Archivos en la categoría fisica

Miercoles, 3 de Septiembre de 2014

Hasta siempre Victor y gracias por todo

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El pasado sábado, al despertar, me enteré del fallecimiento del físico y divulgador Victor J. Stenger.  He de reconocer que durante unos instantes me quede congelado, sentado, con la mirada perdida y una leve sensación de pérdida se apoderaba de mis entrañas. ¿Cómo es posible sentir algo así de alguien al que no conoces? No es la primera vez que me sucede. Cuando descubro que alguien al que he leído ha fallecido, no puedo evitar experimentar esa sensación de leve vacío. Aunque la magia no existe, a pesar de lo que crean muchos, pienso que si hay un objeto que podríamos considerar casi como “mágico”, ese, sin lugar a dudas, es el libro.

Los libros son maquinas de viajar en el espacio-tiempo, no importa cuando fue escrito o donde, en el momento en que comienzas la lectura el autor está contigo, entra en tu cabeza y te cuenta historias o te explica algo o sencillamente te invita a reflexionar. Así que en cierta medida, al menos para mí, cuando leo es como estar con el autor del libro, escuchándole, pensando con él, reflexionando con él, aprendiendo gracias a él o pasando un buen rato gracias a él. En el caso de Stenger han sido muchas las horas que, en este sentido, he pasado en su compañía. He aprendido mucho sobre el universo gracias a él, y también aprendí la multitud de falacias y trampas que hacen los defensores del diseño inteligente, cuando dicen que el universo ha sido diseñado por Dios o que ha sido creado por este. De hecho, sus lecturas fueron un acicate para lanzarme en la aventura de escribir “El diseño inteligente ¡vaya timo!”, es más, durante la realización del mismo, tuve la oportunidad de intercambiar unos mails con el propio Stenger para ver si me dejaba reproducir datos que el mostraba en alguna de sus obras, Stenger accedió encantado.

Días después de enterarme de la noticia, a veces me sigo quedando mirando alguno de sus libros, pasando las hojas de los mismos, releyendo algunos de los pasajes que tengo subrayados, y una vez más, gracias a él, me adentro en los secretos del universo, y vuelvo a disfrutar como la primera vez que los leí, pensando, reflexionando. Si tenéis oportunidad, leedle, hasta cuando no se está de acuerdo con él, te obliga a pensar con cautela para atacar su postura.

Desde aquí solo puedo decir una cosa, gracias Victor, gracias por enseñarme con tus libros, por hacerme pensar y por tu gratitud cuando un humilde servidor te pidió ayuda para escribir su libro. Gracias por ayudarme a crecer como persona, te echaremos de menos.
Miercoles, 8 de Enero de 2014

Reseña de "Universos ocultos" de Lisa Randall

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Lisa Randall nos propone un viaje a las fronteras de la física, entendiendo por fronteras esas parcelas de la física donde nuestro conocimiento actual ha llegado a su límite, donde nuevas cuestiones surgen para desafiar a las teorías físicas actuales.

Randall nos explica, con mayor o menor éxito, algunas de las limitaciones de la física actual y como a través de las hipótesis de la existencia de dimensiones espaciales extra puede darse respuesta a algunas de ellas. Una de esas cuestiones que podrían encontrar respuesta en estos marcos de trabajo es la cuestión de por qué la gravedad es tan débil en comparación con el resto de fuerzas.


Lo curioso de las propuestas de Randall radica en el tamaño de esas hipotéticas dimensiones extras. Si habéis oído hablar de la teoría de cuerdas habréis oído decir que dicha teoría dice que hay hasta 11 dimensiones, 10 de ellas espaciales y una temporal. Pero esas dimensiones espaciales adicionales, estarían dobladas, plegadas sobre sí mismas y serían diminutas, tan diminutas que nos es imposible verlas, detectarlas experimentalmente no será nada fácil. En las hipótesis de Randall esas dimensiones extra no tienen porque ser pequeñas, de hecho sostiene que son grandes. En sus modelos, nuestro universo sería una brana(un objeto que surge en el marco de la teoría de cuerdas) que estaría dentro de un espacio de más dimensiones. No voy a destripar como con esos modelos se solucionan algunos de los problemas de la física de partículas.

El libro es interesante, pero en ocasiones las explicaciones de Randall no consiguen ser del todo divulgativas. Me explico, si nunca has leído nada sobre estos temas, puede haber partes del libro que sean difíciles de entender. Por lo que diría que el libro está bien, pero me parece solo recomendable para aquellos que ya han estado leyendo antes sobre física de partículas, teoría de cuerdas, etc. Si ese es el caso entonces este libro te puede resultar muy interesante.

Os dejo con una entrevista a Lisa Randall donde habla sobre esas posibles dimensiones extras:

Miercoles, 4 de Diciembre de 2013

Los fotones no descansan nunca

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Todos hemos oído hablar de los fotones, esas diminutas partículas de las que está compuesta la luz, dicho de otra forma, un rayo de luz no es más que un chorro de los susodichos fotones.

Los fotones se mueven a una velocidad de 300.000 km/s(en el vacío) y siempre lo hacen a esa velocidad. Es posible que en algún sitio se encuentre la afirmación de que los fotones, al moverse a la velocidad de la luz, no pueden estar en reposo. La pregunta que nos puede asaltar a la cabeza es ¿por qué no pueden estar en reposo?


Para acercarnos a la respuesta tenemos que recapacitar sobre la velocidad. La velocidad es una magnitud física y es relativa al sistema de referencia desde el que se está midiendo. Veámoslo con un sencillo ejemplo.

Supongamos que vamos en nuestro ferrarí preferido a unos 120km/h por la autopista. En realidad, cuando decimos que vamos a una velocidad de 120km/h, lo que estamos afirmando es que nos estamos moviendo a dicha velocidad respecto del suelo. Desde un coche a una velocidad en la misma dirección y sentido que nosotros, pero con una velocidad de 60km/h, diríamos que la velocidad de nuestro ferrari es de 60km/h respecto a nosotros. La velocidad, como se puede apreciar, es relativa al sistema de referencia desde el que se está midiendo.

Uno de los postulados de la relatividad es que la velocidad de la luz, y por lo tanto la de los fotones, es absoluta. Todos los experimentos realizados hasta la fecha han corroborado este postulado de la relatividad, por lo que nos vemos obligados a aceptarlo como correcto, al menos, hasta el día en el que nuevos experimentos lo pongan en duda. Lo que quiere esto decir es que no importa desde el sistema de referencia desde el que estemos midiendo la velocidad de la luz, siempre deberemos obtener el mismo valor para dicha velocidad.

Si ya hemos visto que la velocidad es un concepto relativo, al menos, para todo menos la luz, al concepto de reposo le pasa exactamente lo mismo, decir que algo está en reposo, es decir que se está moviendo a una velocidad de 0 km/h respecto a un determinado sistema de referencia. Pero como hemos visto, la velocidad de los fotones tienen una velocidad absoluta, esto es, su velocidad es la misma para todo sistema de referencia, por lo tanto, los fotones no pueden estar en reposo respecto a ningún sistema de referencia porque ello implicaría medir una velocidad de 0km/h para dichos fotones, lo cual sabemos que no puede ser, dicho de otro modo, los fotones no descansan nunca.
Lunes, 2 de Diciembre de 2013

El corrimiento al rojo gravitatorio para dummies

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El corrimiento al rojo gravitatorio es un fenómeno físico que se explica a través de la teoría de la relatividad de Einstein. Pero para hacernos una idea de qué es lo que sucede no es necesario entender la relatividad, se puede usar una analogía más sencilla para acercarnos a la compresión del fenómeno.

Antes de nada vamos a describir en que consiste dicho fenómeno. Como es sabido, la gravedad es una fuerza atractiva, es decir, dos cuerpos que experimentan la gravedad en ausencia de otras fuerzas que interfieran, tenderán a acercarse. Podemos decir que esta descripción responde a una perspectiva newtoniana de la gravedad. Desde una perspectiva relativista diríamos que los objetos con masa curvan y deforman el espacio-tiempo circundante. Esa curvatura es lo que nosotros experimentamos como la gravedad. El enfoque es completamente distinto, lo que antes se entendía como una fuerza, ahora sabemos que es un cambio en la geometría del espacio-tiempo. Para nuestros propósitos podemos seguir pensando en la gravedad como un campo de fuerza atractiva.

Ahora debemos dar un vistazo a la naturaleza de la luz. La luz son partículas, fotones es el nombre que les damos. Hay que recordar que toda partícula tiene al mismo tiempo propiedades de onda y de partícula, esto es algo que contraria nuestro sentido común, pero los experimentos son claros y han mostrado está naturaleza tan bizarra de la realidad. Por lo tanto, los fotones no son una excepción, y aunque podemos pensar en ellos como pequeñas partículas, no debemos olvidar que también tienen propiedades de onda.

El corrimiento al rojo gravitatorio consiste en que cuando la luz intenta escapar de un campo gravitatorio se vuelve "más roja". Pensemos en fotones de luz de color violeta. Si estos intentan salir de un campo gravitatorio sucederá que la frecuencia asociada a los mismos(recordar que tiene propiedades de onda) se va haciendo más pequeña. En el espectro visible, el rojo, es la luz de menor frecuencia, por eso se dice que unos fotones cuya frecuencia va decreciendo están experimentando un corrimiento al rojo.

Ahora vamos a ver si podemos hacernos una idea aproximada de lo que está pasando. La analogía que voy a usar es de Lisa Randall(1)(al menos se la he leído a ella). Aprovechemos que estamos inmersos en el campo gravitatorio de la Tierra. Cojamos una pelota de tenis(en realidad vale cualquier objeto que podáis lanzar) y lanzarla de forma vertical hacia arriba ¿qué es lo que sucede? Al lanzar la pelota le estamos imprimiendo una velocidad, velocidad que la pelota va perdiendo hasta que llega un momento en el que se para y deja de subir, para a continuación comenzar a bajar. Lo que está sucediendo es que, al intentar escapar del campo gravitatorio la pelota pierde energía cinética, que es la energía que depende de la velocidad. Como la energía ni se crea ni se destruye, esa pérdida de energía cinética se convierte en un incremento de la energía potencial de la pelota. Ahora imaginemos que el que está intentando escapar del campo gravitatorio es un fotón en lugar de una pelota, entonces, el fotón también debería perder parte de su energía cinética mientras su energía potencial aumenta. Ahora bien, sabemos que la velocidad de la luz es absoluta, es decir, siempre es la misma, independientemente desde donde la midamos y cómo la midamos, un fotón no puede moverse a una velocidad inferior o superior a la velocidad c(300000km/s en el vacío). Por lo tanto, su pérdida de energía no puede venir dada porque se desplace a una velocidad menor. La energía de un fotón es igual a la constante de Planck multiplicada por la frecuencia de dicho fotón. Dado que la constante es un numero fijo que no varía, la única opción posible para que su energía sea menor es que la frecuencia asociada a dicho fotón sea cada vez menor y, por lo tanto, dicho fotón tiene que experimentar ese corrimiento al rojo al intentar escapar del campo gravitatorio.


(1) - Randall, Lisa. Universos ocultos. Un viaje a las dimensiones extras del cosmos. Acantilado. Barcelona.2011
Sábado, 8 de Diciembre de 2012

Niño que sabe de física duda de Papá Noel

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Una viñeta de Alejandro Tropea de su blog "Ciencia con alma y arte"
Jueves, 2 de Agosto de 2012

Los colores de la ciencia

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Si no recuerdo mal, fue Richard Feynman el que decía que el saber cómo son las cosas aumenta la belleza de la naturaleza, no la disminuye. Por ejemplo, los atardeceres suelen parecernos bellos, ¿pero no es más bello aun saber que se está produciendo por el incesante giro de la Tierra sobre su eje? Coincido con Feynman, conocer la explicación científica dota de mayor belleza a lo que observamos.

Otro de los fenómenos físicos más bellos que existen, al menos para el que esto escribe, son las nubes iridiscentes. Este tipo de nubes no son muy densas, y están formadas por pequeñas gotas de agua las cuales tienen todas más o menos el mismo tamaño. Si se dan estas condiciones, puede producirse el fenómeno de difracción. Como sabéis la luz del Sol es blanca, pero en realidad está compuesta de distintos colores, al conjunto de estos colores, que normalmente podemos observar en un arcoiris, se le conoce como espectro visible. Pues bien, el grado de difracción es distinto para cada color, esto tiene como consecuencia que la luz blanca se separa en sus distintos componentes ofreciéndonos así un espectáculo multicolor en el cielo.

La próxima vez que tengáis la suerte de observar una de estas nubes iridiscentes, no olvidéis que se debe al fenómeno de la difracción. Tratar de imaginar como los rayos de luz llegan a las pequeñas gotas de agua que forman esa nube, y como al interactuar con ellas los distintos colores se separan, veréis como el bueno de Feynman tenía razón, el conocimiento sobre cómo son las cosas las dota a estas de más belleza.
Image Credit & Copyright: Esther Havens (Light the World)
Martes, 27 de Septiembre de 2011

El CERN insiste en que el estudio de los neutrinos debe ser verificado

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En ciencia, nunca deben sacarse conclusiones del resultado de un experimento hasta que siguientes experimentos las confirman.

Redacción


El director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), Rolf Heuer, ha afirmado que "no cree que Albert Einsten se equivocara al enunciar su Teoría de la Relatividad" y ha insistido en que "aún debe verificarse el estudio que ha descubierto partículas subatómicas llamadas neutrinos que son más rápidas que la velocidad de la luz".

Heuer ha hecho estas declaraciones a los periodistas en Granada durante la inauguración del Congreso Mundial sobre Futuros Colisionadores Lineales, donde se ha referido al reciente estudio que desafía la teoría del físico alemán de que nada en el universo puede viajar más rápido que la luz.

Así, ha querido recordar que por el momento "sólo se tiene un experimento y un resultado", pero ha reiterado que "en ciencia las cosas hay que verificarlas con otros experimentos diferentes", por lo que se ha mostrado cauto y ha asegurado que aún no cree que Einsten se equivocara respecto a sus teorías.

El director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear ha sido el encargado de inaugurar el congreso internacional sobre aceleradores lineales, en el que 350 científicos de 30 países debatirán sobre la próxima generación de aceleradores de partículas que se construirá tras el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ubicado en la sede del Laboratorio Europeo de Física de Partículas, en Ginebra (Suiza).

Estos aceleradores de partículas son instalaciones donde los científicos colisionan entre sí partículas subatómicas para estudiar los componentes elementales de la materia y dar respuesta así a cuestiones fundamentales de la Física.

A diferencia de los actuales aceleradores, construidos de forma circular, la próxima generación se diseñará de forma lineal. Esto, junto a otras características como el tipo de partículas que se hará colisionar, los convierte en instrumentos mucho más precisos que los actuales.

Así, mientras que el LHC es una máquina para descubrir nuevos territorios en la Física y responder a cuestiones fundamentales como el origen de la masa (cuyo responsable sería el llamado "bosón de Higgs"), o la naturaleza de la materia oscura, los aceleradores lineales permitirán conocer los detalles de esta "nueva física".

El proyecto del próximo acelerador lineal es "un gran reto" que reúne a la comunidad internacional en física de partículas agrupada en tres regiones, Europa, las Américas y Asia. Cada región tiene un congreso anual, a los que se suma un gran congreso mundial anual en el que se coordinan las tres regiones.

Esta es la primera vez que este congreso mundial se celebra en España, en este caso en Granada, lo que supone "un reconocimiento" al papel de la comunidad científica española en el proceso de construcción del futuro acelerador lineal. En la actualidad, siete centros de investigación y universidades españoles participan en los dos proyectos existentes, que son el Colisionador Lineal Internacional (ILC, por sus siglas en inglés) y Colisionador Lineal Compacto (CLIC).

El ILC cuenta con la participación de los principales centros de investigación en este ámbito. Por parte española participan el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia), el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria); el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT); el Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB-CSIC); el Instituto Tecnológico de Aragón (ITA) y las Universidades de Barcelona, Granada y Santiago de Compostela.

En su diseño inicial, el ILC tendrá 35 kilómetros de longitud. Su ubicación y construcción se decidirá en el periodo 2012-2014, teniendo en cuenta los posibles hallazgos y descubrimientos del LHC en ese tiempo. En el desarrollo del ILC participan 1.600 investigadores de 300 laboratorios y universidades de todo el mundo.

Por su parte, CIEMAT, IFIC y la Universidad de Barcelona participan en la I+D del CERN para desarrollar la tecnología para construir el CLIC. Este acelerador lineal está pensado para alcanzar mayores energías que las de ILC, si bien su estado tecnológico no está tan avanzado. Así pues, dada la complejidad y requerimientos de la construcción de estos grandes aceleradores, el comité que reúne a la comunidad internacional en el terreno de la física experimental de partículas intenta encontrar sinergias para el desarrollo de estos proyectos.

Visto en Europa Press.
Lunes, 26 de Septiembre de 2011

La partícula de Dios

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Viñeta de Alejandro Tropea para La risa de la ciencia.
Viernes, 23 de Septiembre de 2011

La verdad sobre los neutrinos que superan la velocidad de la luz

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La noticia revela que científicos han conseguido medir la velocidad de los neutrinos y éstos se mueven a mayor velocidad de la luz, lo que parece demoler uno de los principios básicos de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein.

Descarga o escucha el fichero MP3 o suscríbete al podcast, también en iTunes.


La interesante noticia ha invadido en las pasadas horas la prensa científica de todo el mundo. Un grupo de científicos que trabajan en el detector OPERA, situado a 730 kilómetros del colisionador de partículas LHC del CERN, el Centro Europeo para la Investigación Nuclear de Ginebra, ha revelado el resultado de un experimento con partículas subatómicas que parece mostrar que éstas se desplazan más rápido que la velocidad de la luz.

El científico del CERN Antonio Ereditato ha contado en una entrevista que tres años de mediciones han mostrado que los neutrinos se movían 60 nanosegundos más rápido que la luz en esa distancia de 730 kilómetros entre Ginebra y Gran Sasso, en Italia.

Los neutrinos son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Se sabe ya que estas partículas tienen masa, pero muy pequeña y muy difícil de medir. De hecho, se calcula que su masa es inferior a una milmillonésima parte de la masa de un átomo de hidrógeno.

Practicamente toda la prensa finaliza la noticia con la coletilla de que este descubrimiento promete ser inconsistente con la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, que sostiene que nada puede desplazarse más rápidamente que la velocidad de la luz. Es la nota científica soñada para esa prensa que sólo informa sobre golf cuando alguien mete un hoyo en uno.

En realidad esto no es exactamente así. Lo que afirma la teoría es que no es posible acelerar ninguna partícula hasta alcanzar la velocidad de la luz. Cuanta más alta su velocidad, mayor la cantidad de energía necesaria para acelerarla, y según esa velocidad se acerca asintóticamente a la de la luz, aquella energía se acercaría al infinito. Pero eso no se aplica a partículas que llevan desde el Big Bang ya desplazándose a mayor velocidad que la de la luz.

La teoría cuántica de campos, de hecho, predice la existencia de los taquiones. Una partícula hipotética con la característica de que si su energía y momento son reales, su masa en reposo convencional resulta ser un número imaginario. La consecuencia es que una partícula así nunca puede ir a velocidades inferiores a la de la luz, por que su energía disminuye cuando su velocidad aumenta. Los taquiones juegan un papel en la teoría de cuerdas, clave en el mundo cuántico, pero la explicación de su hipotético comportamiento no debería suponer una violación de la relatividad especial de Einstein.

Merece la pena repetirlo porque ayuda a entender mejor este tipo de noticias. La Teoría de la Relatividad de Einstein no dice que no puedan existir partículas que se mueven a más velocidad que la luz. Lo que dice es que es imposible acelerar hasta ese límite partículas que se muevan a una velocidad inferior.

¿Qué pasa entonces con los neutrinos? Lo explica el profesor de astrofísica Dave Goldberg, quien sospecha que algo falla en la presentación de los resultados del experimento. Avisa de que en efecto los neutrinos tienen masa, lo que explica sus oscilaciones, y de que en efecto sí debería estar prohibido que una partícula con masa real (no imaginaria como la de los taquiones) viaje a mayor velocidad que la luz.

El resultado del experimento dice que sobre un viaje con una duración de 3 ms. los neutrinos “ganan” a la luz por 60 ns. Imaginemos la explosión de una supernova, por ejemplo la 1987A. Sucedió a 160.000 años luz de la tierra. Resulta que los neutrinos y los fotones de la explosión alcanzaron nuetro planeta al mismo tiempo. En realidad los neutrinos fueron detectados tres horas antes, por artificios ópticos que suceden durante una explosión similar. Si el resultado del experimento fuese aplicable, deberíamos haber detectado neutrinos de la 1987A ¡tres años antes de llegar a poder ver la explosión! Sin duda, algo que los científicos deberían haber notado.

¿Qué ocurre aquí? Resulta que los neutrinos detectados de la 1987A fueron anti-neutrinos electrón, no neutrinos tau. Sin embargo, los neutrinos oscilan de un sabor al otro, así que no debería ser una diferencia notable. Las energías también son distintas, las de la explosión de la 1987A en el rango de decenas de megaelectronvoltios. Las energías usadas en OPERA han sido dos órdenes de magnitud superiores. Bien podría este hecho marcar una diferencia.

El propio Erediato afirma que no están presentando ninguna conclusión, únicamente una serie de datos para el escrutinio científico que sería deshonesto dejar guardada en un cajón. Lo deja muy claro Chang Kee Jung, físico especialista en neutrinos de la Universidad Stony Brook de Nueva York. “No me apostaría mi mujer y mis hijos a que hay un error sistemático en alguna parte, pero sí apostaría mi casa”.

Si se demuestra la validez de los resultados, estaríamos ante uno de los descubrimientos más importantes en el mundo de la física del pasado medio siglo. Pero hasta que se demuestre, nos queda una temporada de resultados muy interesantes que alimentarán nuestra pasión por la física. Agárrense, que vienen curvas.
Jueves, 22 de Septiembre de 2011

La relatividad de las tortugas

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Viñeta de Alejandro Tropea para La risa de la ciencia.

Ya no queda ninguna duda ¡el gato de Schroedinger está vivo!

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