Una técnica para eludir el principio de incertidumbre de Heisenberg

Los sensores de última generación, como los escáneres de imagen por resonancia magnética (IRM) y los relojes atómicos, son capaces de realizar mediciones con muy alta precisión. La IRM se utiliza para obtener imagénes de tejidos profundos dentro del cuerpo humano y detectar si se padece una enfermedad, mientras que los relojes atómicos son cronómetros muy precisos utilizados para el GPS, la sincronización de internet, o incluso para estudios interferometrícos en radioastronomía.

Se podría pensar que estos dos instrumentos no tienen nada en común, pero ambas tecnologías se basan en la medición precisa del spin del átomo, el movimiento giroscópico de los electrones y el núcleo. Respecto a escáneres de IRM, por ejemplo, el ángulo de orientación del spin proporciona información sobre dónde se encuentra el átomo en el cuerpo, mientras que la cantidad de spin (la amplitud) se utiliza para distinguir diferentes tipos de tejido. Combinando ambos parámetros, la imagen por resonancia magnética permite obtener un mapa en 3D de los tejidos en el cuerpo.

Durante mucho tiempo, se creyó que la precisión en estas mediciones estaba limitada por el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que medir con precisión una propiedad de un átomo fija un límite a la precisión de medición que se puede obtener en otra de sus propiedades. Por ejemplo, si medimos la posición de un electrón con alta precisión, el principio de Heisenberg limita la precisión en la medición de su momento, es decir, su velocidad.

Dado que la mayoría de los instrumentos atómicos miden dos propiedades (amplitud y ángulo del spin), el principio parece indicar que las mediciones siempre contendrán cierta incertidumbre cuántica. Sin embargo, esta condición asumida desde hace tiempo ha sido refutada por los investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO, en España) Giorgio Colangelo, Ferran Martin Ciurana, Lorena C. Bianchet y Robert J. Sewell, dirigidos por el profesor ICREA del ICFO Morgan W. Mitchell.

El 'truco' consiste en darse cuenta de que el spin no tiene uno, sino dos ángulos que lo describen, uno para la dirección norte-este-sur-oeste y el otro para determinar la elevación por encima del horizonte. El equipo ha demostrado cómo trasladar casi toda la incertidumbre al ángulo que no es medido por el instrumento. De esta manera, lograron obedecer la exigencia del principio de incertidumbre de Heisenberg, pero ocultaron la incertidumbre en uno de los parametros que no podía hacer 'daño'. Como resultado, fueron capaces de obtener una medida de amplitud angular con una precisión sin precedentes, sin ser afectada por la incertidumbre cuántica.

Hecho por: Amelia Ballesteros Martín. 1ºBCA

Fuerza nuclear débil

La fuerza débil o fuerza nuclear débil actúa entre partículas elementales.

La fuerza nuclear débil es importante en la velocidad de reacción de algunas reacciones nucleares que ocurren en estrellas. También está presente en el origen de las explosiones volcánicas.

La transformación de hidrógeno en helio produciendo deuterio, está causada por la fuerza débil. Sin esta fuerza nuestro universo sería muy diferente, un universo en tinieblas, sin estrellas ni galaxias que dieran luz.

La vida media del Sol está determinada por las características de esta fuerza.

La fuerza débil es una fuerza de corto alcance, menos de una billonésima de milímetro: 10-13mm. A una distancia mayor, la intensidad de esta fuerza ya es despreciable.

La fuerza débil causa un tipo de desintegración radiactiva llamada "desintegración beta". Un ejemplo de desintegración beta es la desintegración del neutrón cuando se convierte en 1 protón + 1 electrón + 1 neutrino

La interacción débil afecta a todo leptón con quiralidad zurda y a los quarks. Es la única fuerza que afecta a los neutrinos (excepto por la gravitación, que no se la puede evitar a escalas del laboratorio). La interacción débil es la única en varios aspectos:

    Es la única interacción capaz de cambiar su sabor

    Es la única interacción que viola la paridad de la simetría P (ya que sólo actúa sobre electrones, muones y tauones de izquierdas). Esta es también la única que viola la simetría CP.

    Es la que media entre los bosones de gauge pesados. Esta característica inusual es explicada en el modelo estándar por el mecanismo de Higgs

¿CÓMO ACTÚA LA FUERZA NUCLEAR FUERTE?

Para entender la naturaleza de la fuerza nuclear fuerte, deberíamos considerar los siguientes hechos:

• Los núcleos atómicos están hechos de protones y neutrones
• Los protones son cargas eléctricas positivas
• Los neutrones no tienen carga eléctrica

Dentro del núcleo, los protones sienten una fuerza grandísima de repulsión debido a que las cargas eléctricas iguales se repelen. Entonces, surge la pregunta: ¿Cómo se mantiene unido el núcleo?

La razón por la cual las cargas eléctricas dentro de un núcleo atómico no salen volando es que existe la fuerza nuclear fuerte que hace que los protones y los neutrones en el núcleo se atraigan.

 La intensidad de esta fuerza es evidentemente mayor que la fuerza electromagnética. Sin embargo, existe una gran diferencia entre estas dos. La fuerza nuclear fuerte sólo puede actuar a distancias muy cortas (por ejemplo el radio de un núcleo), mientras que la interacción electromagnética tiene una distancia de acción infinita.

Si un núcleo atómico gana neutrones adicionales, por ejemplo bombardeándolo con un haz de neutrones, el núcleo cambia de forma y se hace más grande, pero llega un momento en que la fuerza nuclear fuerte no tiene el alcance suficiente para mantener al núcleo unido. Como resultado, el núcleo se parte en dos generando mucha energía.

En la teoría cuántica de campos a cada tipo de interacción le corresponde una familia de partículas portadoras de la interacción. En el caso de la fuerza nuclear fuerte estas partículas son los gluones:

¿Se puede secar la ropa a temperaturas bajo cero?

   Sí, la ropa se puede secar a temperaturas bajo cero debido a las propiedades químicas particulares del agua. A una presión atmosférica normal, el agua se hiela a unas temperaturas bajo cero y se vuelve gas a más de cien grados. Pero la ropa no tiene que estar a cien grados para que el agua se evapore de ella. ¿La explicación?

Al hablar de temperatura del agua, nos referimos a la energía cinética promedio de las moléculas de agua, energía que en parte se convierte en calor. Siempre hay moléculas que se mueven más deprisa; y algunas se transfieren al aire.

   Con el 100% de humedad sería imposible el secado. Cuando la temperatura baja de cero grados, la toalla mojada se hiela en cuanto el agua que contiene se enfría e iguala esa temperatura. Pero el tejido se seca, ya que tiene moléculas que circulan más deprisa, escapan de la prenda y pasan de sólido a gaseoso sin pasar por líquido. El fenómeno se llama sublimación.

Vitoria Duarte

Crean una nueva forma de materia: el supersólido

Unos físicos han creado una nueva forma de materia, un supersólido,
que combina las propiedades de los sólidos con las de los superfluidos.
Se puede decir que el supersólido es cristalino y superfluido al mismo
tiempo.





Usando láseres para manipular un gas superfluido conocido como
condensado de Bose-Einstein, el equipo de Wolfgang Ketterle, del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados
Unidos, consiguió hacer que el condensado entrara en una fase cuántica
de la materia, caracterizada por poseer una estructura rígida (como un
sólido) y por ser capaz de fluir sin viscosidad (una característica
fundamental de un superfluido).





Los estudios sobre esta fase aparentemente contradictoria de la
materia podrían aportar datos nuevos y reveladores sobre los
superfluidos y los superconductores, con los que introducir mejoras en
los electroimanes superconductores, revolucionar las redes de suministro
eléctrico y lograr otros avances tecnológicos importantes.





Ya se había pronosticado la posibilidad de los supersólidos pero
nadie los había observado todavía en el laboratorio. Se supuso que el
helio sólido podría volverse superfluido si sus átomos pudieran moverse
por un cristal sólido de este elemento, convirtiéndose de forma práctica
en un supersólido. Sin embargo, dar con una prueba experimental de ello
resultó ser un objetivo difícil de alcanzar.

CURIOSIDADES SOBRE QUÍMICA ORGÁNICA

La química orgánica también se conoce como la "química del carbono" debido a que este elemento se encuentra en todas las moléculas orgánicas que componen la vida tal y como la conocemos. Vamos a descubrir algunas curiosidades sobre los distintos grupos orgánicos, así como de los grupos funcionales:

·         Los alcanos son hidrofóbicos y tienen una estructura molecular en forma de zig-zag.

·         Bajo condiciones estándar, los alcanos, desde el CH₄ hasta el C₄H₁₀ son gases; desde el C₅H₁₂ hasta C₁₇H₃₆ son líquidos; y los posteriores a C₁₈H₃₈ son sólidos.

·         En cuanto al uso de alcanos como el butano, es interesante saber que el gas doméstico es un gas incoloro e inodoro, pero en su elaboración se le añade un olorizante que le confiere un  olor desagradable. Esto permite que sea detectado en una fuga, algo muy útil, pues es altamente volátil y puede provocar una explosión.

·         El uso más común de los alcanos es gas butano, gas LP, metano, gasolina, parafinas, el aceite de pino natural y la cera de abeja.

·         El petróleo contiene una gran variedad de hidrocarburos saturados, y los productos del petróleo como la gasolina, el aceite combustible, los aceites lubricantes y la parafina consisten principalmente en mezclas de estos hidrocarburos.

·         Los alquenos se encuentran en aceites vegetales líquidos o en grasas sólidas (margarina), que se utilizan para cocinar aunque ya no es admisible, ya que es más sano usar aceites insaturados.

·         El ácido fórmico o metanoico es una sustancia orgánica que inyectan algunas hormigas y abejas al morder o picar. Se utiliza el hidrogenocarbonato de sodio para neutralizarlo.

·         El butanoato de metilo presenta sabor a piña.

·         El octanoato de heptilo presenta sabor a frambuesa.

·         El pentanoato de pentilo presenta sabor a manzana.

·         El olor del plátano se debe al acetato de 3-metilbutilo.

·         La aspirina presenta un grupo carboxilo y uno oxicarbonilo según la estructura:

CÓMO FUNCIONAN LAS GAFAS 3D 

Por un lado la típicas gafas de dos colores, conocidas como anaglíficas y por otro las gafas pasivas y activas. Las películas en 3D, como Avatar, que los espectadores han podido disfrutar en las salas se visualizan generalmente con gafas pasivas, mientras que la nueva televisión en 3D requiere de gafas activas. ¿Qué diferencias hay entre unas y otras?

Las primeras gafas para poder ver en 3D fueron las gafas anaglíficas, las típicas gafas con lentes de dos colores distintos. Esta diferencia en la coloración de las gafas sirve para filtrar de manera distinta los colores que reciben los ojos. Como explica un técnico de Sony durante la presentación de la televisión en 3D, "en realidad no tendrían porque ser siempre rojo y verde, pues lo verdaderamente importante es que los colores sean completamente opuestos dentro de la rueda cromática". De este modo, podría ser que una lente fuera color amarilla y la otra morada, o una azul y otra naranja.

Con la evolución de la tecnología y la mejora de la calidad de las imágenes tridimensionales ha llevado igualmente al desarrollo de nuevos sistemas de visualización. Es el caso de las gafas polarizadas. En el cine dos proyectores polarizan la luz desde un ángulo distinto para cada ojo, de modo que las gafas decodifican estas imágenes para proporcionar más calidad.