1-CUANTOS
Puede entenderse al quantum como
la cantidad mínima de energía que es susceptible de transmisión a través de
una longitud de onda. También la noción refiere al valor más pequeño que puede
adquirir una magnitud en el marco de un sistema físico al modificar su estado.
Los quantum, de
acuerdo a la física cuántica, son las unidades de energía emitidas mediante la radiación
electromagnética. Esta rama de la física sostiene
que las partículas se dedican a intercambiar energía en enteros que albergan la
mínima cantidad posible, que son los quantum.
La física cuántica se encarga de
analizar cómo se comporta la materia con dimensiones ínfimas, algo que dificulta
conocer cuál es la posición exacta y la energía de una partícula.
Al trabajar con quantums y en base al
postulado del intercambio de energía de forma discreta, la física cuántica
permitió brindar explicaciones a hechos inaccesibles para la física
convencional
Un quantum o cuanto es la menor cantidad de energía que puede transmitirse en cualquier longitud de ondaConsiderado el creador de la teoría cuántica, el físico alemán Max Planck enunció que la radiación electromagnética se emite en unidades discretas de energía denominadas quantum o quantos.Para la física clásica, un oscilador de cierta frecuencia podía emitir cualquier parte de su cantidad total de energía sin importar su valor. En realidad, los cuantos o unidades de radiación son tan pequeños que la radiación nos parece continua.Einstein, en 1905, explicó el efecto fotoeléctrico utilizando la teoría de los cuantos, admitiendo que la luz se traslada por el espacio en forma de cuantos. A este cuanto de radiación se le dio posteriormente el nombre de fotón.
Un quantum o cuanto es la menor cantidad de energía que puede transmitirse en cualquier longitud de ondaConsiderado el creador de la teoría cuántica, el físico alemán Max Planck enunció que la radiación electromagnética se emite en unidades discretas de energía denominadas quantum o quantos.Para la física clásica, un oscilador de cierta frecuencia podía emitir cualquier parte de su cantidad total de energía sin importar su valor. En realidad, los cuantos o unidades de radiación son tan pequeños que la radiación nos parece continua.Einstein, en 1905, explicó el efecto fotoeléctrico utilizando la teoría de los cuantos, admitiendo que la luz se traslada por el espacio en forma de cuantos. A este cuanto de radiación se le dio posteriormente el nombre de fotón.
La Relatividad General
Para continuar el homenaje a Albert Einstein, vamos a repasar ahora
brevemente la Relatividad General en un texto que sirve como introducción para
aquellos no iniciados en esta rama de la física.
1.- PASADO, PRESENTE Y FUTUROLa teoría general de la relatividad de
Albert Einstein es uno de los logros más imponentes de la física del siglo
veinte. Publicada en 1916, explica lo que percibimos como fuerza de gravedad.
De hecho, esta fuerza surge de la curvatura del espacio y del tiemOEinstein
propuso que los objetos como el Sol y la Tierra variaban la geometría del
espacio. En presencia de materia y energía, el espacio se puede deformar y
estirar,formando cordilleras, montañas y valles que causan que los cuerpos se
muevan por estas "rutas" curvas. Así que aunque la Tierra parezca
moverse alrededor del Sol a causa de la gravedad,en realidad, tal fuerza no
existe. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del Sol la que
dice cómo debe moverse la Tierra.
La teoría de la relatividad general tiene consecuencias de largo
alcance. No sólo explica el movimiento de los planetas, sino que también puede
describir la historia y la expansión del Universo, la física de los agujeros
negros, la curvatura de la luz de las estrellas y las galaxias distantes.
PREDECIBILIDAD
El término predicción puede referirse tanto a la «acción y al efecto de predecir» como a «las palabras que
manifiestan aquello que se predice»; en este sentido, predecir algo es «anunciar por revelación, ciencia o conjetura algo que ha de suceder»
La predicción constituye una de las esencias claves de la ciencia, de una teoría científica o de un modelo científico. Así, el éxito se mide por
el éxito o acierto que tengan sus predicciones.
La predicción en el contexto científico es una declaración precisa de lo
que ocurrirá en determinadas condiciones especificadas. Se puede expresar a
través del silogismo: "Si A es cierto, entonces B también será cierto."
El método científico concluye con la prueba de afirmaciones que son consecuencias lógicas del corpus de las teorías científicas.
Generalmente esto se hace a través de experimentos que deben poder repetirse o
mediante estudios observacionales rigurosos.
Una teoría
científica cuyas aseveraciones no son corroboradas por las observaciones, por
las pruebas o por experimentos probablemente será rechazada. El falsacionismo de Karl
Popper considera que
todas las teorías deben ser puestas en cuestión para comprobar su rigor.
Las teorías que
generan muchas predicciones que resultan de gran valor (tanto por su interés
científico como por sus aplicaciones) se confirman o se falsean fácilmente y,
en muchos campos científicos, las más deseables son aquéllas que, con número
bajo de principios básicos, predicen un gran número de sucesos.
LA TEORÍA DEL CAOS:DEFINICIÓN Y EJEMPLO
Popularmente, se le llama Teoría del Caos a la rama de las ciencias exactas,
principalmente física y matemáticas, que trata sobre comportamientos impredecibles en sistemas dinámicos (sistemas complejos que
cambian o evolucionan con el estado del tiempo).
La Teoría del Caos plantea
que el mundo no sigue un patrón fijo y previsible, sino que se comporta de
manera caótica y que sus procesos y comportamiento dependen, en gran manera, de
circunstancias inciertas. Esto plantea que una pequeña variación en el sistema o en un punto del mismo puede provocar que en un lapso de tiempo a
futuro éste presente un comportamiento completamente diferente e impredecible.
No es propiamente una teoría, sino un gran campo de investigación abierto que
abarca numerosas líneas de pensamiento.
De acuerdo a su definición, los sistemas dinámicos se clasifican básicamente en 3
tipos:
1.
Estables
2.
Inestables
3.
Caóticos
El Núcleo
El
núcleo atómico es la parte central del átomo donde se concentra el 99.99% de la
masa total del átomo y tiene carga positiva. está formado por protones y
neutrones llamados nucleones y se mantienen unidos por las fuerzas nucleares.
·
isotopos: son núcleos con el mismo numero atómico(Z) pero
diferente numero másico(A)
·
isobaras: son núcleos con el mismo número másico(A) pero distinto
numero atómico (Z)
·
isótonos: son núcleos con el mismo número de neutrones (N)
·
El núcleo atómico es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra
más del 99,9% de la masa total del átomo.
·
Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio
de la interacción
nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones
se repelen entre sí (como los polos iguales de dos imanes). La cantidad de
protones en el núcleo (número atómico), determina
el elemento químicoal que pertenece.
Los núcleos atómicos no necesariamente tienen el mismo número de neutrones, ya que átomos de un mismo elemento
pueden tener masas diferentes, es decir son isótopos del elemento.
·
La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimento
de Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicosde helio emitidos porrocasradiactivas.Lamayoríadeesaspartículastrasplámina,pero
algunas rebotaban, lo cual demostró la existencia de un minúsculo núcleo
atómico.
· Definición
de radioactividad
·
Definimos
radioactividad como la emisión espontánea de partículas (alfa,
beta, neutrón) o radiaciones (gama, captura K), o de ambas a la vez,
procedentes de la desintegración de determinados nucleidos que las forman, por
causa de un arreglo en su estructura interna.
·
La radioactividad
puede ser natural o artificial. En la radioactividad natural, la sustancia ya
la posee en el estado natural. En la radioactividad artificial,
la radioactividad le ha sido inducida por irradiación.
·
Un radionucleido es
el conjunto de los núcleos radioactivos de una misma especie. Todos los
núcleos radioactivos que forman un radionucleido tienen una radiactividad bien
definida, común a todos ellos, que los identifica; de la misma forma que
un tipo de reacción química identifica los elementos que participan.
·
·
Cuantitativamente, la
radioactividad es un fenómeno estadístico. Por este motivo, para valorarlo
hay que observar el comportamiento de un conjunto de núcleos de la misma
especie. Por la ley de los grandes números, se define una constante
radiactiva λ como la probabilidad de desintegración de un núcleo por unidad de
tiempo. Con esta definición, el número N de núcleos radioactivos de una
misma especie que se encuentran en una sustancia en un instante t es dado por N
= No · e-λt, donde No es el número de núcleos radioactivos que había antes de
que transcurriera el tiempo t. En realidad, difícilmente una sustancia
radioactiva es formada por un solo radionucleido, aunque cada uno de sus
componentes en desintegrarse se transforma en un núcleo diferente que, a su
vez, puede ser también radioactivo.
·
El radionucleido
inicial es llamado padre, y el derivado, hijo. Esta situación puede
continuar a lo largo de múltiples filiaciones y el conjunto de todas es llamado
familia o serie radioactiva. En este caso, la relación que da el número de
núcleos radioactivos presentes es más compleja porque, además de tener en
cuenta el número de cada uno de ellos en el instante inicial, hay que
considerar que, por desintegración de unos, se forman otros.
·
El problema se
simplifica cuando se quiere conseguir el equilibrio radioactivo (dicho también
equilibrio secular en las series radiactivas naturales), que es cuando ha
pasado un tiempo suficientemente largo desde que se ha iniciado el proceso de
filiación, porque entonces el ritmo de las desintegraciones es impuesto por el radionucleido
que tiene la constante radioactiva más pequeña.
·
Concepto de fusión
En Física, se
denomina fusión al cambio de estado de la materia que pasa del estado sólido al
estado líquido. A medida que el sólido se va
calentando, se produce una oscilación progresiva de sus partículas, por
incorporación de energía, hasta que los átomos se desordenan (los sólidos poseen sus partículas ordenadas).
El punto de fusión
ocurre en el momento en que coexisten en la materia los estados sólido y
líquido, y a partir del cual ya habrá solamente líquido. Cada sustancia tiene su propio y constante punto de fusión,
por ejemplo el agua congelada (hielo) comienza a derretirse (fusionarse) a
partir de 0º C.
El
calor que se necesita para provocar el pasaje del estado sólido al líquido, se
denomina calor molar de fusión. Si la temperatura se sigue elevando, es posible que se llegue
al punto de ebullición y el
líquido se transforme en gas.
La
fusión nuclear es el fenómeno que se
produce intencionalmente con gran aporte de energía de activación, para lograr
la unión de dos núcleos atómicos ligeros de carga semejante, en uno más pesado.
En este proceso se libera o absorbe energía. Se aplica en las bombas de hidrógeno, que por fusión atómica de deuterio y tritio forman
helio, liberando enorme cantidad de energía. Las estrellas son un ejemplo de
fusión nuclear natural
Fisión
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 comoneutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros
fragmentos del núcleo como partículas alfLa fisión se puede inducir por varios métodos,
incluyendo el bombardeo del núcleo de un átomo fisionable con una partícula de
la energía correcta; la partícula es generalmente un neutrón libre. Este
neutrón libre es absorbido por el núcleo, haciéndolo inestable (a modo de
ejemplo, se podría pensar en la inestabilidad de una pirámide de naranjas en el
supermercado, al lanzarse una naranja contra 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.a (núcleos de Reacción en cadena
Una reacción en cadena ocurre como
sigue: un acontecimiento de fisión empieza lanzando 2 ó 3 neutrones en promedio
como subproductos. Estos neutrones se escapan en direcciones al azar y golpean
otros núcleos, incitando a estos núcleos a experimentar fisión. Puesto que cada
acontecimiento de fisión lanza 2 o más neutrones, y estos neutrones inducen otras
fisiones, el proceso se acelera rápidamente y causa la reacción en cadena. El
número de neutrones que escapan de una cantidad de uranio depende de su área
superficial. Solamente los materiales fisibles son capaces de sostener una
reacción en cadena sin una fuente de neutrones externa. Para que la reacción en
cadena de fisión se lleve a cabo es necesario adecuar la velocidad de los neutrones
libres, ya que si impactan con gran velocidad sobre el núcleo del elemento
fisible, puede que simplemente lo atraviese o lo impacte, y que este no lo
absorb helio) y beta (electrones y positrones de alta energía
·
)
: ángulo crítico;
: índice de refracción.
encontramos que:
de la siguiente forma:
