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¿Convertir energía en materia?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física ~ Comments (27)
Sí sería posible convertir energía en materia, pero hacerlo en grandes cantidades resulta poco práctico. Veamos por qué. Según la teoría de Einstein, tenemos que E = mc2, donde E representa la energía, medida en ergios, m representa la masa, medida en gramos, y c es la velocidad de la luz en centímetros por segundo. La luz se propaga en el vacío a una velocidad aproximada a los 30.000 millones (3×1010) de centímetros por segundo. La cantidad c2 representa el producto c×c, es decir: 3×1010 × 3×1010, ó 9×1020. Por tanto, c2 es igual a 900.000.000.000.000.000.000. Así pues, una masa de un gramo puede convertirse, en teoría, en 9×1020 ergios de energía.
Convertir la energía en materia requiere el poceso contrario al de converti la masa en energía, y, desde luego, se necesitaría una inmensa cantidad de energía para conseguir algo de masa. Fijémonos en que un fotón gamma, por ejemplo, aún siendo muy energético, sólo daría lugar a un electrón y un positrón (siendo la masa de ambos ridícula).
El ergio es una unida muy pequeña de energía que equivale a: “Unidad de trabajo o energía utilizado en el sistema c.g.s y actúa definida como trabajo realizado por una fuerza de 1 dina cuando actúa a lo largo de una distancia de 1 cm: 1 ergio = 10-7 julios”. La kilocaloría, de nombre quizá mucho más conocido, es igual a unos 42.000 millones de ergios. Un gramo de materia convertido en energía daría 2’2×1010 (22 millones) de kilocalorías. Una persona puede sobrevivir cómodamente con 2.500 kilocalorías al día, obtenidas de los alimentos ingeridos. Con la energía que representa un solo gramo de materia tendríamos reservas para unos 24.110 años, que no es poco para la vida de un hombre.
O digámoslo de otro modo: si fuese posible convertir en energía eléctrica la energía representada por un solo gramo de materia, bastaría para tener luciendo continuamente una bombilla de 100 vatios durante unos 28.200 años.
Claro que una cosa es convertir la masa en energía y otra muy distinta hacer lo contrario, pero ¿ sería posible convertir energía en materia? Bueno, ya antes hemos dado la respuesta: Sí, pero a costa de un gasto ingente de energía que haría el poceso demasiado costoso y poco rentable. Fijémonos en estos ejemplos:
La energía que representa un solo gramo de materia equivale a la que se obtendría de quemar unos 32 millones de litros de gasolina. Nada tiene de extraño, por tanto, que las bombas nucleares, donde se convierten en energías cantidades apreciables de materia, desaten tanta destrucción.
La conversión opera en ambos sentidos. La materia se puede convertir en energía y la energía en materia. Esto último puede hacerse en cualquier momento en el laboratorio, donde continuamente convierten partículas energéticas (como fotones de rayos gamma) en 1 electrón y 1 positrón sin ninguna dificultad. Con ello se invierte el proceso, convirtiéndose la energía en materia.
De momento, no hemos podido conseguir gran cosa para fines pacíficos en lo que a las reacciones nucleares se refiere. Si acaso la energía de fisión de las Centrales nucleares que, en realidad, no es muy aconsejable, y, por otro lado, con fines armamentísticos con las bombas atómicas y de otro tipo que utilizan la fusión.
Pero estamos hablando de una transformación de ínfimas cantidades de masa casi despreciable. ¿Pero podremos utilizar el mismo principio para conseguir cantidades mayores de materia a partir de energía?
Bueno, si un gramo de materia puede convertirse en una cantidad de energía igual a la que produce la combustión de 32 millones de litros de gasolina, entonces hará falta toda esa energía para fabricar un solo gramo de materia, lo que nos lleva al convencimiento de que no sería muy rentable invertir el proceso.
De Isaac Asimov
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¿Convertir energía en materia? : Blog de Emilio Silvera V., el
11 de diciembre del 2012 a las
4:58
[…] se necesitaría una inmensa cantidad de energía para conseguir algo de masa. Fijémonos en que un fotón gamma, por ejemplo, aún siendo muy energético, sólo daría lugar a un electrón y un positrón […]
el 25 de mayo del 2009 a las 4:42
HOLA EMILO, EN MUY INTERESANTE LO QUE COMENTAS DE QUE SERIA INNECESARIO CREAR MATERIA A PARTIR DE LA ENERGIA, PERO POR QUE TATOS CIENTIFICOS ESTAN INTERESADOS EN LLEGAR A ESE PUNTO, POR QUE LA NECESIDAD DE BUSCAR CONVERTIR LA ENERGIA EN MATERIA, NO SERA QUE HAY ALGO MÁS , AHORA SI BIEN LOS CALCULOS MATEMATICOS DICEN QUE 1 GRAMO DE MATERIA NOS DA ENERGIA EQUIVALENTE A 32 MILLONES DE LITROS DE GASOLINA, POR QUE LOS CIENTIFICOS DE LA ACTUALIDAD NO EMPLEAN ESA ECUACION Y NOS DAN ENERGIA DE PEQUEÑAS CANTIDADES DE MATERIA, CON EL FIN DE NO CONTAMINAR MAS NUESTRO PLANETA
el 4 de mayo del 2010 a las 18:36
A eso llamo yo una buena prugunta ., procura mejorar tu ortografia amigo RUDY (el burro hablando de orejas).un saludo.
el 5 de mayo del 2010 a las 10:32
Rudy: Al igual que de muy poca cantidad de materia se puede obtener ingentes cantidades de energia, para obtener pequeñas cantidades de materia se necesitarian enormes cantidades de energia, con lo cual, la cosa no seria nada rentable.
La energia que obtenemos ahora es la de fision pero, la mayor pega es su contaminacion.
La energia de fusion que resultaria mas limpia y barata (la materia prima seria el Hidrogeno de los mares y Oceanos de la Tierra), de momento, no tenemos medios tecnologicos para poder conseguirla y, aunque se trabaja en ello, la cosa va para largo…30 años o asi.
Un saludo.
Nota: Si escribes con mayusculas, en este ambito de Internet, parece que estas gritando y resulta algo molesto, por eso te aconsejo que utilices la escritura de manera normal.
el 5 de mayo del 2010 a las 21:10
hoooiaion paliisu causo biwneo colei snimw,q vesdernelcilonia
el 6 de mayo del 2010 a las 0:33
Pues no creas, no acabo de comprender si no se te entiende nada por tu natural torpeza, o por tu “grasia” tan ocurrente; “simpático”
el 12 de mayo del 2010 a las 1:04
kike, no respondas a los trolls, les das energía para seguir j**+ al personal.
el 12 de mayo del 2010 a las 17:02
Tienes razón; es que esos tipejos llegan a desesperar, pero precisamente es lo que buscan.
el 12 de mayo del 2010 a las 1:19
jeje, regalo un gramo de materia por una fracción de la gasolina que comenta Emilio 🙂
Efectivamente, en nuestro caso la materia abunda y la energía escasea, pero escasea probablemente por la imposición política y económica. Estoy completamente seguro que si mañana aparece la noticia de que queda únicamente petróleo para 5 años al ritmo actual de consumo, en menos de ese tiempo ya tendríamos otra fuente de energía funcionando tanto a escala pequeña como a gran escala.
Porque para hacer fusión, por ejemplo, tampoco hace falta esperar a que se desarrolle la fusión fría, con un poco calentilla nos vale. Y agua de mar hay a raudales, pero claro, ¿a quién el interesa que la energía sea barata?? en las altas esferas, a nadie.
Lo de hacer materia consumiendo ingentes cantidades de energía, si se hiciera gastarían más energía en el proceso de la calculada teóricamente, porque para algo está el 2º ppio de la termodinámica con el aumento de entropía, no hay transformación ideal “lo comido por lo servido”, así que encima pierdes en el proceso 🙂
Y yo me pregunto, ya que está tan de moda preguntarse por la información perdida, recuperable o no en los agujeros negros, ¿si hacemos conversión de energía en materia, se mantiene en algún sitio la información de que antes de ser partícula fue un haz energético de tal frecuencia, tal energía, tal amplitud, tal ecuación de onda, etc??
el 12 de mayo del 2010 a las 10:30
Amigo Zephyros, aunque todo lo que dices tiene sentido, me quedo con la ultima parte de tu comentario que, aunque no lo parezca, lleva mucha miga.
Un abraqzo amigo.
el 30 de mayo del 2011 a las 18:47
Procesos de conversión de energía en materia, los hay a raudales en la Naturaleza. Pero son procesos ciegos, no sirven a ningún fin aparente. En todo caso, satisfacen el principio de conservación de la energía, pero nada más.
El punto es, ¿cómo hacemos para obtener materia con un nivel de organización tal que no sean meras construcciones elementales como los átomos de antihidrógeno como los que el CERN con su ATHENA ha logrado producir (Ver Comentario 5)? y ello a un costo por cierto que no irrisorio.
Síntesis de átomos (fueren de materia ó antimateria) más complejos requerirá una revolución en la comprensión de las fuerzas de interacción entre nucleones, que nos permitan cancelarlas sin recurrir a enormes instalaciones de fusión.
Atentamente…
el 30 de mayo del 2011 a las 15:42
¿Se están haciendo investigaciones relacionadas con la extracción de energía del vacío?
(Ref.: http://www.calphysics.org/articles/Forward1984.pdf)
Atentamente…
el 30 de mayo del 2011 a las 16:13
Atención a que el artículo citado data del año 1984
Atentamente…
el 30 de mayo del 2011 a las 18:54
Y pongo énfasis en el año pues han pasado casi treinta años. Dejando de lado teorías conspirativas [MIB, ;-), entre otros], ¿se ha demostrado que existan límites prácticos que vuelvan inoperable ó ineficientes algunos dispositivos como los planteados por Forward? Con los artificios de nanofabricación hoy día, seguro, disponibles, tendría que haber circulantes varios papers relacionados.
Atentamente…
el 30 de mayo del 2011 a las 19:10
En la web hay varias entradas de este año relacionadas con un dispositivo portátil de fusión fría.
(Keywords: Andrea Rossi, cold fusion, portable, 2011)
Atentamente…
el 12 de mayo del 2010 a las 17:00
Buenas tardes a todos los amigos y amigas.
Respecto a la interesante pregunta que se hace Zhepiros sobre la información de la energía, así a bote pronto se me ocurre que igual que tanto la energía como la materia se transforman sin destruirse ni crearse, la información, que al fin y al cabo es la base de todo ello, deberá hacer lo mismo, esto es una cierta transformación en la que quede la base de la energía y otra añadida en donde se encuentre los valores nuevos alcanzados en la transformación a materia; al igual que lo que ocurre en una ecuación matemática, donde no se pierden los datos preexistentes por añadir alguna variante más, aunque eso signifique la “modificación” de la fórmula.
O no….
el 30 de mayo del 2011 a las 14:27
Para los interesados en conocer siquiera un atisbo de la complejidad del asunto recomiendo navegar la web buscando referencias a los esfuerzos del CERN tendiente a la producción de tan sólo UNOS POCOS MILLONES de antiátomos de hidrógeno (keywords: ATHENA, ATRAP, antihydrogen).
De ahí a obtener materia en un dispositivo sintetizador como los de Star Trek (TNG, DS9 y VOY), hay un paso realmente gigantesco; aunque, en los siglos venideros descubrimientos realmente revolucionarios podrían reducir la amplitud del salto necesario. Hay que mantener la esperanza viva, ¿pudo algún ciudadano del siglo xix imaginar la tecnología de la que hoy disfrutamos? Julio Verne tuvo tan sólo un atisbo a través del ojo de la cerradura.
Atentamente…
el 31 de mayo del 2011 a las 7:24
Amigo Adolfo:
“…obtener materia en un dispositivo sintetizador como los de Star Trek (TNG, DS9 y VOY), hay un paso realmente gigantesco…”
Sí, aún estamos bastante lejos de lograr “milagros” de ese calibre. Sin embargo, el camino que tenemos por delante es largo (esperemosló) y los augurios que podríamos hacer sobre el futuro que vendrá, son muy buenos en relación a los hechos que se avecinan. Los conocimientos con los que podemos contar se amplian día a día, unos llevan a otros, y, cada vez, el conocimiento de la Naturaleza del Universo, está más cerca.
De todo ello, obtendremos algún día los frutos: Fusión fría, energía de punto cero, naves espaciales que serán de otra generación y recorreran millones de kilómetros en espacios de tiempo irrisorios, la visita a otros planetas será cosa cotidiana, incluso podríamos pensar en terraformar otros mundos. La Materia Oscura, Fluctuaciones de vacío y otros enigmas del pasado, serán historia.
Espero que todo eso pueda llegar y que la Humanidad, se despierte de su letargo animal, que haga evolucionar a través del conocimiento y la comprensión de la realidad ese gen que le lleva a luchar contra sí mismo, y, cuando eso llegue, podremos decir que hemos entrado en otro mundo, en otra era.
La Energía será siempre para nosotros una necesidad y, con ella tendremos que andar el camino de la evolución hacia nuestro futuro. Día llegará en el que, dicha energía que ahora nos cuesta tanto, la tendremos ahí en cantidades infinitas que nunca podremos agotar, a lo largo y ancho del Universo existen cientos de miles de millones de fuentes inagotables de energía, sólo nos queda aprender la manera de cogerla.
Y, te aseguro que, ¡La cogeremos! para nuestro bien.
Un saludo.
el 11 de junio del 2013 a las 0:15
Lo cierto, es que convertir energia en materia es necesario para que la materia pueda viajar a la velocidad de la luz, ¿seria tan absurdo pensar que colocando un catalizador A en la tierra y un receptor B en la luna, un foton de luz tarda en llegar poco mas de un segundo (no llega a dos segundos) ahora, imaginemos que el catalizador transforma materia en energia, y el receptor transforma energia en materia, pensar en enviar a una persona es demasiado complicado para mi actualmente, pero si podriamos enviar elementos quimicos presentes en otros cuerpos celestes que son raramente encontrados en nuestro planeta, por ejemplo, antimateria.
Einstein era realmente un genio, tan increible como para dejarnos datos ocultos y aparentemente contradictorios entre sus conocimientos, la materia NO puede viajar a la velocidad de la luz, el record de la materia en velocidad es de 99.9997% de la misma (osea, que aun necesitaria 3220km/s mas para alcanzar la velocidad de la luz) y el unico fenomeno capaz de causar esta velocidad a la materia es la explosion de una estrella super-masiva (Hipernova) por lo que la cantidad de energia utilizada para impulsar la materia a esa velocidad es ampliamente desproporcionada.. asi que a efectos practicos es cierto, la materia NO puede viajar a la velocidad de la luz pero recordemos que E=Mc2 es su ecuación mas famosa pero, realmente nos olvidamos de otra E=?mc2 donde ?=1/(? 1-v2/c2) esto significa que para que la materia viajase a la velocidad de la luz, requiere una cantidad absurda de energia, imposible de conseguir (y este si es un imposible en ciencia, por que es una cifra infinita en un lapso de tiempo finito)
Pero la materia puede ser transformada en energia, aplicando la inversa, la energia se puede transformar en materia, solo falta saber los “codigos” pues la energia es energia, es universal y polivalente, pero la materia esta compuesta por codigos bastante complejos (quimica avanzada) es relativamente sencillo convertir materia en energia, pero lo contrario, aunque no imposible, esta aun a bastantes años de poder ser viable.
Estoy seguro de que en un futuro no muy lejano, los viajes entre planetas utilizaran la energia de las estrellas (el simil mas parecido a “infinito” que conozco) para abrir puertas entre dos puntos (catalizador/receptor – catalizador/catalizador – receptor – receptor) creando complejas “autopistas” estelares por donde la luz sera transmitida y traducida en materia en sus puntos de origen, imagina poder recorrer la via lactea en menos de un minuto, poder viajar a cassiopea en aproximadamente 3 minutos, o llegar a orion en unos 5 minutos.
Lo unico que no me gusta de esto, es que cuanto mas compleja es una herramienta, mas posibles “fallos” puede causar… no me gustaria salir de casa y 5 segundos despues reconstituirme como una masa informe. supongo que la mayor ventaja seria poder enviar nanomaquinas a velocidades de 300.000km/s que puedan ir y volver con informacion de nuestra galaxia casi en tiempo real.
el 11 de junio del 2013 a las 5:27
Ra, todo eso está muy bien como ejercicio mental que dir´çia Einstein pero, es un futuro que está tan lejos…
Lo primero que tenemos que hacer es, conocer lo que es la materia y desvelar los secretos que aún esconde, no podemos trabajar con algo que no hemos llegado a conocer y, precisamente por eso, no sabemos cuánto partido podremos sacar de ella.
En las cuestiones de física estamos de acuerdo y, esas otras de lo que posiblemente, será nuestro futuro…, ¡está el aire escrito en el Ylem, esa materia cósmica de los clásicos griegos! La energía, como consecuencia de no saber en profundidad lo que la materia es, tampoco nos es conocida…, del todo.
Sí, ahí está el futuro: En la energía que obtendremos de las estrellas e incluso, de los agujeros negros giratorios que nos ofrecen una fuente de energía inagotable para la cual, tendremos que preparar, no sólo nuestras técnicas actuales y deficientes, sino también, nuestras mentes.
Esos viajes que mencionas entre regiones distantes del espacio en pocos minutos, es elúnico medio que tendremos algún día de ser, en verdad, ciudadanos del Universo y no seguir confinados en este pequeño planeta que, por otra parte, nos ha ofrecido el cobijo y la oportunidad de que, algún día, podamos plasmar en realidad los sueños de viajar a las estrellas, no superando, sino burlando, a la velocidad de la luz que, siendo una constante de la naturaleza, impide que la materia -nosotros- podamos ir más rápido que ella.
Pero, según creo, todo se andará. Si miramos hacia atrás en el Tiempo, sin dificultad veremos que nuestros ancestros, estaban lejos de ni siquiera pensar en saber, de qué estaban hechas las estrellas y, sin embargo, ahora, podemos dar un recital contando el nacimiento, vida y muerte de las mismas y en qué se convierten al final de sus vidas para hacer posible que todo surja de nuevo.
En fin amigo mío, que habrá que dejar esos sueños que nos cuenta, para los que detrás de nosotros puedan venir y ellos, sin duda alguna, lograrán todo aquello para lo que, nosotros, le dejamos bien preparado el camino.
¿Convertir energía en materia? Puede que algún día… ¡Se haga realidad!
Saludos.
el 24 de agosto del 2015 a las 7:47
Lo cierro es que, aunque no podemos negar que hemos esquilmado el planeta, al dilapidar una gran cantidad de riqueza que puso a nuestra disposición y no supimos administrar (Grandes Bosques expoliados, canteras de todo tipo devastadas, Yacimientos y minas de diversos materiales agotados…). Sin embargo, antes de señalar con el dedo acusador a todas esas generaciones (la nuestra también) que, en su ignorancia no supieron hacerlo mejor, hay que ponerse en el contexto de cada época, y, nos podríamos preguntar: ¿Qué otra cosa podían hacer, para cubrir sus necesidades, con las tecnologías que tenían, que lo que hicieron?
Los Ecologistas no dejan de acusar a la Humanidad de lo mal que lo estámos haciendo y de lo mucho que estamos deteriorando el planeta. Sin embargo, con la Sociedad que hemos construído, con las Ciudades que tenemos y el confort alcanzado en los distintos niveles de nuestras vidas cotidianas, contando con unas 7.000 criaturas reclamando su parte de ese bienestar (aunque ni llega a todos), teniendo una tecnología algo avanzada pero no lo suuficiente para poder evitar esa “contaminación”, ese calentamiento del planeta, lo cierto es que, si lo pensamos bien, no podíamos hacer otra cosa.
Distinto será en el futuro que, con mayores conocimientos en todas las ramas del Saber Humano, podremos tener los medios necesarios para producir esa Energía soñada: ¡Limpia, Inagotable y Barata! Y, entonces, sí, habremos logrado el “milagro” de saber convertir ¡Energía ern Materia”.
el 4 de junio del 2018 a las 10:31
BUeno, quería decir 7.000 Millojes de criaturas….
el 4 de junio del 2018 a las 10:30
Al reponer algún trabajo antiguo, me percato de que, los comentaristas eran más activos. Lo cierto es que, como todo en esta vida, la cosa va por rachas. De todas las maneras la simple ilusión (pasión) de divulgar, ya recompensa el esfuerzo de cada día, y, si además, algún visitante comenta alguna cuestión y nos ofrece sus ideas, todo se enriquece y el conjunto queda más completo.
Gracias amigos.
el 4 de junio del 2018 a las 10:35
Lejos quedan aquellas escenas de Star Treek, en las que, los viajeros se acercan a una máquina, pulsan unos botones y ordenan que cómida desean, y, de inmediato, aparecen los recipientes humeantes o las copas con la bebidas elegidas… ¡Han corvertido energía en materia!
Pero, las cosas no son tan fáciles y, si algún día esa escena se hiciera realidad, será dentro de… muchos, muchos, muchos, muchos, muchísimos años. Claro que por imaginar… Que no quede.
el 4 de junio del 2018 a las 16:04
Conclusión: Definir un electrón (energía) es definir el medio en que interactúa.
el 4 de junio del 2018 a las 17:31
Hola muchachada.
Hola Pedro.
El artículo se refiere a la energía intrínseca de un gramo de materia. No son “cientos de ergios”, son 900 trillones de ergios por gramo de materia. Supongo que para vencer la inercia, modificar la velocidad o cualquier otra alteración debe ser aplicada una fuerza que requerirá energía extra.
Por lo que recuerdo, creo que los átomos buscan estabilizarse cuando su último nivel de energía tiene un número incompleto de electrones (lo de incompleto es relativo; cada elemento tiene su capa de valencia característica y pueden ser o no “completas”, cosa que determina sus propiedades químicas). Así, un átomo al que le “faltaría” un electrón para completar su valencia tiende a unirse con otro átomo al que le”sobraría” un electrón en la suya, formando un enlace y creando una molécula. Esa molécula no es la simple suma de esos dos átomos, ni siquiera de sus energías, sino que “comparten” una única capa de valencia (ahora completa) que le da a la molécula fortaleza y estabilidad y le confiere distintas propiedades.
Por supuesto que está muy simplificado, no es tan sencillo siempre, pero creo que puede ayudar a entender…. si es que no estoy equivocado.
Saludos.
el 4 de junio del 2018 a las 19:01
Resumiendo: haber si soy capaz de centrarme a la cuestión principal
.
En la definición de energía, en ningún caso se menciona para nada la palabra ingenio( palanca en este caso), y resulta que en este caso es muy relevante.