Jul
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Completar el Modelo estándar
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (0)
No está completo el llamado Modelo Estándar que describe las partículas que forman la materia conocida y las fuerzas que intervienen e interaccionan con ellas. La gravedad, quedó plasmada en la relatividad general de Einstein.
¿Por qué es incompleto el modelo estándar? Una carencia es que no se haya visto todavía el quark top. Otra la ausencia de una de las cuatro fuerzas fundamentales, la Gravedad. Otro defecto estético es que no es lo bastante simple; debería parecerse más a la tierra, aire, fuego y agua, de Empédocles. Hay demasiados parámetros y demasiados controles que ajustar.
Materia
Leptones levógiros Leptones dextrógiros
Antimateria
“Sin embargo, se verificó experimentalmente que la interacción nuclear débil viola la simetría P: se comporta diferente a su imagen especular. Esto supuso que otra simetría es violada para restaurar la simetría CPT. De esta manera la simetría CP y la simetría T se supusieron fundamentales. Experimentos sobre el kaón demostraron que el sector cuark viola la simetría CP, consecuentemente la simetría T, aunque esta última no pudo ser verificada experimentalmente debido a su dificultad.”
Necesitamos una nueva teoría que sea menos complicada, más sencilla y bella, sin vericuetos intrincados que salvar, con la limpieza y serena majestad de la teoría de la Gravedad que, con enorme simpleza y aplicando principios naturales, trata los temas más profundos del Universo.
Esperemos que continué desarrollándose la teoría de cuerdas y que, como parece, incluya todas las fuerzas, todas las partículas y, en fin, todos los parámetros que dan sentido al Universo.
A todo esto y como he dicho, el quark top está perdido y el neutrino tau, no se ha detectado directamente, y muchos de los números que nos hacen falta conocer los tenemos de forma imprecisa. Por ejemplo, no sabemos si los neutrinos tienen alguna masa en reposo.
Jul
3
La física de partículas y las interacciones fundamentales
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (1)
El hombre se ha preguntado durante largo tiempo, “¿de qué está hecho el mundo?” Demócrito de Abdera nos hablaba del “átomo” y Empédocles de “elemenmtos”, otros, se referían a la sustancia cósmica a la que llamaban Ylem, aquella “semilla” primera que daría lugar a la venida de la materia. ¿No será el Ylem, lo que hoy llaman materia oscura?
Ahora sabemos que, no sólo nuestro mundo, sino todo el inmenso Universo, está hecho de pequeños objetos infinitesimales a las que hemos denominado partículas sub-atómicas y que forman varias familias. Unas son más elementales que otras y según, a qué familia pertenezcan, atienden o se rigen por una u otra fuerza elemental.
“Esquema de principios de siglo XX para un átomo de helio, mostrando dos protones (en rojo), dos neutrones (en verde) y dos electrones.”
Son los constituyentes fundamentales de toda la materia del Universo (por lo menos de toda la materia conocida y que podemos detectar formando estrellas y mundos, galaxias o seres vivos). Hemos podido llegar a saber que, de esas briznas de materia se forman los núcleos que, rodeados de electrones conforman los átomos de la materia.
Los grupos de átomos conforman las moléculas que son las unidades fundamentales de los compuestos químicos pero, comencemos por los núcleos atómicos:
Muchas son las veces que aquí mismo he podido explicar, que los quarks u y d se hallan en el interior de los nucleones y, por tanto, su habitat está en los núcleos atómicos donde se encuentran confinados y, en realidad, no intervienen directamente en las propiedades de los núcleos. Sin embargo, no podemos olvidar que la fuerza nuclear fuerte está ahí reteniendo a los Quarks por medio de losGgluones y, eso hace que, el núcleo sea estable.
Los núcleos atómicos constituyen un tipo de materia que, aisladamente, de forma individual (si exceptuamos el protón), siempre están en ambientes muy energéticos, por ejemplo, en el interior de las estrellas. En nuestro entorno terráqueo, es raro encontrar núcleos aislados, sino parcial o totalmente confinados dentro de los átomos.
Sabemos que el número de especímenes atómicos es limitado, existiendo ciertas razones para suponer que hacia el número atómico 173 los correspondientes núcleos serían inestables, no por razones intrínsecas de inestabilidad “radiactiva” nuclear, sino por razones relativistas. Ya señalé en otros escritos que, el número de especies atómicas, naturales y artificiales, es de unos pocos miles, en cambio, el número de moléculas conocidas hasta ahora comprenden unos pocos millones de especímenes, aumentando continuamente el número de ellas gracias a la síntesis que se lleva a cabo en numerosos laboratorios repartidos por todo el mundo.
Una molécula es una estructura, con individualidad propia, constituida por un conjunto de núcleos y sus electrones. La molécula más sencilla es la de Hidrógeno que tiene dos electrones, hasta las más complejas como las de las proteínas, con muchos miles de ellos, existen toda una gama de varios millones. Esta extraordinaria variedad de especies moleculares contrasta con la de las especies nucleares e incluso atómicas.
Molécula de Agua
Silicio
Desde el punto de vista de la información, las especies moleculares la poseen en mucho mayor grado que las nucleares o atómicas. Dejando aparte los núcleos, la información que soportan los átomos se podría atribuir a la distribución de su carga eléctrica, y en particular a los electrones más débilmente ligados. Concretando un poco más, se podría admitir que la citada información la aportan los orbitales atómicos, pues son precisamente estos orbitales los que introducen diferencias “geométricas” entre los diferentes electrones “corticales”.
Las partículas forman átomos, los átomos moléculas y las moléculas sustancias y cuerpos que están hechos por la diversa variedad de elementos que conforma la materia conocida y que, en definitiva, sólo son Quarks y Leptones-
“Durante el paso del tiempo una de las mayores incógnitas de la humanidad es saber de qué estamos hechos. Muchas filosofías antiguas creían eran un conjunto de elementos como el agua, el aire, el fuego y la tierra por mencionar algunos. Hoy en día los físicos creen que estamos formados por doce partículas fundamentales los quarks y leptones.”
Con los Quarks formados en tripletes se forman los protones y neutrones que son los nucleones situados en el núcleo de los átomos (Hadrones de la rama barionica), otros hadrones llamados mesones están hechos de un Quarks y un antiquark y sus funciones son otras.
Los quarks y leptones como partículas fundamentales (se cree) no tienen infraestructura y no se puede descomponer en partículas más pequeñas. Estos interactúan a través de cuatro fuerzas para formar así el universo que lo conocemos hoy en día.
Partículas mediadoras de la fuerza nuclear débil
La primera imagen que se logró de la partícula de luz: El Fotón, la partícula mediadora de todas las interacciones electromagnéticas del Universo.
Los Quarks están confinados dentro de los nucleones (Protones y Neutrones= retenidos por la partícula mediadora llamada Gluón (en la segunda imagen se ve la muestra).
El esquivo Gravitón (si existe), no ha podido ser encontrado, se cree que al ser la Gravedad la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales su partícula mediadora el Gravitón es de escala infinitesimal y difícil de detectar.
Estas doce partículas elementales a su vez están mediadas por los intercambios de otro tipo de partículas que pueden referirse como mediadores de fuerza, de estos se conocen cuatro tipos: el “gluón”, “fotón”, “gravitón” y “bosones débiles”. Aunque en realidad, el gravitón aún no ha sido confirmado experimentalmente , pero muchos físicos asumen que existe este mediador.
Como un núcleo y un electrón que se atraen entre sí debido a sus cargas eléctricas, los quarks se combinan entre sí por sus cargas de color . La fuerza que la mayoría de los físicos creen que los quarks son los bloques de construcción fundamentales que componen el universo, no se ha observado un quark aislado por sí mismo. Esto es debido a la naturaleza a fuerte es una fuerza que actúa entre cargas de color. Al igual que hay dos tipos de cargas eléctricas, hay tres tipos de cargas de color “rojo”, “azul” y “verde”, análogos a los colores primarios de la luz.
Ahora bien si conoces la teoría de los colores elementales de la luz , se puede recordar que la superposición de los tres colores elementales termina con el blanco. Esta es la razón por la cual un protón y un neutrón están formados por tres quarks. En un protón y un neutrón, un quark tiene un color rojo, otro tiene un color azul y la tercera uno tiene unie ha tenido éxito en aislar un quark, a este fenómeno se llama el confinamiento quark.
“La tabla periódica de los elementos es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla, ordenados por su número atómico (número de protones),2 por su configuración de electrones y sus propiedades químicas. Este ordenamiento muestra tendencias periódicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna.
Dmitri Mendeléyev publicó en 1869 la primera versión de tabla periódica que fue ampliamente reconocida. La desarrolló para ilustrar tendencias periódicas en las propiedades de los elementos entonces conocidos, al ordenar los elementos basándose en sus propiedades químicas,7 si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos.8 Mendeléyev también pronosticó algunas propiedades de elementos entonces desconocidos que anticipó que ocuparían los lugares vacíos en su tabla. Posteriormente se demostró que la mayoría de sus predicciones eran correctas cuando se descubrieron los elementos en cuestión.”
“De los elementos con número atómico entre 1 hasta 92, todos a excepción de cuatro (43Tc, 61Pm, 85At, y 87Fr) se pueden detectar fácilmente en ciertas cantidades en la Tierra, teniendo una vida estable, o unos isótopos de vida media relativamente larga, o se generan como subproductos del uranio. Todos los elementos con gran número atómico tienen una probabilidad alta de haber sido generados de forma artificial, otros son extremadamente raros y por lo tanto han sido descubiertos mediante investigaciones científicas, y otros por el contrario no han existido anteriormente, como el plutonio y el neptunio, de los cuales ninguno tiene existencia natural sobre la tierra.
Todos ellos son radiactivos, con una vida media más corta que la edad de la Tierra, de esta forma es posible que estos elementos, estuvieran presentes en la formación de la tierra. Las trazas de neptunio y plutonio aparecen solo durante las pruebas de las bombas atómicas explotadas en la atmósfera. Tanto el Np como el Pu generados proceden de captura de neutrones en el uranio con dos reacciones posteriores de decaimiento beta.”
“La mayoría de los elementos generados de forma artificial se pueden obtener como elemento sintético vía reacciones nucleares o acelerador de partículas. La vida media de estos elementos suele decrecer con el número atómico.
“Algunos isótopos de los elementos níquel (Ni), cobre (Cu) y zinc (Zn). Como en la mayoría de las tablas de isótopos, los elementos se organizan de abajo hacia arriba según su número atómico creciente, y los isótopos de izquierda a derecha según su masa creciente. Color negro: isótopos estables; azul: isótopos emisores de partículas beta; rojo: isótopos emisores de partículas beta.”
Existen, no obstante excepciones, que incluyen el dubnio y algunos isótopos del curio. El químico Glenn T. Seaborg (Premio Nobel de Química) llegó a crear leyes empíricas capaces de predecir estas anomalías. Todas ellas se categorizan en lo que viene a denominarse como “isla de estabilidad”. Los elementos transuránicos no descubiertos todavía, o que no han sido denominados de forma oficial, emplearán la nomenclatura indicada por la IUPAC. A pesar de ello la denominación de algunos elementos transuránicos en el pasado y hoy en día son fuentes de controversia.·
Lista de los elementos transuránicos
- 93 neptunio Np
- 94 plutonio Pu
- 95 americio Am
- 96 curio Cm
- 97 berkelio Bk
- 98 californio Cf
- 99 einstenio Es
- 100 fermio Fm
- 101 mendelevio Md
- 102 nobelio No
- 103 lawrencio Lr
- elementos transactínidos
- 104 rutherfordio Rf
- 105 dubnio Db
- 106 seaborgio Sg
- 107 bohrio Bh
- 108 hassio Hs
- 109 meitnerio Mt
- 110 darmstadtio Ds
- 111 roentgenio Rg
- 112 copernicio Cn
- 113 nihonio Nh
- 114 flerovio Fl
- 115 moscovio Mc
- 116 livermorio Lv
- 117 teneso Ts
- 118 oganesón Og
- Podemos finalizar para decir que, la materia, esconde muchos secretos que aún, debemos desvelar.
Emilio silvera
Jul
3
¿Cómo será el futuro?
por Emilio Silvera ~ Clasificado en el futuro ~ Comments (2)
La energía de nuestro organismo: ¡Las mitocondrias!
Una de las complejidades de la vida humana es que las Mitocondrias estaba en simbiosis con la mujer que la transmitió a sus hijos, cosa que no hace el varón. Son huéspedes celulares que conviven pacíficamente con el entorno y también, pueden ser peligrosos según los casos
El Pasado es el Tiempo que se fue, el que contiene la Historia y los hechos, lugar al que nunca podremos volver, y, lo más que podemos acercarnos a él es con el recuerdo, rememorando hechos pasados. El Presente es el Tiempo dinámico, ese Tiempo que tenemos para realizar los sueños, el que tenemos que aprovechar en cafa uno de sus segundos, y, como dicen, es un regalo. El Futuro es el Tiempo por venir, el Tiempo que no existe, el Tiempo incierto que, por muchos motivos, no sabemos como podrá ser, los cambios se pueden producir de la noche a la mañana y cambiarlo todo. El Futuro, nuestro Futuro que nunca podremos alcanzar, estamos confinados en un Eterno Presente, y, ese Futuro, será el Tiempo de otros, y, para ellos,,, ¡También será Presente! Nunca nadie podrá estar en el Futuro.
Mañana es futuro pero cuando llega… ¡Ya es Presente!
Lo cierto es que, cada vez que ha salido alguien, que como el precursor de la ciencia ficción, el entrañable Julio Verne, nos hablaba de viajes imposibles y de mundos insólitos, nadie pudo creer, en aquellos momentos, que todas aquellas “fantasías” serían una realidad en el futuro más o menos lejano. Todo lo que él imagino hace tiempo que se hizo realidad y, en algunos casos, aquellas realidades fantásticas, han sido sobrepasadas como podemos contemplar, en nuestras vidas cotidianas. Ingenios espaciales surcan los espacios siderales y, otros, lo hacen por el misterioso fondo oceánico como fue predicho hace más de un siglo.
, los profetas modernos resultan ser Físicos que nos hablan de sucesos cuánticos que no llegamos a comprender y que, son ¡tan extraños! que nos resultan poco familiares y como venidos de “otro mundo”, aunque en realidad, son fenómenos que ocurren en las profundidades del mundo de la materia.
Cada vez van siendo menor los visionarios y más los estudiosos científicos, tanto teóricos como experimentadores que, en todos los campos, nos llevan, sin que nos demos , hacia el futuro que, ¡puede ser de tántas maneras! Precisamente por eso, será bueno que nuestras mentes, no se resignen a que estémos confinados aquí, en esta nave espacial que llamamos Tierra y que surca el espacio interestelar a muy buena velocidad aunque no todos sean conscientes de ello.
Ascensor Espacial Erkki Halkka – Si la Tierra se mueve y la Luna también…
Los avances que veremos en este mismo siglo, en todos los ámbitos del saber humano, serán sorprendentes y cambiaran nuestras vidas, nuestra Sociedad para el próximo siglo, será ya muy diferentes a ésta que conocemos. Nuestras propias vidas darán un salto cuantitativo y cualitativo en su período de duración y en su calidad de bienestar, podremos vivir un siglo y medio y tendremos menos enfermedades que . las posibles innovaciones tecnológicas en campos tan dispares como la salud, la economía, la demografía, la energía, la robótica, el espacio, las telecomunicaciones y los transportes, darán un vuelco a nuestra forma de vida y entraremos en otra fase del futuro que viene y del pasado que dejamos atrás.
Estos serán los materiales con los que se construirá ese ascensor “imposible” que nos llevará 500 Km lejos de la Tierra, las Estaciones Espaciales con las que se podrá acoplar, sin ninguno de los riesgos que conllevan los transbordadores actuales impulsados por Hidrógeno líquido de fácil combustión, es decir, los pasajeros van montados sobre una bomba volante y, al mejor fallo…
Los ascensores espaciales eran hasta hace muy poco materia de ficción pura, pues ningún material conocido podía soportar la enorme tensión producida por su propio peso. Actualmente ciertos materiales comienzan a parecer viables materia prima: los expertos en nuevos materiales consideran que teóricamente los nanotubos de carbono pueden soportar la tensión presente en un ascensor espacial.3 Debido a este avance en la resistencia de los nuevos materiales, varias agencias están estudiando la viabilidad de un futuro ascensor espacial:
En Estados Unidos, un antiguo ingeniero de la NASA llamado Bradley C. Edwards ha elaborado un proyecto preliminar que también están estudiando científicos de la NASA.3 Edwards afirma que ya existe la tecnología necesaria, que se necesitarían 20 años construirlo y que su costo sería 10 veces menor que el de la Estación Espacial Internacional. El ascensor espacial de Edwards no se parece a los presentes en las obras de ficción, al ser mucho más modesto y a la vez innovador en lo que concierne a su eventual método de construcción.
Este sería el final del recorrido y estaría preparado para conectar con bases espaciales. nos parece un suelo paero hace tiempo ya que se está trabajando, de manera muy seria, en su construcción en un futuro próximo y, desde luego, conseguirlo será un buen logro.
Existen algunos tratamientos con células madre, pero la mayoría todavía se encuentran en una etapa experimental. Investigaciones médicas, anticipan que un día con el uso de la tecnología, derivada de investigaciones para las células madre adultas y embrionarias, se podrá tratar el cáncer, , heridas en la espina dorsal y daño en los músculos, como también se podrán tratar otras enfermedades. Se les presupone un destino lleno de aplicaciones, que van desde patologías neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson, hasta la fabricación de tejidos y órganos destinados al trasplante, pasando por la diabetes y los trastornos cardíacos.
Células madre para curar enfermedades
En un futuro se espera utilizar células madre de cordón umbilical en terapia génica: podemos así tratar enfermedades causadas por la deficiencia o defecto de un determinado gen, introduciendo un determinado gen en la proliferación de las células madre In Vitro y trasplantar tales células en el paciente receptor. El uso de otros tipos de células como portadores de genes buenos en pacientes con enfermedades causadas por deficiencias o déficits genéticos, está siendo testeado a nivel clínico. El primer trasplante de órgano bioartificial en humanos, por su , confían en que pueda ver la luz dentro de “unos cinco o diez años”.
La bio.informática o la biotecnología consiste en la aplicación de tecnología informática en el análisis de biológicos . Los principales esfuerzos de investigación en estos campos incluyen el alineamiento de secuencias , la predicción de genes , predicción de la expresión génica y modelado de la evolución . Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos , el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica . Veamos algunas de ellas…
Formas nuevas de comunicarse y de adquirir información
La fusión, energía limpia y barata y, sobre todo, inagotable
Y mientras el mundo está pendiente de la crisis económica internacional, científicos e ingenieros trabajan intensamente en lo que podría ser la solución a los problemas energéticos del futuro. La palabra clave es “fusión”. Al contrario que la tradicional energía nuclear, la energía de fusión es limpia y no contamina y, sus resifuos, es el Helio fácilmente aprovechable. El Proyecto ITER sigue adelante.
La ciencia de la medicina está avanzando a pasos agigantados. Los últimos avances en medicina que se dieron en estos diez o quince años pasados han sido sorprendentes, y podemos esperar un salto muy grande en la medicina dentro de los próximos años.
Algunos descubrimientos todavía no están al alcance de los pacientes, a pesar de que ya se han revelado grandes avances científicos son necesarios muchos estudios y pruebas antes de que se puedan aplicar. No perdamos de vista en ámbito del saber humano, ni la genética ni las nuevas nanotecnologías, lo que llaman el ojo biónico, la sangre artificial…
Cambiaran nuestras ciudades y nuestras Sociedades serán diferentes, los nuevos conocimientos llegarán también, a la vida cotidiana del habitat humano y a su forma de trabajo, de viajar, e, incluso los alimentos del futuro no muy lejano, nos harán recordar con cierta nostalgia, estos que criticamos.
Los modernos celulares irán insertados en el brazo
Controlar la Vivienda desde el móvil
Este programa va más allá de los avances actuales para revelar la tecnología e inventos que nos permitirán ver a través de las paredes, viajar en el tiempo y en el espacio y colonizar planetas distantes. La tecnología inteligente que llevará ayudantes robóticos a los hogares, ciudades enteras a la Internet, y sistemas de entretenimiento que harán los sueños realidad en virtual. Sí, virtual hoy pero… ¿Y mañana?
¡Tantas galaxias y estrellas, tantos mundos, tantas maravillas! Si no podemos en un futuro más o menos lejano, visitarlas, ¿ qué tanta diversidad y tanta belleza? Si están ahí, por algo será y, nosotros, aunque parezca que somos una ínfima cuestión en tan vasto Universo, seguramente serémos, unos privilegiados llamados a realizar grandes cosas. A pesar de nuestras muchas faltas y carencias…¡Lo estamos logrando!
Ya hemos dado los primeros pasos y, nuestros ingenios espaciales tecnológicos robotizados, han realizado nosotros las tareas que, de momento nos están vedadas pero, denle tiempo al tiempo y, sin duda alguna, en ese futuro soñado, estaremos en las estrellas y en esos otros mundos que presentimos hermanos de la Tierra y que podrán acoger a la Humanidad que, dentro de otros cincuenta años, llegará a la cifra de 8.000 millones de seres y, nuestro planeta, no puede con todo.
El futuro convive ya con nosotros y, al tenerlo tan cercano, no le prestamos atención a esos muchos cambios que con nosotros conviven. Lo cierto es que debe ser así, de otra manera, los cambios tan bruscos que se están produciendo, nos traumatizaría y, sin embargo, lo tomamos -unas veces por comprenderlos y otras por ignorarlos- con toda la normalidad. Esa es la manera en la que se desenvuelve el mundo de nuestra especie.
Sueños convertidos en realidad
¿Cómo no podemos predecir que le puede pasar a la Tierra en el futuro?, mejor será ir “preparando las maletas” que, como decía mi padre, un viejo marinero curtido en mil tempestades: ¡”Más vale un por si acaso, que un yo creí”!
emilio silvera