May
22
El Tiempo que transcurre inexorable
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El Universo asombroso ~ Comments (17)
En la tumba de David Hilbert (1862-1943), en el cementerio de Gotinga (Alemania), dice:
“Debemos saber. Sabremos”.
Estoy totalmente de acuerdo con ello. El ser humano está dotado de un resorte interior, algo en su mente que llamamos curiosidad y que nos empuja (sin que en muchas ocasiones pensemos en el enorme esfuerzo y en el alto precio que pagamos) a buscar respuestas, a querer saber el por qué de las cosas, a saber por qué la naturaleza se comporta de una u otra manera y, sobre todo, siempre nos llamó la atención aquellos problemas que nos llevan a buscar nuestro origen en el origen mismo del universo y, como nuestra ambición de saber no tiene límites, antes de saber de dónde venimos, ya nos estamos preguntando hacia dónde vamos. Nuestra osadía no tiene barreras y, desde luego, nuestro pensamiento tampoco las tiene, gracias a lo cual, estamos en un estadio de conocimiento que a principios del siglo XXI, se podría calificar de bastante aceptable para dar el salto hacia objetivos más valiosos.
Mucho hemos avanzado desde entonces
Es mucho lo que hemos avanzado en los últimos ciento cincuenta años. El adelanto en todos los campos del saber es enorme. Las matemáticas, la física, la astronomía, la química, la biología genética, y otras muchas disciplinas científicas que, en el último siglo, han dado un cambio radical a nuestras vidas.
Sin embargo, aún no hemos logrado juntar, a esas dos teorías que son los pilares de la Física: La Cuántica y la Relatividad, parece que el “universo” de lo muy pequeño, se desentiende de ese otro que nos habla de lo muy grande, y, sin embargo, existe la paradoja de que, todo lo grande está hecho de esas “cositas” pequeñas… ¿Cómo se puede entender tal contradicción?
El crecimiento es exponencial; cuanto más sabemos más rápidamente avanzamos. Compramos ordenadores, teléfonos móviles, telescopios y microscopios electrónicos y cualesquiera otros ingenios e instrumentos que, a los pocos meses, se han quedado anticuados, otros nuevos ingenios mucho más avanzados y más pequeños y con muchas más prestaciones vienen a destituirlos.
¿Hasta dónde podremos llegar?
Con el tiempo suficiente por delante… no tenemos límite. Todo lo que la mente humana pueda idear… podrá hacerlo realidad. A excepción, claro está, de las imposibilidades físicas que, en este momento, no tenemos la capacidad intelectual para enumerar. La verdad es que nuestra especie es inmortal. Sí, lo sé, a nivel individual morimos pero…, debemos tener un horizonte más amplio y evaluar una realidad más global y, sobre todo, a más largo plazo. Todos dejamos aquí nuestro granito de arena, lo que conseguimos no se pierde y nuestras antorchas son tomadas por aquellos que nos siguen para continuar el trabajo emprendido, ampliar los conocimientos, perfeccionar nuestros logros y pasar a la fase siguiente.
Este es un punto de vista que nos hace inmortales e invencibles, nada podrá parar el avance de nuestra especie, a excepción de nuestra especie misma.
Ninguna duda podemos albergar sobre el hecho irrefutable de que venimos de las estrellas y de que nuestro destino, también está en las estrellas.
La humanidad necesita más energía para continuar avanzando. Los recursos naturales fósiles, como el petróleo, el gas o el carbón, son cada vez más escasos y difíciles de conseguir. Se ha llegado a un punto en el que se deben conseguir otras energías.
Dentro de unos treinta años estaremos en el camino correcto. La energía de fusión sería una realidad que estará en plena expansión de un comenzar floreciente. Sin residuos nocivos peligrosos como las radiaciones de la fisión nuclear, la fusión nos dará energía limpia y barata en base a una materia prima muy abundante en el planeta Tierra.
Nuestro Sol fusiona hidrogeno en helio a razón de 4.654.000 toneladas por segundo. De esta enorme cantidad de hidrógeno, 4.650.000 toneladas se convierten en helio. Las 4.000 toneladas restantes son lanzadas al espacio en forma de luz y calor, energía termonuclear de la que, una parte, llega al planeta Tierra y hace posible la vida.
Resulta pues que el combustible nuclear de las estrellas es el hidrógeno que mediante su fusión hace posible que genere tal enormidad de energía. Así lleva el Sol unos 4.500 millones de años y se espera que al menos durante un período similar nos esté regalando su luz y su calor.
Pero ¿tenemos hidrógeno en el planeta Tierra para tal empresa de fusión nuclear?
La verdad es que sí. La fuente de suministro de hidrógeno con la que podemos contar es prácticamente inagotable…
¡El agua de los mares y de los océanos!
Todos sabemos que el hidrógeno es el elemento más ligero y abundante del universo. Está presente en el agua y en todos los compuestos orgánicos. Químicamente, el hidrógeno reacciona con la mayoría de los elementos. Fue descubierto por Henry Cavendisch en 1.776. El hidrógeno se utiliza en muchos procesos industriales, como la reducción de óxidos minerales, el refinado del petróleo, la producción de hidrocarburos a partir de carbón y la hidrogenación de los aceites vegetales y, actualmente, es un candidato muy firme para su uso potencial en la economía de los combustibles de hidrógeno en la que se usan fuentes primarias distintas a las energías derivadas de combustibles fósiles (por ejemplo, energía nuclear, solar o geotérmica) para producir electricidad, que se emplea en la electrólisis del agua. El hidrógeno formado se almacena como hidrógeno líquido o como hidruros de metal.
Bueno, tantas explicaciones sólo tienen como objeto hacer notar la enorme importancia del hidrógeno. Es la materia prima del universo, sin él no habría estrellas, no existiría el agua y, lógicamente, tampoco nosotros podríamos estar aquí sin ese preciado elemento.
Cuando dos moléculas de hidrógeno se junta con una de oxígeno (H2O), tenemos el preciado líquido que llamamos agua y sin el cual la vida no sería posible.
Así las cosas, parece lógico pensar que conforme a todo lo antes dicho, los seres humanos deberán fijarse en los procesos naturales (en este caso el Sol y su producción de energía) y, teniendo como tiene a su disposición la materia prima (el hidrógeno de los océanos), procurar investigar y construir las máquinas que sean necesarias para conseguir la fusión, la energía del Sol.
Esa empresa está ya en marcha y, como he dicho al principio de este comentario, posiblemente en unos treinta años sería una realidad que nos dará nuevas perspectivas para continuar el imparable avance en el que estamos inmersos.
Pero no me gustaría cerrar este comentario sobre la fusión sin contestar a una importante pregunta…
¿Y por qué la fusión?
Porque tiene una serie de ventajas muy significativas en seguridad, funcionamiento, medio ambiente, facilidad en conseguir su materia prima, ausencia de residuos peligrosos, posibilidad de reciclar los escasos residuos que genere, etc.
Esquema de un reactor nuclear de fusión tipo tokamak, como ITER
- Los recursos combustibles básicos (deuterio y litio) para la fusión son abundantes y fáciles de obtener.
- Los residuos son de helio, no radiactivos.
- El combustible intermedio, tritio, se produce del litio.
- Las centrales eléctricas de fusión no estarán expuestas a peligrosos accidentes como las centrales nucleares de fisión.
- Con una elección adecuada de los materiales para el propio dispositivo de fusión, sus residuos no serán ninguna carga para las generaciones futuras.
- La fuente de energía de fusión es sostenible, inagotable e independiente de las condiciones climáticas.
Para producir la energía de fusión sólo tenemos que copiar lo que hace el Sol. Tenemos que hacer chocar átomos ligeros de hidrógeno para que se fusionen entre sí a una temperatura de 15 millones de grados Celsius, lo que, en condiciones de altas presiones (como ocurre en el núcleo del Sol) produce enormes energías según la formula E = mc2 que nos legó Einstein demostrando la igualdad de la masa y la energía.
Ese estado de la materia que se consigue a tan altas temperaturas, es el plasma, y sólo en ese estado se puede conseguir la fusión.
Aunque en Europa la aventura ya ha comenzado, y para ello se han unido los esfuerzos económicos de varias naciones, la empresa de dominar la fusión no es nada fácil, pero…, démosle…
Siempre será la Naturaleza la que nops indique el camino a seguir. En las estrellas se “fabrican” los elementos mediante la fusión nuclear, los elementos sencillos se han cada vez más complejos a medida que avanza el proceso y, finalmente, son las explosiones supernovas las que nos traen los elementos más complejos como el Uranio, el nº 92 de la Tabla Periódica.
¡TIEMPO!
Sí, es el tiempo el factor que juega a nuestro favor para conseguir nuestros logros más difíciles, para poder responder preguntas de las que hoy no tenemos respuesta, y es precisamente la sabiduría que adquirimos con el paso del tiempo la que nos posibilita para hacer nuevas preguntas, más profundas que las anteriores y que antes, por ignorancia, no podríamos hacer. Cada nuevo conocimiento nos abre una puerta que nos invita a entrar en una nueva región donde encontramos otras puertas cerradas que tendremos que abrir para continuar nuestro camino. Sin embargo, hasta ahora, con el “tiempo” suficiente para ello, hemos podido franquearlas hasta llegar al momento presente en el que estamos ante puertas cerradas con letreros en los que se puede leer: fusión, teoría M, viajes espaciales tripulados, nuevas formas de materia, el gravitón, la partícula de Higgs, las ondas de energía de los agujeros negros, hiperespacio, otros universos, materia oscura, y otras dimensiones.
Siempre estaremos delante de puertas cerradas
Todas esas puertas y muchas más nos quedan por abrir. Además, tenemos ante nuestras narices puertas cerradas que llevan puesto el nombre de: genética, nanotecnología, nuevos fármacos, alargamiento de la vida media, y muchas más en otras ramas de la ciencia y del saber humano.
Aunque es mucho lo que se ha especulado sobre el tema, en realidad, el tiempo sólo transcurre (que sepamos) en una dirección, hacia delante. Nunca ha ocurrido que unos hechos, que unos sucesos, se pudieran borrar, ya que para ello habría que volver en el tiempo anterior al suceso para evitar que sucedieran. Está claro que en nuestro universo, el tiempo sólo transcurre hacia lo que llamamos futuro.
Siempre encontramos las huellas del paso del tiempo, aparecen sutiles efectos que delata el sentido del paso del tiempo, aunque es algo que no se puede ver ni tocar, su paso se deja sentir, lo nuevo lo va convirtiendo en viejo, con su transcurrir, las cosas cambian. La misma Tierra, debido a las fuerzas de marea, con el paso del tiempo va disminuyendo muy lentamente su rotación alrededor de su eje (el día se alarga) y la distancia media entre la Tierra y la Luna crece. El movimiento de un péndulo, con el tiempo disminuye lentamente en su amplitud por las fuerzas de rozamiento. Siempre está presente ese fino efecto delator del sentido del paso del tiempo que va creando entropía destructora de los sistemas que ven desaparecer su energía y cómo el caos lo invade todo.
Nos podríamos hacer tantas preguntas sobre las múltiples vertientes en que se ramifica el tiempo que, seguramente, este libro sería insuficiente para poder contestarlas todas (de muchas no sabríamos la respuesta).
El Tiempo pasa, o, ¿En realidad pasamos nosotros?
- ¿Por qué consideramos que el tiempo rige nuestras vidas?
- ¿Cómo explicarías “qué es el tiempo”?
- ¿Por qué unas veces te parece que el tiempo “pasa rápido” y otras veces “muy lento”?
- ¿Crees que el tiempo estaba antes del Big Bang? ¿Por qué?
- ¿En algún momento se acabará el tiempo?
- ¿Cómo el ser humano “fue consciente” de la existencia del tiempo?
- ¿Qué cosa es el tiempo?
- ¿Por qué no lo vemos ni tocamos pero notamos sus efectos?
- ¿Por qué la velocidad relativista puede frenar el transcurrir del tiempo?
En realidad, si nos detenemos a pensar detenidamente y en profundidad en el entorno en que nos encontramos, una colonia de seres insignificantes, pobladores de un insignificante planeta, de un sistema solar dependiente de una estrella mediana, amarilla, del tipo G-2, nada especial y situada en un extremo de un brazo espiral, en la periferia (los suburbios del Sistema Solar) de una de entre miles de millones de galaxias… si pensamos en esa inmensidad, entonces caeremos en la cuenta de que no somos tan importantes, y el tiempo que se nos permite estar aquí es un auténtico regalo. Ese tiempo, corto espacio de tiempo en relación al tiempo cosmologico, es por cierto un espacio suficiente para nacer, crecer, aprender, dejar huella de nuestro paso por este mundo a través de nuestros hijos y a veces (si somos elegidos) por nuestro trabajo, tendremos la oportunidad (casi siempre breve) de ser felices y muchas oportunidades para el sacrificio y el sufrimiento, y así irán pasando nuestras vidas para dejar paso a otras que, al igual que nosotros, continuaran el camino iniciado en aquellas cuevas remotas del pasado, cuando huyendo del frío y de los animales salvajes, nos refugiábamos en las montañas buscando cobijo y calor.
El material de que estamos hechos se formó hace miles de millones de años en estrellas lejanas que explotaron en supernovas y dejaron el espacio regado de la materia que somos.
El final del Sol, dentro de 4.000 millones de años, nos obligará a que antes tengamos que emigrar a otros mundos lejanos.
emilio silvera
May
21
El Universo asombroso
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El Universo asombroso ~ Comments (1)
¡Increible planeta Tierra!
Muchas son las maravillas que nos ofrece nuestro planeta… ¡Hay que cuidarlo!
Por ejemplo, el origen del agua y su ciclo en la Naturaleza no fue entendido hasta bastante tarde por los europeos. Sin embargo, 5.000 años antes de Cristo lo conocían los Chinos.
En lugares como este, los astrofísicos encuentran un lugar ideal para estudiar sus componentes como si de un Laboratorio natural se tratara. Moléculas de diversos pelajes y elementos aquí presentes que sorprenden en no pocas ocasiones al ver que, en este medio inhóspito de radiación y viento estelares, pueden surgir los ingredientes necesarios para la vida. Los astrónomos tienen localizadas una buena variedad de Nubes Moleculares Gigantes. Son Nubes masivas de gas y polvo interestelar compuesto fundamentalmente por moléculas. Su diámetro típico es de más de 100 años-luz y las masas varian entre unos pocos cientos de miles hasta diez millones de masas solares.
Las primeras estrellas aparecieron después de cientos de millones de años
Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron los primeros quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos.Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias. Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras evolucionar a partir de la “materia inerte”, apareciéramos nosotros.
Todo en el Universo tiene un principio y un final y, el mismo universo tuvo que nacer y evolucionar para que hoy podamos contemplar, mediante nuestros sofisticados telescopios, un universo en expansión lleno de galaxias que contienen estrellas nuevas y viejas estrellas, muchas de ellas rodeadas de mundos que, aún no hemos podido determinar de qué criaturas estarán poblados muchos de ellos.
Antes de alrededor de un minuto y cuarenta segundos desde el comienzo del tiempo, no hay núcleos atómicos estables. El nivel de energía en el ambiente es mayor que la energía de unión nuclear. Por consiguiente, todos los núcleos que se forman, se destruyen rápidamente.
Alrededor de un segundo desde el comienzo del tiempo, llegamos a la época de desacoplamiento de los neutrinos. Aunque en esa época el Universo es más denso que las otras (y tan caliente como la explosión de una bomba de hidrógeno), ya ha empezado a parecer vacío a los neutrinos. Puesto que los neutrinos sólo reaccionan a la fuerza débil, que tiene un alcance extremadamente corto, pueden escapar de sus garras y volar indefinidamente sin experimentar ninguna otra interacción.
Aunque parezca mentira, al día de hoy no sabemos, a ciencia cierta, como se formaron las galaxias y si el Big Bang, el modelo de universo que hemos adoptado, es cierto. Es decir, si fue realmente lo que ocurrió aquí para que naciera nuestro universo, o, por el contrario, este pudo surgir de una fluctuación de vacío que rasgo el espacio-tiempo en otro universo. Pero, sigamos con la historia.
Así, emancipados, en lo sucesivo son libres de vagar por el Universo a su manera indiferente, volando a través de la materia como si no existiese. (Diez trillones de neutrinos atravesarán sin causar daños el cerebro y el cuerpo del lector en el tiempo que le lleve leer esta frase. Y en el tiempo en que usted haya leído esta frase estarán más lejos que la Luna).
En menos de un siglo, el neutrino pasó de una partícula fantasma – propuesta en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) a explicar el balance de energía en una forma de radioactividad, el llamado decaimiento beta, en una sonda capaz de escrutar el interior de estrellas y de la propia Tierra.
Decaimiento β– de un núcleo. Se ilustra cómo uno de los neutrones se convierte en un protón que a la vez que emite un electrón (β–) y un antineutrino electroníco. Es un proceso mediante el cual un nucleido o núcleo inestable emite una partícula beta (un electrón o positrón) para compensar la relación de neutrones y protones del núcleo atómico. Esta desintegración viola la paridad.
De esa manera, oleadas de neutrinos liberados en un segundo después del big bang persiste aún después, formando una radiación cósmica de fondo de neutrinos semejante a la radiación de fondo de microondas producida por el desacoplamiento de los fotones.
Si estos neutrinos “cósmicos” (como se los llama para diferenciarlos de los neutrinos liberados más tarde por las supernovas) pudiesen ser observador por un telescopio de neutrinos de alguna clase, proporcionarían una visión directa del Universo cuando sólo tenía un segundo.
A medida que retrocedemos en el tiempo, el Universo se vuelve más denso y más caliente, y el nivel de estructura que puede existir se hace cada vez más rudimentario.
Sólo una sustancia cósmica lo invadía todo antes de que formara la materia
Por supuesto, en ese tiempo, no hay moléculas, ni átomos, ni núcleos atómicos, y, a 10-6 (0.000001) de segundo después del comienzo del tiempo, tampoco hay neutrones ni protones. El Universo es un océano de quarks libres y otras partículas elementales.
Si nos tomamos el de contarlos, hallaremos que por cada mil millones de antiquarks existen mil millones y un quark. La asimetría es importante. Los pocos quarks en exceso destinados a sobrevivir a la aniquilación general quark-antiquark formaran todos los átomos de materia del Universo del último día. Se desconoce el origen de la desigualdad; presumiblemente obedezca a la ruptura de una simetría materia antimateria en alguna etapa anterior.
Nos aproximamos a un tiempo en que las estructuras básicas de las leyes naturales, y no sólo las de las partículas y campos cuya conducta dictaban, cambiaron a medida que evolucionó el Universo.
La primera transición semejante se produjo en los 10-11 de segundo después del comienzo del tiempo, cuando las funciones de las fuerzas débiles y electromagnéticas se regían por una sola fuerza, la electrodébil. hay bastante energía ambiente para permitir la creación y el mantenimiento de gran de bosones w y z.
Estas partículas –las mismas cuya aparición en el acelerador del CERN verificó la teoría electrodébil– son las mediadoras intercambiables en las interacciones de fuerzas electromagnéticas y débiles, lo que las hace indistinguibles. En ese tiempo, el Universo está gobernando sólo por tres fuerzas: la gravedad, la interacción nuclear fuerte y la electrodébil.
Más atrás de ese tiempo nos quedamos en el misterio y envueltos en una gran nebulosa de ignorancia. Cada uno se despacha a su gusto para lanzar conjeturas y teorizar sobre lo que pudo haber sido. Seguramente, en el futuro, será la teoría M (de supercuerdas) la que contestará esas preguntas sin respuestas ahora.
En los 10-35 de segundo desde el comienzo del tiempo, entramos en un ámbito en el que las cósmicas son aún menos conocidas. Si las grandes teorías unificadas son correctas, se produjo una ruptura de la simetría por la que la fuerza electronuclear unificada se escindió en las fuerzas electrodébil y las fuertes. Si es correcta la teoría de la supersimetría, la transición puede haberse producido antes, había involucrado a la gravitación.
En el universo temprano la primera materia (hidrógeno y Helio) era llevada por la fuerza de gravedad a conformarse en grandes conglomerados de gas y polvo que interacioban, producían calor y formaron las primeras estrellas.
Elaborar una teoría totalmente unificada es tratar de comprender lo que ocurrió en ese tiempo remoto que, según los últimos estudios está situado entre 15.000 y 18.000 millones de años, cunado la perfecta simetría que, se pensaba, caracterizó el Universo, se hizo añicos para dar lugar a los simetrías rotas que hallamos a nuestro alrededor y que, nos trajo las fuerzas y constantes Universales que, paradójicamente, hicieron posible nuestra aparición para que , sea posible que, alguien como yo esté contando lo que pasó.
Pero hasta que no tengamos tal teoría no podemos esperar comprender lo que realmente ocurrió en ese Universo bebé. Los límites de nuestras conjeturas actuales cuando la edad del Universo sólo es de 10-43 de segundo, nos da la única respuesta de encontrarnos ante una puerta cerrada.
Del otro lado de esa puerta está la época de Plank, un tiempo en que la atracción gravitatoria ejercida por cada partícula era comparable en intensidad a la fuerza nuclear fuerte.
La fuerza nuclear fuerte hizo posible la existencia de los núcleos que atraían electrones para formar átomos
Así que, llegados a este punto podemos decir que la clave teórica que podría abrir esa puerta sería una teoría unificada que incluyese la gravitación, es decir, una teoría cuántica-gravitatoria que uniese, de una vez por todas, a Planck y Einsteins que, aunque eran muy amigos, no parece que sus teorías (la Mecánica Cuántica) y (la Relatividad General) se lleven a las mil maravillas.
A partir del momento en que se formaron los primeros átomos, estos se unieron para formar moléculas y cuerpos. Pasados cientos de miles de años, millones y millones que el Universo necesitó para forjarse como un un Sistema cerrado coherente, lleno de materia situada en grandes espacios vacíos, donde las cuatro fuerzas fundamentales lo regían todo. Desde entonces, el universo se pobló de fantásticas configuraciones surgidas de la energía devastadoras de las primeras supernovas y colisiones de agujeros negros y un sin fin de fenómenos que ahora podemos observar con los grandes telescopios.
Galaxias que atraídas por la fuerza de gravedad se fusionan
Bellas Nebulosas que son el resultado de grandes explosiones de estrellas moribundas que lanzan sus materiales al espacio interestelar.
Formaciones en cúmulos de estrellas que producen el asombro de los Astrónomos
Monstruos cósmicos que, en forma de agujeros negros, engullen a las estrellas vecinas para hacerse más y más grande
Miles y millones de galaxias que se reparten por todas las regiones del Universo “infinito”
Y pasado más de 13.000 millones de años, en un planeta rocoso de escasa importancia en el contexto del universo inmenso, aparecímos nosotros, unas criaturas egoistas e instintivas que, caminamos por el planeta durante milenios forjando Civilizaciones, inventando la escritura y las matemáticas, logrando forjar un saber encomiable sobre la Astronomía que nos cuenta, lo que pudo pasar desde el comienzo del Tiempo.
Sí, es cierto que, si somos sinceros, hay que reconocer que andamos un poco perdidos y que las preguntas, son infinitamente más que las pocas respuestas que podemos dar. Nuestra ignorancia es grande pero, nuestra imaginación es mayor y, poco a poco, ésta última le está ganando la batalla a la primera, ese peso que la Humanidad lleva sobre sus hombros desde la noche de los tiempos.
emilio silvera
May
21
Tan sencillo y tan complejo
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (0)
Nunca podremos dejar de maravillarnos ante las “cosas” que puede realizar la Naturaleza para conseguir sus fines. y, como dice Leonard Susskind, para comprender la realidad en sus niveles más elementales, basta con conocer el comportamiento de dos elementos: el electrón y el fotón. Todo el argumento de la Electrodinámica Cuántica gira en torno a un proceso fundamental:
¡La emisión de un único fotón por un único electrón!
Cuando el movimiento de un electrón es alterado súbitamente, puede responder desprendiendo un fotón. La emisión de un fotón es el suceso básico de la mecánica cuántica.
“Cuando un electrón se encuentra en un nivel de energía elevado, tiende a caer espontáneamente a un nivel de energía inferior con la subsiguiente emisión de luz. … El proceso contrario, aquel en el que el fotón se absorbe induciendo la subida de un electrón a un nivel de energía superior, se llama absorción estimulada.”
Toda la luz visible que vemos, así como las ondas de radio, la radiación infrarroja y los rayos X, está compuesta de fotones que han sido emitidos por electrones, ya sea en el Sol, el filamento de una bombilla, una antena de radio o un aparato de rayos.
Claro que, los electrones no son las únicas partículas que pueden emitir fotones. Cualquier partícula eléctricamente cargada puede hacerlo, incluido el protón. Esto significa que los fotones pueden saltar entre dos protones o incluso entre un protón y un electrón. Este hecho es de enorme importancia para toda la ciencia y la vida en general. El intercambio continuo de fotones entre el núcleo y los electrones atómicos proporciona la fuerza que mantiene unido el átomo.
Sin estos fotones saltarines, el átomo se desharía y toda la materia dejararía de existir, y, no podemos olvidar que, también nosotros, los seres vivos… ¡Somos materia!
Decía que la Naturaleza hace las cosas más inverosímiles y de la manera más económica posible y, ha sabido crear esos objetos pequeñitos (infinitesimales como lo son las partículas subatómicas) que ha agrupado en familias. Los electrones son de la Familia de los Leptones y son fermiones, mientras que los fotones pertenecen a la familia de los Bosones. Los primeros no quieren estar juntos y se repelen cuando andan cerca los unos de los otros, mientras que los segundos, están encantados de la vida cuando se juntan muchos, de hecho, la Luz es un conjunto de fotones que, realmente, ilumina nuestras vidas.
Veamos el Efecto fotoeléctrico
El fenómeno del efecto fotoeléctrico es una forma de mostrar el carácter corpuscular de la radiación electromagnética al interactuar la radiación y la materia, para lo cual se requiere fotoconductividad que hace referencia al aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz y la presencia del efecto fotovoltaico que implica una transformación parcial de la energía luminosa en energía eléctrica.
Para que ocurra el efecto fotoeléctrico descubierto por Heinrich Hertz en 1887 (Que Einstein desarrolló en su famoso trabajo de 1.905 que le valió el Nóbel de Física de 1.923), se observa la liberación de los electrones de enlaces de átomos y moléculas de la sustancia bajo acción de la luz: visible, infrarroja y ultravioleta; en sus experimentos halla un arco que se forma entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanzando distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad.
Se caracteriza por:
El experimento consiste en colocar una placa metálica en un recipiente de vidrio al cual que se ha realizado un vacio, existe otra placa que hace de colectar de partículas cargadas. Al hacer incidir un haz monocromático de radiación electromagnética se produce un desprendimiento de electrones de ella. Si se presenta una diferencia de potencial positivo entre el colector y la placa los electrones serán acelerados hacia él y se registrará una corriente: fotocorriente; sin embargo si se aplica un potencial negativo al colector, los fotoelectrones serán repelidos y llegarán solamente los que alcancen una energía mayor que el potencial.
La energía mínima necesaria para arrancar un electrón (trabajo de extracción) de una lámina de plata es 7,52 10-19 J.
Es así que ∅ es la energía mínima necesaria para que un electrón escape del metal.
May
21
¡Los Mundos! Algunos llenos de vida… ¿Cómo conocerlas?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en El Universo y la Vida ~ Comments (0)
¿Qué podían pensar nuestros ancestros cuando en la noche miraban hacia lo alto y veían ésta imagen?
Desde los confines del Tiempo, aún no entendíamos lo que todo aquello podría ser, los seres de nuestra especie han mirado al cielo y, asombrados, contemplaban las estrellas brillantes que, con sus guiños parecía quererles decir alguna cosa, enviarles un mensaje que, no supieron entender hasta tiempos muy recientes cuando al fín, sus descendientes, comprendimos la fusión nuclear que se produce en el corazón de las estrellas presentes en la Galaxia.
Uno de los hallazgos más notables en astronomía fue el descubrimiento de que el universo ya era viejo cuando apareció el Sol y la familia de planetas que lo acompañan en nuestro Sistema Solar. Más de la mitad de las estrellas del Universo son miles de millones de más viejas que nuestra estrella madre que, se podría decir, si la comparamos a una bella mujer, que estaría en la mitad esplendorosa de su vida.
Planetas parecidos a la Tierra giran alrededor de muchas de esas viejas estrellas. Seres inteligentes pueden haber hecho su aparición en alguno de esos planetas similares al nuestro mil millones de años antes que nosotros, antes de que la Humanidad hiciera acto de presencia en el nuestro. Los caminos seguidos en ambos mundos, aunque similares en las formas, no lo fueron en el tiempo y, en aquel, brotó la vida antes que en este. Una posible civilización avanzada que nos podría llevar algunos miles de años de ventaja, tiempo que una especie parecida a la nuestra… ¡no sería poca ventaja!
Estrella enana roja y exoplanetas que, podrían tener sistemas con algunas formas de vida
Muchos son los Sistmas solares que sólo en nuestra Galaxia podremos encontrar, en realidad, cientos de miles de millones y, aunque no todos esten habitados, la posibilidad, la lñógica, la estadísitica nos dice que, muchos de esos mundos, cobijan a criaturas de diversa condición y, alguna -o varias- de las especies allí presentes, podr´na ser inteligentes nosotros…, o más.
Como nos preocupa saber que existe a nuestro alrededor, qué hay en nuestro entorno, en los planetas y lunas vecinas, no cejamos en el empeño de enviar ingenios aquellos objetos y, el de arriba se llama JEO (Jupiter Europa Orbiter) que, debía estudiar Europa durante la próxima década determinar de una vez por todas si existe un océano (o lagos) bajo la corteza de hielo y, con suerte, aclarar si puede existir o no alguna de vida. Sin embargo, la crisis que nos invade, no parece que posibilite, al menos de , tal misión.
Los hemos imaginado de muchas maneras, y, creemos que, como en la Tierra, podrían estar basados en el Carbono que es el elemento de la vida en nuestro Universo. La forma podrá tener cualquiera que podamos imaginar y, dependerá, no pocas veces, de la conformación de sus planetas: La masa y la Gravedad que allí se genere, la atmósfera, la radiación que puedan recibir del Espacio…
En lo que se refiere a las formas de vida que nos podemos encontrar por ahí fuera, nuestra imaginación ha sido muy prolífica y nos ha diseñado un sin fin de formas de vida que, están diseñadas de todas las maneras que podamos imaginar, desde los hombres reptiles inteligentes los hombrecillos…
Grises, esa raza que dicen que vienen del futuro que somos nosotros mismos evolucionados. La rumorología en ciertos ambientes, “los grises”, llamados los extraterrestres de Roswell y Zetas Reticulianos, son unas de las supuestas distintas formas de vida extraterrestre más famosas y actualmente conocidas que aparecen en las modernas teorías de conspiración del ocultamiento extraterrestre.
La imagen de arriba me resulta familiar y creíble para unos posibles pobladores de otro mundo avanzado con tecnología de muchos quilates, en otros mundos, cualquier forma de vida que podamos imaginar, podría ser posible, simplemente tenemos que pensar en los modelos que existen en la Tierra. Estos hombrecillos conformados de manera tal que, es el cerebro lo que predomina en el conjunto, nos viene a dar la sensación de que pudiera ser nuestro lejano futuro en el que, el cerebro crecerá tal como la ha venido haciendo en los tiempos pasados en que los, los humanos sólo tenían 450 cm3 de masa encefálica y ahora hemos alcanzado 1.500 cm3 que se traducen el aumento del intelecto para poder alcanzar los conocimientos que nos adornan hoy.
Cuando la evolución está en marcha, los que menos la “sienten” son lo que afectados por ella, ya que, al ser parte integrante del suceso, de la transformación de fase, la “cosa”, pasar, casi desapercibida a no ser que exista un sistema continuado de vigilancia sobre ello. Fijáos, por ejemplo en el ritmo de los nuevos inventos durante los últimos cien años:
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Desde potentes máquinas que examinan nuestro interior y el cerebro, hasta corazones artificiales y un sin fin de sofisticados aparatos electrónicos y robotizados que están diseñados en el campo conputacional del increíble mundo de los bists que nos llevan en volanda hacia el futuro que ni podemos imaginar. ¿Cómo imaginar hace tan sólo unos 10 años, la existencia de ese artilugio “mágico” que llamamos móvil, y, que decir de esa inmensa máquina que nos permite vislumbrar las entrañas de la materia. ¿Será ese futuro de las máquinas?
A todos eso añadimos las nuevas y potentes computadoras, nuevas medicinas, radio, ingenios espaciales… Cada uno de ellos viene a darle al anterior un toque mágico que le hace más asombroso y ofrece más prestaciones al usuario, con todos ellos, la vida humana es más fácil, más confortable, más cercana. En realidad, si miramos la Historia, estamos contemplando un desarrollo acelerado que, aunque nuestros ojos no parece que se deje sentir, en realidad, el salto dado es descomunal y, lo que se nos viene encima antes de que finalice el presente siglo… será asombroso.
La nave Flammarion I, que llegó al planeta Isatet 137, situado en la galaxia Rímola, a 23 años-luz de la Tierra, pudo tomar tierra sin problemas cerca de unas instalaciones de majestuosa presencia y, un equipo de exploración del terreno, habiéndose introducidos con precaución en el interior de aquel bello edificio, encontraron, en una de sus salas, una Cámara de Éxtasis en la que algunas personas permanecían en estado de “sueño” forzado en un ritmo lento de pulsaciones que ralentiza el paso del tiempo.
La Noticia fue comunicada al mando en la Nave y, de inmediato, un equipo de expertos médicos salieron con una lanzadera el lugar para tratar de despertar a todas aquellas personas y que ellos, contaran a qué situación se podían enfrentar y dónde estaban y quiénes eran ellos, su raza que, por todas las trazas físicas, parecían iguales a los habitantes de la Tierra.
Estas dos serie de Televisión, refleja bastante bien lo que podría ser el futuro, refleja cuestiones de ciencia, de hiperespaciles y por agujeros de gusano que, ¿quién sabe? si en el futuro próximo no esará todo eso a nuestro alcance. Acodémonos de Julio Verne que, a sus coetáneos les parecía un alucinado que no todos llegaron a creer y…sin embargo, todo lo que dijo ha sido ya, sobrepasado.
Claro que, la Naturaleza, el Universo, nos impone sus leyes que impiden que “no nos hagamos daño” nosotros mismos, en nuestro empeño de querer llegar más allá de lo que es conveniente. Todo tiene que ser en su adecuado. Así, aunque la presentimos y, posiblemente, esté ahí, la Teoría de Cuerdas no será un hecho hasta dentro de mucho, mucho tiempo, cuando podamos disponer -sin peligro- de energías que son hoy impensables.
Esta podría ser una nave espacial del futuro
Es visible a simple vista que nuestras actuales naves espaciales son -guardando las distancias- como aquellas carretas del Oeste americano que salían a explorar nuevos caminos y conquistar nuevas tierras sin saber qué peligros tendrían que afrontar. Sin embargo, no pasarán muchas décadas antes de que, la Humanidad, pueda construir naves de increíble porte y sofisticados instrumentos que, esas sí, podrán surcar los océanos espaciales a velocidades alucinantes como un primer paso lo que más tarde vendrá.
La Humanidad no permanecer ajena a la realidad del mundo y, el tiempo pasa, las generaciones se van y llegan otras nuevas, las Sociedades avanzar y se transforman y, la población crece. ¿Cuántos miles de millones de seres seremos en el planeta para dentro de 5 siglos? ¿Cómo podremos suministrar todo lo que esa ingente cantidad de personas necesitan? El planeta Tierra tiene recurso limitados y, llegará un momento en el que no pueda suministrar ni la energía ni el alimento y, nos veremos abocados a buscar, otras opciones que, sin duda, pasan por salir fuera, a otros mundos lejos de este.
Sí, estamos en la Tierra. Es imposible no dejarse seducir por la belleza del Hitachi Seaside Park, un parque de flores situado en Hitachinaka, Japón.
La Imaginación humana siempre ha sido grande, muy grande y creo que, ilimitada a medida que la mente evoluciona. Todo lo que imagina… se podría convertir en realidad y, habiendo pensado ya en el Hiperespacio… Creo que sólo tendremos que buscar esa puerta que nos lleve lejos de aquí en menos tiempo. No podemos vencer a la velocidad de la Luz, el límite impuesto por la Naturaleza no lo permite y, podría ser, que ese límite esté impuesto por alguna razón:
¿Cuanto tardaríamos, suponiendo que pudiéramos hacer naves viajeras que alcazaran la mitad de la velocidad de la luz, en llegar a Planetas situados a muchos años-luz de aquí? El sería interminable y la nave, tendría que ser una ciudad flotante que soportaria el paso de varias generaciones durante el viaje. Así que, como dicho sistema no parece muy viable, la Naturaleza nos empuja a tener que buscar otros caminos que, como el Hiperespacio y los Agujeros de Gusano, podrían ser una solución ideal para nuestras necesidades futuras.
Lo que llamamos Hiperespacio podría ser un aspecto del universo muy concreto que es experimentado por objetos que se desplazan a una velocidad superior a la luz relativa del fondo galáctico. Es una dimensión del espacio-tiempo que permite una velocidad superior a la de la luz y viajar a través de él elimina los efectos distorsionantes del tiempo derivados de la relatividad. Un viajero hiperespacial pasa tanto rato viajando como tiempo corre en el espacio real. Es una dimensión paralela al espacio real y cada punto de está asociado con un punto único del hiperespacio y por consiguiente los puntos adyacentes en el espacio real son también adyacentes en el hiperespacio.
La idea básica de lo que es el a travez del hiperespacio puede comprenderse tomando una hoja de papel y marcando en ella dos puntos relativamente alejados. La forma más rápida de viajar entre ellos es coger una regla y dibujar una línea recta que los una. Sin embargo, si nos fuera dado hacer trampas, cogeríamos la hoja de papel y la doblaríamos, uniendo directamente los dos puntos, reduciendo así a cero su distancia y haciendo el viaje instantáneo.
Si conseguimos eso algún día lejano en el futuro, podremos viajar a otros mundos lejanos situados en la nuestra o en otras galaxias, entablar amistad y comercio con otras Civilizaciones y hacer del Universo, lo que muchas veces hemos pensado: Un Todo Todos en armonía y Paz.
Bueno, una alta capacidad de conocimiento nos llevaría a comprender que, las disputas y guerras, finalmente no conducen nada más que a la muerte y a la destrucción, que lo que realmente vale son otros valores, otras cosas, otros sentimientos y, siendo así (que lo es), esperémos que, algún día lejos aún en el futuro, por fin podamos decir, no ya en relación a la Tierra, sino en relación a todo el Universo que, todos somos uno.
Sí, un verdadero amigo…”un hermano”, lo podemos encontrar en cualquier , hasta en un mundo lejano y diferente al nuestro. Las inteligencias se unen para poder vencer las dificultades que acechan y, el esfuerzo conjunto puede vencer la adversidad. Los sentimientos, los pensamientos y las ideas, cuando la inteligencia está presente, recorrerá los mismos caminos.
Poco importaran las diferencias y, dentro de la desigualdad, llegará la amistad y el cariño. Lo que en verdad nos une es el comprender que todo, absolutamente todo, es igual y lo mismo en todas partes que, sin importar las formas ni los colores, hará prevalecer los pensamientos y los sentimientos que, al fin y al cabo… ¡Es lo más valioso que en el Universo existe!
¿Qué importa el mundo o el lugar si, allí se encuentra ella?
¿hasta donde serías capaz de viajar en busca del ser amado? ¿Qué peligros estarías dispuesto a pasar por ella? Hay preguntas que, si en verdad sentimos ese verdadero sentimiento que nos eleva y nos hace mejores, tienen de antemano las respuestas: Nada nos podrá parar, ningún peliqro, ningún , ninguna dificultad… Todo, absolutamente todo, nos parecerá trivial si, al final, está ella esperando. De la misma manera, podemos sentir cuando se trata de viajar a nuestro futuro, a esos mundos soñados, a esas vidas nuevas, a fantásticos lugares que, fuera y lejos de este nuestro, también están ahí fuera como una promesa.
No debemos olvidar la primera fuerza que mueve el mundo
Es el Amor energía,
O torbellino de un momento,
Es una sensación de alegría,
Es el mayor sentimiento.
Hasta el mundo nos queda pequeño,
Ante inmensa sensación,
¿Es el Amor un empeño?,
¿Es acaso sinrazón?
Eso que arriba véis brillar, no es ninguna estrella fulgurante. En realidad es mi amada, que al recibir mi mensaje de Amor, de inmediato se convierte, en fantástico resplandor. El Amor cambia el aspecto, el talante y, si me apuráis mucho, hasta el intelecto. ¿Qué podrá ser esa dichosa sensación? ¡Sabia Naturaleza! Cuando todo el Universo esté lleno de ese Ingrediente… ¡Las cosas serán de otra manera!
emilio silvera
May
21
¿Colonizar Marte a partir de 2.024? ¿Cómo será posible?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Marte ~ Comments (1)
Elon Musk desvela su plan para crear una civilización en Marte. Veámos el reportaje en el Pais.
El Jefe de Space X anuncia un primer viaje al planeta rojo para 100 personas en 2.024.
De niño, en su Suráfrica natal, Elon Musk devoraba novelas de Isaac Asimov en las que un héroe solitario salva el mundo. Ahora quiere convertirse en ese héroe dándole a la humanidad su única forma, según él, de seguir existiendo: colonizar Marte.
“Podemos permanecer en la Tierra esperando una extinción final. o convertirnos en una especie mulyiplaneyaria.”
Dijo entonces el Sr. Musk El director ejecutivo de Space X y Tesla, con 45 años, presentó entonces sus planes para conseguir ese objetivo expuesto en la esperada conferencia en el Congreso Internacional de Astronáutica, que se celebró en Guadalajara (México).
Horas antes de su intervención ya había colas para entrar en el salón principal de este congreso que reúne a 4.000 empresarios, científicos, estudiantes, y los responsables de las principales agencias espaciales del mundo, incluida la NASA. Ninguno de ellos ha podido eclipsar a Musk, que ha sido recibido con vítores por un público que, al abrirse las puertas, ha corrido desesperado para ocupar las primeras filas del auditorio como quien ansía la mejor vista de su estrella de rock favorita.
Este empresario con doble nacionalidad en EE UU y Canadá se ha convertido en uno de los mayores gurús del momento por la enormidad de sus objetivos, como crear el mejor coche eléctrico del mundo, generar un sistema de baterías para que la gente almacene y use su propia electricidad y sobre todo fundar una nueva industria espacial privada que ya se encarga de llevar material al espacio para la NASA y que en un futuro pretende ser la primera en cumplir el sueño de enviar humanos a Marte.
La misión al planeta Marte es posible y el comienzo es creer en esa aventura que sería el comienzo de la partida de la Humanidad hacia el Espacio Exterior que, finalmente, será nuestro destino cuando la Tierra deje de ser un habitáculo confortable.
Musk ha comenzado a hablar delante de una gran esfera del planeta que, a medida que hablaba, iba cubriéndose de agua y nubes. Su objetivo, ha explicado, es crear “una civilización autosuficiente en Marte”, algo que, según sus planes, llevará “entre 40 y 100” años. “Una civilización autosuficiente en Marte probablemente necesita en torno a un millón de personas”, ha dicho Musk, y espera que todas viajen con SpaceX.
A Marte por lo que cuesta una casa
El proyecto se basa en cohetes reutilizables, repostaje en órbita, combustible producido en Marte y usar el tipo de combustible apropiado
El empresario ha presentado el diseño del vehículo con el que espera cumplir ese objetivo, un mastodonte de 122 metros de largo en cuya parte superior viajará una nave espacial para unas 100 personas, aunque ese número puede elevarse en función del combustible y la carga. Según la presentación, este cohete será más potente y eficiente que el Saturn V, usado por la NASA para llevar humanos a la Luna y que, por ahora, ha sido el más potente que se ha lanzado al espacio con éxito.
Musk espera tener todos los componentes de este nuevo “sistema” listos en 2024, cuando comenzarían los primeros viajes a Marte. “El objetivo fundamental es hacer que toda persona que quiera ir, pueda ir”, ha dicho, por lo que espera que el precio de un billete esté en torno a los 200.000 dólares [unos 160.000 euros], “lo que cuesta una casa”. La duración del viaje “puede variar”, podría ser de “unos 80 días”, e incluso reducirse a “30”, ha asegurado.
Muchos expertos de la industria espacial y astronautas cuestionan que sea posible enviar humanos a Marte tan pronto sin arriesgar sus vidas, debido a que no existen sistemas óptimos para evitar la intensa radiación del viaje y la estancia.
Esto no parece preocupar a quien pretende ser el primer touroperador marciano. “La radiación no es un problema muy importante”, ha asegurado Musk a preguntas de la audiencia. “Claro que hay algún riesgo de radiación, pero no es mortal y el riesgo de cáncer es relativamente menor” durante el viaje. Una vez en la superficie del planeta “se creará un campo electromagnético artificial” para desviar partículas peligrosas, con lo que la radiación tampoco sería importante, ha añadido.
Sin apenas financiación
El proyecto se basa en cuatro puntos claves: cohetes reutilizables, repostaje en órbita, combustible producido en Marte y usar el tipo de combustible apropiado. Los planes de SpaceX son usar un nuevo tipo de material propulsor hecho a base de metano y oxígeno, dos elementos disponibles en Marte. Las futuras naves hacia Marte repostarían en la órbita terrestre antes de partir. Los recién llegados comenzarían enseguida el proceso para comenzar a fabricar el nuevo combustible. Esta, ha dicho Musk, es una colonización de ida y vuelta, todo aquel que decida ir, podrá volver.
El nuevo cohete iría equipado con los Raptor, un nuevo tipo de motor en desarrollo que tendría tres veces más potencia que los Merlin que actualmente usan los cohetes Falcon 9 de SpaceX. El módulo principal de propulsión, reutilizable, llevaría 42 de estos cohetes que ayudarán a alcanzar una velocidad de 8.500 kilómetros por hora. Esta técnica para reciclar cohetes es la única de las cuatro mencionadas que Musk ha demostrado con éxito, por el momento.
En el 2022 nn Falcon Heavy de SpaceX será lanzado con el primer grupo de 4 colonizadores. Y en el 2023 los primeros colonizadores llegarán a Marte.
Después de los aspectos técnicos este visionario ha señalado con qué financiación cuenta: solo el dinero que él mismo invierte en el proyecto, los beneficios de sus empresas y, posiblemente, alguna plataforma de crowdfunding como Kickstarter, ha dicho solo medio en broma. “Eventualmente esto debe convertirse en un enorme proyecto público-privado”, ha resaltado Musk.
En la ronda de preguntas ha comentado que este sería de momento un proyecto en el que solo participará EE UU debido a las restricciones legales del sector espacial: “tengo las manos atadas”, ha dicho.
La primera fase del proyecto serán dos misiones no tripuladas que aterrizarán en Marte en 2018 y 2020 para buscar zonas donde pueda abundar el agua, estudiar en qué lugares será mejor aterrizar con tripulación en el futuro y “aprender” a llevar gran cantidad de material al planeta rojo. Una vez conquistado Marte, Musk pretende llevar su vehículo espacial pueda viajar “a cualquier otro lugar del Sistema Solar”, incluidas lunas como Europa o Encélado e incluso planetas como Júpiter.
Lo cierto es que, no estamos preparados para tal hazaña. El Espacio Exterior es un lugar hostil para los humanos, no es nuestro ámbito natural, y, oreparar navez que tengan todos los requisitos necesarios para la supervivencia de los viajeros… ¡No está a nuestro alcance!
Claro que soñar… Es libre.