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La Materia ¿Está viva?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (8)

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                                                         Las moléculas vibran y se mueven

¡Parece que la materia está viva!

symmetryinchaos blender3d #dispersion #wave #op #art #organic GIF

En lo más profundo de la materia, el movimiento es inevitable

Son muchas las cosas que desconocemos y, nuestra curiosidad nos empuja continuamente a buscar esas respuestas.

El electrón y el positrón son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lentos, que significa “delgado”).

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Un electrón es una partícula subatómica de carga negativa. Puede ser libre (no conectado a un átomo, o conexionado al núcleo de un átomo.

Aunque el electrón fue descubierto en 1897 por el físico británico Josepth John Thomson (1856-1940), el problema de su estructura, si la hay, no está resuelto. Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9,1093897 (54)x10-31 kg la primera y, 1,602 177 33 (49)x10-19 culombios, la segunda, y también su radio clásico: no se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos masiva que el electrón (o positrón) y que lleve una carga eléctrica, sea lo que fuese (sabemos como actúa y cómo medir sus propiedades, pero aun no sabemos qué es), tenga asociada un mínimo de masa, y que esta es la que se muestra en el electrón.

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                        El electrón está presente en infinidad de sucesos que no serían sin su presencia

Lo cierto es que, el electrón, es una maravilla en sí mismo. El Universo no sería como lo conocemos si el electrón (esa cosita “insignificante”), fuese distinto a como es, bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.

¡No por pequeño, se es insignificante!

Recordémoslo, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

En realidad, existen partículas que no tienen en absoluto asociada en ellas ninguna masa (es decir, ninguna masa en reposo). Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnéticas se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones.

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Esta manifestación en forma de partículas de lo que, de ordinario, concebimos como una onda se denomina fotón, de la palabra griega que significa “luz”.

Cuando la luz choca con la superficie de ciertos metales, se emiten electrones. Este fenómeno es el denominado Efecto Fotoeléctrico. Sus principales características son:

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  • la emisión de electrones solamente ocurre cuando la frecuencia de la luz incidente excede un valor umbral determinado (ν0). Cuando se cumple esta condición se puede observar que el número de electrones emitido depende de la intensidad de la radiación incidente.
  • Las energías cinéticas de los electrones emitidos dependen de la frecuencia de la luz. Estas observaciones no podían explicarse mediante la teoría ondulatoria clásica.
  • En 1905, Albert Einstein propuso que la radiación electromagnética tiene propiedades corpusculares y que las “partículas” de luz, denominadas Fotones, tienen una energía característica dada por la ecuación de Planck, E=hν.

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spin.gif (1364 bytes)

El número de orientaciones del vector momento angular respecto a un eje Z fijo es 2S+1, tenemos para el caso del espín S=1/2 que la componente Z tiene dos valores permitidos .

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El fotón tiene una masa de 1, una carga eléctrica de o, pero posee un espín de 1, por lo que es un bosón. ¿Cómo se puede definir lo que es el espín? Los fotones toman parte en las reacciones nucleares, pero el espín total de las partículas implicadas antes y después de la reacción deben permanecer inmutadas (conservación del espín). La única forma que esto suceda en las reacciones nucleares que implican a los fotones radica en suponer que el fotón tiene un espín de 1. El fotón no se considera un leptón, puesto que este termino se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula Tau con sus correspondientes neutrinos: Ve, Vu y VT.

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Existen  razones teóricas para suponer que, cuando las masas se aceleran (como cuando se mueven en órbitas elípticas en torno a otra masa o llevan a cabo un colapso gravitacional), emiten energía en forma de ondas gravitacionales. Esas ondas pueden así mismo poseer aspecto de partícula, por lo que toda partícula gravitacional recibe el nombre de gravitón.

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La fuerza gravitatoria es mucho, mucho más débil que la fuerza electromagnética. Un protón y un electrón se atraen gravitacionalmente con sólo 1/1039 de la fuerza en que se atraen electromagnéticamente. El gravitón (aún sin descubrir) debe poseer, correspondientemente, menos energía que el fotón y, por tanto, ha de ser inimaginablemente difícil de detectar.

Aunque existen razones teóricas de peso de por qué debe existir el Gravitón, detectarlo podría ser físicamente imposible en la Tierra. De las otras tres fuerzas fundamentales sabemos cual es o son las partículas mediadoras que, de manera indiscutible, han sido localizadas. Sin embargo, el Gravitón, es esquivo y se resiste a dar la cara.

Freeman Dyson.jpg

                          Freeman Dyson

Por ejemplo, no sería posible utilizar el modo convencional de medir fuerzas gravitacionales (haciendo rebotar luz en un conjunto de espejos para medir diminutos cambios en la separación de éstos) en el caso de los gravitones. Según el Físico  Freeman Dyson, la sensibilidad necesaria para detectar el cambio de distancia tan minúsculo causado por un gravitón haría necesario utilizar espejos tan masivos que se derrumbarían sobre sí mismo y formarían un agujero negro.

Debido a esto se ha afirmado, que es imposible medir un solo gravitón. Pero, ¿Y si se usa el objeto más grande conocido, el Universo, para buscar los efectos reveladores de los gravitones? Esto es lo que los físicos están proponiendo.

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Joseph Weber diseñó el primer detector de ondas gravitacionales

De todos modos, el físico norteamericano Joseph Weber emprendió en 1957 la formidable tarea de detectar el gravitón. Llegó a emplear un par de cilindros de aluminio de 153 cm. De longitud y 66 de anchura, suspendidos de un cable en una cámara de vacío. Los gravitones (que serían detectados en forma de ondas), desplazarían levemente esos cilindros, y se empleó un sistema para detectar el desplazamiento que llegare a captar la cienmillonésima parte de un centímetro.

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Las ondas han sido detectadas pero… ¡El esquivo Gravitón se resiste!

Las débiles ondas de los gravitones, que producen del espacio profundo, deberían chocar contra todo el planeta, y los cilindros separados por grandes distancias se verán afectados de forma simultánea. En 1.969, Weber anunció haber detectado los efectos de las ondas gravitatorias. Aquello produjo una enorme excitación, puesto que apoyaba una teoría particularmente importante (la teoría de Einstein de la relatividad general). Desgraciadamente, nunca se pudo comprobar mediante las pruebas realizadas por otros equipos de científicos que duplicaran el hallazgo de Weber.

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Está claro que el hecho de que no seamos capaces de detectar al Gravitón, no quiere decir que no exista, simplemente nos dice que tenemos que dar con la manera de encontrarlo. Sabemos de los Bosones emisarios de las otras tres fuerzas: El Gluón para la nuclear fuerte, las W+ W–  y Zº para la nuclear débil, el Fotón para el electromagnetismo, y, El Gravitón para la Fuerza de Gravedad (la más débil de todas).

emilio silvera


* Dualidad onda partícula en el comportamiento del electrón, por ejemplo. Volver

 

  1. 1
    Ramon Marquès
    el 28 de enero del 2010 a las 19:33

    Hola amigo Emilio:
    En cierta forma creo que sí podemos decir que la materia está viva. Tanta perfección y tan constante en su forma de actuar. Por otra parte entiendo que no está sola, tiene que tener una infraestructura que dé información y que mantenga el orden.
    Amigo Emilio, un abrazo. Ramon Marquès

    Responder
  2. 2
    Gerardo
    el 29 de enero del 2010 a las 1:51

    buenas noches don Emilio, me gusta la idea de la materia viva y mejor aun el Universo vivo como una celula solo que menos complejo que esta ultima ,donde protones y electrones (cadena de transporte de elctrones) pormedio de la “quimioosmosis” producen ATP. ¿no es esto mas complejo que la formacion de elementos pesados en las estrellas, o la formacion de estas? pregunto  ¿se conoce bien el mecanismo de formacion estelar?

    un abrazo estimado amigo

     

    Responder
  3. 3
    Zephyros
    el 29 de enero del 2010 a las 3:27

    Hombre, viva, viva… tanto como viva no creo, pero claro depende de lo que consideremos vida (nace, crece, se reproduce y muere? 🙂

    Yo no diría viva, pero sí parece tener vitalidad

    Lo que sí parece claro es que la vida sí está hecha de materia (que podría ser una especie de energía condensada) y por muy interesante que sean las entrañas de la  materia, más interesante es el resultado al formar la vida, la conciencia y la inteligencia en sí. 

    ¿La gran pregunta es si la vida es algo más que materia afortunada? materia y energía que parecen haber conseguido la forma de burlar al principio del aumento de entropía aunque sólo de manera aparente, pero porqué, qué necesidad tiene la Naturaleza o el Cosmos en sí para que una parte de la materia que contiene se revele creando seres complejos en vez de buscar la simplicidad. En teoría la materia con las leyes de la Naturaleza tiende a conseguir el estado de mínima energía, potencial o la que sea, pero con la vida la cosa parece diferente ¿no?

    Responder
  4. 4
    emilio silvera
    el 29 de enero del 2010 a las 9:01

    Amigos míos, decir materia es decir mucho. La materia es la energía del universo y, de sus verdaderas propiedades últimas nos quedan cosas por descubrir. Hemos llegado muy lejos en ese conocimiento y, desde luego, hemos podido elaborar una tabla periódica de elementos que nos acerca a esa perfeccción del conocimiento de lo que la materia es tanto en los elementos naturales del Universo como en esos artificiales que hemos sabido buscar para nuestro propio beneficio.

    El mecanismo de las estrellas es bien conocido, o, al menos, en una medida aceptable para saber y conocer la historia desde su formación hasta que, agotado su ciclo en la secuencia prinmcipal, comienzan a decaer y rompiéndose el equilibrio, implosionan bajo el peso de su propia masa para al fin, explosionar en supernovas y sembrar el espacio interestelar de nuevos materiales más complejos necesarios para que, la función biológico tenga lugar en el universo que nos acoge.

    Zephiros viene a dar en el clavo cuiando nos dice que, “viva, lo que se dice viva, no está” pero sin embargo, parece tener vitalidad. Y, en realidad es así, la materia en sí misma, independientemente de la forma o el estado en el cual se pueda encontrar en un momento dado, está siempre dispuesta a que, agentes exteriores vengan a interaccionar con ella y que se produzca esa transición de fase que, desde la posición de materia “inerte”, la transporte a esa otra que, de alguna manera, podríamos considerar “vida”

    En cada momento, la materia ocupa la posisicón que le ha tocado “vivir” en la línea del tiempo, y, hace unos miles de años estaba formando parte de las finas arenas de un río, hoy conforma la ladera de una alta montaña, y, en el futuro lejano, podrá estar en una charca junto con una ingente colonia de bacterias que se nutren de los rayos del Sol.

    Es tanta la complejidad que nos rodea que, nuestra cotidianidad no presta atención (la mayoría de las veces) a un sin fin de maravillas que alrededor de nosotros pululan en mil formas y colores, y, en realidad, inmersos aquí en la Tierra, prestamos poca atención a un hecho cierto: formamos parte de ese Universo vivo y continuamente cambiante en el que todo, en realidad, viene a ser lo mismo. Lo único que ocurre es que, en cada “TIEMPO” las cosas ocupan el lugar que les ha tocado.

    Alguien nos dijo una vez: “Todas las cosas son” y, en aquel momento, elevó a todas las cosas a la categoría de SER.

    Responder
  5. 5
    osval
    el 1 de febrero del 2010 a las 1:27

    Mis más sinceros saludos para usted don Emilio, interesante tema el tratado aquí.

    Sé que es una manera coloquial el decir que la materia pareciera estar viva, de hecho, nosotros y toda forma de vida, que somos también materia(materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio), representamos a esa parte de la materia viva, por lo que correspondería responder de manera afirmativa que la materia sí está “también viva”, o en caso contrario inerte, como es el caso de la materia no orgánica.

    Aun sabiendo que  a escala cuántica tanto yo como un ventilador compartimos similitud en atomos.

     

    Dispongo de poco tiempo, pero con más de él iré visitando paulatinamete este sitio y tratar de opinar.

    Saludos desde el paraguay!

     

    Responder
  6. 6
    nelson
    el 3 de noviembre del 2010 a las 15:51

    Hola muchachos.
     
     
    Hola amigo Emilio.
     
     
    Leo en Wikipedia sobre la investigación de Weber:
     
     
    “El propio Weber sostenía que el aparato era capaz de detectar deformaciones de tan sólo una parte de 1016, lo que supone la cienava parte del diámetro de un núcleo atómico. Weber aisló el cilindro en el vacío para evitar otros efectos, tales como la acústica, la temperatura, o los seísmos.
    Sin embargo, no se conformó y construyó un segundo detector en el “Argonne National Laboratory” de Chicago. De este modo, sólo se reconocerían como ondas gravitatorias las que afectasen a ambos detectores. En 1968 experimentó la primera coincidencia, y dos años más tarde, en 1970, se percató de que dichos efectos alcanzaban un pico cuando ambos se encontraban orientados hacia el centro de la galaxia.”
     
    Y sobre el Argonne National Laboratory en Wikiligue:
     
    “El Argonne National Laboratory es uno de los mayores y más antiguos laboratorios de investigación científica del Departamento de Energía de los Estados Unidos de  América, siendo dos veces mayor del que su vecino Fermilab. El laboratorio es gestionado por la UChicago Argonne, LLC, la cual es compuesta por la Universidad de Chicago, el Jacobs Engineering Group Inc. y la BWX Technologies, Inc. (BWXT). Está situado en una área de 6,9 km² en el Condado de DuPage, Illinois, 40 km al suroeste de Chicago, en la Interstate Highway 55. Cuando fue fundado, era conocido como el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago (Met Lab) y quedaba situado dentro de Red Gate Woods. Antes de eso, la institución formó parte del Proyecto Manhattan, en el cual fue construida la primera bomba atómica del mundo.”
     
     
     
    La pregunta es :  estos experimentos, ¿no se realizan bajo protocolos que permitan homologar sus resultados?
    Se efectuaron en instituciones aparentemente importantes y serias como la citada y/o universidades como las de Chicago y Maryland.
    Porque de lo contrario cualquier chiflado puede agitar el ambiente, adjudicándose descubrimientos trascendentales, y después, doble trabajo para desmontar la patraña.
    Y si fueron certificados en su momento, el que no se haya podido replicar por otros equipos, habría que explicarlo buscando la falla en ellos.
     
    Me recuerda a los casos como  la fuente de radio SHGb02+14a, o la señal Wow!, que, aunque se discutan sus significaciones, a nadie se le ocurre dudar sobre su veracidad, debidamente registradas.
     
    Saludos cordiales desde Montevideo.

    Responder
  7. 7
    emilio silvera
    el 4 de noviembre del 2010 a las 10:38

    Amigo Nelson, buenas aportaciones y puesta de puntos sobre las ies, en la Ciencia, es necesario afinar lo mas posible y, sobre todo, dejar bien registradas todas las ideas que, en ese mundillo, también abundan los espabilidados.

    Un abrazo.

    Responder
  8. 8
    nelson
    el 4 de noviembre del 2010 a las 17:39

    Hola muchachos.
    Buscando, he encontrado que en 2003 se descubrió un sistema binario compuesto por dos púlsares, el  PSR J0737-3039, cuyo estudio confirma la demostración de la existencia de ondas gravitacionales efectuada en 1974 por Hulse y Taylor (estudiante y maestro), que les valió la obtención del Premio Nóbel de Física de 1993.
    Leo:

    “Los físicos Russell Alan HulseJoseph Hooton Taylor Jr. descubrieron en 1974 el primer púlsar binario (PSR1913+16). Las observaciones durante varios años han confirmado que el período de rotación de ambos objetos aumenta con el tiempo de la manera predicha por la teoría de la relatividad general, perdiendo energía en forma de ondas gravitacionales. Aunque estas ondas no han sido detectadas de forma directa, Taylor y Hulse demostraron que la rotación del sistema binario se aceleraba a medida que las estrellas giraban en espiral cada vez más juntas, exactamente tal y como se predecía si estuviera emitiendo energía en forma de ondas gravitacionales. Un estudio realizado por O. Laudani, sobre la base de no a diferencia de los tiempos de marea de sol y la luna muestra, de manera directa, que la velocidad de gravedad es igual a la velocidad de la luz. Esto significa que la fuerza de gravedad es una onda que, al igual que las electromagnéticas viaja a casi 300.000 km por segundo.
    Este descubrimiento se considera como la demostración de la existencia de ondas gravitacionales. Por este motivo, Hulse y Taylor recibieron el Premio Nobel de Física del año 1993. Más recientemente (2005), se ha descubierto un segundo púlsar binario, PSR J0737-3039, cuyo comportamiento parece confirmar también las predicciones de la relatividad general con respecto a la energía emitida en forma de ondas gravitacionales. El púlsar binario tiene una órbita cuya distancia decae en unos 7 mm por día.”
    Y tambien:
    “El período orbital de PSR J0737-3039 (2,4 horas) es el más corto conocido para un objeto de estas características, lo que permite realizar pruebas de una mayor precisión. En 2005 se anunció que las mediciones efectuadas habían mostrado un acuerdo excelente entre la teoría de relatividad general y la observación. En concreto, la predicción de la pérdida de energía debida a ondas gravitacionales parece concordar con la teoría. De hecho, a consecuencia de esta pérdida de energía, la órbita común del sistema disminuye a razón de 7 mm por día. Los dos estrellas de neutrones se unirán dentro de aproximadamente 85 millones de años.”
    (Extraído de Wikipedia)

    Saludos cordiales.

    Responder

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