Este blog fue creado por:
Albañil Dominguez Cesar
Escribano Teoba Rosely
Rodriguez Ocelot Gustavo Ignacio
Sanchez Mendez Yair David
Solis Ambrosio Luis Enrique.
Alumnos del CBTis 251.
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EL ORIGEN DE LA FÍSICA CUÁNTICA
Todo empezó en Diciembre de 1900, cuando un físico alemán, Max Planck, en pleno estudio del calor y las radiaciones, descubre que la energía, por ejemplo cuando una estufa le entrega calor a una olla donde se está calentando agua, no se transfiere en forma continua o suave desde la estufa hasta la olla y de ahí hasta el agua. La energía del fogón avanza en una especie de "saltitos", o de "paquetes" los cuales, si bien son muy pequeños, le indicaron a Planck que la propagación de la energía es un fenómeno discontinuo, un fenómeno "a brincos", y no un fenómeno suavemente continuo. Profundizó y agudizó su estudio sobre estos "paquetes" y descubrió que son del orden de 6,626 por 10 a la -34 vatios o unidades de potencia; unidades de energía o trabajo entregados cada segundo a la sexta. A estos "paquetes" los denomnó "cuantos".
Planck le mandó inmediatamente un mensaje de texto a la eminencia científica del momento, Einstein, para comentarle sus descubrimientos. Einstein encontró correctos el descubrimiento y los razonamientos de Planck y los aplicó a sus propias investigaciones sobre la energía y, basado en ellos, propuso un enfoque revolucionario para el fenómeno de la luz: la existencia de los fotones. Según Einstein, también la luz debería estar entonces formada por pequeñísimos paquetes de energía iguales a los de Planck. Estableció que la luz está compuesta por partículas llamadas fotones, y en cierta forma contribuyó al origen de la física cuántica, ciencia contra la cual lucharía el resto de su vida, ya lo veremos más adelante.
Volvemos, 1900, Planck y su idea loca, Einstein la acepta, los científicos por consiguiente la aceptan. Durante 33 años los cuantos empezaron a tomar un papel cada vez mas protagónico y bizarro en la ciencia en manos de científicos como Erwin Schrödinger, Luigi de Broglie, Werner Heisenberg, Niels Bohr y muchos más.
En 1933, Erwin Schrödinger desarrolló un par de ecuaciones cuánticas que denomnó "ecuaciones de onda". Las ecuaciones describen y predicen un extraño comportamiento de las partículas subatómicas dentro de los laboratorios donde las estudian, usualmente aceleradores, betatrones, ciclotrones, máquinas gigantescas y costosísimas que permiten observar cómo se comportan estas pequeñas criaturas.
Éstas partículas no se comportaban de ningún modo con las leyes de Newton, y negaban todo lo que se sabía sobre la naturalieza y la conducta de la materia y la energía. Muy resumido, Schrödinger utilizó ecuaciónes que antes solo habían sido empleadas para fenómenos ondulatorios, obteniendo resultados para los átomos. Así creó la teoría de la "Mecánica Ondulatoria".
Schrödinger durante meses revisó sus estudios y estaba seguro de sus resultados y como no entendía un carajo (Imagínense descubrir algo como si me tiro de un decimo piso y me elevo en vez de caer), le pidió ayuda a Einstein, como 35 años atrás Planck había hecho. Luego de estudiar las anotaciones de Schrödinger, le envió el siguiente mensaje/resultado:
einstein dijo:
"Profesor Schrödinger, su trabajo es excelente. Pero debe estar incompleto o equivocado. Lo que usted está diciendo, sencillamente, es espeluznante. Dios no puede jugar a los dados con el Universo".
Schrödinger no sabía que hacer, pues si Einstein no comprendía sus ecuaciones, no había nadie que pudiese hacerlo. ¿Qué hizo? Se fué a estudiar biología a Dublín y años más tarde escribió el primer libro jamás escrito sobre biología molecular, "What is life?".
Schrödinger invirtió muchos años tratando de encontrar cuál pudiera ser el error sugerido por Einstein. Nunca encontró tal error, ni nadie lo hizo. De hecho, Werner Heisenberg, llegó a las mismas conclusiones que Schrödinger usando el método matricial, y denominó a su método "Mecánica de Matrices". De la fusón de ésta mecánica con la mécanica ondulatoria, surgió por primera vez el nombre de la "Mecánica Cuántica", propuesto por primera vez por el profesor Max Born. A su vez Bohr comenzó un debate contra Einstein sobre las leyes de la Relatividad en el mundo subatómico de la Física Cuántica y todos los científicos del mundo formaron parte de este debate y elijieron bandos. Bohr sostenía que la leyes de Einstein no servían para los cuantos, y Einstein decía que los cuantos eran un invento "patético". Más abajo tendrán una biografía de Bohr, pero les aclaro que no era ningún salame y estaba a la altura de Einstein, fue premio Nobel de Física en 1922 por sus innovaciones sobre la estructura del átomo y radiación, de hecho en la tabla periódica el Bohrio (Bh) es un elemento químico en nombre a él.
FUENTES:http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/8424310/Historia-origen-explicacion-y-mas-de-la-Fisica-Cuantica.html
Fecha de consulta: 4/junio/2012
Fecha de consulta: 4/junio/2012
LA RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO
Un cuerpo negro es un objeto
teórico o ideal que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o
pasa a través del cuerpo negro. A pesar de su nombre, el cuerpo negro emite luz
y constituye un sistema físico idealizado para el estudio de la emisión de radiación
electromagnética. El
nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro.
Todo cuerpo emite energía en forma de ondas
electromagnéticas, siendo
esta radiación, que se emite incluso en el vacío, tanto más intensa cuando más
elevada es la temperatura del emisor. La energía radiante emitida por un cuerpo
a temperatura ambiente es escasa y corresponde a longitudes de onda superiores a las de la luz visible (es decir, de
menor frecuencia). Al elevar la temperatura no sólo aumenta la energía emitida
sino que lo hace a longitudes de onda más cortas; a esto se debe el cambio de
color de un cuerpo cuando se calienta. Los cuerpos no emiten con igual
intensidad a todas las frecuencias o longitudes de onda, sino que siguen la ley de Planck.
A igualdad de temperatura, la energía
emitida depende también de la naturaleza de la superficie; así, una superficie
mate o negra tiene un poder emisor mayor que una superficie brillante.
Así, la energía emitida por un filamento de carbón incandescente es mayor que
la de un filamento de platino a la misma temperatura. La ley de
Kirchhoff establece que un
cuerpo que es buen emisor de energía es también buen absorbente de dicha
energía. Así, los cuerpos de color negro son buenos absorbentes.
Modelos clásico
y cuántico de cuerpo negro
Los principios físicos de la mecánica
clásica y la mecánica cuántica conducen a predicciones mútuamente excluyentes
sobre los cuerpos negros o sistemas físicos que se les aproximan. Las
evidencias de que el modelo clásico hacía predicciones la emisión a pequeñas
longitudes de onda en abierta contradicción con lo observado llevaron a Planck
a desarrollar un modelo heurísticos que fue el germen de la mecánica cuántica.
La contradicción entre las predicciones clásicas y los resultados empíricos a
bajas longitudes de onda, se conoce como catástrofe
ultravioleta.
El efecto fotoelectrico
La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica. Sus características esenciales son:
- Para cada sustancia hay una frecuencia mínima o umbral de la radiación electromagnética por debajo de la cual no se producen fotoelectrones por más intensa que sea la radiación.
- La emisión electrónica aumenta cuando se incrementa la intensidad de la radiación que incide sobre la superficie del metal, ya que hay más energía disponible para liberar electrones.
En los metales hay electrones que se mueven más o menos libremente a través de la red cristalina, estos electrones no escapan del metal a temperaturas normales por que no tienen energía suficiente. Calentando el metal es una manera de aumentar su energía. Los electrones "evaporados" se denominan termoelectrones, este es el tipo de emisión que hay en las válvulas electrónicas. Vamos a ver que también se pueden liberar electrones (fotoelectrones) mediante la absorción por el metal de la energía de radiación electromagnética.
El objetivo de la práctica simulada es la determinación de la energía de arranque de los electrones de un metal, y el valor de la constante de Planck. Para ello, disponemos de un conjunto de lámparas que emiten luz de distintas frecuencias y placas de distintos metales que van a ser iluminadas por la luz emitida por esas lámparas especiales.
Los rayos X
Los rayos x, son energía electromagnética invisible, la cual es utilizada, como una manera para obtener o sacar imágenes internas de los tejidos, huesos y órganos de nuestro cuerpo u organismo.
Es por medio de este proceso, que un especialista, determina si los huesos de un paciente están intactos o rotos, luego de un accidente. De la misma manera, uno se puede enterar de lesiones internas en los órganos. Además, los rayos x, son utilizados para descubrir si una persona posee o no, algún tumor cancerígeno.
La historia de los rayos x comienza con los experimentos del científico William Crookes, en el siglo XIX, quien investigó los efectos de ciertos gases, en conjunto con descargas de energía. Estos experimentos, se desarrollaban en un tubo que contenía al vacío, y electrodos para que se generaran corrientes de alto voltaje. El lo llamó tubo de Crookes. Pues bien, este tubo al estar cerca de placas fotográficas, generaba en las mismas algunas imágenes ciertamente borrosas. Pero este físico inglés, no continuó investigando mayormente este efecto.
Es así, como Nikola Telsa en 1887, comenzó a estudiar este efecto creado por medio de los tubos de Crookes. Claro que tras su investigación, se dio cuenta de los peligros para los organismos biológicos de estas radiaciones y alerto a la comunidad científica.
Pero no fue hasta 1895, que Wilhelm Conrado Röntgen, que es considerado quien inventó los rayos x, documentando estos experimentos con tubos al vacío fue el primero en llamar rayos x a la radiación emitida, por ser de tipo desconocida. Por ello, este científico fue galardonado con el primer Premio Nobel de Física. Más adelante en sus experimentos notó casualmente que esta radiación podía atravesar objetos materiales y dejar impresiones de su paso a través de estos y por supuesto, al pasar a través del cuerpo humano con sus huesos; se dió cuenta de esto al sujetar con su mano objetos para la experimentación. En 1896 publicó su descubrimiento y dio la primera demostración.
De ahí en adelante, el desarrollo de las radiografías, como parte importante en los diagnósticos médicos, fue bastante rápido. Al observar que con ellas, las zonas duras o más densas del cuerpo, aparecían de manera nítida en las fotografías, el campo traumatológico, principalmente, vio posibilidades ilimitadas para mejorar su trabajo diario, como asimismo el relacionado con emergencias médicas. Más adelante, se le dio un uso, en la detección de tumores en el organismo humano. De igual manera, los rayos X se utilizan para visualizar edemas pulmonares,
En cuanto a los rayos X en su aplicación medica como tal, funcionan de la siguiente manera. Los tejidos del cuerpo, son expuestos a esta radiación. Cada tejido del organismo, permite de mayor u menor manera, que los rayos X lo atraviese. De aquella manera, los tejidos menos densos, como la sangre, las venas, los músculos, dejan pasar mayor cantidad de rayos. Es por lo mismo, que en las radiografías, o placas en donde queda registrada la radiación que ha traspasado el organismo, estos tejidos se ven de color gris. En cambio, los huesos o en el caso de los tumores, estos se ven blancos, ya que no permiten que pasen grandes cantidades de rayos X. Es así, como se logran percibir anomalías, como los huesos rotos o los tumores, ya sean estos malignos o benignos (cancerosos o no).
En cuanto a la toma de los rayos X, estos son efectuados por medio de exámenes, ordenados por médicos o en aquellos pacientes que están siendo tratados en un hospital o clínica. Con respecto al procedimiento en sí, este se efectúa en una dependencia especialmente habilitada para estos efectos. A la persona se e pedirá que se quite toda la ropa, los relojes, joyas, etc. Todo aquello que pueda interferir, con la toma de la radiografía. En el momento en que la persona que de desnuda, se le facilitará una bata para que se tape (en ciertos casos, no es necesario quitarse toda la ropa).
El paciente, dependiendo de la zona que se debe radiografiar, deberá permanecer sentado o acostado en la mesa de los rayos X. Asimismo, incluso, en muchos casos deberá permanecer de pie durante el procedimiento, siempre inmóvil para obtener una buena imagen. Sea donde sea, tras la zona objetiva se colocará un casete el cual contiene la película de rayos X.
En cuanto a las zonas que no necesitarán de recibir la radiación, estas son muchas veces protegidas con chalecos de plomo.
Y ahora hablando de las contraindicaciones, los rayos x y el embarazo ciertamente no van de la mano, por lo que las mujeres embarazadas deben informar cuanto antes al medico tratante de su condición.
FUENTE: http://www.misrespuestas.com/que-son-los-rayos-x.html el dia 4/junio/2012
Fecha de consulta: 4/junio/2012
MODELO CUÁNTICO DEL ÁTOMO DE BOHR
El modelo atómico de Bohr o de Bohr-Rutherford es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados (ver abajo). Fue propuesto en 1913 por el físico danés Niels Bohr, para explicar cómo loselectrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos (dos problemas que eran ignorados en el modelo previo de Rutherford). Además el modelo de Bohr incorporaba ideas tomadas del efecto fotoeléctrico, explicado por Albert Einstein en 1905. Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para hacer el modelo que lleva su nombre. Bohr intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases. Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. El modelo atómico de Bohr partía conceptualmente del modelo atómico de Rutherford y de las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Debido a su simplicidad el modelo de Bohr es todavía utilizado frecuentemente como una simplificación de la estructura de la materia.
En este modelo los electrones giran en órbitas circulares alrededor del núcleo, ocupando la órbita de menor energía posible, o la órbita más cercana posible al núcleo. El electromagnetismoclásico predecía que una partícula cargada moviéndose de forma circular emitiría energía por lo que los electrones deberían colapsar sobre el núcleo en breves instantes de tiempo. Para superar este problema Bohr supuso que los electrones solamente se podían mover en órbitas específicas, cada una de las cuales caracterizada por su nivel energético. Cada órbita puede entonces identificarse mediante un número entero n que toma valores desde 1 en adelante. Este número "n" recibe el nombre de Número Cuántico Principal.
Bohr supuso además que el momento angular de cada electrón estaba cuantizado y sólo podía variar en fracciones enteras de la constante de Planck. De acuerdo al número cuántico principal calculó las distancias a las cuales se hallaba del núcleo cada una de las órbitas permitidas en el átomo de hidrógeno.
Estos niveles en un principio estaban clasificados por letras que empezaban en la "K" y terminaban en la "Q". Posteriormente los niveles electrónicos se ordenaron por números. Cada órbita tiene electrones con distintos niveles de energía obtenida que después se tiene que liberar y por esa razón el electrón va saltando de una órbita a otra hasta llegar a una que tenga el espacio y nivel adecuado, dependiendo de la energía que posea, para liberarse sin problema y de nuevo volver a su órbita de origen.
Sin embargo no explicaba el espectro de estructura fina que podría ser explicado algunos años más tarde gracias al modelo atómico de Sommerfeld. Históricamente el desarrollo del modelo atómico de Bohr junto con la dualidad onda-corpúsculo permitiría a Erwin Schrödinger descubrir la ecuación fundamental de la mecánica cuántica.
Fecha de consulta: 4/junio/2012
Propiedades ondulatorias de las partículas
materiales macroscópicas, como por ejemplo granitos de arena, ¿qué pasará?. El
diagrama que contiene la intensidad de impactos sobre una pantalla, será
la suma de los impactos debidos a las partículas que pasan por cada una de las
rendijas y es una curva en forma de campana centrada en un punto equidistante de
las dos rendijas y abierta hacia los lados, debido a la dispersión de las partículas al
colisionar con los bordes de las rendijas, presentando una distribución continua.
Planck para explicar la emisión de radiación por un cuerpo negro, propuso la
cuantificación de la energía E = h n y Einstein para el efecto fotoeléctrico formuló el
carácter corpuscular de la luz, considerando la existencia de los fotones, teoría que
fue refrendada experimentalmente por Millikan en 1914 y por Compton 1923, con la
dispersión de rayos X por la materia.
cuantificación de la energía E = h n y Einstein para el efecto fotoeléctrico formuló el
carácter corpuscular de la luz, considerando la existencia de los fotones, teoría que
fue refrendada experimentalmente por Millikan en 1914 y por Compton 1923, con la
dispersión de rayos X por la materia.
Por tanto, la radiación electromagnética no es puramente ondulatoria como muestran
los experimentos de interferencias y difracción, ni únicamente corpuscular como
muestra el efecto fotoeléctrico y aquellos otros de interacción con la materia. La
radiación tiene una doble naturaleza ondulatoria-corpuscular. Un conjunto de fotones corresponde también con un haz de radiación
electromagnética y por tanto viaja a la velocidad de la luz c, comportándose como
partículas relativistas. La energía total de una partícula relativista cuya masa en
reposo es m0 viene dada por la ecuación de Einstein.
FUENTE: www.heurema.com/ApuntesFQ/AFisica/FísicaCuantica/Cuántica3.pdf
Fecha de consulta: 4/junio/2012
Que es la física nuclear
La física
nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el
comportamiento de los núcleos atómicos. La física nuclear es conocida
mayoritariamente por la sociedad por el aprovechamiento de la energía nuclear
en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión
como de fusión nuclear. En un contexto más amplio, se define la física nuclear
y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental
de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.
La física
nuclear es una rama del campo de la física que se ocupa de la estructura del
núcleo atómico, y la comprensión de las posibles maneras en que para manipular
a los núcleos atómicos. Esta rama de la física surgió en el siglo 20, cuando
los científicos comenzaron a darse cuenta de que el átomo tenía una estructura,
y que la comprensión de esta estructura podría ser importante. La aplicación
más famosa de la física nuclear fue probablemente el desarrollo de la bomba atómica
en la década de 1940, pero las aplicaciones más la física nuclear tiene muchos,
incluidos los altamente beneficiosa.
La física
de partículas está relacionada con la física nuclear, ya que es una rama de
este campo, pero los físicos de partículas sacar su investigación en
direcciones muy diferentes, y trabajar con diferentes tipos de fenómenos
naturales.
Una de las
más diversas aplicaciones de la física nuclear está en la medicina. El trabajo
de los físicos nucleares está detrás de una serie de técnicas de imaginería
médica. Los isótopos radiactivos utilizados en el tratamiento de algunas
condiciones médicas como el cáncer también son producto de la investigación en
física nuclear. Los físicos investigan los isótopos y la forma que se puedan
aplicar con seguridad y eficacia para hacer frente a problemas médicos.
Algunos
aspectos de la ingeniería requieren de un conocimiento de la física nuclear,
sobre todo en la ingeniería nuclear, un campo que implica el desarrollo de
centrales nucleares que pueden hacer cualquier cosa, por ejemplo, la generación
de electricidad para alimentar submarinos. El fechamiento por radiocarbono, una
técnica utilizada en la geología y la arqueología, es también un producto de la
física nuclear. La gente en esta profesión también puede trabajar con los
astrónomos, utilizando sus conocimientos para ayudar a la fecha del universo,
explicar los fenómenos físicos, y los experimentos de diseño. Como se ve en
estos ejemplos, las armas nucleares representan sólo un pequeño aspecto de este
campo de la física.
Fecha de consulta: 4/junio/2012
Estructura del núcleo y fuerza nuclear
El
conocimiento de la estructura nuclear o estructura de los núcleos atómicos es
uno de los elementos clave de la física nuclear. En principio, las
interacciones de los constituyentes de los núcleos, los nucleones (protones y
neutrones formados, a su vez, por los quarks), estaban abarcadas en las
predicciones de la cromodinámica cuántica, dentro de lo que es una teoría
cuántica de campos. Pero debido a la complejidad de la interacción fuerte los
cálculos son muy complicados y es necesario, hoy día, recurrir a modelos más
sencillos. No existe un único modelo; en el desarrollo de la física nuclear se
han ido creando modelos teóricos para describir cómo se estructura el material
nuclear que constituye los núcleos de los átomos. Algunos de estos modelos son
el de la gota líquida, el modelos de capas (de partículas independientes, de
campo medio, etc.), rotacional, vibracional, vibracional y rotacional, etc.
La fuerza
nuclear se refiere a la interacción nuclear fuerte y débil. La fuerza nuclear
fuerte residual es derivada de la fuerza fuerte.
Las
características globales de la fuerza nuclear serán:
- Fuerza
nuclear fuerte.
De acuerdo
con la Cromodinámica Cuántica (QCD) tanto la fuerza nuclear fuerte como la
fuerza nuclear débil operan en el interior de los protones o los neutrones,
mientras que la fuerza nuclear responsable de mantener el núcleo del átomo
unido se denomina fuerza nuclear fuerte residual por motivos históricos, dado
que inicialmente se denominaba fuerza nuclear fuerte a la que mantenía unido el
núcleo atómico.
La fuerza
nuclear fuerte está compuesta de dos fuerzas contrapuestas en equilibrio, la
fuerza fuerte interna y la externa.
La fuerza
fuerte externa viene determinada por la elasticidad de los filamentos de la
retícula tridimensional, ya que son los responsables de que los quarks y todo
el campo fuerte no se descomponga por reversión de su energía elástica de
deformación. Esta descripción se parece algo al proceso de confinamiento de la
Cromodinámica Cuántica (QCD).
La fuerza
fuerte interna será la tendencia de los rizos de la globina a deshacerse, por
la energía elástica de deformación acumulada; sea por torsión simple, doble o
de mayor nivel.
Asimismo,
el equilibrio de la fuerza fuerte que configura los nucleones hace que la masa
sea muy estable por bloquearse los rizos internos mutuamente, como si se
tratara de un nudo que cuanto más se tira de los extremos más fuerte se hace.
- Fuerza
nuclear débil.
La carga
positiva de los protones o neutra de los neutrones se puede entender como
consecuencia de la necesidad de equilibrio interno en la tensión
electromagnética entre los diferentes quarks.
La energía
elástica acumulada puede neutralizarse entre los distintos quarks por su confinamiento
espacial dentro de la retícula. Si la fuerza fuerte implica un equilibrio entre
las fuerzas internas y la fuerza externa de los filamentos reticulares, la
fuerza nuclear débil representa un equilibrio entre las fuerzas interiores de
los distintos quarks.
La
interacción débil o fuerza débil se refiere a los cambios en la configuración
interna de las partículas de los protones y neutrones. Los más conocidos son el
decaimiento beta y la radiactividad. El decaimiento beta es la transformación
de un neutrón en un protón mediante la emisión de un bosón W, que se descompone
casi inmediatamente en un electrón de alta energía y un antineutrino.
En
consecuencia, la interacción débil o fuerza débil será debida a la necesidad de
equilibrio de lo que he denominado campo fuerte interno, por mantener cierta
similitud terminológica con la Cromodinámica Cuántica (QCD), al igual que los
electrones del átomo son consecuencia del campo gravito magnético generado
entre el núcleo y el espacio exterior al átomo.
El neutrón
debe contener un equilibrio de fuerzas de torsión que anule su carga total, por
lo tanto los tres quarks no deberían tener la misma naturaleza de sus rizos.
- Fuerza
fuerte residual.
Esta fuerza
nuclear es la responsable de que el núcleo del átomo se mantenga unido a pesar
de las hipotéticas fuerzas electromagnéticas repulsivas entre los protones.
La fuerza
fuerte residual es consecuencia del campo fuerte creado alrededor de los
protones y neutrones por el efecto de la doble o triple torsión en la estructura
tridimensional de la globina.
La Física
Moderna nos dice que esta fuerza se extingue más allá de 10-15 m, es decir, el
tamaño del núcleo atómico.
El hecho de que la fuerza fuerte residual actúe
únicamente en las distancias muy cortas se debe a que la doble o triple torsión
deja de existir rápidamente con la distancia por la gran energía necesaria para
mantenerla, solo posible por la resistencia de los filamentos de una retícula a
estirarse.
De hecho la fuerza nuclear fuerte externa se parecerá
más a un tipo de gravitación que al electromagnetismo por depender de la
torsión longitudinal de los filamentos de una retícula.
Fecha de consulta: 4/junio/2012
Radiactividad
La
radiactividad o radioactividad es un fenómeno químico por el cual algunos
cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que
tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas fecisterografias,
ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz
ordinaria, entre otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar
radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones
emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o
bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones,
protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de
ciertos elementos, inestables, que son capaces de transformarse, o decaer, espontáneamente,
en núcleos atómicos de otros elementos más estables.
La
radiactividad ioniza el medio que atraviesa. Una excepción lo constituye el
neutrón, que no posee carga, pero ioniza la materia en forma indirecta. En las
desintegraciones radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta,
gamma y neutrones.
La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables", es decir, que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que, para alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética. Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos X) o de sus nucleones (rayo gamma) o variando el isótopo (al emitir desde el núcleo electrones, positrones, neutrones, protones o partículas más pesadas), y en varios pasos sucesivos, con lo que un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en uno mucho más ligero, como el uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba convirtiéndose en plomo.
La
radiactividad se aprovecha para la obtención de energía nuclear, se usa en
medicina (radioterapia y radiodiagnóstico) y en aplicaciones industriales
(medidas de espesores y densidades, entre otras).
La
radiactividad puede ser:
-
Natural: manifestada por los
isótopos que se encuentran en la naturaleza.
-
Artificial o inducida: manifestada
por los radioisótopos producidos en transformaciones artificiales.
Fisión y fusión nuclear
Fisión
Nuclear.
En
física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene
lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide
en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones
libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como
partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta
energía).
Mecanismo.
La
fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico lo que supone que se liberan
cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la
liberada en las reacciones químicas convencionales, en las que están implicadas
las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación
gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán
la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.
La
fisión se puede inducir por varios métodos, incluyendo el bombardeo del núcleo
de un átomo fisionable con una partícula de la energía correcta; la otra
partícula es generalmente un neutrón libre. Este neutrón libre es absorbido por
el núcleo, haciéndolo inestable (como una pirámide de naranjas en el
supermercado llega a ser inestable si alguien lanza otra naranja en ella a la
velocidad correcta). El núcleo inestable entonces se partirá en dos o más
pedazos: los productos de la fisión que incluyen dos núcleos más pequeños,
hasta siete neutrones libres (con una media de dos y medio por reacción), y
algunos fotones.
Los
núcleos atómicos lanzados como productos de la fisión pueden ser varios
elementos químicos. Los elementos que se producen son resultado del azar, pero
estadísticamente el resultado más probable es encontrar núcleos con la mitad de
protones y neutrones del átomo fisionado original.
Los
productos de la fisión son generalmente altamente radiactivos, no son isótopos
estables; estos isótopos entonces decaen, mediante cadenas de desintegración.
Fusión
Nuclear.
En
física nuclear, fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos
atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado.
Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que permite
a la materia entrar en un estado plasmático.
La
fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (en este elemento y en el
níquel ocurre la mayor energía de enlace por nucleón) libera energía en
general. Por el contrario, la fusión de núcleos más pesados que el hierro
absorbe energía. En el proceso inverso, la fisión nuclear, estos fenómenos
suceden en sentidos opuestos.
En
el caso más simple de fusión, en el hidrógeno, dos protones deben acercarse lo
suficiente para que la interacción nuclear fuerte pueda superar su repulsión
eléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía.
En
la naturaleza ocurre fusión nuclear en las estrellas, incluido el sol. En su
interior las temperaturas son cercanas a 15 millones de grados Celsius.1 Por
ello a las reacciones de fusión se les denomina termonucleares. En varias
empresas se ha logrado también la fusión (artificial), aunque todavía no ha
sido totalmente controlada.
Sobre
la base de los experimentos de transmutación nuclear de Ernest Rutherford,
conducidos pocos años antes, Mark Oliphant, en 1932, observó por vez primera la
fusión de núcleos ligeros (isótopos de hidrógeno).
Posteriormente,
durante el resto de ese decenio, Hans Bethe estudió las etapas del ciclo
principal de la fusión nuclear en las estrellas.
La
investigación acerca de la fusión para fines militares se inició en los años 40
del siglo XX como parte del Proyecto Manhattan, pero no tuvo buen éxito hasta
1952. La indagación relativa a fusión controlada con fines civiles se inició en
el decenio siguiente, los 50, y continúa hasta la fecha.
Fecha de consulta: 5/junio/2012
Cosmologia (Teoría de la gran explosión del Big Bang
Cosmología, del griego
κοσμολογία («cosmologuía», compuesto por κόσμος, /kosmos/, «cosmos, orden», y
λογια, /loguía/, «tratado, estudio») es el estudio del universo en su conjunto,
en el que se incluyen teorías sobre su origen, su evolución, su estructura a
gran escala y su futuro.
En
cosmología física, la teoría del Big Bang o teoría de la gran explosión es un
modelo científico que trata de explicar el origen del Universo y su desarrollo
posterior a partir de una singularidad espaciotemporal. Técnicamente, este
modelo se basa en una colección de soluciones de las ecuaciones de la
relatividad general, llamados modelos de Friedmann- Lemaître - Robertson -
Walker. El término "Big Bang" se utiliza tanto para referirse
específicamente al momento en el que se inició la expansión observable del
Universo (cuantificada en la ley de Hubble), como en un sentido más general
para referirse al paradigma cosmológico que explica el origen y la evolución
del mismo.
A
pesar de que el modelo del Big Bang o La Gran Explosión, es un modelo teórico
observacionalmente bastante robusto y ampliamente aceptado entre la comunidad
científica, hay algunos aspectos que todavía quedan por resolver:
-
Se desconoce qué ocurrió en los
primeros instantes tras el Big Bang. La respuesta se busca mediante el estudio
del universo temprano, una de cuyas metas es encontrar la explicación a una
posible unificación de las cuatro fuerzas fundamentales (fuerte, débil,
electromagnética y gravitacional).
-
No existe un modelo definitivo de
la formación de las estructuras actuales, a partir del Big Bang. La respuesta
se busca mediante el estudio de la formación y evolución de las galaxias y la
inflación cósmica.
-
Queda por saber a qué se debe el
hecho de que el universo se expanda con aceleración.
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No se sabe cuál es el destino final
del universo.
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Se desconoce en su mayor parte la
naturaleza de la materia oscura y la energía oscura.
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En el momento después del Big Bang
las partículas elementales aparecieron, los quarks arriba en los protones y los
quarks abajo en los neutrones, y no se conoce la proporción entre protones y
neutrones, estas partículas están hechas por dos quarks con la misma carga
eléctrica, no se habrían podido unir gracias a la interacción electromagnética,
es inútil recurrir a la interacción nuclear fuerte, pues ésta solo tiene un
alcance del tamaño máximo de un núcleo atómico y además porque la interacción
electromagnética tiene un alcance gigantesco y si el universo se agrandó en un solo
segundo cien octillones de veces, en este brevísimo lapso de tiempo la
interacción nuclear fuerte no podría unir la casi totalidad (si no es la
totalidad) de los quarks.
http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_del_Big_Bang#Base_te.C3.B3rica
Fecha de consulta: 5/junio/2012
Fecha de consulta: 5/junio/2012
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