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Emil Julius Klaus Fuchs editar

Emil Klaus

Emil Julius Klaus Fuchs (29 de diciembre de 1911 en Rüsselsheim – 28 de enero de 1988 en Berlín Oriental) fue un físico teórico nacido en Alemania. Participó en el Proyecto Manhattan, y posteriormente fue condenado por suministrar, de forma clandestina, datos relativos al desarrollo de la bomba atómica de los Estados Unidos a la Unión Soviética, durante y después de la Segunda Guerra Mundial.

Fuchs fue un científico extremadamente competente, siendo responsable de varios cálculos teóricos relativos a las primeras armas de fisión así como de los modelos iniciales de la bomba de hidrógeno durante su estancia en el Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Oscilador armónico editar

Oscilador armónico

Se dice que un sistema cualquiera, mecánico, eléctrico, neumático, etc. es un oscilador armónico si cuando se deja en libertad, fuera de su posición de equilibrio, vuelve hacia ella describiendo oscilaciones sinusoidales, o sinusoidales amortiguadas en torno a dicha posición estable.

El ejemplo es el de una masa colgada a un resorte. Cuando se aleja la masa de su posición de reposo, el resorte ejerce sobre la masa una fuerza que es proporcional al desequilibrio (distancia a la posición de reposo) y que está dirigida hacia la posición de equilibrio. Si se suelta la masa, la fuerza del resorte acelera la masa hacia la posición de equilibrio. A medida que la masa se acerca a la posición de equilibrio y que aumenta su velocidad, la energía potencial elástica del resorte se transforma en energía cinética de la masa. Cuando la masa llega a su posición de equilibrio, la fuerza será cero, pero como la masa está en movimiento, continuará y pasará del otro lado. La fuerza se invierte y comienza a frenar la masa. La energía cinética de la masa va transformándose ahora en energía potencial del resorte hasta que la masa se para. Entonces este proceso vuelve a producirse en dirección opuesta completando una oscilación.

Sistema de referencia no inercial editar

Sistema de referencia no inercial

En mecánica newtoniana se dice que un sistema de referencia es no inercial cuando en él no se cumplen las Leyes del movimiento de Newton. Dado un sistema de referencia inercial, un segundo sistema de referencia será no inercial cuando describa un movimiento acelerado respecto al primero. La aceleración del sistema no inercial puede deberse a:

• Un cambio en el módulo de su velocidad de traslación (aceleración lineal).
• Un cambio en la dirección de su velocidad de traslación (por ejemplo en un movimiento de giro alrededor de un sistema de referencia inercial).
• Un movimiento de rotación sobre sí mismo (véase figura).
• Una combinación de algunos de los anteriores.

Quark editar

Quark

En la física de las partículas los quarks son los constituyentes fundamentales de la materia junto con los leptones. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar partículas tales como protones y neutrones.

Los quarks son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. Los quarks son partículas de espín 1/2, por lo que son fermiones. Forman la materia visible junto a los leptones.

Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos han denominado de la siguiente manera: "up" (arriba), "down" (abajo), "charm" (encanto), "strange" (extraño), "top" (cima) y "bottom" (fondo)., estos fueron nombrados arbitrariamente basados en la necesidad de nombrarlos de una manera fácil de recordar y usar, además de los correspondientes antiquarks. Las variedades extraña, encanto, fondo y cima son muy inestables y se desintegraron en una fracción de segundo después del Big Bang, pero se pueden recrear y estudiar por los físicos de partículas. Las variedades arriba y abajo si que se mantienen, y se distinguen entre otras cosas por su carga eléctrica.

Ecuaciones de Maxwell editar

Campo electromagnético

Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de cuatro ecuaciones (originalmente 20 ecuaciones) que describen por completo los fenómenos electromagnéticos. La gran contribución de James Clerk Maxwell fue reunir en estas ecuaciones largos años de resultados experimentales, debidos a Coulomb, Gauss, Ampere, Faraday y otros, introduciendo los conceptos de campo y corriente de desplazamiento, y unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.

Calor específico editar

Calor específico

El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se la representa con la letra ${\displaystyle c\,\!}$ (minúscula).

Carga eléctrica editar

Carga eléctrica

En física, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se han podido observar libres en la naturaleza.

Física de partículas editar

Física de partículas

La física de partículas es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos.

Las partículas fundamentales se subdividen en bosones (partículas de espín entero, como por ejemplo 0, 1, 2...), que son las responsables de transmitir las fuerzas fundamentales de la naturaleza, y fermiones (partículas de espín semientero, como por ejemplo 1/2 o 3/2).

Se conoce a esta rama también como física de altas energías, debido a que muchas de las partículas se las puede ver sólo en grandes colisiones provocadas en los aceleradores de partículas.

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Qubit

Un qubit o cubit (del inglés qubit, de quantum bit, bit cuántico) es un sistema cuántico con dos estados propios. Esto es, se trata de un sistema que sólo puede ser descrito correctamente mediante la mecánica cuántica, y en el que, aunque puede estar en un continuo de estados, al medir cualquier propiedad observable, sólo son posibles dos resultados, con una probabilidad determinada por el peso del estado propio correspondiente en la función de ondas que describe el sistema.

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Louis Slotin

Louis Alexander Slotin (1 de diciembre de 1910 - 30 de mayo de 1946) fue un físico y químico canadiense que participó en el Proyecto Manhattan.

Como parte del Proyecto Manhattan, Slotin realizó experimentos con núcleos de uranio y plutonio para determinar el valor de su masa crítica. Tras la Segunda Guerra Mundial, Slotin continuó su investigación en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. El 21 de mayo de 1946, dio comienzo accidentalmente a una reacción de fisión que liberó un fuerte estallido de radiación. Fue llevado rápidamente al hospital y falleció nueve días después, siendo considerada la segunda víctima de un accidente de reactividad nuclear en la historia, de un total de 26 incidentes.

Slotin fue aclamado como un héroe por el gobierno de los Estados Unidos al reaccionar con suficiente rapidez para evitar la muerte de sus colegas. El accidente y sus secuelas han sido dramatizados en la ficción.

Teoría cuántica de campos editar

Partículas y campos

La teoría cuántica de campos (también denominada teoría de campos cuánticos, TCC o QFT, sigla en inglés de quantum field theory) es una disciplina de la física que aplica los principios de la mecánica cuántica a los sistemas clásicos de campos continuos, como por ejemplo el campo electromagnético. Una consecuencia inmediata de esta teoría es que el comportamiento cuántico de un campo continuo es equivalente al de un sistema de partículas cuyo número no es constante, es decir, que pueden crearse o destruirse.

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Michael Faraday

El premio Michael Faraday (The Royal Society Michael Faraday Prize) es un galardón anual otorgado por la Royal Society de Londres que premia la «excelencia en la comunicación de la ciencia a la audiencia del Reino Unido». Creado en 1986 con el nombre del científico inglés Michael Faraday, el premio consiste en una medalla de plata dorada y dos mil quinientas libras en metálico.

Presión osmótica editar

Membrana semipermeable

La presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable. La presión osmótica es una de las cuatro propiedades coligativas de las soluciones (dependen del número de partículas en disolución, sin importar su naturaleza). Se trata de una de las características principales a tener en cuenta en las relaciones de los líquidos que constituyen el medio interno de los seres vivos, ya que la membrana plasmática regula la entrada y salida de soluto al medio extracelular que la rodea, ejerciendo de barrera de control.

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Henri Poincaré

Jules Henri Poincaré (Nancy, Francia, 29 de abril de 1854 – París, 17 de julio de 1912), generalmente conocido como Henri Poincaré, fue un prestigioso matemático, científico teórico y filósofo de la ciencia, primo del presidente de Francia Raymond Poincaré. Poincaré es descrito a menudo como el último «universalista» (después de Gauss) capaz de entender y contribuir en todos los ámbitos de la disciplina matemática. En 1894 descubrió el grupo fundamental de un espacio topológico.

Paradoja de los gemelos editar

Paradoja de los gemelos

La paradoja de los gemelos (o paradoja de los relojes) es un experimento mental que analiza la distinta percepción del tiempo entre dos observadores con diferentes estados de movimiento.

Esta paradoja fue propuesta por Einstein al desarrollar lo que hoy se conoce como la relatividad especial. Dicha teoría postula que la medida del tiempo no es absoluta, y que, dados dos observadores, el tiempo medido entre dos eventos por estos observadores, en general, no coincide, sino que la diferente medida de tiempos depende del estado de movimiento relativo entre ellos. Así, en la teoría de la relatividad, las medidas de tiempo y espacio son relativas, y no absolutas, ya que dependen del estado de movimiento del observador. En ese contexto es en el que se plantea la paradoja.

Teoría de la relatividad especial editar

Teoría de la relatividad especial

La Teoría de la relatividad especial, también llamada Teoría de la relatividad restringida, es una teoría física publicada en 1905 por Albert Einstein. Surge de la observación de que la velocidad de la luz en el vacío es igual en todos los sistemas de referencia inerciales y de obtener todas las consecuencias del principio de relatividad de Galileo, según el cual cualquier experimentación realizada en un sistema de referencia inercial se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial.

La Teoría de la relatividad especial estableció nuevas ecuaciones que permitían pasar de un sistema de referencia inercial a otro. Las ecuaciones correspondientes conducen a fenómenos que chocan con el sentido común, siendo uno de los más asombrosos y más famosos la llamada paradoja de los gemelos.

La relatividad especial tuvo también un impacto en la filosofía, eliminando toda posibilidad de existencia de un tiempo y de un espacio absoluto en el conjunto del universo.

Interacciones fundamentales editar

Interacciones fundamentales

En física, se denominan interacciones fundamentales los cuatro tipos de campos cuánticos mediante los cuales interactúan las partículas. Según el modelo estándar, las partículas que interaccionan con las partículas materiales, fermiones, son los bosones.

Existen 4 tipos de interacciones fundamentales: interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria. Casi toda la historia de la física moderna se ha centrado en la unificación de estas interacciones, y hasta ahora la interacción débil y la electromagnética se han podido unificar en la interacción electrodébil. En cambio, la unificación de la fuerza fuerte con la electrodébil es el motivo de toda la teoría de la gran unificación. Y finalmente, la teoría del todo involucraría esta interacción electronuclear con la gravedad.

La comunidad científica prefiere el nombre de interacciones fundamentales al de fuerzas debido a que con ese término se pueden referir tanto a las fuerzas como a los decaimientos que afectan a una partícula dada.

Física editar

Física

La física (del lat. physica, y este del gr. τὰ φυσικά, neutro plural de φυσικός, "naturaleza") es una ciencia natural que estudia las propiedades del espacio, el movimiento , el tiempo, la materia y la energía, así como sus interacciones.

«La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua a través de la inclusión de la astronomía. En los últimos dos milenios, la física había sido considerada sinónimo de la filosofía, la química, y ciertas ramas de la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física siguen siendo difíciles de distinguir.»

Electromagnetismo editar

Ferrofluido

El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la mecánica cuántica.

Retrocausalidad editar

Agujeros de gusano

La retrocausalidad se refiere a cualquiera de los fenómenos o procesos hipotéticos capaces de invertir la causalidad, permitiendo que un efecto preceda a su causa —imaginemos que la huella precede a la pisada, el eco a la voz, la detonación al disparo...—. Conocida también en inglés como retro-causation o backward causation, es fundamentalmente un experimento mental, dentro de la filosofía de la ciencia, basado en elementos de la ciencia física, que se orienta a las siguientes cuestiones: ¿Puede lo que ocurre en el futuro afectar al presente?, y ¿puede el presente afectar al pasado?

Las consideraciones filosóficas acerca de la flecha del tiempo y del viaje en el tiempo a menudo se enfrentan a problemas relacionados con la retrocausalidad.

Pompa de jabón editar

Pompa de jabón

Una pompa de jabón (burbuja en Chile, México, Argentina y otros países de Latinoamérica), es una película muy fina de jabón y agua que forma una esfera hueca, y exhibe una superficie iridiscente. Normalmente las pompas de jabón duran sólo unos segundos y luego estallan por sí solas o por contacto con otro objeto. A menudo se usan como objeto de juego para los niños, pero su uso en espectáculos artísticos demuestra que también pueden ser fascinantes para los adultos. Las pompas de jabón pueden ayudar a resolver problemas matemáticos complejos sobre el espacio, ya que siempre buscan la menor área de superficie entre puntos o aristas.

Interacción de canje editar

Interacción de canje

La interacción de canje magnético (del inglés magnetic exchange, o interacción de intercambio magnético) es un efecto descrito por la mecánica cuántica que ocurre entre electrones desapareados del mismo o diferentes átomos o iones, cuando solapan sus funciones de ondas, esto es, cuando están relativamente próximos. De forma simplificada, la energía de dos electrones, cuando están muy cercanos, depende de la simetría de sus orbitales, es decir, de su distribución en el espacio, y por tanto de la orientación relativa de sus espines, sus momentos angulares intrínsecos. Esta interacción es una manifestación del principio de exclusión de Pauli, que tiene un efecto notable en química y por tanto en la vida cotidiana, puesto que está relacionado con la repulsión a corto alcance entre átomos o moléculas, y que impide que la materia colapse.

Luz editar

Rayo de luz

Se llama luz (del latín lux, lucis) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible.

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.

Experimento de Schiehallion editar

La montaña de Schiehallion.

El experimento de Schiehallion fue un experimento científico realizado en el siglo XVIII para determinar la densidad media de la Tierra. Se llevó a cabo a mediados de 1774 en los alrededores de la montaña escocesa de Schiehallion, en el condado de Perthshire. El experimento, financiado por la Royal Society, consistió en medir las ligeras variaciones que sufría un péndulo debidas a la atracción gravitatoria de una montaña cercana. Tras la búsqueda de montañas candidatas, Schiehallion fue considerada la localización ideal para su realización, gracias a su situación aislada y su forma simétrica.

Ganadores del Premio Nobel de Física editar

Alfred Nobel

El Premio Nobel de Física (en sueco: Nobelpriset i fysik) es entregado anualmente por la Academia Sueca a «científicos que sobresalen por sus contribuciones en el campo de la física». Es uno de los cinco premios Nobel establecidos en el testamento de Alfred Nobel, en 1895, y que son dados a todos aquellos individuos que realizan contribuciones notables en la química, la física, la literatura, la paz y la fisiología o medicina.

Tabla de bariones editar

Octeto de bariones

Este anexo muestra una tabla de bariones descubiertos o predichos por modelos de física de partículas. Los bariones son partículas subatómicas compuestas por tres cuarks, al contrario que los mesones, compuestos de un quark y un antiquark. Ambos son parte de la familia de partículas denominada hadrones. Como los bariones están compuestos de quarks, al contrario que los leptones, muestran interacción nuclear fuerte. Dentro de los bariones, los más conocidos son los protones y los neutrones, que forman la mayor parte de la masa de la materia visible en el universo. Cada barión tiene su antipartícula correspondiente, el antibarión, donde los quarks son sustituidos por antiquarks y viceversa.