría de Supercuerdas y la Teoría pueden no ser falsables, lo que, según Karl Popper, las introduciría en el mismo saco que las pseudociencias, debido, por ejemplo, a que las dimensiones que tanta consistencia matemática le dan no son observables, y por ello rompen las normas del falsacionismo. Aquí un vídeo de Richard Feynmann dejando claro en una clase el método científico:

• Big Bang en la Teoría de Cuerdas:

La Teoría del Big Bang defiende que el Universo se creó a partir de una explosión cosmológica. Pero la física actual, las ecuaciones de Einstein no pueden explicar mediante sus ecuaciones el punto de inicio del Big Bang, llamado por ello singularidad cósmica. ¿O sí?

Según la Teoría de Cuerdas, el Universo, antes de su expansión, era una brana inestable que decayó en muchos bucles (cuerdas cerradas) para formar por fin el Universo. Siguiendo la Teoría M, componente de la Teoría de Cuerdas ideada por Edward Witten, todo ello se habría producido por el choque entre dos branas.