En 1838, Faraday ya tenía las bases para una nueva teoría de la electricidad. Ideó un vocabulario completo y original compuesto por términos como “electrodo”, “cátodo” y “electrólisis”. Tal vez, aventuró Faraday, las fuerzas eléctricas eran intermoleculares y la electricidad transmitía energía  sin transferir materia. Faraday, que no deseaba utilizar el término “corriente” a causa de sus connotaciones mecánicas, describió esta transferencia como un proceso en el cual unas partículas diminutas eran sometidas a una presión que era entonces conducida de una partícula a otra.

Después de un difícil intervalo de cinco años durante los cuales su mente aparentaba estar irremediablemente fatigada a raíz de los años anteriores de continua experimentación, Faraday retornó a la primera línea para dar un crucial paso al frente en su cadena de experimentos. Por aquel entonces el joven William Thomson (1824-1907), famoso después como lord Kelvin, estaba intrigado por la naturaleza de la electricidad y la dificultad que entrañaba su incorporación al esquema de Newton. En agosto de 1845, Thomson escribió a Faraday comunicándole que había logrado formular matemáticamente el concepto de líneas de fuerza de Faraday y sugiriéndole más experimentos. Faraday no había convencido a ninguno de los físicos eminentes de la época.

                             William Thomson

Pero Thomson, que por entonces sólo contaba veintiún años, estaba abierto a posibilidades aún más atrevidas. Si realmente existían líneas y campos de fuerza, ¿no sería posible demostrar mediante experimentos que había una relación entre la electricidad y la luz? Faraday decidió seguir esta extravagante sugerencia. Al principio las dificultades parecían insuperables. “Sólo la muy firme convicción de que la luz, el magnetismo y la electricidad tenían que estar relacionados…me llevó a retomar el tema y a perseverar”.

El 13 de Noviembre de 1845 Faraday intentó hacer pasar un rayo a través de un trozo de “cristal grueso” con un alto índice de refracción que había fabricado quince años antes, y en el campo de un potente electroimán. “Se produjo un efecto en el rayo polarizado y así quedó demostrado que la fuerza magnética y la luz están relacionadas. Es probable que este hecho demuestre ser sumamente fértil”, escribió con satisfacción. Faraday se sintió aún más seguro cuando descubrió que el ángulo de rotación del rayo de luz era directamente proporcional a la potencia de la fuerza electromagnética.

A partir de ese momento Faraday consideró que su anterior metáfora de la “presión” entre partículas era inadecuada, y sugirió en su lugar un “flujo de energía”; el electroimán sería una “habitación de líneas de fuerza”. Al comparar la acción de diferentes sustancias en el paso de la fuerza magnética, Faraday contrastó las sustancias “paramagnéticas”, que conducían bien la fuerza, con las “diamagnéticas”, que la conducían mal. A continuación demostró que sus “líneas de fuerza” no eran polares (dirigidas al polo más próximo) como hubieran sugeridos las antiguas teorías newtonianas, sino curvas continuas. Su conclusión fundamental, el axioma de la moderna teoría “del campo” en la física, fue que la energía del imán no se encontraba en el imán propiamente dicho sino en el campo magnético.

El trabajo de investigación de Faraday, posibilitó que hoy nosotros, sepamos del campo magnético de las estrellas de neutrones y de las galaxias, o, del mismo Planeta Tierra.

Faraday había esbozado las líneas maestras de un sorprendente mundo nuevo e invisible. Entre estos infinitesimales campos de fuerzas ejercidas por entidades misteriosas y diminutas, los físicos encontrarían sus “nuevos mundos” y sus “continentes oscuros”, donde habría secretos relativos a una entidad todavía más amplia y fenómenos misteriosos. En 1845, Faraday escribía a la Real Society: “Hace mucho tiempo que soy de la opinión, que casi es una convicción compartida con muchos otros amantes del conocimiento natural, de que las distintas formas bajo las que se manifiestan las fuerzas de la materia tienen un origen común o, en otras palabras, están relacionadas tan directamente y son tan mutuamente dependientes que son convertibles la una en la otra, y poseen fuerzas equivalentes en su acción. En la época moderna se han multiplicado las pruebas de su convertibilidad, y se ha iniciado la determinación de sus fuerzas equivalentes”.

La serie de pruebas que Faraday había profetizado se sucedieron con vertiginosa velocidad durante el siglo siguiente. La comunicación entre científicos era más constante y los éxitos eran, más  que nunca, producto de la colaboración. En algunas ocasiones era cuestión de suerte quién se atribuía (o le era atribuido) el mérito de haber dado un paso adelante.

            James Clerk Maxwell

Los descubrimientos de Faraday habían sido el producto de una mente ajena a las matemáticas, pero la verosimilitud y la convicción de la teoría del campo dependerían de su formulación matemática. Esto fue llevado a cabo por un admirador de Faraday, James Clerk Maxwell (1831-1879), que tradujo sus “líneas” o “tubos” de fuerza de Faraday a una descripción matemática de un campo continuo. Del mismo modo que Newton había dado forma matemática a las intuiciones de Galileo, las ecuaciones de Maxwell, como observó Einstein, desempeñaron una función similar para los descubrimientos de Faraday.

Einstein y su colaborador Leopold Infeld afirmaron que “la formulación de estas ecuaciones” es “el acontecimiento más importante de la física desde la época de Newton”, no sólo a causa de la riqueza de su contenido, sino también porque constituyen un modelo para un nuevo tipo de ley”. Las principales características de esas ecuaciones aparecerían “en todas las demás ecuaciones de la física moderna”.

La teoría de Einstein sobre la relatividad se basaría también en las ecuaciones de Maxwell. El paso siguiente, después de Faraday, en la revisión de la física newtoniana y la disolución del átomo “indestructible” se vio con el descubrimiento de los rayos catódicos, los rayos X y la radiactividad. J.J. Thomson (1856-1940) siguió la pista del electrón y descubrió diminutas partículas invisibles de masa uniforme, mil ochocientas veces más pequeñas que el átomo de hidrógeno, que era hasta entonces el objeto conocido de menor peso. Ernest Rutherford (1871-1937) descubrió en 1911 un núcleo atómico (1/100.000 del átomo) que sería explorado por la siguiente generación de físicos, del mismo modo que sus predecesores habían explorado el electrón. Estos nuevos físicos fueron ya, el mismo Einstein y Planck, Heisenberg y Schrödinger, Feynman, y muchos otros.

Los misterios del átomo se multiplicaban con cada descubrimiento. Los límites de las matemáticas se revelaban con mayor claridad. En la mente de Einstein la unidad de los fenómenos -la búsqueda de Dalton y Faraday- planteó problemas “científicos” y paradojas que estaban más allá de todo conocimiento anterior, excepto quizás el de los filósofos. Así como los físicos explicaban el átomo mediante los sistemas planetarios y celestes, lo infinitesimal ofrecía indicios que apuntaban al infinito. El tiempo y el espacio se unieron en un torturante y único acertijo, que llevó a Einstein a concluir que “el misterio eterno del mundo es su comprensibilidad”.

Ahora, después de todo aquellos primeros pasos, estamos mucho más adelantados ya en el conocimiento de la materia y, sin embargo, seguimos persiguiendo ese secreto que encierra y guarda mucho más profundamente que el habitad de los quarks, y, que algunos dicen que son, infinitesimales y vibrantes cuerdas que nos hablarán, en otras dimensiones más altas que, de momento, ni podemos ver ni comprender, de todo aquello que, con desesperada e incansable curiosidad buscamos…la última frontera de la materia que, finalmente, resultará ser…¡LA LUZ! Esa “materia-inmaterial” que es la pura energía de lo que todo el Universo está hecho.

emilio silvera

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Hace algunas fechas que se publicó aquí este trabajo que versaba sobre el Bosón de Higgs, y, ya algunos están postulando la necesidad de construir un nuevo acelerador de Partículas más potente que sí pueda llegar hasta los océanos de Higgs para localizar al dichoso Bosón. Los expertos del LHC en el CERN, no han dicho, de manera categórica que, la partícula hallada, sea el Bosón de Higgs, lo han dejado con una interrogación y pendiente de otros estudios y pruebas para poder definirse, de manera rotunda sobre la realidad del hallazgo.

Algunos ya están hablando del International Linear Collider (ILC), el nuevo Acelerador de partículas que sí, ¿podrá localizar al Bosón de Higgs?, de mucha más potencia que el LHC, y que podrá llegar mucho más profundamente en ese “inframundo” de los océanos de Higgs que se nos escapan del ámbito ordinario de nuestra cotidianidad. Allí, en ese “universo” infinitesimal, pudieran hallarse muchas de las cosas que presentimos.

Ya se han lanzado haces de protones a velocidades cercanas a la de la luz, c, en sentidos apuestos y han colisionado entre sí alcanzando energías de hasta 7,5 TeV, han hecho posible que en los ordenadores salgan imágenes como esta de arriba, múltiples caminos trazados por toda clase de objetos infinitesimales que han salido, como escombros de la rotura de esos protones, y, pudiera ser que, uno de esos rastros dejados en la múltiple dispersión, pudiera haber sido hecha por el Bosón de Higgs. Ahora, con 14 TeV, posiblemente podamos, al fín, dar con el dichoso Bosón -si es que en realidad existe–

Para hallar tan minúscula partícula, ha sido necesario construir una de las máquinas más sofisticadas, grandes y caras que hubiéramos podido imaginar, y, además, las energías que aquí serán desatadas nos llevaran al límite de lo que la Humanidad, en este momento, puede conseguir que está en los 14 TeV, una energía muy considerable aunque no suficiente para llegar a sondear las cuerdas que requieren la energía de Planck de 10¹⁹ GeV, algo impensable en esta generación y en las próximas.

Claro que, hasta el momento y desde hace ya mucho tiempo, todos los intentos y los esfuerzos por hallar una pista decuál era el origen de la masa fallaron.  Feynman escribió su famosa pregunta: “¿Por qué pesa el muón?”.  Ahora, por lo menos, tenemos una respuesta parcial, en absoluto completa.  Una voz potente y segura nos grita: “!Higgs¡” Durante más de 60 años los físicos experimentadores se rompieron la cabeza con el origen de la masa, y ahora el campo Higgs presenta el problema en un contexto nuevo; no se trata sólo del muón. Proporciona, por lo menos, una fuente común para todas las masas. La nueva pregunta feynmaniana podría ser: ¿Cómo determina el campo de Higgs la secuencia de masas, aparentemente sin patrón, que da a las partículas de la materia?

Hay quien postula que, las partículas al moverse por el océano de Higgs, interracionan con lo que sea que permea por todo el espacio, esa interacción produce un efecto frenado por el roce y, es precisamente ese efecto frenado de contacto el que hace que la partícula adquiera su masa a medida que se desliza.

La variación de la masa con el estado de movimiento, el cambio de masa con la configuración del sistema y el que algunas partículas (el fotón seguramente y los neutrinos posiblemente) tengan masa en reposo nula son tres hechos que ponen en entredicho que el concepto de masa sea una tributo fundamental de la materia.  Habrá que recordar aquel cálculo de la masa que daba infinito y nunca pudimos resolver; los físicos sólo se deshicieron del “renormalizándolo”, ese truco matemático que emplean cuando no saben hacerlo bien, o, cuando el desconocimiento fundamental, está ausente.

Ese es el problema de trasfondo con el que tenemos que encarar el problema de los quarks, los leptones y los vehículos de las fuerzas, que se diferencian por sus masas.  Hace que la historia de Higgs se tenga en pie: la masa no es una propiedad intrinseca de las partículas, sino una propiedad adquirida por la interacción de las partículas y su entorno.

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La remanente de supernova Cassiopeia A que se encuentra a 11.000 años luz de distancia. La luz de la supernova Cass A, que es la muerte explosiva de una estrella masiva, alcanzó la Tierra por primera vez hace sólo 330 años. La nube de desechos en expansión ocupa ahora unos 15 años luz en esta composición de rayos X y luz visible, mientras que la brillante fuente cerca del centro es una estrella de neutrones, los restos colapsados increíblemente densos del núcleo estelar. Aunque está suficientemente caliente para emitir rayos X, la estrella de neutrones de Cass A se está enfriando. De hecho, los 10 años de observación del observatorio de rayos X Chandra averiguó que la estrella de neutrones se enfrió tan rápido que los investigadores sospechan que gran parte del núcleo de dicha estrella está formando un superfluido de neutrones sin fricción. Los resultados del Chandra representan la primera evidencia observacional para este extraño estado de la materia. ( Creditos: X-ray: NASA/CXC /UNAM / Ioffe /

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    Grandes pensadores quisieron explicar la naturaleza de la luz

Está claro que, los estudiosos de la época antigua y medieval estaban por completo a oscuras acerca de la naturaleza de la luz. Especulaban sobre que consistía en partículas emitidas por objetos relucientes o tal vez por el mismo ojo. Establecieron el hecho de que la luz viajaba en línea recta, que se reflejaba en un espejo con un ángulo igual a aquel con el que el rayo choca con el espejo, y que un rayo de luz se inclina (se refracta) cuando pasa del aire al cristal, al agua o a cualquier otra sustancia transparente.

Cuando la luz entra en un cristal, o en alguna sustancia transparente, de una forma oblicua (es decir, en un ángulo respecto de la vertical), siempre se refracta en una dirección que forma un ángulo menor respecto de la vertical.  La exacta relación entre el ángulo original y el ángulo reflejado fue elaborada por primera vez en 1.621 por el físico neerlandés Willerbrord Snell.  No publicó sus hallazgos y el filósofo francés René Descartes descubrió la ley, independientemente, en 1.637.

        Siempre nos gustó hacer experimentos con la luz

Los primeros experimentos importantes acerca de la naturaleza de la luz fueron llevados a cabo por Isaac Newton en 1.666, al permitir que un rayo de luz entrase en una habitación oscura a través de una grieta e las persianas, cayendo oblicuamente sobre una cara de un prisma de cristal triangular. El rayo se refracta cuando entra en el cristal y se refracta aún más en la misma dirección cuando sale por una segunda cara del prisma. (Las dos refracciones en la misma dirección se originan por que los dos lados del prisma de se encuentran en ángulo en vez de en forma paralela, como sería el caso en una lámina ordinaria de cristal.)

Newton atrapó el rayo emergente sobre una pantalla blanca para ver el efecto de la refracción reforzada.  Descubrió que, en vez de formar una mancha de luz blanca, el rayo se extendía en una gama de colores: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, y violeta, en este orden.

Newton dedujo de ello que la luz blanca corriente era una mezcla de varias luces que excitaban por separado nuestros ojos para producir las diversas sensaciones de colores.  La amplia banda de sus componentes se denominó spectrum (palabra latina que significa “espectro”, “fantasma”).

Newton llegó a la conclusión de que la luz se componía de diminutas partículas (“corpúsculos”), que viajaban a enormes velocidades.

Le surgieron y se planteó algunas inquietudes cuestiones. ¿Por qué se refractaban las partículas de luz verde más que los de luz amarilla? ¿Cómo se explicaba que dos rayos de luz se cruzaran sin perturbase mutuamente, es decir, sin que se produjeran colisiones entre partículas?

Titán, la luna de Saturno, contempla la sonda que lleva su nombre

En 1.678, el físico neerlandés Christian Huyghens (un científico polifacético que había construido el primer reloj de péndulo y realizado importantes trabajos astronómicos) propuso una teoría opuesta: la de que la luz se componía de minúsculas ondas. Y si sus componentes fueran ondas, no sería difícil explicar los diversos difracciones de los diferentes tipos de luz a través de un medio refractante, siempre y cuando se aceptara que la luz se movía más despacio en ese medio refractante que en el aire.  La cantidad de refracción variaría con la longitud de las ondas: cuanto más corta fuese tal longitud, tanto mayor sería la refracción.   Ello significaba que la luz violeta (la más sensible a este fenómeno) debía de tener una longitud de onda mas corta que la luz azul, ésta, más corta que la verde, y así sucesivamente.

Lo que permitía al ojo distinguir los colores eran esas diferencias entre longitudes de onda.  Y, como es natural, si la luz estaba integrada por ondas, dos rayos podrían cruzarse sin dificultad alguna.  (Las ondas sonoras y las del agua se cruzan continuamente sin perder sus respectivas identidades.)

Peor la teoría de Huyqhens sobre las ondas tampoco fue muy satisfactoria. No explicaba por qué se movían en línea recta los rayos luminosos; ni por qué proyectaban sombras recortadas; ni aclaraba por qué las ondas luminosas no podían rodear los obstáculos, del mismo modo que pueden hacerlo las ondas sonoras y de agua.  Por añadidura, se objetaba que si la luz consistía en ondas, ¿cómo podía viajar por el vacío, ya que cruzaba el espacio desde el Sol y las Estrellas? ¿cuál era esa mecánica ondulatoria?

Interferencia: Sonido más sonido en algunos casos puede producir silencio. Esto sucede cuando dos ondas de sonido se superponen destructivamente, igual como se observa en las zonas nodales de una cuerda en vibración. ¿Será posible que en algún caso luz más luz produzca oscuridad? La respuesta es afirmativa. Quien lo demostrara en 1803, en un famoso experimento, fue Thomas Young (1773-1829). Éste consistió en hacer llegar un haz de luz simultáneamente a dos rendijas muy delgadas y muy cercanas, según se ilustra en el siguiente esquema.

Aproximadamente durante un siglo, contendieron entre sí estas teorías. La teoría corpuscular, de Newton, fue, con mucho, la más popular, en parte, porque la respaldó el famoso nombre de su autor.  Pero hacia 1.801, un físico y médico ingles, de nombre Thomas Young, llevó a cabo un experimento que arrastró la opinión pública al campo opuesto.  Proyectó un fino rayo luminoso sobre una pantalla, haciéndolo pasar antes por dos orificios casi juntos.  Si la luz estuviera compuesta por partículas, cuando los dos rayos emergieran de ambos orificios, formarían presuntamente en la pantalla una región más luminosa donde se superpusieran, y regiones menos brillantes, donde no se diera tal superposición.  Pero no fue esto lo que descubrió Young.  La pantalla mostró una serie de bandas luminosas, separadas entre sí por bandas oscuras.  Pareció incluso que, en esos intervalos de sombra, la luz de ambos rayos contribuía a intensificar la oscuridad.

Sería fácil explicarlo mediante la teoría ondulatoria. La banda luminosa representaba el refuerzo presado por las ondas de un rayo a las ondas del otro.  Dicho de otra manera: Entraba “en fase” dos trenes de ondas, es decir, ambos nodos, al unirse, se fortalecían el uno al otro.  Por otra parte, las bandas oscuras representaban puntos en que las ondas estaban “desfasadas” porque el vientre de una neutralizaba el nodo de la otra.  En vez de aunar sus fuerzas, las ondas se interferían mutuamente, reduciendo la energía luminosa neta a las proximidades del punto cero.

Considerando la anchura de las bandas y la distancia entre los dos edificios por los que surgen ambos rayos, se pudo calcular la longitud de las ondas luminosas, por ejemplo, de la luz roja a la violeta o los colores intermedios.  Las longitudes de onda resultaron ser muy pequeñas.  Así, la de la luz roja era de unos 0’000075 cm. (Hoy se expresan las longitudes de las ondas luminosas mediante una unidad muy práctica ideada por Angströn. Esta unidad, denominada, en honor a su autor Ángstrom (Á), es la cienmillonésima parte de un centímetro.  Así, pues, la longitud de onda de la luz roja equivale más o menos a 7.500 Á, y la de la luz violeta, a 3.900 Å, mientras que las de colores visibles en el espectro oscilan entre ambas cifras.)

La cortedad de estas ondas es muy importante. La razón de que las ondas luminosas se desplacen en línea recta y proyecten sombras recortadas se debe a que todas son incomparablemente más pequeñas que cualquier objeto; pueden contornear un obstáculo sólo si éste no es mucho mayor que la longitud de onda. Hasta las bacterias, por ejemplo, tienen un volumen muy superior de una onda luminosa y, por tanto, la luz puede definir claramente sus contornos bajo el microscopio. Sólo los objetos cuyas dimensiones se asemejan a la longitud de la onda luminosa (por ejemplo, los virus y otras partículas submicroscópicas) son lo suficientemente pequeños como para que puedan ser contorneados por las ondas luminosas.

Augustin Jean Fresnel (1788 – 1827)
Photo: German Museum Munich

Un físico francés, Augustin-Jean Fresnel, fue quien demostró por vez primera, en 1.818, que si un objeto es lo suficientemente pequeño, la onda luminosa lo contorneará sin dificultad. En tal caso, la luz determina el llamado fenómeno de “difracción”.  Por ejemplo, las finísimas líneas paralelas de una “reja de disfracción” actúan como una serie de minúsculos obtáculos, que se refuerzan entre si.  Puesto que la magnitud de la difracción va asociada a la longitud de onda, se produce el espectro.  A la inversa, se puede calcular la longitud de onda midiendo la difracción de cualquier color o porción del espectro, así como la separación de las marcas sobre el cristal.

Fraunhofer exploró dicha reja de difracción con objeto de averiguar sus finalidades prácticas, progreso que suele olvidarse, pues queda eclipsado por su descubrimiento más famoso: los rayos espectrales.  El físico americano Henry Augustus Rowlane ideó la reja cóncava y desarrolló técnicas para regularlas de acuerdo con 20.000 líneas por pulgada.  Ello hizo posible la sustitución del prisma por el espectroscopio.

Ante tales hallazgos experimentales, más el desarrollo metódico y matemático del movimiento ondulatorio, debido a Fresnel, pareció que la teoría ondulatoria de la luz había arraigado definitivamente, desplazando y relegando para siempre a la teoría corpuscular.

  Jacques Babinet

No sólo se aceptó las existencias de ondas luminosas, sino que también se midió su longitud con una precisión cada vez mayor.  Hacia 1.827, el físico francés Jacques Babinet sugirió que se empleara la longitud de onda luminosa (una cantidad física inalterable) como unidad para medir tales longitudes, en vez de las muy diversas unidades ideadas y empleadas por el hombre.  Sin embargo, tal sugerencia no se llevó a la práctica hasta 1.880 cuando el físico germano-americano Albert Abraham Michelson inventó un instrumento, denominado “interferómetro”, que podía medir las longitudes de ondas luminosas con una exactitud sin precedentes. En 1.893, Michelson midió la onda de la raya roja en el espectro del cadmio y determinó que su longitud era de 1/1.553.164 m.

Pero la incertidumbre reapareció al descubrirse que los elementos estaban compuestos por isótopos diferentes, cada uno de los cuáles aportaba una raya cuya longitud de onda difería ligeramente de las restantes.  En la década de 1.930 se midieron las rayas del criptón 86. Como quiera que este isótopo fuera gaseoso, se podía abordar con bajas temperaturas, para frenar el movimiento atómico y reducir el consecutivo engrosamiento de la raya.

                                                               Tubo de descarga lleno de kriptón puro

En 1.960, el Comité Internacional de Pesos y Medidas adoptó la raya del criptón 86 como unidad fundamental de longitud. Entonces se restableció la longitud de metro como 1.650.763’73 veces la longitud de onda de dicha raya espectral.  Ello aumento mil veces la precisión de las medidas de longitud.  Hasta entonces se había medido el antiguo metro patrón con un margen de error equivalente a una millonésima, mientras que en lo sucesivo se pudo medir la longitud de onda con un margen de error equivalente a una milmillonésima.

Ahora, después de todo esto, sabemos algo más sobre la luz. Pero…,  ¿qué pasa con su velocidad?

¡Veámoslo!

 La velocidad de la luz, desde hace mucho tiempo, fue un misterio que los estudiosos de la física de la Naturaleza querían desvelar

Está claro que, la luz se desplaza a enormes velocidades. Si pulsamos el interruptor de apagado de la lámpara de nuestro salón, todo queda a oscuras de manera instantánea y, de la misma manera e inmediata, todo se inunda de luz si con una potente linterna encendida, apuntamos hacia un rincón oscuro.

La velocidad del sonido es más lenta, por ejemplo, si vemos a un leñador que está cortando leña en un lugar alejado de nosotros, sólo oiremos los golpes momentos después de que caiga el hacha.  Así, pues, el sonido tarda cierto tiempo en llegar a nuestros oídos.  En realidad es fácil medir la velocidad de su desplazamiento: unos 1.206 km/h en el aire y a nivel del mar.

Galileo fue el primero en intentar medir la velocidad de la luz.  Se colocó en lo alto de una colina, mientras que su ayudante, se situaba en otro lugar alto de la colina vecina; luego sacó una linterna encendida: tan pronto como su ayudante vió la luz, hizo una señal con otra linterna.  Galileo repitió el experimento a distancias cada vez mayores, suponiendo que el tiempo requerido por su ayudante para responder mantendría una uniformidad constante, por lo cual, el intervalo entre la señal de su propia linterna y la de su ayudante representaría el tiempo empleado por la luz para recorrer cada distancia.  Aunque la idea era lógica, la luz viajaba demasiado aprisa como para que Galileo pudiera percibir las sutiles diferencias con un método tan rudimentario.

En 1.676, el astrónomo danés Olau Roemer logró cronometrar la velocidad de la luz a escala de distancias astronómicas.  Estudiando los eclipses de Júpiter en sus cuatro grandes satélites, Roemer observó que el intervalo entre eclipses consecutivos era más largo cuando la Tierra se alejaba de Júpiter, y más corto cuado se movía en su órbita hacía dicho astro.  Al parecer, la diferencia entre las duraciones del eclipse reflejaba la diferencia de distancias entre la Tierra y Júpiter. Y trataba, pues, de medir la distancia partiendo del tiempo empleado por la luz para trasladarse desde Júpiter hasta la Tierra.  Calculando aproximadamente el tamaño de la órbita terrestre y observando la máxima discrepancia en las duraciones del eclipse que, según Roemer, representaba el tiempo que necesitaba la luz para atravesar el eje de al órbita terrestre, dicho astrónomo computó la velocidad de la luz.  Su resultado, de 225.000 km/s., parece excelente si se considera que fue el primer intento, y resultó bastante asombroso como para provocar la incredulidad de sus coetáneos.

Sin embargo, medio siglo después se confirmaron los cálculos de Roemer en un campo totalmente distinto.  Allá por 1.728, el astrónomo británico James Bradley descubrió que las estrellas parecían cambiar de posición con los movimientos terrestres; y no por el paralaje, sino porque la traslación terrestre alrededor del Sol era una fracción mensurable (aunque pequeña) de la velocidad de la luz.  La analogía empleada usualmente es la de un hombre que camina con el paraguas abierto bajo un temporal.  Aun cuando las gotas caigan verticalmente, el hombre debe inclinar hacia delante el paraguas, porque ha de abrirse paso entre las gotas.

     James Bradley descubrió la aberración estelar

Cuanto más acelere su paso, tanto más deberá inclinar el paraguas.  De manera semejante la Tierra avanza entre los ligeros rayos que caen desde las estrellas, y el astrónomo debe inclinar un poco su telescopio y hacerlo en varias direcciones, de acuerdo con los cambios de la trayectoria terrestre (no olvidemos que nuestro planeta Tierra, es como una enorme nave espacial que nos lleva en un viaje eterno, alrededor del Sol, a la velocidad de 30 km/s. + -) Mediante ese desvío aparente de los astros (“aberración de la luz”), Bradley pudo evaluar la velocidad de la luz y calcularla con gran precisión.

Sus cálculos fueron de 285.000 km/s, bastante más exacto que los de Roemer, pero aún un 5’5% más bajos. Poco a poco, con medios tecnológicos más sofisticados y más conocimientos matemáticos, los científicos fueron obteniendo medidas más exactas aún, conforme se fue perfeccionando la idea original de Galileo y sus sucesores.

En 1.849, el físico francés Armand-Hippolyte-Louis Eizeau ideó un artificio mediante el cual se proyectaba la luz sobre un espejo situado a 8 km de distancia, que devolvía el reflejo al observador.  El tiempo empleado por la luz en su viaje de ida y vuelta no rebasó apenas la 1/20.000 de segundo, por Fizeau logró medirlo colocando una rueda dentada giratoria en la trayectoria del rayo luminoso.  Cuando dicha rueda giraba a cierta velocidad, regulada, la luz pasaba entre los dientes y se proyectaba contra el siguiente, al ser devuelta por el espejo; así, Fizeau, colocado tras la rueda, no pudo verla.  Entonces se dio más velocidad a la rueda, y el reflejo pasó por la siguiente muesca entre los dientes, sin intercepción alguna. De esa forma, regulando y midiendo la velocidad de la rueda giratoria, Fizeau pudo calcular el tiempo transcurrido y, por consiguiente, la velocidad a que se movía el rayo de luz.

Un año más tarde, Jean Foucault (quien realizaría poco después su experimento con los péndulos) precisó más estas medidas empleando un espejo giratorio en ve de una rueda dentada.  Entonces se midió el tiempo transcurrido desviando ligeramente el ángulo de reflexión mediante el veloz espejo giratorio.  Foucault obtuvo un valor de la velocidad de la luz de 300.883 km/s.  También, el físico francés utilizó su método para determinar la velocidad de la luz a través de varios líquidos.  Averiguó que era notablemente inferior a la alcanzada en el aire.  Esto concordaba también con la teoría ondulatoria de Huyghens.

Michelson fue más preciso aún en sus medidas.  Este autor, durante cuarenta años largos, a partir de 1.879, fue aplicando el sistema Fizeau-Foucault cada vez con mayor refinamiento, para medir la velocidad de la luz.  Cuando se creyó lo suficientemente informado, proyectó la luz a través de vacío, en vez de hacerlo a través del aire, pues este frena ligeramente su velocidad, y, empleó para ello tuberías de acero cuya longitud era superior a 1’5 km.  Según sus medidas, la velocidad de la luz en el vacío era de 299.730 km(seg. (sólo un 0’006% más bajo).  Demostraría también que todas las longitudes de ondas luminosas viajan a la misma velocidad en el vacío.

En 1.972, un equipo de investigadores bajo la dirección de Kenneth M. Eveson efectuó unas mediciones aún más exactas y vio que la velocidad de la luz era de 299.727’74 km/seg. Una vez se conoció la velocidad de la luz con semejante precisión, se hizo posible usar la luz, o por lo menos formas de ella, para medir distancias.

Aunque para algunos resulte alto tedioso el tema anterior, no he podido resistirme a la tentación de exponerlo, así podrá saber algo más sobre la luz y, habrán conocido a personajes que hicieron posible el que ahora nosotros, la conozcamos mejor.

Podría continuar, hasta el final de este trabajo, hablando de la luz y sus distintas formas o aplicaciones: ondas de luz a través del espacio, de cómo se transmite la luz en el “vacío”, nos llega a través del espacio desde Galaxias situadas a miles de millones de años luz; las líneas de fuerzas electromagnéticas de Faraday y Maxwell de campos eléctricos y magnéticos cambiantes (todo ello explicado en un simple conjunto de cuatro ecuaciones, que describían casi todos los fenómenos referentes a esta materia electromagnética), o de los enigmas aún por descubrir (aunque predichos).

Ahora, en Física, se dice que la luz es una forma de radiación electromagnética a la que el ojo humano es sensible y sobre la cual depende nuestra consciencia visual del universo y sus contenidos.

Aparte de todo lo que antes hemos explicado, no sería justo finalizar el trabajo sin exponer aquí que, en 1905, Albert Einstein, inspirado en el cuanto de Planck, realizó un importante avance en el conocimiento de lo que es la luz. Demostró que el Efecto fotoeléstrico sólo podía ser explicado con la hipótesis de que la luz consiste en un chorro de fotones de energía electromagnética discretos. Aquello le valió el Nobel de Física y… ¡Le hurtaron otros dos por las dos partes de su teoría de la relatividad! Una revolución que lo cambió todo y que nunca podremos pagarle.

El conflicto entre la teoría ondulatoria y corpuscular de la luz fue resuelto con la evolución de la teoría cuántica y la mecánica ondulatoria que ha dejado claro que, los electrones y las otras partículas elementales tienen propiedades duales de partículas y onda.

sería mucho más largo, pero creo que está bien con lo dicho.

emilio silvera

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