14 marzo 2007

Cero absoluto (modestamente)

Me gusta que me pregunten cosas sobre ciencia. No hace mucho en el trabajo un usuario se dirigió a mi empresa preguntando por la densidad del agua de mar en Barcelona y la cuestión me llegó indirectamente a través de un compañero. Le contesté con un correo donde explicaba como varía la densidad a lo largo de la costa, a lo largo del año y en profundidad. Añadí varias gráficas, tablas con estadística y un pequeño cálculo sobre como variaba la flotabilidad de un barco según la densidad.
Al final, la contestación que dio mi empresa fue un sólo número: 1.027 kg/l. Al menos me lo pasé bien escribiendo el e-mail.


La flotabilidad de un barco varia
unos centímetros de invierno a verano.


La pregunta que me hizo Modesto (hola Modesto!!) fue mucho mejor:

¿que es realmente el cero absoluto?


Casualmente hice mención de pasada en la entrada sobre la luz pero es un concepto que merece una entrada por si sólo (y hasta también podréis resumirla con un número).



Para empezar vamos ha hacer una prueba sencilla. Conseguid un barómetro pequeño (vale cualquiera, por ejemplo uno de esos que están incrustados en el “Recuerdo de Tossa”, esa figurita de ardilla o de flamenca que os regaló un familiar lejano como recuerdo turístico) y un termómetro. Meted los medidores dentro de un bote de cristal con cierre hermético. Haced una lectura de la temperatura y la presión. Por ejemplo:
  • Temperatura: 21º C
  • Presión: 1013 milibares


Coged el bote de cristal y colocarlo en el congelador. Pasadas unas horas volver a hacer una lectura del barómetro y del termómetro:
  • Temperatura: -10º
  • Presión: 915 milibares
Como el bote es rígido y está herméticamente cerrado podemos asegurar que el volumen y la cantidad de aire que hay dentro del bote de cristal es la misma en el caso de que esté fuera de congelador que dentro. No entra ni sale aire.


Entonces ¿por qué varía la presión? ¿Que tiene que ver eso con el cero absoluto?



Mirad. Dentro el bote de cristal existe un número muy grande de moléculas. Y todas se mueven a gran velocidad en cualquier dirección, chocando contra el vidrio del bote, entre ellas y contra el barómetro. Resulta que la velocidad de las moléculas de aire depende de la temperatura. De hecho la temperatura es el "promedio de la energía cinética de sus moléculas" (la energía cinética es la que tienen los objetos cuando tienen velocidad. Por ejemplo, un coche a 10 km/h tendrá una energía cinética menor que el mismo coche a 100 km/h).



Cuanto más elevada es la temperatura más rápidas van las partículas (y más energía cinética tienen) . Y eso también vale para temperaturas bajas, que hacen “disminuir” la velocidad de las moléculas. Cuando el bote está a 21ºC el aire de su interior se mueven rápido, chocando contra el barómetro con más fuerza. Tiene más presión. En cambio cuando el bote está a -10ºC en el de la nevera la presión es menor porque los choques tienen menos fuerza debido a la baja temperatura.




Es decir, la presión de un gas depende de la temperatura. A mayor temperatura, mayor presión tendrá el gas. Y esto es consecuencia de la relación muy intima que existe entre movimiento de las moléculas y temperatura. Cuanto más caliente está el gas, más movimiento tienen sus moléculas. Y al revés. Cuanto más frío, menos movimiento.


Agua como gas

Si bajamos más la temperatura, mucho más allá de la que puede conseguir mi congelador, puede que el gas se licue, es decir puede pasar de gas a líquido. Como la temperatura en mucho más baja las moléculas se moverán mucho más lenta, permitiendo que las moléculas estén más juntas y con efectos unas sobre otras.


Agua como líquido

Bajemos aun más la temperatura. El gas licuado (es decir el líquido) se puede congelar. Como la temperatura es muy baja las moléculas del ahora líquido se mueven muy poco, manteniéndose los enlaces entre ellas de forma que mantengan su estado sólido. Pero aún así quietas, las moléculas vibran, oscilan de una forma proporcional a... ya os lo imagináis, a la temperatura.


Agua como sólido


Y ya llegamos a la respuesta a la pregunta de Modesto (hola otra vez!): el cero absoluto es la temperatura por la cual las moléculas o átomos estén absolutamente quietos, sin moverse ni vibrar.



¿ A que temperatura ocurre esa “quietud atómica”? Pues os sorprenderá pero podemos calcularla aproximadamente con el experimento del bote de cristal con el barómetro y el termómetro.



Pongamos nuestros resultados en una gráfica, en el eje horizontal la temperatura y en el vertical la presión. Sale algo así.

El fondo del gráfico tiene poco que ver
con el tema pero así queda más chulo


La gráfica no tiene nada de particular. Pero si la representamos extendiendo el eje horizontal mucho, y en el eje vertical representamos el 0 de la presión queda así:



Fijaros que la linea que une los puntos que hemos leido en nuestro bote hermético la he extendido hasta que se cruzara con el eje horizontal. Es como si hubiésemos repetido las lecturas del barómetro a diferentes y cada vez menores temperaturas. Tan bajas que la presión llega al cero. Ese es el cero absoluto. En mi gráfica la presión 0 corresponde al valor de -316 ºC. No esperéis más del barómetro “Recuerdo de Tossa”, no tienen la precisión necesaria (lo siento, Tía).


Con mediciones más controladas y exactas se ha determinado el cero absoluto en -273,15 ºC. A esa temperatura los átomos se encuentran en perfecto reposo.


Bueno, es en la teoría mecánica clásica. Pero hay problemas y muy serios que impiden que se llegue a alcanzar el cero absoluto. La tercera ley de la termodinámica dice que es imposible alcanzar el cero absoluto en un número finito de procesos físicos. O sea, imposible.


Los átomos no pueden quedarse quietos. Si un átomo se quedará quieto sabríamos dos cosas que son imposibles de saber por el principio de indeterminación cuántico: a saber posición (aquí) y velocidad (cero). Cuanto más precisa fuera la medición de la posición mayor indeterminación de la velocidad y viceversa. Un átomo tiene siempre una temperatura mínima que no es cero debido a esto. Sí, es raro, pero es mecánica cuántica.


En fin. El cero absoluto, los -273,15ºC son imposibles físicamente de alcanzar. Pero se acercan mucho los científicos. Con unos aparatos llamados evaporadores magnéticos en 2003 un equipo del MIT liderado por Wolfgang Ketterle se llegó a -273,1499999955ºC. Igual no se puede físicamente pero se acercan mucho!.


La explicación y las gráficas están basados en la "Teoría Cinética Molecular" de Boltzmann y Maxwell y en la ley llamada “Ley de los gases ideales”, expresada por Benoît Paul Émile Clapeyron. Esa ley es una fórmula que relaciona la temperatura, la presión y el volumen de un gas. Su expresión matemática es:



presión x volumen = cantidad gas x temperatura x constante de los gases

o lo que es lo mismo:



pV=nRT

No os asustéis con la fórmula. Sólo tenéis que entender que también con el volumen puede descender la temperatura. Si disminuimos el volumen de una cierta cantidad de gas, la presión y la temperatura aumentarán. Y si aumentamos el volumen, disminuirán.


Existe un lugar en el universo que es considerado el más frío y se encuentra en la nebulosa Boomerang ¿Por qué es tan frío? Recordar que si un gas aumenta su volumen, disminuye su temperatura. Pues en la nebulosa Boomerang la expansión del volumen de los gases provocada por una explosión estelar han hecho disminuir su temperatura hasta los -272,15ºC.





Ya acabo. Esto es el cero absoluto. Podéis hacer como mi empresa y resumir todas estas líneas con un número: -273,15ºC.


SALUT I ABRIGA'T!


PD1: Si no teneis termometro no barómetro podeis ver como "determinar el cero absoluto". Gráficos muy claros. Es mucho mejor que la mía.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/cero/cero.htm


PD2: Hoy tengo problemas con el formato de Blogger. Ya me he cansado de cambiar intros. Lo mejoro luego. Perdonen las molestias.



PD3: Resueltos todos los problemas (o eso creo). Disfrutad.

11 marzo 2007

¿Donde están las sales? matarilerilerile...

No hace mucho tuve que realizar una visita profesional a una empresa que manufactura sal. Al final nos obsequiaron con unas muestras comerciales de diferentes tipos de sal de cocina: sal ahumada (con un sabor a leña estupendo), sal con hierbas (para la carne a la brasa) y un tipo de sal marina llamada Flor de Sal.

No me imaginaba que existían tantos tipos de sal. Mi tradicional cloruro sódico (NaCl) parece que es demasiado simple para los gustos del mercado. Como no está hecha la miel para la boca del burro, utilizo cualquiera de las tres para salar las humildes patatas fritas de la cena.


Tomamos sal porque la necesitamos (la evolución se ha encargado de que moderadamente nos guste). El cloruro sódico (NaCl, o sea la sal) está compuesto por dos elementos: el sodio (Na) y el cloro (Cl). Cuando la sal se disuelve en el agua (da igual que sea agua de nuestro organismo o agua de un rio) se disocia, es decir se separan sus componentes, cada uno con una carga eléctrica en forma de iones. Es decir el átomo de sodio cede un electrón quedando con una carga positiva (se escribe así: Na+) y el cloro se queda con el electrón del sodio, teniendo una carga eléctrica total negativa (el ion de cloro se escribe Cl-). De esta forma intervienen en multitud de procesos químicos en nuestras células. Y todos son vitales.


Cuando sudamos, orinamos o lloramos expulsamos sales disueltas en el sudor, orina y lágrimas. Si sudamos mucho perderemos muchas sales y si no se recuperan comienzan a darnos problemas, empezando con el cansancio, calambres musculares y dolores de cabeza. La sal es fundamental y necesaria para nuestro organismo (pero moderadamente porque un exceso de sal puede producir un fallo orgánico fatal). Tan necesaria como el agua. Se necesitan unos 10 gramos de sal diarios para recuperar las perdidas (ojo! Gran parte se ingieren con los alimentos. No os pongáis a comer sal a lo bestia). En las poblaciones humanas que habitan en zonas cálidas la sal es tan preciada como el oro (de hecho oro blanco le llaman).


Nuestra dependencia de la sal proviene del origen marino de la vida en la Tierra. La concentración de sales o salinidad (que es como se llama) de nuestras células es muy similar a la salinidad del mar. Sagan lo dijo de una forma más bella: “lloramos gotas de mar”.


Bien, vale. Ya sabemos que la sal es muy importante para nosotros. Pero pensad un momento ¿donde va la sal que expulsamos orinando? ¿y los restos de sal que quedan en el plato de las patatas fritas? Pues al mismo sitio que las aguas de nuestras duchas (que arrastran sudor y sales entre otras cosas). Van al desagüe, luego a las alcantarillas, más tarde llega a una depuradora de aguas residuales (la depuración de las aguas no afecta a la concentración de sales) y a un rio y luego al mar.



Además los ríos durante su trayecto de cientos o miles de kilómetros han “lavado” las rocas del trayecto disolviendo parte de sus componentes incluidas la sales llegando y al mar,cada rio con una cantidad característica.


Es decir, que al mar (que ya está salado) llegan aún más sales desde los ríos. Hace mucho tiempo que se conoce que los ríos transportan disueltas cerca del 0,1 por mil de su peso en sales disueltas.


Además cuando se evapora el agua de los océanos lo hace dejando atrás sus sales. Es decir la evaporación produce una perdida de agua casi pura y un aumento de su salinidad. Y lo hace de forma muy efectiva. En latitudes templadas como la de Barcelona la evaporación “hace disminuir” el volumen del mar en más de un metro de profundidad. Este efecto produce un aumento de la salinidad (la misma cantidad de sales pero menor cantidad de agua).


A la larga los mares cerrados y sin aportes se van evaporando dejando una concentración mayor de sales. Es lo que pasa en el Mar Muerto. Ya que el agua más salada es más densa los turistas pueden leer tranquilamente el periodico bañandose en sus aguas.



No nos desviemos que ya llegamos al misterio, porque los geólogos apuntan que la salinidad de los océanos se ha mantenido en unos 35 gramos de sales por litro de forma asombrósamente constante en los últimos miles de millones de años.


¿Como es posible que con la evaporación y con los pequeños aportes de los ríos durante cientos de millones de años no haya variado apenas la salinidad del mar? ¿donde está la sal que falta?


Preparaos pues para descubrir el ciclo biogeoquímico de las sales del mar desde un submarino. Abajo el periscopio. Inmersión, inmersión!!


Ep! un momento Capitán, esperemos un poco. Planteemos primero el problema de forma numérica .


NOTA: Los cálculos están basados en simplificaciones. No son exactos pero es mejor simplificar para verlo más claro. Tranquilos, no os asustéis con los números. Se trata de simples multiplicaciones).


Se estima que el volumen total de agua de los océanos es de 1360 millones de kilómetros cúbicos (para haceros una idea recordar el dado de 1000 metros de lado, 1000 de ancho y 1000 de altura. Ahora llenad el cubo hasta el borde con agua de mar. Eso es un kilómetro cúbico. Ahora imaginad una fila de millón de esos cubos. Por último imaginad 1360 filas de cubos. Ese es el volumen de nuestros mares y océanos).


Para saber como varía el volumen de los océanos se han de tener en cuenta al menos estas tres variables: la evaporación que produce el sol y el viento, la precipitación anual sobre los océanos y la cantidad de agua aportada por los ríos. El volumen total de cada una de ellas está en el siguiente gráfico:




También se conoce la concentración de sales de cada una de las flechitas (o flujos):

  • Salinidad media del mar: 35,5 gramos/litro
  • Salinidad media de los ríos: 0,118 gramos/litro
  • Salinidad media de la luvia: 0,0071 gramos/litro
  • Salinidad media del agua evaporada: 0 gramos/litro


Ahora, haciendo una sola multiplicación (volumen x salinidad) pero con muchos ceros, podemos ver el balance de las sales en el oceano (a ver si con tanto cero no me he equivocado):




Más de 3.500 millones de toneladas de sales llegan al mar todos los años. Y no sale ninguno. Dicho de otra forma. si el agua de los océanos fuera agua destilada (es decir sin ningún tipo de sal disuelta) los aportes continentales (y la lluvia en mucha menor medida) tardarían menos de 15.000 años en llegar a niveles salinos actuales (recordar que la salinidad actual es de 35,5 gramos/litro). La idea es antigua. Edmund Halley , el astrónomo inglés la propuso en 1715 para calcular el tiempo necesario para que se haya acumulado la sal en los océanos partiendo de un agua sin sales, aunque no efectuó los cálculos porque no tenia suficientes datos.



Pues los datos ya los tenemos. Y vemos que aquí falta algo porque los cálculos están en contradicción con lo que sabemos: que la salinidad se ha mantenido constante desde hace muchííísimo tiempo.


Hay algo más que no se había tenido en cuenta. Pensemos en vías alternativas.


Varios procesos pueden afectar a la cantidad de sal del mar. Por un lado está la sal que vuelve a la tierra junto a las microgotas de aerosol marino que, transportado por los vientos, llegan a tierra. Pero eso no las aleja demasiado y unas simples lluvias las hacen volver.


Otro proceso sería una perdida de solubilidad de las sustancias y que se depositasen en el sedimento. Pero esto no parece que ocurra con la suficiente intensidad para retirar tantas sales como 3.500 millones de toneladas cada año.


Así estaba la cosa a mediados de los 70 del siglo XX (decirlo así me suena raro, yo iba al cole entonces! cosas de la edad) cuando apareció un viejo héroe de la guerra fría: Alvin. Ahora sí: Inmersión, inmersión!!.

Alvin es un submarino construido por el ejercito americano que sustituyó al programa de fondos abisales del Trieste (el Trieste es el batiscafo que llegó al fondo de la Fosa de las Marianas -casi 11 kilómetros de profundidad- en 1960. Sólo se ha llegado esa vez. A la Luna se ha llegado más veces). Puede llevar a tres tripulantes durante 10 horas y la profundidad máxima que puede alcanzar es más de 4.000 metros.


Fue el Alvin quien encontró la bomba de hidrógeno que cayó en Palomares en 1964 (gracias a las indicaciones del pescador “Paco el de la bomba”). Por si no lo sabíais hubo un accidente entre un B-52 y un avión de aprovisionamiento sobre el Mediterráneo, cerca de la costa de Almería. Se perdieron 4 (¿o fueron 5?) bombas de hidrógeno y al menos una que cayó en tierra esparció unos 80 kg de plutónio. Los niveles radioactivos de la zona, a pesar de la descontaminación efectuada por los americanos, aun hoy se hacen notar. Pues en este incidente, una bomba cayó al mar sin localizar y se recuperó intacta gracias al Alvin.



En 1977, y bajo control civil, el Alvin (por supuesto lo pilotaba alguien pero no he sido capaz de encontrar sus nombre) descubrió las llamadas "chimeneas hidrotermales oceánicas". Se trataba literalmente de chimeneas que bombean agua caliente cargada de azufre y metales como el hierro y que ha desarrollado un ecosistema que no depende de la luz, sino de la energía de los compuestos del azufre.



Y aquí viene la solución al enigma. Esas chimeneas expulsan agua que se ha calentado en el interior de la corteza terrestre. Y esa agua es la que previamente se ha filtrado a la corteza desde los fondos. Al llegar a las rocas basálticas muy calientes del interior de la tierra se “destila” dejando atrás la sal que llevan (luego, en el camino de vuelta por la chimenea cogen el azufre y las otras sustancias, cambiando completamente la química del agua). Es lo que se llama "sistema hidrotermal oceánico".


Podemos entenderlo mejor haciendo un experimento en nuestra cocina. En una olla a presión pon agua y mucha sal. Pruébala. Es tonto decirlo pero está salada. Ahora tapa la olla y ponla al fuego. Cuando se haya calentado el agua comenzará a salir vapor por la válvula. Con cuidado de no quemarte coloca un vaso en el chorro de vapor. Se acumularán gotitas de agua en él. Déjala enfriar y pruébala de nuevo. Ya no tiene sal. La sal se ha quedado en la olla.


Igual pasa en las chimeneas oceánicas. Se expulsa el agua de mar sin las sales marinas, quedándose estas en la corteza terrestre. Nuestra sal perdida está literalmente debajo de la alfombra. Enigma resuelto. La sal de más está retenida en el interior de la corteza terrestre.


¿Que os parece? Vaya entrada más salada me ha salido. Con la tontería de las patatas fritas hemos descubierto y resuelto un enigma científico gracias a un pequeño submarino que encontró una bomba perdida.



SALUT I SALAT!

PD: Hoy os pongo deberes. Debéis escuchar la canción "Mi agüita amarilla" de los Toreros Muertos. Una lección sobre el ciclo del agua.

04 marzo 2007

Breve de hoy: El eclipse de ayer

Ya os habréis enterado. Anoche hubo eclipse lunar total visible desde toda Europa. Las condiciones de observación desde Barcelona fueron buenas (o todo lo buenas que pueden ser debido a la contaminación lumínica de la ciudad). El viento limpió la atmósfera dejando una visión clara de la Luna.


Además el eclipse era parcialmente visible desde mi casa. Por eso monté el telescopio en la galería y pude observar la fase final del tránsito de la Luna por la sombra de la Tierra. Estaba preciosa, con una porción iluminada por el sol y otra iluminada por la luz desviada de la atmósfera terrestre (por eso se ve roja).


Aunque no hacen merito a las imágenes del telescopio os muestro las fotos que hice en condiciones penosas con mi sencilla cámara. Estas imágenes no se ven bien pero las hice yo mismo.

Para que conste.

Mi telescopio, un Meade 70 Autostar. La Luna al fondo.

La Luna a través del ocular del telescopio
y con el objetivo de la cámara dentro de él.
Es lo mejor que pude obtener a pulso.


Lili, que está guapísisma a esas horas, acompañandome.



SALUT!

Las velocidades de la luz

Adiós a Edison. Esta semana he cambiado todas las bombillas de mi casa por otras de bajo consumo (aprovechando una oferta del IKEA). De esta forma gastaré cerca de 1/6 de la electricidad para iluminación que con las viejas bombillas de incandescencia (la electricidad hace que el filamento de wolframio de la bombilla se ponga muy caliente, incandescente, y emita luz. Sólo el 5% de la energía eléctrica se convierte en luz y el 95% restante en calor. Son, pues, muy poco eficientes energéticamente).

El féretro de mis bombillas de filamento


Bueno todas, todas no. He dejado algunas bombillas antiguas para ciertos lugares de paso. Las bombillas de bajo consumo necesitan varios segundos para activarse y hasta pasado un minuto no dan suficiente luz. Para lugares donde solo se está unos segundos, como en el habitáculo de la lavadora, la rapidez del encendido de las bombillas de filamento hacen que el invento de Edison sea el más apropiado. Y esto da pie a esta conversación:

- Papa, por qué no cambias la bombilla de la lavadora?

- Porque en ese rincón estamos poco rato y las bombillas nuevas tardan en encenderse.

- Ah, ya lo entiendo. La luz de las bombillas viejas va más rápido que la de las nuevas.

- Bueno, Raül. No exactamente. La luz de cada una de las bombillas va a la misma velocidad, lo que ocurre es que tarda más en salir en las nuevas.

- Va muy rápida la luz?

- Si. Es lo más rápido que existe.

- ¿Tan rápido como un coche?

- Mucho más. Y mucho más que un cohete.


De hecho la luz va tan rápida que en la antigüedad se pensaba que podría ser instantánea o lo que es lo mismo de velocidad infinita. Otros pensaban que la velocidad de la luz no era instantánea sino tan rápida que lo podía parecer pero con una velocidad limitada. Pero ¿como se mide algo que va extremadamente rápido? ¿como se mide la velocidad de la luz?


Unas preguntas que tu, ingenioso lector, supondrás que intentaré responder. Supones bien.


Galileo Galilei (no confundir con la sala donde actúan Faemino y Cansado en Madrid . Hablo del científico italiano) pensaba que la luz no era instantánea y para medir su velocidad propuso un experimento con dos lamparas de aceite separadas varios kilómetros (no hizo la prueba él mismo porque estaba casi ciego en 1638) . Dio instrucciones a un ayudante para hacer una señal con la linterna y al otro ayudante le dijo que repitiera la señal cuando viera la primera. El italiano pensó correctamente que la señal de luz viajaría de un observador a otro en un viaje de ida y vuelta. Midiendo el tiempo entre ambas señales se podría conocer su velocidad.


Recordar de no confundir con la sala donde
actuan los grandes Faemino y Cansado


Aunque el experimento era correcto, Galileo no consiguió medir la velocidad de la luz. Se dio cuenta de que el tiempo de reacción necesario para responder a las señales con las linternas era demasiado grande comparado con el tiempo que tardaba en viajar la luz de un punto a otro. O bien la velocidad de la luz en muchísimo mayor que la velocidad de reacción en las señales o bien la luz tiene una velocidad infinita (recordar que es lo mismo que decir que es instantánea). Galileo prefirió pensar que la luz era muy rápida.


Pocos años después, en 1676 y gracias al telescopio perfeccionado por Galileo, el astrónomo danés Ole Rømer se dio cuenta que existía un discordancia en el tiempo que tardaba en pasar Jupiter por delante de su satélite Ío (un eclipse jupiteriano) según la epoca del año. Cuando la Tierra estaba más cerca de Júpiter Io tardaba 42,5 horas en girar alrededor de Júpiter. 6 meses después existía una diferencia entre los cálculos de giro de Io y lo que se observaba. Ya que la Tierra, en su giro alrededor del Sol se había separado de Júpiter. el danés pensó que el retraso se debía a lo que la luz tarda en recorrer esa distancia hasta la Tierra. Total 22 minutos. Christian Huygens completó los cálculos con distancias y dio a la luz una velocidad de 220.000 km/s.


Io visto desde el Voyager


En 1849, los físicos franceses Hippolyte Fizeau y Léon Foucault idearon un aparato para medir la velocidad de la luz mediante una serie de espejos, uno de ellos giratorio. Se basaba en dividir un rayo de luz en dos, hacerlos recorrer distancias diferentes a cada rayo y luego compararlos. Conociendo la velocidad de rotación y las distancias entre espejos, Fizeau fijó la velocidad de la luz en 313.000 km/s. Luego Foucault perfeccionó el dispositivo ajustando el resultado a 298.000 km/s.




Con un aparato también basado en espejos giratorios Albert A. Michelson volvió en 1922 a la idea de Galileo de hacer mediciones lejanas entre montañas. Con sus espejos situados entre el Monte Wilson y el Monte San Antonio, distantes unos 40 km y tras 4 años haciendo mediciones muy muy exactas de distancias obtuvo un valor para la luz de 299.796±4 km/s. Lástima que después de tantos esfuerzos en medir con la máxima exactitud la distancia entre las montañas, un terremoto las alteró, comprometiendo los resultados.


Michelson


Actualmente la velocidad de la luz se ha precisado en 299.792,458 km/s en el vacío. Einstein, en su Relatividad Especial, le asignó la letra “c” a la velocidad de la luz y postuló ya dijo que la luz siempre iría a esa velocidad, ni más lento ni más rápido. Siempre... en el vacío.


Hay una forma de “frenar” a la luz. Y es hacerla pasar por un medio que no sea “vacío”. Por ejemplo, en el aire “c” es 299.705,54 km/s, en el agua 224.900,57 km/s, en el diamante 124.034,94 km/s ...


Incluso es posible hacer que la luz vaya más lenta que nosotros en coche, pongamos a 60 km/h. Existe un estado de la materia llamado “condensado de Bose-Einstein” que se consigue cuando un gas como el metano es enfriado hasta casi el cero absoluto (el cero absoluto está más de 273 ºC por debajo del 0 de nuestros termómetros caseros). En esas condiciones una gran cantidad de átomos se encuentra en forma de mínima energía posible (o mejor dicho, están todo lo quietos posible que permite el principio de indeterminación).


Algo parecido le ocurre al hielo donde sus moléculas están bastante quietas comparado con el agua líquida con sus moléculas moviéndose mucho más vigorosamente. Si el hielo lo enfriamos más, las moléculas estarán aun más quietas. Así hasta cerca del cero absoluto. Las moléculas de agua superhelada estarían muy muy quietas. Eso es un estado de minima energía. Haciendo eso con un gas obtendríamos un condensado Bose-Einstein.


Pues bien. Un condensado Bose-Einstein tiene unas extrañas propiedades. Toda la masa macroscópica (eso significa que se ve a simple vista) de átomos superenfriados se comporta como un solo átomo. Además tiene superconductividad (no presenta resistencia a la electricidad) y super fluidez (su viscosidad es cero). Y en 1999 la física danesa Lene Hau midió la velocidad de un rayo de luz dentro de un condensado y su resultado fue de 17 m/s. Esa velocidad se alcanza con un ciclomotor.


¿Que te parece?


Una última cosa sobre la luz. ¿Queréis medir su velocidad en vuestra casa? Se puede hacer en vuestra cocina y en pocos pasos.



Primero acercaros a una tienda de chuches y comprar una bolsita de ositos, otra de dentaduras, otra de nubes y unos cuantos regalices. En el microondas colocar un regaliz sobre el plato. Es importante que consigáis que no gire el plato (en el mio puedo quitarle unas rueditas). Encender el microondas a baja potencia unos segundos. El efecto de las microondas sobre el regaliz hará que éste se curve en varios sitios. Medir la distancia entre las curvas. Y luego dale la vuelta al microondas y encuentra la etiqueta de sus características. Los microondas emiten ondas a una frecuencia determinada que hace vibrar a las moléculas de agua (y eso es calor). La frecuencia está descrita en la etiqueta posterior. Toma nota del valor. El mio tiene una frecuencia de 2450 Mega Hercios (un hercio es una vibración por segundo. Un mega hercio son un millón de vibraciones por segundo).


Pues resulta que:


Distancia entre curvas del regaliz x Frecuencia del microondas x 2.000.000 = c


Es decir, podemos deducir la velocidad de la luz en el aire con un regaliz y un microodas.


Güay, eh? Y como es eso? Podéis conocer la razón, incluidas fotos del proceso, en en esta entrada del blog “Cuaderno de bitácora estelar” que es de donde la he consultado.


Y el resto de las chuches son para saborear el triunfo. Adios Edison.

SALUT I LLUMMMMMMMMMMMM!!