PROGRAMA Nº57 01/07/2011

APERTURA

MASA: ÁTOMOS Y PASTAS

por Julio Guerrieri

Desde que tenemos uso de razón nos damos cuenta que el mundo que nos rodea se diferencia en unas pocas cosas. Hay cosas “duras” y cosas “blandas”, hay líquidos, y aire, mucho aire. Los sentidos son el medio por el cual el cerebro del homo sapiens sapiens descubre el medio ambiente que le rodea é interpreta la realidad de acuerdo con su instinto genético y la cultura adoptada. Esto nos hace la vida más fácil sin tener que ponernos a pensar en cuestiones de base, como por ejemplo, de qué están hechas las cosas.

Hace miles de años hombres de Ciencias Naturales y pensamiento racional como Demócrito y Anaxágoras ya pensaban en estos temas. Se distinguió entre las cosas que estaban hechas de átomos y al esfuerzo que se necesitaba para fabricarlas. A este esfuerzo se lo llamó Energía y la constitución de las cosas recibió el nombre de Masa. Galileo fue el primero en darse cuenta que existía una relación entre ambas entidades. Más tarde Newton, describió matemáticamente a la Masa y la consideró una fuente de gravedad. Pero fue en el SXX donde Albert Einstein puso las cosas en su lugar postulando que Masa y Energía eran lo mismo.

Y a partir de ese momento el hombre supo que no era suficiente saber que la masa solamente era algo que elaboramos con agua y harina.



Bienvenidos al 57º programa de EL TERCER PLANETA

Y gracias por estar.



OBSERVAR EL CIELO ATRAVES DE LA RADIO

Hoy despues de varias postergaciones, por fin hablaremos de la constelación de Escorpio una de las preferidas por el aficionado a la astronomía ya que en ella encontramos varios objetos del cielo profundo al alcance de pequeños telescopios y con muy buenos cielos a ojo desnudo como por ejemplo M4 (indicado con la fleha horizontal en la primera imagen)

En la zona de la cola del escorpión, que es facil de distinquir por dos estrellas que se encuentran juntas para nuestra visual (ver círculo), a la izquierda hay varios objetos interesantes que con pequeños prismaticos podemos apreciar que no son estrellas como por ejemplo M6.





En el sitio abajo indicado, podemos ver un artículo muy completo e interesante sobre esta constelación.

http://bitacoradegalileo.wordpress.com/2010/06/27/la-constelacion-de-escorpio


HOY HABLAMOS DE:

¿Que es la masa?




Como decíamos, hasta la relatividad nos teníamos que conformar con el apaño de usar su relación con peso para poder ir tirando con el concepto de masa. De echo, es una relación que el propio Newton se sacó de la manga. Dijo «la masa que aparece en la ley de gravitación universal es la misma que sale en la segunda ley de mi mismo». Y como funcionó, pues se quedó contento.Pero bueno, ¡este Newton era un chapuzas!. Hace una teoría y consigue que funcione pese a que está tan mal fundamentada que sus dos magnitudes principales no están bien definidas.Todo esto cambió radicalmente cuando nació la que probablemente es la ecuación más conocida de la historia (aunque la segunda le disputa el puesto): la energía es igual a la masa multiplicada por la
velocidad de la luz al cuadrado. Y aquí, todo es perfecto: sabemos qué es la energía y sabemos la velocidad de la luz. Sólo tenemos una magnitud por conocer, la masa. Y cómo sólo tenemos una incógnita, podemos usar esta ecuación para definirla.Dicho de otra forma, ahora sabemos que la masa es un tipo de energía. Originalmente, todo esto causó en enorme revuelo en la Física Teórica. Hasta el punto que se quiso exagerar el significado de la frase anterior, y se interpretó que toda la energía era masa. Aún podréis encontrar esta interpretación en ciertos libros de divulgación, e incluso algunos especializados antiguos. Hoy en día, la mayor parte de la comunidad científica no exagera de este forma (¡ni siquiera ahora estamos todos de acuerdo en cómo definir la masa!). Se interpreta que la masa (multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado) representa la energía necesaria para crear un objeto en su mínima expresión. Si se quiere que el objeto haga más cosas además de meramente existir, habrá que proporcionarle más energía. Por ejemplo, si queremos que se mueva, tenemos que suministrar energía cinética.



Y cuando todo cuadraba a la perfección (salvo algunas discrepancias en la forma de interpretarlo), llegó la teoría cuántica de campos con su modelo estándar de partículas. En principio, la teoría cuántica de campos es completamente compatible con la relatividad de Einstein (no así con la general, pero eso da igual ahora), por lo que en principio debería ser válida la conclusión que acabamos de explicar.
Y, de hecho, lo es. Pero algunos modelos de teoría cuántica de campos (concretamente los que reciben el nombre de teorías gauge) ponen restricciones a que partículas pueden tener masa y cuales no. Hasta aquí, bien. El problema surge cuando la se aplican este tipo de teorías al Modelo Estándar de partículas.El modelo estándar es capaz de describir todas las partículas que conocemos. Absolutamente todas. Sin embargo, resulta que la estructura de una teoría gauge no permite que unas partículas concretas (las W y Z) tengan masa. Pero nosotros hemos visto esas partículas en laboratorios, y resulta que sabemos que sí tienen. Vaya, con lo contentos que estábamos, la masa nos la vuelve a liar gorda.Normalmente, si una teoría describe mal la realidad, el método científico nos dice que debemos tirarla a la basura, es hora de intentar con otra nueva. Y, en el fondo, eso es lo que hacemos. Pero como el modelo estándar funciona bien en el resto de experimentos, la nueva teoría que probamos es de hecho una versión modificada del modelo estándar.
Y esa modificación recibe el nombre de partícula de Higgs. No voy a entrar en detalles, pero básicamente resulta que si existe esa nueva partícula, entonces las partículas problemáticas sí pueden tener masa, y todo encaja perfectamente como debe.Explicado así, parece que sea una nueva chapuza para que todo cuadre. Y lo es, que esperabais. Pero si el Higgs ha tenido tanta aceptación, es porque, además de la masa de las partículas, ha permitido predecir algunas relaciones entre parámetros que no conocíamos. Es decir, experimentalmente funciona.Eso sí, no hemos sido capaces de ver el maldito bosón por ningún lado. Y eso que estamos buscando mucho. Dependiendo de como sea, es posible que el gran colisionador de hadrones (LHC) de Ginebra lo encuentre pronto.Y si resulta que no existe, tampoco pasaría gran cosa. Desde entonces se ha trabajado en métodos alternativos; los físicos estamos bien armados tanto para el día en que se encuentre, como para el día en que se confirme su no existencia. Seguramente, los medios de comunicación se lo tomarán peor.En fin, amigos. Os dije que el concepto de masa tenía tela. Se empezó a usar sin entenderlo muy bien. Costó dos siglos arreglarlo del todo… O eso creíamos, porque nos tuvimos que inventar el Higgs para mantener lo que ya sabíamos. Y por sí fuera poco, todo el mundo lo sigue confundiendo con el peso.


El concepto de masa es bastante menos inocente de lo que parece. Para empezar, muchas veces se confunde con el peso. Hoy no me voy a detener a explicar la diferencia, voy a dar por supuesto que la conocéis. Y es que la masa ya tiene suficiente miga por si sola.Sin ánimo de ser históricamente exhaustivo, podemos rastrear el uso puramente científico de la masa a la versión newtoniana de la mecánica. Si recordáis, aquello de “fuerza es igual a masa por aceleración“.Es la segunda ley de Newton, probablemente la segunda ecuación más famosa del mundo (rivalizando con la energía en reposo por el primer puesto), y con total seguridad la más útil de toda la historia. Durante más de dos centurias ha sido el paradigma de la física, y aún hoy en día explica el 99% de los fenómenos cotidianos.Sin duda, un currículum impresionante. Eso es un pedigree, y no el de Lassie. Sin embargo, desde el punto de vista de la fundamentación de la teoría, tiene un grave problema.O, mejor dicho, tiene dos: la masa y la fuerza. Si sólo fuera uno, se podría solucionar fácilmente.El problema que nos perturba es que nadie nos dice qué diablos son esas fuerzas ymasas que aparecen en el enunciado de la ley. Newton nunca pudo dar una definición precisa.Podemos dar ideas intuitivas, pero no definiciones. Podemos decir que la masa mide la cantidad de materia que forma un cuerpo, o que la fuerza representa la intensidad de la interacción entre dos… Y aunque nos podemos quedar más o menos satisfechos de nosotros mismos, lo cierto es que no son definiciones muy concretas desde el punto de vista teórico.



¿Qué es la masa? (I) Posted: 28 Jun 2011 10:23 AM PDT El concepto de masa es bastante menos inocente de lo que parece. Para empezar, muchas veces se confunde con el peso. Hoy no me voy a detener a explicar la diferencia, voy a dar por supuesto que la conocéis. Y es que la masa ya tiene suficiente miga por si sola.Sin ánimo de ser históricamente exhaustivo, podemos rastrear el uso puramente científico de la masa a la versión newtoniana de la mecánica. Si recordáis, aquello de “fuerza es igual a masa por aceleración“.Es la segunda ley de Newton, probablemente la segunda ecuación más famosa del mundo (rivalizando con la energía en reposo por el primer puesto), y con total seguridad la más útil de toda la historia. Durante más de dos centurias ha sido el paradigma de la física, y aún hoy en día explica el 99% de los fenómenos cotidianos.Sin duda, un currículum impresionante. Eso es un pedigree, y no el de Lassie. Sin embargo, desde el punto de vista de la fundamentación de la teoría, tiene un grave problema.O, mejor dicho, tiene dos: la masa y la fuerza. Si sólo fuera uno, se podría solucionar fácilmente.El problema que nos perturba es que nadie nos dice qué diablos son esas fuerzas ymasas que aparecen en el enunciado de la ley. Newton nunca pudo dar una definición precisa.Podemos dar ideas intuitivas, pero no definiciones. Podemos decir que la masa mide la cantidad de materia que forma un cuerpo, o que la fuerza representa la intensidad de la interacción entre dos… Y aunque nos podemos quedar más o menos satisfechos de nosotros mismos, lo cierto es que no son definiciones muy concretas desde el punto de vista teórico. Todo esto Newton lo sabía. El tío era muchas cosas, pero tonto no. El apaño que se ha hecho en física clásica toda la vida es dar una especie de receta que permite calcular la masa a partir del peso, algo que los antiguos egipcions ya sabían hacer (y digo calcular, que ni es lo mismo que explicar). Y una vez puesto el parche, nos olvidamos de la chapuza porque funciona.Sin embargo, este truco del almendruco no es muy satisfactorio para un físico teórico. Y, aún así, perduró hasta el advenimiento de la física relativista, pero esto lo veremos más adelante, en la segunda mitad.El problema de fondo es que una sola ecuación no se puede utilizar para definir dos conceptos diferentes: fuerza y masa. Uno sólo si, pero dos no.Por ejemplo, podríamos utilizar la ley de Newton para definir que la fuerza es masa por aceleración. Eso sería correcto. Lo que pasa es que no sabemos qué es la masa; sólo sabemos que es fuerza entre aceleración. Pero la fuerza estaba definida en términos de la masa, por lo que necesitamos definir la masa primero, para poder definir la fuerza y usarla para definir la masa…Por eso, como una sola ecuación intenta definir dos conceptos nuevos (la aceleración si está bien definida en la cinemática, gracias a Galileo), entramos en un referencia circular sin solución. La típica pescadilla que se muerde la cola. Este artículo se podría haber titulado “¿Qué es la fuerza?”, y explicaríamos prácticamente lo mismo.De echo, para mitigareste problema, Newton se inventó su primera ley, el principio de inercia. Si os fijáis, parece una ley algo superflua: si sobre un cuerpo no actúan fuerzas, permanece a velocidad constante. Esto también podemos saberlo de la segunda ley, sin necesidad de la primera: si la fuerza es cero, la aceleración también y por lo tanto la velocidad no cambia. Sin embargo, mantener el primer principio da una idea de cuando no hay fuerza. Esto intenta solventar, en pequeña medida, el problema de su definición. Pero definir cuando no hay fuerza, aunque es un paso, no es lo mismo que definir qué es una fuerza. Así que el problema persiste. Fotos aghrivaine, National Geographic

Fuente: http://www.xatakaciencia.com/fisica/que-es-la-masa-y-ii



EL LIBRO:


"DE LA CUNA AL ESPACIO: la exploración de las fronteras extraterrestres" de William Hartmann, Ron Miller y Pamela Lee, Editorial Planeta, 190 págs. ilustradas.

Aquí nos encontramos con un vasto panorama de la aventura humana en el espacio desde la formación de la Tierra hasta la habitabilidad completa de nuestro Sistema Solar. Uno de los autores, (Hartmann), es uno de los más importantes Astrónomos planetarios del mundo. Él es el autor del modelo de colisión planetaria de la Tierra con otro objeto que dieron origen a la Luna. Los otros dos autores, (Miller y Lee), son artistas y dibujantes expertos en temas astronómicos. Una conjunción exacta para esta obra tanto por su enfoque científico como por la exactitud de sus ilustraciones. Es emocionante observar cómo se podría llegar a trabajar en la minería de un asteroide del gran cinturón, caminar por Marte ó Titán y viajar por el espacio impulsados por una vela solar. Una obra enciclopédica infaltable en la biblioteca de toda mente curiosa. Un libro estupendo.