Un átomo en la esquina de latinoamérica.

Siguiendo la línea iniciada por Eugenio (se deriva del griego antiguo eu que significa bien o bueno y el sufijo -genes que significa nacimiento) en Ciencia en el XXI y por Héctor en Libre Pensar, traigo la edición tijuanera (¡Ajua!) de un átomo en tu ciudad, al final pongo los links a las entradas correspondientes de ambos sitios.

Normalmente el tamaño de los átomos varía de acuerdo al número de electrones y protones que tiene, si es un ión positivo o negativo (los iones negativos son más grandes) o si esta formando un enlace. Para este ejemplo usaremos un átomo de hidrógeno (que forma el 75% de la materia conocida) y otro de cesio (que es cerca de 10 veces algo más grande que el átomo de hidrógeno), en realidad el concepto de diámetro atómico es algo ambiguo debido a la caprichosidad (¿Existe esa palabra?) de la mecánica que rige esas escalas y la naturaleza de las partículas, pero originalmente este es un ejercicio para la escuela, así que no profundizare demasiado.

Asumiendo que el diámetro del núcleo es 10,000 veces más chico que el diámetro atómico, podremos imaginar que un objeto como una pelota de tenis, con unos diez centímetros de diámetro (1x10^-1 m) es 10,000 veces más pequeña que el diámetro que tendría el átomo en esa escala, que seria (1x10^-1m*1x10⁴=1x10³m) lo que nos daría un nuevo diámetro atómico aproximado de 1 kilometro y un radio de unos 500 metros, entonces, el primer electrón no estaria a un kilometro, sino a 500 metros de la pelota de tenis, las o menos la distancia que hay del arco de la avenida revolución al Hotel Cesar (donde nació la ensalada cesar, exacto, no es italiana, sino tijuanense).

Para los despistados que nunca hayan checado donde queda el hotel, también hay un Carls'jr. en la misma esquina.

Sin embargo este primer ejemplo fue el de un átomo de hidrógeno, ¿Que pasaria si usaramos de ejemplo un átomo de cesio? el cesio tiene un radio aproximado de 260 pm mientras que el hidrógeno es de cerca de 25 pm, eso quiere decir que redondeando obtenemos un diámetro cerca de 10 veces mayor, para este ejemplo ya no podemos usar la misma pelota de tennis, ahora el núcleo seria del tamaño de una pelota de futbol (son más protones y neutrones) y la última capa (asumiendo que sea algo parecido a una esfera, que no lo es) estaria rondando los 5 kilometros, por ejemplo es la distancia aproximada entre la cafeteria de la UABC a los cines en plaza río:

Comparación entre la distancia del el electrón de un átomo de hidrógeno y los últimos electrones de un átomo de cesio.

Link de la entrada original de ciencia en el XXI

Link a la entrada en Libre Pensar

Asi mismo los invito a que realizen este ejercicio en su ciudad =]

*update 08/03/09 @ 11:39 pst, No me cuadran las medidas para ser sincero, investigaré un poco más al respecto.

Prosa radiactiva.

Los papeles de Marie Curie aún son tan radioactivos que estan almacenados dentro de cajas tratadas con plomo. Los investigadores que desean consultar su trabajo deben aceptar trabajar bajo su propio riesgo.

Via: The futility Closet

La radiación.

No pude dormir bien hoy, no sé si es por el hambre que tengo ahorita, por aquella razón o simplemente por transtornos nocturnos, pero decidi escribir sobre algo más que sencillo pero que seguramente mucha gente no tiene idea de lo que es, ¿Qué es la radiación?.

Imaginate un núcleo inestable como una persona con demasiada energía, para calmar a esta persona [y el núcleo se estabilize] ocupamos que esta persona ande de arriba para abajo y haga cosas; cuando un núcleo no es estable, buscara la forma de despedir ya sea energía y partículas para conseguir una configuración más estable.

Hay dos tipos de radiación, la no ionizante (Como los rayos UV de las cámaras de bronceado, la luz visible, las ondas de radio, etcétera; y la radiación ionizante (Radiación solar, rayos X). Hay 3 tipos principales de radiación:

La radiacion α: Son partículas positivas que tienen una masa atomica de 4 y una carga de +2, si eres un friki, te habras dado cuenta de que eso es practicamente un núcleo de Helio, se componen de 2 protones y 2 neutrones.

La radiacion β: En este caso, las partículas que salen expulsadas son electrones que les llaman (¡sorpresa!) partículas beta, aunque también podrían ser positrones si se tratará de antimateria. Cuando una partícula beta es expulsada un neutrón del núcleo se transforma en protón por lo que la masa atómica no cambia, pero el número atómico si, para los que no recuerden que es lo último, es el número que indica la carga del núcleo y los electrones que contiene en su órbita, cabe aclarar que realmente no es un electrón el que se expulsa, ni un neutrón que se transforma en protón, sino mas bien un neutrón se transforma en un electrón, un protón y un neutrino.

La radiación γ: o radiación gamma, basicamente es luz en una frecuencia realmente corta que se encuentra asociada a una partícula que se llama "fotón" generalmente se crea en ambientes donde hay MUCHA energía y por mucha me refiero a montones, por ejemplo el disco de acreción de un agujero negro o cuando una partícula de antimateria encuentra una de materia normal y se eliminan.

En realidad cada uno de estos tipos de radiación son aqui descritos con mucha crudeza, debido principalmente a dos cosas: son terriblemente complejos (los bosones también participan en estos sucesos) y la segunda razón es que solo soy un aficionado.

Baloney Detection Kit

Me tomé la libertad de traducir este artículo desde operation Clambake que a su vez esta basado en el libro de Carl Sagan "El mundo y sus demonios: La ciencia como una vela en la oscuridad". Las negritas son mías.

Se recomienda el uso de las siguientes herramientas para comprobar la veracidad o falsedad de argumentos y falacias:

• Cuando sea posible, conseguir una fuente independiente sobre los hechos. Esto es, conseguir una fuente que no tenga relación con quien clama la veracidad de los hechos asi como quien también clama la falsedad de ellos.

• Proponer un debate sustentado en la evidencia entre conocedores del tema.

• Los argumentos de autoridades no importan mucho. No por que tu jefe lo diga y el ocupe un puesto más alto que tu signifique que lo que él diga sea verdad.

• Usa más de una hipotésis, no uses solo una idea por que te haya atraido más la atención.

• Trata de no ensimismarte con una hipotésis solo por que tu la hayas creado.

• Siempre que sea posible, cuantifica.

• Si hay una cadena de argumentación, cada eslabón en ella debe servir.

• La navaja de Occam -si hay dos hipotésis que expliquen bien lo observado, elije la más simple.

• Preguntate si la hipotésis es falseable, o sea, si hay una manera de probar que es falsa, aún con una hipotésis ficticia. Escribi sobre esto hace un tiempecito.

Otros factores son:

• Conducir experimentos de control-Especialmente pruebas de doble cegado, que son experimentos donde la persona que esta realizando el estudio no esta consciente del sujeto de estudio ni el control de la misma.
• Separa las variables para esclarecer los hechos.

Las falacias más comunes en lógica y retórica:

• Ad hominem- Atacar al contricante y no a sus argumentos.
• Argumentos de autoridades.
• Argumentos de adversión: poner presión en alguien remarcandole las desfavorables consecuencias de una mala desicion.
• Recudir a la Ignorancia: La ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia.
• Recudir a un conocimiento revelado: "Dios lo dice en la biblia", "asi está escrito en el korán"
• Tergiversar la pregunta: Esto es, aceptar algún axioma sin prueba alguna para sustentar una hipotésis.
• Selección en las observaciones: Recordando los aciertos y olvidando los errores, favorito de los astrológos, "videntes", tarotistas y demás.
• Estadísticas de números pequeños: Sacar conclusiones de muestras chicas.
• Ignorancia acerca de la naturaleza de las estadisticas: el hecho de que la mitad de la población tenga una inteligencia menor al promedio.
• Inconsistencias: Gastos militares basados en los peores escenarios posibles, pero no hay dinero para modelos de proyecciones en daños ambientales "por que no han sido probados".
• Non Sequitur: No sigue el razonamiento.
• Post hoc, ergo propter hoc : "Sucedió después de X incidente, así que fue causa de X"
• Preguntas sin fondo: "¿Que sucedería si una fuerza imparable se encontrara con un objeto inamovible?"
• Excluir la mitad: Tomar como ejemplos solo los casos en sus extremos opuestos, haciendolo ver como algo peor/mejor.
• Corto plazo versus largo plazo: "¿Por que invertir en ciencia si tenemos un gran déficit?"
• Confusión entre correlación y causa.
• Mofa- Hacer burla de alguien para atarcarlo más fácilmente.
• Verdades a medias o decir solo la mitad de la evidencia.
• Sustitución de palabras: Decir por ejemplo "Fallas técnicas" en vez de "censura" o decir "pilotos sin experiencia" en vez de "Sabotaje" o "Fondo Bancario de Protección al Ahorro" en vez de "Darle dinero de tus impuestos a banqueros y empresarios para que no se mueran de hambre".
  

Gödel.

Casi no leo mucho sobre él, asumo que ha de ser por la complejidad de su obra, después de todo, su tesis solo tenía 11 páginas, creo que eso dice mucho sobre la calidad de su trabajo. Su aportación más conocida son "Teoremas de la Incompletitud" los cuales crudamente dicen que no importa cuanto investiguemos y nos esforzemos, jamás será posible reducir todas las matemáticas a un conjunto de reglas, siempre quedaran hechos que no podrán ser refutados o demostrados.

Básicamente, los números son abtractos, por lo que no puedes meterlos a un laboratorio y hacerles pruebas para descubrir caracteristicas de ellos, así que para los números ocupas hacer otro tipo de cosas, como por ejemplo, sentarte en alguna parte y escribir cosas para convencer a los demás de que lo que tu dices es cierto, en estos casos, construyes Axiomas, que son cosas que tu asumes que no requieren demostración, como que un número n más la unidad es mayor que n mísma; ahora ya que tienes una base de axiomas, intentas comprobar si algo es falso o verdadero a partir de ellos, esto siempre funcionó sin problemas, pues siempre que algo no pueda explicarse, inventas otros axiomas.

Claro, después viene la pregunta de ¿Que sucede si me he equivocado en uno de mis axiomas? ¿Como podría saber si uno de mis axiomas es incorrecto? no es posible DEFINIR los elementos de un sistema, aún si este es completo, ni saber si no cometiste un error, por que para saberlo tendrías que encontrar la inconsistencia en un punto avanzado, como por ejemplo cuando construyes un castillo de legos y al final te das cuenta que no hiciste bien la base, pero no se notaba por que aún no estaba terminado. Recordemos que el trabajo de Gödel es en lógica de primer orden y NO lógica formal o proposicional, la diferencia estriba básicamente en la primera aplican el uso de cantidades y existen varias opciones (Existe al menos una X tal que... lo que indica que puede haber varios elementos de un mismo conjunto que cumplan algunas propiedades, todas o ninguna) mientras en la segunda se contentan con comprobar que una declaración sea falsa o verdadera.

No me pegue señor Gödel, recuerde que solo soy un aficionado.

Radiación de fondo cósmica.

Es poco probable, pero posible que alguna vez hayan escuchado ese término sobre todo en documentales referentes al big bang ¿Que es esa dichosa radiación? antes que nada es radiación electromagnética, eso significa que es basicamente luz, quiero que recuerden que uso el término luz no para referirme al tipo de luz que emiten los focos eléctricos en tu casa, sino también a todos los colores que nuestros ojos no pueden captar tales como las ondas de radio, celular y televisión, junto con los rayos X.

Un poco sobre la teoría del big bang primero. Resulta que hace un buen número de años, un señor llamado Hubble (¿Que pensaban que el satélite más famoso solo se llamaba así por que si?) descubrió y demostró que practicamente, las galaxias se estaban alejando unas de otras y seguirian haciendolo indefinidamente, esto suscitó cierta polémica, pues si las galaxias conforme pasa el tiempo se alejan, significa que si podemos retroceder el tiempo, se irían acercando más y más hasta un punto en el que toda la materia y espacio estaria presente en una porción increiblemente pequeña, usando una fórmula [ley de hubble, de la que no sé mucho y por eso no escribo*] sacaron unos valores aproximados para la edad del universo, que resulto algo cercano a dos mil millones de años (2,000,000,000) lo cual era una tontería, ¡por que en ese entonces ya se sabía que la tierra tendría alderedor de 4500~5000 millones de años! por que decidieron volver a checar y obtuvieron un valor entre 12,000 y 20,000 millones de años, que aunque era excesivo ese período, ya parecía un poco más lógico, actualmente las mediciones lo situan alderedor de 14,000 millones de años.

De vuelta a la radiación de fondo cósmica y algo de historia (a veces insertan de microondas en alguna sección del nombre) resulta que los científicos basicamente dijeron "oigan, si el universo antes era pequeño y toda su energía y masa se concentraban en un pequeño espacio, a la mejor es posible medir los restos de esa energía" por lo que pusieron manos a la obra y asi hubo un intervalo de tiempo en el que todos felices y contentos estuvieron buscando y haciendo analisis y calculos sobre dichos restos del pasado del universo, calcularon que los restos de esa radiación deberian estar en lo menos a 5K [grados Kelvin, no cinco mil] mientras un equipo de la universidad de Princenton intentaba construir un radar para localizar esa energía dispersa, un físico y un astrónomo que trabajaban para la Bell company habian hecho una antena para medir nosequé, sin embargo tenían que eliminar toda interferencia, despues de varias artimañas (incluyendo un suceso relacionado con un nido de pajaros) e intentos, persistia una cierta cantidad de sonido que provenia de todas partes, en todo momento y no tenían idea de lo que era, sin embargo un colega le mostró a uno de ellos un trabajo sobre la predicción de esa radiación de fondo cósmico y el par de astrónomos, después de ponerse en contacto con el equipo de princenton, supieron la importancia de lo que habian descubierto (En aquel entonces la teoría del big bang aún no tenía suficiente soporte).

La antena que captó la radiación de fondo cósmica

Bueno, resulta que si apuntasemos un radiotelescopio al cielo (o en cualquier caso inclusive tu televisión, que capta una pequeñar parte de esa radiación, entre el canal 2 y 3 en serio), en lugares donde no hay aparentemente otra fuente de radiación (estrellas o galaxias) obtendríamos una lectura débil, o un resplandor muy difuso con una tempratura de unos 3K de temperatura, con sus ondas ocupando parte del espectro de microondas. Esta radiación es explicada en forma de que cuando el universo aún era más pequeño y mucho más caliente, la energía no dejaba que los electrones se establecieran alderedor de un núcleo para formar un atómo, por lo que se la pasaban emitiendo fotones, después de un tiempo en el que el universo es expandió un poco más y se enfrío, dejo que se empezaran a formar los primeros atómos y los fotones empezaron a expanderse y viajar por el universo en aumento, desde ese entonces esos fotones han estado perdiendo energía hasta llegar a la temperatura promedio de ~2.75K, aunque esta radiación no es completamente uniforme (aunque sea en el orden de las cienmilésimas de grado) la desviación de la media es tan pequeña que puede atribuirsele al factor del azar, digo, no puedes esperar tener una masa de gas que aumentada al tamaño del universo sea perfectamente isotropica.

En esta imagen, se presenta la radiación de fondo cósmica con sus respectivas diferencias (anisotropia) del orden de una cienmilésima de grado (0.00001), siendo el rojo donde es más caliente y azul donde es más frío.

*Si, sacó todo esto de lo que he aprendido de distintos libros, documentales y páginas de internet y solo explico usando lo que pude memorizar, pocas veces consulto alguna fuente cuando escribo, casi siempre para revisar nombres y números.

Fisión nuclear y la Masa crítica de una reacción.

¿Qué es la fisión nuclear?
Cuando un neutrón se estrella contra un núcleo, se divide en otras porciones más pequeñas que son más o menos la mitad de la masa original y aparte se emiten 2 o 3 neutrones más, la suma total de estas masas es un poco menor a la original ¿Que le sucedió al resto de la masa? se convierte en energía =]

¿Puede llegar a hacer una reacción en cadena?
Por supuesto, si uno de los neutrones resultantes choca con algún otro núcleo, el proceso puede repetirse indefinidamente en potencias del número dos o tres y partiendo del núcleo original, sin embargo hay una pequeña variable a tomar en cuenta, la masa crítica.

¿Qué es la masa crítica?
No, no es la mayor cantidad de masa que puedes digerir, sucede que en la fisión nuclear no todos los neutrones emitidos pueden provocar otra reacción, a la cantidad de masa necesaria para que la fisión pueda mantenerse por si misma se le llama Masa Crítica, esta cantidad varía de acuerdo a factores como la forma que tenga la materia, el grado de pureza, la densidad entre otras tantas cosas, se puede crear una especie de muro reflector de neutrones para aprovecharlos mejor y disminuir la masa crítica.

¿Para que nos sirve esto?
Pues las centrales de energía nuclear dependen de esto por el momento (hasta que logremos controlar la fusión nuclear al menos) dentro de sus reactores se producen fisiones controladas en las que solo uno de dos neutrones producidos se le permite chocar con el núcleo de un átomo de Uranio, para lograrlo usan materiales que disminuyen la velocidad y absorven neutrones, pues en un dado caso de que las reacciones se salieran de control, todos sabemos que podría suceder, solo recuerden a chernobyl.

La pizarra de Einstein

De seguro habrán visto cientos de veces la famosa foto de Beto, con ligeras modificaciones, como:

¿Pero han visto alguna vez la original? Mañana la posteare.

Guillermo Haro.

Vayan a leer una fuente de inspiración, un resumen de la vida y obra de Guillermo Haro.

Parte 1

Parte 2

¡Rayos X para todos!

Desde el trabajador de nueva york llega una noticia íncreible:

La cinta adhesiva "scotch tape" emite rayos X.

El doctor Seth J. Putterman, quien es profesor de física en la UCLA [La Universidad de los Angeles, California] o simplemente la iu-si-élei comenta en un ensayo suyo en el journal de la naturaleza que él y sus colegas descubrieron que la famosa cinta adhesiva cuando se despega del rollo principal crea torrentes de electrones y estós a su vez crean chorros de rayos X, los cuales duran 1x10^-10 de segundo, los científicos demostraron [según] que incluso se puede tomar la radiografía de un dedo con la radiación emitida, pero el curioso fenómeno solo es reproducible en el vacío, más en el enlace [¡aqui!].