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EDUCAR NO ES DAR CARRERA PARA VIVIR, SINO TEMPLAR EL ALMA PARA LAS DIFICULTADES DE LA VIDA.

Ciencia al día Área de Física

PITÁGORAS

Volumen 1, nº. 6

Agosto de 2009

En este número

Contenido: En este núme- 1 ro Equipaje indis- 2 pensable para gente de ciencia de todos los tamaños ¿Se puede con- 3 vertir energía en materia? El experimento 4 más grande del mundo 400 años del telescopio

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Poco a poco se van desgranando los días y ya vemos cerca el final del año. Un solo período nos queda para culminar, ojalá exitosamente, las actividades académicas del año. Pero como aún no ha terminado, hay tiempo todavía de mejorar lo que sea necesario (y casi todo es susceptible de mejorar) Así que, ¡ánimo, muchachos, el esfuerzo debe ser constante! En este número de Ciencia al Día les presentamos, además de las habituales noticias de actualidad científica dos aportes muy especiales de algunos amigos de la comunidad Colombo Británica. En el primero de ellos, el profesor Luis Fernando Castañeda, nos cuenta cuál debe ser el equipaje para cualquiera que esté interesado en hacer ciencia; en el segundo, la estudiante Juliana Cano de Bedout nos hace un recuento de un famoso experimento que comenzó el año pasado en un importante centro científico europeo (el mismo centro en el que se inventó, por ejemplo, la web). En este experimento, llamado por algunos“ La búsqueda de la partícula de Dios”, se pretende confirmar la existencia de una partícula subatómica muy importante en la formación del Universo que habita-

mos. Son muchos los millones de dólares y mucho el esfuerzo de miles de científicos de todo el mundo (algunos de ellos colombianos) invertidos en este experimento. Dos notas sueltas para terminar esta presentación. El próximo 17 de septiembre es la feria de la ciencia en el Colegio Colombo Británico. Aún estamos a tiempo de inscribir nuestros proyectos. Para hacerlo basta que te pongas en contacto con cualquiera de los profesores de Ciencias Naturales. En los próximos días, una nutrida representación del Colegio participará en dos olimpiadas de la Universidad de Antioquia: Química y Matemáticas. Esperamos que tengan muchos éxitos en este certamen que les brinda una oportunidad de comprobar la madera de la que están hechos. Un abrazo de agradecimiento a todos nuestros lectores por acompañarnos durante este año. Recuerden que sus sugerencias son siempre bienvenidas.


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Ciencia al día

Equipaje indispensable para gente de ciencia de todos los tamaños

La curiosidad y la capacidad de asombro, la

Los aprendices de ciencia deben asegurarse tener siempre a la mano: Una tonelada de curiosidad y una enorme capacidad de asombro para hacerse preguntas a todas horas –de día y de noche- sobre objetos, seres, fenómenos, problemas y todo tipo de acontecimientos. No hay que subestimar ninguna pregunta, por obvia que parezca. Detrás de cada signo de interrogación puede ocultarse un gran descubrimiento.

posibilidad de equivocarse y mucha honestidad son algunas de las cosas que hacen parte del equipaje de aprendiz de científico.

La posibilidad de experimentar y equivocarse, pues la gente de ciencia sabe de sobra que nadie es perfecto y que tampoco las investigaciones, ni los experimentos suelen salir perfectos al primero, tercero o quinto ensayo. Por eso su equipaje incluye una gran dosis de paciencia y persistencia para hacer varios intentos. El hallazgo puede tardar y muchas veces consiste en descubrir que de los errores y de los problemas…!también se aprende! Unos instrumentos de bolsillo para reunir, clasificar y organizar el material que pueda estar a la vuelta de la esquina. Se recomienda tener una libreta y un lápiz, con buen borrador, para recoger notas, observaciones o pequeñas entrevistas. Esto, sumado a los bolsillos de la ropa, facilitara la recopilación de los objetos y de los datos necesarios para poner en marcha múltiples investigaciones. Honestidad y capacidad de reflexión para entender que las investigaciones, hallazgos y descubrimientos tienen repercusiones en los seres humanos y que la gente de ciencia, de cualquier edad, asume la responsabilidad y el compromiso de contribuir a que su país y su entorno sean cada vez mejores. Unos adultos cercanos: padres, madres, maestros y otras personas de la comunidad que contribuyan a formar gente de ciencia, es decir, que lleven en su equipaje herramientas similares a las que quieren fomentar en sus jóvenes aprendices. Recuerda: Para los próximos cinco años Colombia necesita más de diez mil investigadores, por ellos debemos empezar a formarnos en ciencia y tecnología y más importante aun: ¡empezar a pensar desde la ciencia! Colaboración del profesor Luis Fernando Castañeda G.


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¿Se puede convertir energía en materia? La fórmula más famosa de Albert Einstein es E = m·c². La energía es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz. En resumen, significa que la materia no es más que una forma de energía, descubrimiento que tuvo (y tiene) unas consecuencias impactantes en el mundo de la Física. La fórmula además indica que desintegrando cantidades muy pequeñas de materia podemos conseguir grandes cantidades de energía. Esto abrió el camino a la era nuclear. La Humanidad ha conseguido dominar las reacciones nucleares de fisión y fusión con fines destructivos (bomba atómica y bomba H, respectivamente), pero para aplicaciones pacíficas (energía nuclear) sólo la de fisión es viable en la actualidad. Hagámonos la pregunta, ¿es posible recorrer el camino inverso y convertir energía en materia? La respuesta, evidentemente, es que sí. ¿Por qué no? Sólo hay un „pequeño‟ detalle. Una ínfima cantidad de masa produce una cantidad ingente de energía. Un gramo de materia desintegrada produciría (basta aplicar la fórmula) aproximadamente 90 Terajulios. Esto son unos 25 millones de kilowatioshora. Con esta energía, podríamos hacer lucir una bombilla de 100 watios durante 285 siglos. Pero al convertir energía en materia todo funciona al revés. Necesitamos una cantidad de energía espectacular para producir una cantidad de

materia pequeñísima. Por ejemplo, un fotón gamma muy energético puede dar lugar a un electrón y un positrón (siendo la masa de ambos ridícula). Podemos, por tanto, producir partículas subatómicas a partir de energía, pero sólo tiene interés a nivel científico, experimental. De hecho, sólo podemos obtener partículas sueltas. Sería imposible obtener un „pedazo‟ de materia de un gramo, ya que deberíamos concentrar toda esa descomunal energía (90 Terajulios) en un sólo punto. Se supone que toda la materia del Universo se originó a partir de energía, pero evidentemente en unas condiciones imposibles de reproducir sobre la faz de la Tierra. En general, aunque la energía no se crea ni se destruye sino que se transforma (considerando la materia como una forma de energía) no todas las transformaciones son igual de viables. Por ejemplo, podemos convertir totalmente la energía mecánica en calor (al frenar un coche, por ejemplo), pero no podemos transformar totalmente el calor en energía mecánica (esto violaría las leyes de la Termodinámica). En el caso que nos ocupa, aunque los humanos hayamos controlado el proceso de transformación de la materia en energía (¡todo un logro!), el paso inverso es físicamente imposible para nosotros. Tomado de www.genciencia.com

Una pequeña cantidad de masa produce una inmensa cantidad de energía, pero al convertir energía en materia todo funciona al revés.


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Ciencia al día

El rincón del estudiante

El experimento más grande del mundo

El año pasado comenzó en uno de los centros científicos más famosos del mundo la apasionante búsqueda de una partícula muy especial. A este experimento se le llamó “La búsqueda de la partícula de Dios”.

Este fue el nombre que recibió el acelerador de partículas cuando fue puesto en funcionamiento el año pasado. Pero realmente ¿sabes de qué se trata? O ¿por qué es tan importante este experimento? Estas mismas preguntas me las hice yo a la hora de oír hablar sobre este experimento del cual se dijo que hasta ocasionaría el fin del mundo, por esto decidí investigar un poco y saber por lo menos por qué este experimento es tan importante. Primero encontré que “el experimento más grande del mundo” es nombrado como LHC (Large Hadron Collider) en español: gran colisionador de hadrones. ubicado en la actualmente denominada Organización Europea para la Investigación Nuclear (la sigla es la del antiguo nombre en francés de tal institución: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza. Me pregunte ¿qué es un acelerador de partículas? Y encontré que “los aceleradores de partículas son instrumentos que utilizan campos electromagnéticos (un campo físico, de tipo tensorial, que afecta a partículas con carga eléctrica) para acelerar las partículas cargadas eléctricamente hasta alcanzar velocidades (y por tanto energías) muy altas, pudiendo ser cercanas a la de la luz. Además, estos instrumentos son capaces de contener estas partículas. Un acelerador puede ser, desde un tubo de rayos catódicos ordinario, de los que forman parte de los televisores domésticos comunes o los monitores de los computadores, hasta grandes instrumentos que permiten explorar el mundo de lo infinitamente pequeño, en búsqueda de los elementos fundamentales de la materia”. Al leer lo anterior no saqué muchas conclusiones, la verdad, ya que seguía sin entender por qué puede llegar a ser tan importante este experimento así que seguí leyendo y consultando y descubrí que El LHC se diseñó para colisionar haces de hadrones (es una partícula subatómica que experimenta la interacción nuclear fuerte), más exactamente de protones de 7 TeV (unidad de energía equivalente a la energía cinética que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 voltio) de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos. Explicado concisamente el LHC, el enorme acelerador de partículas busca recrear las condiciones inmediatamente posteriores al “Big Bang.” Es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción.


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(continuación) Hoy en día el colisionador se encuentra enfriándose hasta que alcance su temperatura de funcionamiento, que es de 1,9 K (2 grados por encima del cero absoluto o −271,25 °C). Los primeros haces de partículas fueron inyectados el 1 de agosto de 2008, el primer intento para hacer circular los haces por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre de 2008 , mientras que las primeras colisiones a alta energía en principio estaban previstas para el 21 de octubre de 2008. Sin embargo, debido a una avería se produjo una fuga de helio líquido y el experimento se ha parado temporalmente. Teóricamente se espera que, una vez en funcionamiento, se detecte la partícula conocida como el bosón de Higgs (partícula elemental hipotética masiva cuya existencia es predicha por el modelo estándar de la física de partículas. Es la única partícula del modelo estándar que no ha sido observada hasta el momento, pero desempeña un rol importante en la explicación del origen de la masa de otras partículas elementales) a veces llamada "la partícula de Dios". La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" del Modelo estándar de la física, pudiéndose explicar cómo adquieren las otras partículas elementales propiedades como su masa. La importancia, entonces, de este experimento -verificar la existencia del bosón de Higgs- sería un paso significativo en la búsqueda de una Teoría de la gran unificación, teoría que pretende unificar tres de las cuatro fuerzas fundamentales (interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética e interacción gravitatoria) conocidas, quedando fuera de Antigua serpiente de más de una tonelada de peso ella únicamente la gravedad. Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas.

Colaboración de Juliana Cano de Bedout, 11A

Comprobar la existencia del bosón de Higgs sería un paso gigantesco en el camino de comprender el funcionamiento del Universo.


Página 6 El rincón del míster

400 años del telescopio

Equipo Editorial: Jefe de área: Juan Guillermo Toro Colaboradores: Juliana Cano de B. Luis Fernando Castañeda.

¡Estamos en la web: http://fisicaccb.edublogs.org

Esta semana, el 25 de agosto, se cumplieron exactamente cuatro siglos de la presentación del telescopio de Galileo, el primer telescopio astronómico funcional documentado. Desde que el propio Galileo descubriera con él las lunas de Júpiter hasta las más modernas imágenes del telescopio espacial Hubble, la invención de este artilugio fue el hito que inauguró la Astronomía. En realidad Galileo no fue el inventor del telescopio. La primera solicitud de patente es de 1608, realizada por Hans Lippershey, aunque recientes investigaciones sugieren que el inventor del telescopio fue español, en concreto el gerundense Juan Roget, en 1590. Sin embargo el de Galileo (diseñado por él desde cero) es el primer modelo conocido con el que realmente se podían realizar observaciones astronómicas. No era un mero catalejo. De hecho Galileo no sólo observó las cuatro grandes lunas de Júpiter, sino también las fases de Venus o los anillos de Saturno. El telescopio de Galileo era un modelo refractor, en el cual, se usa un sistema de lentes para refractar los rayos luminosos y hacerlos converger en un plano focal. Usaba una lente convexa en el objetivo y otra cóncava en el visor. Debido a las limitaciones técnicas de fabricación, no se superaban los 30 aumentos y además se obtenían imágenes borrosas, pero aun así el genio italiano obtuvo excelentes resultados. Justamente, aprovechando esta celebración, el Colegio ha comprado cuatro telescopios del mismo tipo de los que fabricó Galileo (pero sin sus defectos), con la pretensión no sólo de usarlos en el laboratorio y las clases de física, sino, especialmente, en procura de crear un grupo de aficionados a la astronomía. Los telescopios ya llegaron… ¡y vienen desarmados! Si te interesa participar en un proyecto de iniciación a la astronomía (incluyendo la “armada” de los telescopios), comunícate con nosotros a la mayor brevedad posible.


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