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sábado, 27 de septiembre de 2014

E=mc2 - CUMPLEAÑOS Nº 109 DEL ENSAYO ¿LA INERCIA DE UN CUERPO DEPENDE DE SU CONTENIDO DE ENERGÍA?


Albert Einstein en 1905

Hoy 27 de septiembre de 2014, se cumplen  109 años de la publicación  en la Revista  “Annalen der Physik” del ensayo  titulado “¿La inercia de un cuerpo depende de su contenido de energía?” que presentó  Albert Einstein y en el cual describía la naturaleza intercambiable de la masa y energía, más conocida  por la ecuación E = mc 2.

Fue el 27 de septiembre de 1905 cuando Einstein describió dicha ecuación en el cuarto ensayo que había escrito mientras él trabajaba en una oficina de patentes.
En el primer ensayo explicó el efecto fotoeléctrico, en el segundo ofrece la prueba experimental de la existencia de los átomos, en el tercer ensayo presenta la Teoría de la Relatividad Especial, en el cuarto y último ensayo Einstein explica la relación entre energía y masa, es decir, E = mc 2, que transformó la física y que 41 años después  (en 1946), los seres humanos la utilizaron para fines bélicos  al desarrollar la bomba atómica que marcó el fin de la 2ª Guerra Mundial con la destrucción de las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki.
En otras palabras, energía = masa X la velocidad de la luz al cuadrado.
 
Enlace al vídeo: Einstein=mc2 con su propia voz

La ecuación, E = mc², no fue formulada exactamente en dicha forma en el ensayo de Albert Einstein publicado en 1905. En la actualidad este ensayo se incluye en los ensayos de Einstein titulados colectivamente como los ensayos del annus mirabilis. La tesis del ensayo de 1905 fue: "Si un cuerpo genera energía, L, en la forma de radiación, su masa disminuye por L / c²." En este caso la radiación equivale a la energía cinética y el concepto de masa era el que en la física moderna equivale a la masa en reposo. La fórmula L/c² equivale a la diferencia de masa antes y después de la expulsión de energía; esta ecuación no representa la masa total de un objeto. Cuando Einstein publicó su ensayo esta fórmula era una hipótesis y todavía no se había probado a través de experimentos.
Masa y energía son intercambiables. Además, una pequeña cantidad de la masa puede ser igual a una gran cantidad de energía; después de todo, la velocidad de la luz es un número enorme (300.000 kilómetros por segundo), y, en la ecuación de Einstein, este gran número se eleva al cuadrado. Así una diminuta masa puede ser igual a una gran energía.
Es por eso que las estrellas,  entre ellas nuestro Sol, brillan. En su interior, los átomos (masa) se fusionan, creando la tremenda energía del Sol como tal es descrita por la fórmula E = mc 2 .

Enlace al vídeo:  E=mc²  Demostración Matemática

Curiosamente, la ecuación E = mc 2 no aparece en "¿La inercia de un cuerpo depende de su contenido de energía?", eso se debe a que Einstein utiliza V en el sentido de la velocidad de la luz en el vacío y L en el sentido de la energía perdida por un cuerpo en la forma de radiación. 
E = mc 2 , no fue escrita originalmente como una fórmula sino como una frase en alemán que significa "si un cuerpo emite la energía L en forma de radiación, su masa disminuye por L / V 2 . "
El ensayo de Einstein 1905 que describe el aspecto intercambiables entre masa y energía fue uno de los cuatro documentos que publicó durante lo que ahora se llama sus Annus mirabiliso año milagroso.
Fuente: Wikipedia / Earth Sky /
Lecturas adicionales: Equivalencia entre masa y energía

jueves, 11 de julio de 2013

SÚPER IMANES PARA EL LHC EE.UU. - LARP, PASAN LA PRUEBA


En los últimos cuatro años, los científicos del Large Hadron Collider han logrado en la física, hazañas sin precedentes, todas relacionadas con su acelerador de partículas que trabaja a la mitad de su capacidad de diseño. Literalmente, el futuro se ve aún más brillante.
La semana pasada, el Programa de Investigación del Acelerador LHC EE.UU o LARP [es una colaboración entre el Departamento de EE.UU. de Brookhaven, Fermi, Lawrence Berkeley y laboratorios nacionales de SLAC, en colaboración con el CERN], probó con éxito un nuevo tipo de imán que era necesario para aumentar la potencia del LHC-o [la luminosidad de sus haces de partículas en un factor de 10]. La mejora de los imanes es uno de los componentes más críticos en una serie de mejoras del LHC que se implementarán en los próximos diez años.
En el acelerador, los imanes exprimen y concentran los haces de partículas cargadas, dirigiéndolos a un punto de colisión de alta energía dentro de un detector. Los nuevos imanes, junto con otras mejoras, permitirán que el LHC recoja una mayor cantidad de datos de las altas energías, por lo que es posible buscar más partículas masivas potencialmente ocultas. Lucio Rossi, líder del proyecto de alta luminosidad en el CERN, dice que el LHC podría iluminar rincones inexplorados de la física. Si entras en una habitación oscura con sólo una vela, la habitación tendrá una iluminación débil y la vela pronto se terminará, dice. Pero si usted tiene una linterna de alta potencia, no sólo podrá ver más de la habitación, también tendrá tiempo suficiente para lograr dar un buen vistazo. "Gracias a este imán, vamos a tener más accidentes, más estadísticas y los acontecimientos más raros," dice Rossi. "Si no es la física más allá del Modelo Estándar, estos imanes se arrojan luz sobre ella." Al igual que los imanes que actualmente dirigen las partículas a través de la LHC, los nuevos imanes son superconductores.
Un superconductor es un material que permite que la corriente eléctrica fluya sin resistencia, la creación de un campo magnético fuerte. Los imanes del LHC actuales están hechos de una aleación de metal llamado titanio niobio. Si bien han trabajado muy bien, hay un límite a la cantidad de campo magnético en que se pueden sostener y se ha ido casi tan lejos como se pueda. Para el LHC seguir empujando los límites de la física de alta energía, los físicos piensan cambiar a imanes hechos de estaño niobio. Estaño niobio tiene una mayor tolerancia al calor que el titanio niobio, significando que tiene una ventana más grande de superconductividad y podrá sostener un campo magnético superior más largo. Sin embargo, hay un inconveniente, aunque el estaño niobio es un mejor material superconductor, es frágil y sensible a la tensión. "Piensa en un cable de acero que se usaría para reparaciones en el hogar", dice de Berkeley Lab GianLuca Sabbi, quien dirigió el desarrollo de los nuevos imanes. "Se puede doblar, y que no se rompa. Este es el caso de titanio niobio, estaño niobio pero es más como el cristal”. Esto presenta algunos problemas técnicos serios porque hacer un imán superconductor tradicional requiere elaborar la aleación en alambres delgados, la recopilación de los cables de alta corriente luego se tienen que cubrirlos apretadamente enrollados en una bobina del acelerador. Si los científicos tomaron estas medidas, el estaño niobio se rompería. Los científicos del Programa de Investigación del acelerador LHC EE.UU sortean este problema siguiendo una receta inteligente. En primer lugar, los metales que se combinan para crearlo, de niobio-estaño, se enrollan "en bruto",  luego se pone todo el dispositivo en un horno especial para un tratamiento térmico a alta temperatura, que combina los componentes en un superconductor con la forma deseada intacta. En este punto, se convierte sensible a la tensión, por lo que los científicos deben llenar todos los huecos y vacíos con un epoxi, que pega el material quebradizo, proporcionando el apoyo de los cables frágiles que se necesitan para soportar el duro ambiente del LHC. La nueva tecnología tiene aplicaciones más allá de la física de alta energía.
Los planes ya están en marcha para incorporar estos imanes en las prácticas médicas, como la imagen y el tratamiento del cáncer. A medida que el LHC continúa siendo racionalizado, los físicos esperan ver más allá del velo, y reconstruir la verdad que hay detrás de la materia oscura, la energía oscura, dimensiones extra y otros misterios. A esta escala de luminosidad, incluso las partículas anteriormente desconocidas pueden comenzar a aparecer.

Fuente: Symmetry Magazine

martes, 16 de noviembre de 2010

ORDENADORES CUÁNTICOS


En el video que encabeza esta entrada, se explica las posibilidades futuras de la computación cuántica
Los ordenadores cuánticos deben ser mucho más fácil de construir de lo que se pensaba, porque se puede trabajar con un gran número de componentes incluso con  defectos, según un estudio publicado en Physical Review Letters.
Este sorprendente descubrimiento pone a los científicos a un paso de lograr  el diseño y construcción  real de los sistemas de computación cuántica, dispositivos que podrían tener un enorme potencial a través de una amplia gama de campos, desde el diseño de drogas, la electrónica, e incluso romper el código.  Los científicos estan fascinados con la construcción de ordenadores que trabajan a nivel cuántico. Tan pequeños que las piezas están hechas de sólo un átomo o de electrones. En lugar de "bits", normalmente utilizados en los bloques de construcción, para almacenar la información electrónica, los sistemas cuánticos utilizan bits cuánticos o "qubits", compuesto por átomos entrelazados. A esta pequeña escala, los materiales se comportan de manera muy diferente en comparación con lo que estamos acostumbrados en nuestra vida cotidiana. Las partículas cuánticas, por ejemplo, pueden existir en dos lugares al mismo tiempo. "Las computadoras cuánticas pueden aprovechar esta rareza para realizar cálculos de gran alcance, y en teoría, podrían ser diseñadas para romper el cifrado de clave pública o simular complejos sistemas mucho más rápido que las computadoras convencionales", dijo el Dr. Sean Barrett, autor principal del estudio,en la Universidad de la Royal Society Research Fellow del Departamento de Física del Imperial College de Londres.
 Las máquinas han sido notoriamente difícil de construir, sin embargo,  se pensaba que eran muy frágiles a los errores.
Barrett y su colega el Dr. Thomas Stace, de la Universidad de Queensland en Brisbane, Australia, han encontrado una manera correcta para un tipo particular de error, en los que los qubits se pierdan en el equipo por completo.  Utilizaron un sistema de "código de corrección de errores ', lo que significó examinar el contexto proporcionado por los qubits restantes para descifrar la información que falta correctamente. 
En este momento los ordenadores cuánticos son buenos en tareas particulares, pero aún no se tiene una idea de como estos sistemas puedan ser aplicados y utilizados en el futuro
Fuente:ScienceDaily (13 de noviembre de 2010)


jueves, 30 de septiembre de 2010

LA RADIACIÓN DE HAWKING

En la revista especializada Physical Review Letters aparecerá publicado el estudio mediante el cual,el físico Franco Belgiorno, de la Universidad de Milán, y su colegas, observaron esta radiación en su laboratorio al crear lo que se llama un agujero blanco, algo así como el reverso del negro (en un agujero negro, toda la luz es aspirada al interior, en el blanco deja escapar materia y energía).
Los investigadores consiguieron crear el fenómeno mediante el envío de un pulso láser de infrarrojos a través de silicio fundido.Las mediciones demostraron una emisión espontánea de fotones confirmando predicciones teóricas. Tras descartar otros fenómenos, llegaron a la conclusión que lo que habían visto era la radiación de Hawking.
La radiación predicha por Hawking hace 36 años,y que fue bautizada con su nombre,no había sido observada hasta la fecha.
De confirmarse lo descubierto por estos investigadores, el hallazgo tendrá importante implicaciones en el estudio del universo.
Fuente: http://arxiv.org/abs/1009.4634

Enlace: http://www.abc.es/20100928/ciencia/fisicos-observan-radiacion-hawking-201009281236.html

martes, 9 de febrero de 2010

NEUTRINOS ANÓMALOS



En el Fermi National Accelerator Laboratory/Batavia/USA, se intenta probar la existencia de dimensiones extras, mediante la detección de neutrinos anómalos (sin carga y muy poca masa), formados en reacciones nucleares y el decaimiento de partículas (electrón, muón, tau, oscilantes entre un sabor a otro, mientras viajan). Partículas detectadas mientras se observaba la transformación de un rayo de muon-neutrinos (nm) en electrón-neutrinos (ne), generados e intuidos por la presencia de un inesperado número alto de partículas en rangos de baja energía (debajo de 475 millones de electrón voltios). No existiendo explicación para este exceso de baja energía, se ha hipotetizado que estos neutrinos saltan hacia afuera y dentro de las dimensiones extras, los mismos que interactuando con otras partículas a través de la gravedad, viajarían hacia adentro y fuera de las branas por bypasses de las dimensiones extras.

Se espera que el detector del Fermilab -un tanque criogénico lleno con 170 toneladas de Argón liquido- detecte neutrinos anómalos, a bajas energías con mayor precisión, permitiendo distinguir las interacciones del electrón-neutrino con otros eventos, determinando si realmente existe un exceso de oscilaciones a bajas energías (Un nuevo caza neutrinos)
Todo este tema está relacionado en una u otra forma con: dimensiones, relatividad, supercuerdas, energía oscura y la teoría del todo.
Para muchos físicos que buscan una explicación común para la teoría del Big Bang, la materia y las dimensiones extras, daría respuesta en parte a ciertas preguntas humanas: ¿Que somos? ¿De dónde venimos? ¿A dónde vamos?

En los últimos años experimentos realizados a altas energías (1016 millones electrón voltios), demostraron que las fuerzas electromagnéticas, la fuerte y la débil, obedecían las mismas leyes. Desde entonces se postula que, a 1019, todas las fuerzas de la naturaleza -incluyendo la gravedad- obedecerían las mismas leyes. La puja por construir colisionadores de potencias elevadas como el LHC-CERN tiene en parte sus orígenes en las interrogantes anteriores.
Desde otra instancia, La Dra. Lisa Randall (de la Universidad de Harvard), tiene una teoría revolucionaria para comprender la elusiva gravedad. Ella piensa que esta desarrolla una fuerza enorme en la décima primera (11) dimensión, a consecuencia de lo cual, sus efectos son relativamente débiles en nuestro universo demostrando interrelaciones interdimensionales y que la resolución de ciertos problemas de nuestro universo están fuera de él.

La teoría de las supercuerdas plantea la existencia de un espacio-tiempo con 11 dimensiones, un hecho que de probarse cambiaria la física, porque las dimensiones extras, podrían albergar universos sin electrones, sin protones, sin o con otro tipo de humanos, con leyes físicas diferentes a las nuestras.

Un paso inicial en la demostración de dimensiones extras la dieron en el 2005 Heinrich Päs (U. de Dortmund/Alemania), Sandip Pakvasa (U. de Hawaii) y Thomas J. Weiler (U. de Vanderbilt), al predecir peregrinaciones extradimensionales de neutrinos anómalos, y que es lo que se intenta probar el Fermi National Accelerator Laboratory/Batavia/USA

Imagen Sólo como ilustración de un estanque captador de neutrinos -: Interior del Super-Kamiokande antes de su llenado - al centro balsa con 2 cientificos comprobando detectores

Fuente: www.monografias.com/trabajos52/particulas-sub

jueves, 3 de diciembre de 2009

El Gran Colisionador de Hadrones LHC

Hoy Actualidad Espacial, por intermedio de Grupo Yahoo, informa que esta semana el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) del CERN (Organización europea para la Investigación Nuclear), el mayor acelerador de partículas del mundo, ha logrado batir un récord mundial al acelerar su doble haz de protones hasta una energía de 1,18 TeV (un teraelectronvoltio equivale a un billón de electronvoltios) , superando el récord anterior de 0,98 TeV logrado por un acelerador estadounidense.
Los trabajos en el LHC han vuelto a reanudarse tras una pausa de un año de duración, provocada por un error en el sistema de refrigeración de un transformador que degeneró en un escape de helio. El CERN, el mayor y más importante laboratorio mundial de física de partículas, había programado inicialmente el reinicio del LHC para abril, pero finalmente esta fecha se pospuso hasta noviembre. Rolf Heuer Director del CERN dice estar sorprendido por el buen inicio de la puesta en servicio del LHC, estima que en 2010 comenzarán los experimentos de física.

Los aceleradores de partículas se diseñaron para llevar a cabo investigaciones físicas de vanguardia sobre la misma naturaleza de la materia. El choque de haces de protones que viajan en direcciones opuestas ayudará a responder algunas de las cuestiones fundamentales que rigen las leyes de la física y la materia y aportará información sobre el estado del Universo inmediatamente después del Big Bang, que se considera el origen del propio Universo.
El 20 de noviembre nuevamente se aplicaron haces de protones en el LHC y durante los días sucesivos se alternó la dirección de los mismos en el interior de los anillos hasta alcanzar una energía de 450 gigaelectronvoltios (GeV). La duración de los haces se aumentó de forma gradual hasta mantenerlos cerca de diez horas en movimiento. El 23 de noviembre los haces circularon a la vez por primera vez en los dos anillos y los cuatro detectores del LHC obtuvieron los primeros datos de colisiones. Steve Myers,director de aceleradores y tecnología del CERN que participó hace veinte años en el encendido del acelerador de partículas LEP [Gran Colisionador Electrón Positrón], dice que en ése entonces había pensado que se trataba de una máquina fantástica de manejar, pero ésta es algo más, "lo que nos llevaba días o semanas con el LEP, lo estamos haciendo en horas con el LHC. De momento todo augura que será un programa de investigación fabuloso.»

La siguiente fase del LHC es una fase de puesta en servicio cuyo objetivo consiste en aumentar la intensidad de los haces hasta obtener datos sobre colisiones antes de fin de año. Hasta ahora este trabajo se ha realizado mediante un haz de pruebas de baja intensidad, pero es necesario utilizar uno de intensidad mayor para obtener índices de colisión entre protones más significativos. La fase actual de verificación y validación está orientada a garantizar que se pueda utilizar una intensidad de haz mayor en condiciones estables y seguras.

El CERN tiene su sede en Ginebra y está financiado por sus estados miembros, a saber: Austria, Bélgica, Bulgaria, República Checa, Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Grecia, Hungría, Italia, Países Bajos, Noruega, Polonia, Portugal, Eslovaquia, España, Suecia, Suiza y Reino Unido. Ostentan la condición de observadores India, Israel, Japón, Rusia, Turquía, Estados Unidos, la UNESCO y la Comisión Europea.(CORDIS/02/12/ 09).-

Más información: CERN: http://public. web.cern. ch/public/
Fuente: Actualidad Espacial Grupos Yahoo: miércoles, 2 de diciembre de 2009, 11:54 am

martes, 1 de diciembre de 2009

NEUTRINOS

Definición: Partículas elementales sin masa, eléctricamente neutras, que responden a la fuerza nuclear débil pero no a la fuerza nuclear fuerte ni a las fuerzas electromagnéticas.
En el centro de una estrella, nacen de la conversión de hidrógeno en helio, produciendo una luminosidad de tipo fantasmal.
Los neutrinos no son fotones, no son un tipo de luz, tienen el mismo momento angular intrínseco o espín de los protones, los electrones y los neutrones; pertenecen a la familia de los Leptones.


La hipótesis de la constitución del núcleo por protones y neutrones no está en contradicción con el fenómeno de la radioactividad. Toda vez que hay razones por las cuales el electrón no puede existir dentro del núcleo, debe deducirse que en la radioactividad beta el electrón se crea en el acto de su emisión, la cual se considera como el resultado de la formación de un neutrón en un protón, con producción de un electrón y una nueva partícula denominada neutrino. El nombre proviene de Enrico Fermi, quién aprovechando la aparente inocuidad de esta partícula elemental, utilizó para él identificarla el diminutivo del neutrón, el italianismo “neutrino”.

Los neutrinos emitidos abundantemente por las estrellas, son partículas subatómicas mejor conocidas por sus características negativas, no tienen carga, no interactúan fácilmente con la materia, y ha sido tan difícil detectar su masa que la creencia dominante en el mundo científico fue que no poseían ninguna. Pero la pregunta obligada es: ¿dónde nacen?

Para responder a esta interrogante nos remontaremos al origen o nacimiento de las estrellas. Se considera que una estrella nace en el momento en que su temperatura central llega a 10 millones de grados, desencadenando reacciones nucleares que transforman el hidrógeno en helio. Las estrellas, nuestro Sol entre ellas, son gigantescas plantas termonucleares de fusión autorregulada por su propia gravedad; el combustible es el hidrógeno y su fusión en helio le permite a la estrella vivir mucho tiempo, el cual depende de la cantidad de combustibles (la masa) y la velocidad a la cual lo gasta (la luminosidad); hay buenas razones para afirmar que las estrellas se forman por contracción gravitacional de nubes interestelares, que contiene gas y polvo, y que por un estímulo externo pueden condensarse en estrellas.


La conversión del hidrógeno en helio en el centro de una estrella, no sólo explica su brillo con fotones de luz visible, también produce un resplandor de tipo misterioso y fantasmal, la estrella ...

Continuará (si hay interés)