miércoles, 30 de noviembre de 2016

Soy un átomo

Una nueva colaboración con la red Naukas:


Soy un átomo.

No puedes verme… pero estoy aquí. Justo frente a tus narices.
No importa hacia donde mires, qué tan lejos o cerca… qué tan arriba o abajo, siempre habrá allí uno de nosotros… aunque no nos veas.

No… no es un acertijo, es solo una metáfora para que te des cuenta de que todo lo que ves (y también lo que no ves) está hecho de entidades como yo.
¿Te sorprende la palabra “entidad”?,
Verás… en realidad no existe una palabra que me defina. Soy “eso” que conforma la materia; eso que constituye todo lo que te rodea, incluso a ti mismo.

Mírate la punta del dedo… justo allí, hay una célula… y en ella millones de moléculas, algunas pequeñitas, y otras gigantescas, como las proteínas… dentro de ellas, miles de entidades como yo estamos enlazadas formando cadenas, logrando que esa molécula cumpla su función biológica, por ejemplo, reparar el tejido de tu piel luego de un rasguño.
También podemos estar en el fondo de tu retina, formando parte de un pigmento que te permita distinguir los colores… o en el interior de un glóbulo rojo, transportando el oxígeno que estas respirando… o en un neurotransmisor en lo profundo de tu cerebro, permitiendo que las neuronas se comuniquen para que interpretes esto que estás leyendo…
Allí donde quieras, allí donde imagines, incluso donde nunca imaginarías, estamos.

Ahora que he logrado captar tu atención, te voy a contar mi historia:

Continuar leyendo en Naukas:
 http://naukas.com/2016/11/30/soy-un-atomo/

jueves, 24 de noviembre de 2016

¿Estaba hace 100 años la gente tan loca como ahora?

Bueno, seguramente te sorprende la pregunta... pero termina de leer esto antes de dar una respuesta ;-)

A principios del siglo XX la gente vivía una época dorada, donde inventos fantásticos se conocían a diario, donde el futuro era grandioso y donde todo era posible.

Los parques de diversiones no eran la excepción y pronto competían por tener las atracciones más sofisticadas en un alarde de técnica e ingeniería. Claro, eso implicaba el riesgo de que a veces se proyectaran las cosas más insólitas, por no decir delirantes.

Si quieres un ejemplo, mira este boceto de 1919:


Si... no lo estás imaginando mal: Se trata de un cañón que dispara una "bala" con gente en su interior, sobre esa rampa de agua para descender e intentarlo de nuevo... si tienes las agallas!.

Este proyecto fue presentado por unos neoyorquinos a la revista "El experimentador eléctrico", afirmando:
"Aunque, a primera vista, pueda parecer imposible construir un artilugio de atracciones tan atrevido como éste, un poco de reflexión mostrará que no es tan imposible en absoluto"
La idea era que los "pasajeros", sujetos a unas sillas cardánicas viajaran dentro de la bala, disparados por un cañón hacia una estructura que los recibía a 30 metros de altura, para luego hacerlos descender por una rampa de agua.

Aquí el  diseño de la bala y sus sillas:



Parece que el dilema de los diseñadores fue decidir si usar pólvora, aire comprimido o impulsos electromagnéticos para impulsar el proyectil... así que finalmente todo quedó en el papel.

De todas formas... ¿te animarías a subirte?
Bueno, ya ves, no se si más o menos locos que ahora... pero "locos" hubo en todas las épocas.
;-)

Fuente:
http://ibytes.es/electric-gun-una-locura-de-atraccion-propuesta-por-dos-inventores-de-nueva-york-en-1919.html

martes, 22 de noviembre de 2016

Un reloj que dure diez mil años.

Medir el tiempo... controlarlo... dominarlo.
Pocas cosas en la historia humana generaron tanta pasión como poder medir el tiempo, para regir los destinos de una civilización.
Al principio debe haber sido para poder conocer el momento de sembrar y de cosechar... seguramente también saber cuando tendría cría el ganado.
Luego para organizar el trabajo de manera equitativa, o para programar las obras que se realicen.
Mas tarde para definir los ganadores de las competencias, y seguramente también para marcar el momento de adorar a los dioses.

Medir el tiempo es una obsesión que acompaña a las culturas humanas desde sus albores.
El sol, la luna, las estrellas, el agua, el arena... eran suficientes al principio.
Pero pronto se necesitaron mejores mediciones, y aparecieron los engranajes, y el péndulo... esa fantástica obra del ingenio que multiplicó por cien la exactitud de las medidas.
Por último toda la ingeniería humana desarrolló las maneras mas diversas de lograr el control infinitesimal del tiempo, usando la electrónica, y los propios átomos para ello.

Pero todos los mecanismos e ingenios para medir el tiempo, tienen un defecto: no duran para siempre.
Es curioso que cuanto más exactitud le pidamos a nuestra medida, más efímero se torna el dispositivo: Un trozo de roca convenientemente colocado en un espacio de terreno plano puede durar milenios, pero el mas sofisticado de nuestros relojes modernos necesita de ser recargado de energía en pocos días u horas, si no de forma permanente.

  • ¿Sería posible construir un reloj que dure diez mil años, y siga funcionando aún si nuestra especie ha desaparecido?


Te pido que te detengas en la cifra: diez mil años.
Eso es más de lo que tiene la especie humana como ser civilizado. Hace 10.000 años apenas estábamos dejando de ser cazadores-recolectores, para reunirnos en pequeñas tribus que descubren la agricultura. Las primeras civilizaciones nacieron hace bastante menos que eso... las pirámides de Egipto tienen apenas la mitad de ese tiempo.


  • ¿Podemos realmente construir un reloj que dure un tiempo similar, hacia el futuro?
  • ¿Cómo serían las civilizaciones humanas dentro de cien siglos, si es que existe todavía la especie humana?
  • ¿Como lograr que ellos entiendan para qué sirve un mecanismo semejante, capaz de mantenerse funcionando, si pudiera construirse?
  • Y después de todo...¿Para qué serviría un objeto así?


William Daniel Hillis tuvo ésta idea en 1986:
Cuando yo era niño, la gente solía hablar de lo que pasaría para el año 2000. Ahora, treinta años después, todavía hablan de lo que sucederá en el año 2000. El futuro ha ido disminuyendo año por año durante toda mi vida. Creo que es hora de que comencemos un proyecto a largo plazo que haga que la gente piense más allá de la barrera mental del Milenio. 
Me gustaría proponer un reloj mecánico grande, impulsado por cambios estacionales de temperatura, que haga tictac una vez al año, suenen "bongs" una vez al siglo, y el cucú salga cada milenio.

Decirlo es muy simple... hacerlo, una tarea monumental. Sin embargo, muy pronto varios entusiastas se involucraron en la idea y surgió un proyecto: construir el reloj que dure diez mil años.


En 1996 se creó la fundación "The Long Now", y en 1999, justo para el cambio de milenio, el primer prototipo estaba funcionando.

Prototipo del reloj  de los 10.000 años.

Claro, una cosa es el prototipo y otra el verdadero.

  • Su tamaño debería ser descomunal, debería estar construido en los materiales más resistentes conocidos, ubicado en un lugar a prueba de cualquier cataclismo, la perfecta calibración del mismo debería lograr que los cambios climáticos no afectaran su funcionamiento, debería poder ser mantenido por las generaciones futuras, aún sin tecnología de avanzada, sino apenas algunas herramientas metálicas, y por supuesto, debería funcionar solo gracias a los cambios térmicos entre el día y la noche.
Si bien no hay fecha prevista para su emplazamiento, lentamente se está construyendo. Obviamente aún hay más preguntas que respuestas... pero el tiempo no es precisamente un factor limitante para éste proyecto.


Más info y detalles sobre el proyecto, aquí:

Aquí un paper del inventor con los avances del proyecto en 2011:

miércoles, 16 de noviembre de 2016

¿Vivimos en la espuma?

Tal vez la tecnología esté convirtiendo nuestra existencia en eso... simple espuma.

Burbujas de espuma

  • Te levantas a la mañana y lees las noticias en tu dispositivo preferido... pero no todas, sino solo las que el sistema ha seleccionado para ti de acuerdo a tus preferencias. Cómodamente inmerso en una burbuja informativa.
  • Mientras viajas, te conectas al servicio de streaming y escuchas solo las canciones preseleccionadas por ti. Disfrutas de tu burbuja musical.
  • Buscas algo en internet, pero el buscador (que conoce tus hábitos de búsqueda) te muestra solo los resultados que coinciden con tu historial. Agradeces no tener que filtrar la información y poder acceder a tu burbuja de conocimiento.
  • Tu dispositivo se conecta por bluetooth a los parlantes de tu auto y llevas a cabo una conversación sin siquiera tocarlo. Disfrutas de tu burbuja de conectividad.
  • Vas caminando por la calle mientras eres monitoreado por la vigilancia de las cámaras urbanas. Aunque lo ignores, estás inmerso en una burbuja de vigilancia.
  • Abres tu correo electrónico y docenas de anuncios "personalizados" inundan tu casilla... ellos ya saben qué auto prefieres, qué comida te satisface, o qué tipo de chica te atrae... es la burbuja del marketing.
  • Conectas con tu red social preferida para que tus "seguidores", "fans", o "amigos" sepan lo que haces, piensas o dices, aunque no les importe demasiado... total a ti tampoco te importa lo que ellos dicen, pero igual los sigues. Solo quieres "conectarte" a sus burbujas de opinión, y asegurarte que ellos conecten con la tuya.
  • Cada palabra que dices, cada foto que envías, cada video personal que grabas, está en la nube... y formas parte de la inmensa burbuja del Big-Data.
  • Te acercas a un comercio para comprar eso que tanto te gusta... pagas con tu tarjeta, y todo el sistema bancario se entera al instante. Eres parte de la burbuja financiera.
  • Te enteras por el noticiero que la bolsa de un desconocido país cayó estrepitosamente, y te advierten que eso te costará caro... aunque no tienes idea del porqué. Bienvenido a la burbuja bursátil.
Podría seguir horas detallando ejemplos donde cada uno de nuestros actos, por insignificantes que parezcan, están siempre enlazados de alguna manera a una invisible y sutil red que nos "rodea" como miles de burbujas.
De alguna manera, nuestra vida cotidiana se ha convertido en eso... espuma. 

Esta "espuma" nos da confort, seguridad, nos brinda deliciosa inmediatez y reduce al mínimo nuestro esfuerzo para obtener lo que deseamos.
Como forma de pago por ese servicio le damos a "la espuma" toda nuestra información, toda nuestra intimidad, le confiamos todos nuestros secretos, y le ofrecemos fidelidad...
Pero el verdadero precio no es ése.
El precio mas costoso que pagamos es el de la ignorancia.
  • Si solo nos ofrecen la música que queremos escuchar... ¿cuántas deliciosas melodías nos perdemos de conocer?
  • Si solo recibimos las opiniones que nos agradan... ¿Cuántas verdades incómodas ignoraremos?
  • Si solo accedemos a la información que nos interesa... ¿cómo ampliaremos nuestro criterio ante nuevos desafíos?
La espuma nos protege... pero nos aísla.
La espuma nos hace sentir cómodos... pero nos adormece.
La espuma nos brinda seguridad... pero nos encierra.
La espuma nos miente.

Tal vez sería buena idea, de vez en cuando, salirse de la espuma y pasar unos días en el campo para tomar contacto directo con la única burbuja que realmente importa. 
Una burbuja que no es virtual... es cósmica.
La única burbuja que realmente nos contiene, nos protege, nos alimenta y nos cuida... y sin la cual no podríamos vivir.
La llaman... "Naturaleza".



lunes, 14 de noviembre de 2016

try SCE to aux

Hoy, viendo este tweet de Puerta de Tannhäuser, recordé aquella curiosa historia de la época de oro de la conquista espacial... que voy a tratar de relatar brevemente aquí.

A fines del año 1969 la segunda misión tripulada a la Luna estaba por despegar a bordo de la nave Apolo XII.

  • Seguramente recuerdas de memoria los nombres de los tres primeros viajeros a la luna, por no tienes ni idea de quienes fueron los tres segundos... bueno, así es el ser humano... solo importan los primeros.
    Te los recuerdo ahora: eran
    Pete Conrad, Dick Gordon y Alan Bean ;-)
Estaban a bordo de una pequeña cápsula a 110 m de altura, en la punta de una bestia llamada "Saturno V", repleto de combustibles y oxígeno líquido, cuando empiezan a caer unas gotas sobre la ventanilla. Sin embargo, las condiciones estaban dentro de la normalidad, por lo que se inicia el despegue.
A los pocos segundos de ascenso, Conrad ve por la ventanilla un destello enceguecedor, mientras que los paneles de control de la nave empezaron a titilar en rojo con indicaciones de fallas de sistemas por todos lados... un rayo había impactado en la estela de gases ionizados que deja tras de sí el cohete.

Momento del impacto del rayo sobre la estela del cohete

Por si esto fuera poco, a los 16 segundos, un segundo rayo impacta sobre el cohete, ya a 4 Km de altura sobre La Florida... los sistemas de a bordo caían uno a uno, mientras en tierra la telemetría estaba destrozada y mostraba números sin sentido. Nadie sabía qué hacer.

La opción era simple:
Activar el dispositivo de escape para desprender y alejar la cápsula del cohete y hacer un amerizaje de emergencia.
Gerald Griffing, comandante de la misión se dirige entonces al encargado de sistemas eléctricos, John Aaron, un ingeniero de 24 años, y le pregunta: "- ¿Ves algo?"
El joven ingeniero, no contesta... y en un instante de inspiración se acerca al micrófono y dice:
- Flight, try SCE to Aux... (tripulación, prueben SCE a Aux... )
 Conrad pregunta intrigado: "¿Qué demonios es eso?" Pero Bean recuerda que hay un pequeño comando llamado SCE , abajo a su derecha, y lo acciona:

Comando SCE

SCE significa "Signal Condition Equipement" y el joven ingeniero de 24 años acababa de recordar que en una de los tantos entrenamientos había preguntado qué era aquel interruptor.
Aaron recordó que cuando los indicadores en la pruebas se volvían locos, pasándolos a modo "auxiliar" se corregía el problema... y eso es lo que intentó.

Nadie de sus colegas en tierra, ni la tripulación de la nave sabía en ése momento qué diablos estaba ordenando hacer Aaron... pero ante la absoluta incapacidad de hacer otra cosa, se quedaron expectantes a ver qué sucedía.

Por suerte, en la nave al menos uno de los tripulantes recordaba aquel interruptor, y aún sin saber para qué servía, lo accionó.
De hecho, ese comando no había sido diseñado para una situación semejante... pero funcionó.

Los sistemas de a bordo se reconfiguraron, y todos los indicadores, tanto en la nave como en tierra, volvieron a la normalidad.

Este es el joven ingeniero John Aaron:




Por supuesto, la tensión continuó durante todo el viaje, ya que aunque se solucionó el problema de telemetría y datos, no se sabía si los rayos habían dañado algún otro sistema vital.
Por suerte la misión pudo cumplirse con éxito y los astronautas llegaron a salvo de retorno a la tierra.

Misión Apolo XII en la Luna


El joven ingeniero se transformó en una celebridad, respetado por todos sus colegas.
No cualquiera mantiene la calma en una situación de emergencia extrema para dar una orden arriesgada, pero lógica, donde nadie sabe qué hacer.

Aquí una entrevista a los involucrados y los audios del incidente:



Más info:
http://tryscetoaux.com/
http://www.universetoday.com/98484/this-day-in-space-history-apollo-12-and-sce-to-aux/
https://www.youtube.com/watch?v=IQJqAYTwx5g

jueves, 10 de noviembre de 2016

¿Cuál es el ser mas resistente sobre la tierra?

Bueno, convengamos que es una pregunta capciosa... ¿A qué nos referimos con "resistente"?
Asumiremos como definición que "resistir" signifique tolerar o aguantar una acción en su contra.
Por lo tanto, podemos pensar en una resistencia física a la presión, o a la fuerza, o a la radiación, o a agentes tóxicos, o a... sería una lista muy larga, ya que debe haber miles de formas de resistir a algo.

Entonces... ¿cómo definir cuál es el mas resistente?
Bueno, vamos a imaginarnos una situación extrema, casi intolerable para cualquier ser vivo, y veamos cuál se le acerca:

Supongamos que a un ser vivo lo sometemos a las siguientes pruebas:


  1. Lo dejamos durante 10 años sin acceso al agua
  2. Lo exponemos a una temperatura de 150 ºC
  3. Luego lo congelamos a -196 ºC
  4. Posteriormente lo sometemos a un ambiente de 6.000 atmósferas de presión
  5. Luego lo exponemos a la radiación cósmica del espacio (sujetado afuera de la nave)
  6. Por último lo irradiamos un buen rato con rayos X.



Las probabilidades de que algún ser vivo que podamos imaginarnos resista siquiera a una sola de esas pruebas, es bastante limitada... así que deberemos pensar en uno que no podamos imaginar.

Ese inimaginable ser, debería tener una tremenda coraza protectora, encapsulado de forma de poder aislarse de semejante agresión...

Pero resulta que Madre Natura no tiene en cuenta nuestra imaginación a la hora de evolucionar a sus criaturas, así que ella solita se encargó de resolver el problema.

Les presento al osito de agua:

Tardígrado (también llamado "Oso de agua")

Mide menos de 1 mm de largo, viven plácidamente el los musgos de las zonas húmedas de cualquier jardín, se mueven muy lentamente y se alimenta succionando los jugos vegetales de las plantas que habita con su particular "boca". 
Obviamente, salvo su peculiar aspecto pasaría totalmente desapercibido... pero apenas se siente agredido, despliega toda una batería de defensas y "superpoderes" que lo hace prácticamente inmortal.
Comienza entrando en una proceso de  "criptobiosis" (especie de animación suspendida) mientras se mantiene vivo con solo el 3% de agua en su cuerpo. Por otro lado, su ADN se recubre de una proteína que lo protege de las radiaciones ionizantes.



Como imaginarás, todas estas capacidades de supervivencia hacen del pequeño "oso de agua" uno de los bichejos más estudiados por los biólogos:

El objetivo: aplicar el estudio del genoma del animal más resistente del planeta en la búsqueda de curas o soluciones para el ser humano. Este último hallazgo podría proteger, en parte, a las células de pacientes de cáncer que son sometidos a radiación. Es solo un ejemplo de todo lo que nos queda por aprender de un microanimal que después de estar congelado a 80 grados bajo cero durante 10 años solo necesita, tras la descongelación, 20 minutos para empezar a andar de nuevo.  
Una criatura que desde que apareció en la Tierra, hace alrededor de 500 millones de años, ha sobrevivido a cinco extinciones masivas.
Fuente:

Mas info:


martes, 8 de noviembre de 2016

Los enantiomorfos y el misterio de la luz polarizada

Bueno, si no te asusta semejante título... es que tienes agallas para las cosas raras!
(en realidad, es mas simple de lo que parece ;-))

Vamos a empezar por el final... ¿sabes lo que es la luz polarizada? ¿No? es simple:
Imagínate un rayo de luz. Sus fotones vienen vibrando... pero son muchos, y cada uno vibra en el sentido que le parece. Eso es "luz normal":

Rayo de luz natural, vibrando en todos los sentidos.

Ahora supongamos que ponemos delante de ese haz de luz un filtro que solo deja pasar los que vibran en un solo sentido, por ejemplo, en sentido vertical. Eso es "luz polarizada".

Luz polarizada
Los filtros que logran esto son "filtros polarizadores" y logran dejar pasar solo una fracción de la radiación luminosa, reflejando las otras.


Filtro polarizador frente a una pantalla LCD
  • (ahora seguro entiendes porqué no existen los "cristales polarizados" en anteojos o automóviles, sino, (a lo sumo), los "cristales polarizadores", ya que lo que se "polariza" es la luz, no el cristal... :-) )

Si miras la luz polarizada a ojo desnudo, no vas a notar mucho la diferencia... pero en fotografía, por ejemplo,  pueden lograrse cosas interesantes, como esta:

Imagen fotográfica sin (izq.) y con (der.) filtro polarizador

Pero no es esa propiedad la que nos ocupa hoy, sino otra propiedad muy especial de algunas sustancias que se puede observar con la luz polarizada:

Ciertas moléculas tienen la capacidad de "rotar" o girar el plano de la luz polarizada, de manera muy especial.
Imagínate que después de haber porlarizado la luz, ésta viene vibrando en un único plano, por ejemplo el vertical (como en el gráfico anterior)... Pero si pasa por una solución de la sustancia en cuestión, ¡el plano de vibración de la luz cambia!

Rotación del plano de la luz polarizada

De alguna manera, las moléculas de la sustancia hicieron que la luz "rote" su plano de vibración.
Lo interesante de este tema es que:
  • Cada sustancia que posea ésta capacidad, rotará la luz polarizada en un ángulo único y específico. Tanto como para dicho ángulo de rotación permita identificarla perfectamente por ésta única propiedad. A esta propiedad se la denomina estereoisomería.
Bien, ya sabemos dos cosas:
  1. sabemos qué es la luz polarizada.
  2. Sabemos que existen sustancias que pueden rotar el ángulo de dicha luz.

Vamos a la tercera: 
Para ello, necesito que mires tus manos. ¿son iguales?
En términos generales diríamos que sí... igual diseño, igual cantidad de dedos, igual tamaño... pero si te fijas bien, no son "iguales" sino más bien "exactamente opuestas". Como la imagen de un espejo.

Bueno, hay sustancias que son así. Existen en dos formas "especulares"... tienen los mismos átomos, unidos de la misma forma, pero si las observas con cuidado, son como tus manos... iguales, pero opuestas:


Moléculas quirales

A éste fenómeno se lo llama "Quiralidad", (de "χείρ" (kheír: mano en idioma griego clásico)
Existen numerosas sustancias que son "quirales", es decir, que existen en sus dos formas, llamados "enantiomorfos" (o enantiómeros)

Bien, ya sabes qué son los "enantiomorfos"... ¿y qué tienen que ver con la luz polarizada?
Como lo imaginarás, se trata de la estereoisomería... y sí. Es lo que sospechas... 
  • Muchas sustancias quirales rotan el ángulo de la luz polarizada, y cada enantiomorfo lo hace en un sentido totalmente opuesto.
Si te decía esta frase antes de explicarte todo lo anterior, no habrías entendido nada, pero ahora...es simple: 
Si una sustancia es quiral, y posee estereoisomería, cada enantiomorfo rotará la luz polarizada en un ángulo opuesto: Si lo rota en el sentido de las agujas del reloj, se lo denomina "dextrógiro" (D) y si lo hace en sentido antihorario se lo denomina "levógiro" (L).

¿Captas la idea?... bien. 
Y... ¿a qué viene todo esto?
Para explicarte porqué es tan importante probar concienzudamente cada droga que se use para un medicamento.

Recuerdas a la Talidomida?

En los '60, una empresa farmacéutica desarrolló un medicamento para calmar las nauseas de las mamás en los primeros tres meses de embarazo.

La talidomida era una sustancia quiral. Los desarrolladores del fármaco no lo sabían.

Talidomida en sus formas D y L

Uno de los enantiomorfos tenía los efectos deseados... el otro, causaba severas malformaciones en los fetos de los bebés, especialmente por la carencia o mínimo desarrollo de sus extremidades.

Ambos enantiomorfos estaban mezclados en la droga, y se desconocía totalmente que uno de ellos fuera tan nocivo... hasta que fue demasiado tarde. 
No solo si lo tomaban las madres era peligroso... incluso si era el padre el que tomaba el medicamento, sus efectos eran transmitidos por el semen al futuro embrión.
El fármaco provocó la denominada "catástrofe de la talidomida", ya que miles de bebés nacieron en todo el mundo con severas malformaciones irreversibles. Muchos de estos individuos tuvieron (y tienen) dificultades en integrarse en la sociedad a causa de su limitación física. 
Así que... ya sabes: si te preocupas porque un medicamento prometedor tarde tanto en aprobarse, mírate las manos.
 Interesante... y espeluznante, no?

Fuente:
http://elblogdebuhogris.blogspot.com.ar/2006/04/como-dos-manos-quiralidad-y-evolucion.html

miércoles, 2 de noviembre de 2016

De cafeteras y neutrones

En el excelente blog "Mientras, en Físicas" se explica hoy cómo es el funcionamiento de una cafetera italiana... y si alguna vez te has preguntado como diablos hace el agua para subir a la parte superior sin ninguna bomba que lo impulse, es bueno que le des una mirada al artículo en cuestión.

Cafetera tipo italiano o "Moka"



Cuando vi el artículo, inmediatamente recordé otro, que leí hace tiempo en otro excelente blog, llamado "Conexión causal", donde también se habla de su principio de funcionamiento... y además se preguntan sobre lo divertido que sería tener una cafetera de estas que sea transparente para poder ver el proceso.

Lo curioso es que, tal como se explica en ese artículo, el término "transparente" es relativo... ¿transparente a qué?
¿A la luz? evidentemente el metal no lo es... ¿a los rayos X? hmmm... tampoco es buena idea, ya que el metal es bastante opaco al los rayos X y para lograr atravesarlo, deberíamos tener una intensidad muy alta, que haría invisibles al agua y al café, que es lo que deseamos ver en definitiva.

Entonces... ¿cómo deberíamos "iluminar" a la cafetera para poder ver el interior de la misma, haciendo que solo el metal sea "transparente"?

La respuesta es: con neutrones.

Para explicar la idea voy a citar a la fuente, que ya lo hace de manera muy adecuada:
La capacidad del agua para frenar neutrones implica que el agua no es transparente a los neutrones. Esta “transparencia” está relacionada con una propiedad llamada sección eficaz (cross section en inglés) que es muy usada en física de partículas para cuantificar la probabilidad de interacción entre partículas o en general entre una partícula y un material. Por esto, la sección eficaz de un neutrón depende de la composición del material en el cual el neutrón se mueve. Elementos como hidrógeno poseen una sección eficaz alta, por esto el agua es un buen moderador en reactores nucleares, en cambio materiales como el aluminio poseen una sección eficaz pequeña, lo que significa que neutrones pueden atravesar aluminio como si fuese transparente.

 Es decir que los neutrones pasarán por el aluminio como si fuera vidrio, pero se frenarán en el agua como si fueran granos de arena disparados contra un pan de manteca.
Si ponemos un detector detrás de la cafetera, podremos ver el proceso!



¿Quieren verlo por ustedes mismos?
Aquí esta:


Todo sea por un buen cafe!
;-)

Más cosas vistas con neutrones, acá: https://www.psi.ch/niag/movies

Mas info:
https://mientrasenfisicas.wordpress.com/2016/11/02/como-funciona-una-cafetera-italiana/
https://conexioncausal.wordpress.com/2015/08/10/cafe-y-un-video-con-neutrones/

martes, 1 de noviembre de 2016

¿Puede algo tener temperatura negativa?

Bueno, si lo piensas rápidamente podrías decirme: "Claro!... hay muchas cosas que tienen temperaturas bajo cero!" pero obviamente no me refiero a la temperatura medida en centígrados o en  grados Farenheit, sino a la temperatura absoluta: esa por debajo de la cual nada puede existir.

Seguramente recuerdas a los "grados Kelvin" (no se dice así, pero así los conoce todo el mundo).
La escala Kelvin parte de una temperatura mínima posible en la naturaleza, llamado "cero absoluto"
Puedes imaginarlo como el estado más bajo de energía que pueda tener un objeto o sistema, en el que sus átomos dejan de vibrar.
Esa temperatura es de aproximadamente -273.15 ºC (ó -459.67 ºF) y en teoría, es imposible de alcanzar (aunque se ha logrado llegar extremadamente cerca de ese valor).

Cerca de esa temperatura las sustancias adquieren características muy particulares, como la superconductividad o la superfluidez, o incluso fenómenos cuánticos como el Condensado de Bosse-Einstein.

Entonces, volviendo a la pregunta:
¿podemos tener temperaturas menores al cero absoluto? la respuesta es simple: NO.

Pero... espera, esa no era la pregunta realmente.
Una cosa es tener temperaturas menores a cero, y otra es tener temperaturas negativas... y aunque te parezca una perogrullada, termodinámicamente hablando, no es lo mismo.

Entonces... ¿Puede algo tener temperatura negativa?... aquí la respuesta es: SI.
Para comprenderlo, primero debemos entender lo siguiente:
  • Hay dos formas de imaginarse a la temperatura, una (la mas habitual) como el movimiento de los átomos y moléculas... cuanto más rápido se mueven, más alta es su temperatura.
    Si "enfrías" al sistema, sus átomos y moléculas se mueven cada vez menos, hasta que (en teoría) dejarían de moverse... bingo! ese es el "cero absoluto".  Y como nada puede moverse a menos que "cero velocidad", no hay temperatura mas baja que cero.
  • La otra forma de entenderla es como la relación entre dos propiedades termodinámicas: Energía y Entropía. Esa relación (en una fórmula que no importa mostrar en éste artículo) permite conocer como varía la entropía de un sistema cuando se le agrega energía, y también deducir cuál es su temperatura.
Si bien éste concepto requiere entender de mecánica estadística y termodinámica para comprenderlo cabalmente, podemos hacer algunas analogías como para que sea visualizado, al menos superficialmente.
Solo necesitas tener noción de lo que es la energía interna de un sistema y lo que significa la entropía del mismo. Si quieres hacerte una idea básica, piensa lo siguiente:

  • Energía interna: Todo cuerpo posee una energía en su interior... puedes imaginarla como la suma de la energía de la vibración de los átomos y moléculas, mas la energía de las interacciones químicas o físicas entre esos átomos y moléculas.
  • Entropía: todo sistema puede estar más o menos ordenado... puedes imaginarla como una medida del grado de desorden que tiene dicho sistema (Ejemplo: el vapor hirviente tiene más entropía que un cubo de hielo, aunque se trate de la misma cantidad de moléculas de agua), 

Ahora podrás entender de qué se trata esto:

Supongamos que tienes un sistema cualquiera en el que, a medida que agregas energía, el sistema aumenta su entropía... ese sistema puede ser de dos tipos diferentes:

1) El mas común de todos es en donde no hay límite para la cantidad de microestados posibles del sistema, por lo que la entropía siempre aumenta cuando le agregas energía...
Un vaso de agua, una fábrica de chocolates, o el universo entero... generalmente ocurre eso. Cuanta más energía el agregas al sistema, más caótico se vuelve el mismo, y mas difícil es "conocerlo"...
Un cubo de hielo, un vaso de agua o una nube de vapor hirviente... a mayor energía, más "caos" y también más temperatura.

2) El otro tipo de sistema es un tanto particular.
Supongamos que tienes un sistema que tiene un límite para la cantidad de estados de energía posibles. Este tipo de sistemas no son habituales en la vida cotidiana, pero existen por ejemplo en electrónica o a nivel cuántico (puedes encontrar algunos ejemplos aquí), y en ellos ocurre algo muy particular... a medida que agregas energía la entropía aumenta, pero solo hasta cierto límite, dado que el sistema tiene un límite en la cantidad de estados posibles.
¿qué ocurre si intentas agregarle más energía a ese sistema?

Aquí viene la paradoja.
En ese sistema, si la entropía llega a su límite, significa que el sistema alcanzó temperatura infinita. Sin embargo, si continuamos agregándole energía como la entropía no puede aumentar, su temperatura tomará valores negativos.... es decir, será "mayor" a infinita.
Aunque esto es totalmente anti-intuitivo, es matemáticamente posible.

La entropía (S) crece hasta un máximo y luego decrece con
un aumento de la energía. (E)


Por consiguiente, la temperatura (T) toma valores negativos
ante el incremento de energía (E)


Lo importante es comprender que una temperatura negativa está "mas caliente" que una temperatura infinita.

Podríamos por lo tanto definir la escala de temperaturas así:

+0 K, … , +300 K, … , +∞ K, −∞ K, … , −300 K, … , −0 K."

Escala universal de temperatura

Puedes pensar con todo derecho que ésta interpretación de la temperatura es un tanto sofisticada y que en realidad no es más que un artilugio termodinámico derivado de una función que relaciona a la temperatura con la entropía y la energía... Sin embargo, ten en cuenta lo siguiente:

El concepto de "temperatura como medida de la velocidad promedio de las moléculas" no alcanza cuando comprendemos que podemos tener energía sin movimiento, y podemos hacer una analogía para comprenderlo!

  • Imagina un vaso con un montón de bolitas en su interior.
  • Si el vaso está en reposo, todos las bolitas estarán en el fondo (estado de mínima entropía, cuando la energía es mínima).
  • Ahora empieza a sacudir el vaso, y las bolitas se esparcirán por todo el volumen de forma aleatoria (más entropía cuando aumentaste la energía).
  • Si sigues aumentando la vibración, las bolitas terminarán por escapar del vaso mostrando una "temperatura" infinita... 
  • pero ¿qué ocurre si el vaso tiene una tapa?
  • Las bolitas no podrán escapar del vaso, y si la vibración es suficiente, ya no se quedarán repartidas por todo el volumen del vaso, sino que tenderán a amontonarse contra la tapa del vaso... es decir, estarán "más ordenadas" que antes! 
  • Eso significa que su entropía llegó a un máximo y luego decreció, pero su temperatura debió seguir aumentando hasta lograr valores negativos!
  • Bien... esa imagen te permite comprender un sistema donde a mayor energía la entropía decrece, y por lo tanto, la temperatura se vuelve negativa:



Y obviamente, sí... se han hecho experimentos donde éste fenómeno ha sido logrado.

Como sospecharás, este tipo de sistemas es altamente inestable, y a la mínima perturbación colapsan hacia sistemas estables donde la temperatura es positiva y perfectamente definida... pero eso no significa que no puedan existir.

Así que, ya lo sabes:

  • Si alguien te dice que se alcanzaron temperaturas menores al cero absoluto, corrígelos... explícales que "se alcanzaron temperaturas negativas", lo que no es lo mismo ;-)


Mas info:
https://en.wikipedia.org/wiki/Negative_temperature
https://conexioncausal.wordpress.com/2013/01/08/algunas-aclaraciones-sobre-la-temperatura-negativa/
http://naukas.com/2013/01/04/que-significa-que-un-gas-cuantico-tiene-una-temperatura-negativa/