Éste blog nace como punto de encuentro entre los socios de la Asociación High Ability Dimension de todas aquellas personas interesadas en colaborar con nosotros en nuestros fines, y el de todas aquellas familias y profesionales de la docencia que necesitan información y ayuda en el tema de la Alta Capacidad Intelectual y el Talento.

Todo esto con un único fin:

Que los niños y niñas sean felices

CARNAVAL DE LA FÍSICA

EL AÑO INTERNACIONAL DE LA LUZ


Esta entrada participa en la Edición LXI del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es High Ability Dimension




El sábado día 30 de mayo se realizó Expociencia. El Parque Científico de la Universidad de Valencia abre sus puertas una vez al año ofreciendo talleres para niños y algunos no tan jóvenes. Este año es la 70 edición de Expociencia, se realizan actividades lúdicas y de divulgación, y justo este año es el Año Internacional de la Luz.

La Asociación Valenciana de Astronomía, AVA, y esta casa realizamos conjuntamente una actividad sobre la luz del Sol. Observando el Sol mediante telescopios con filtros,  para poder apreciar las protuberáncias solares y con otro de los telescopios proyectándo sobre una pequeña pantalla para poder apreciar las manchas solares.


Con un espectrómetro vimos la diferencia entre la espectroscopia solar y la de una lámpara de mercurio.


Fig.1. Espectroscopia solar.

Fig.2. Espectroscopia de una lámpara de mercurio.


Fig.3. Espectroscopio junto a una lámpara de mercurio.



Fig.4. Descomposición de la luz con un prisma de cristal piramidal.

Fig.5. Dibujando el espectro solar.



Fig.6. Ficha didáctica de la actividad. 



Fig.7. Experimentando con la bola de plasma.



Fig.8. Los niños se divierten al poder tocar la tormenta eléctrica 
generada por la bombilla tesla de la bola de plasma.



Fig.9. Proyección del Sol desde un telescopio.



Fig.10. Diferentes telescopios que nos trajo AVA.


Fig.11. Carpa donde se realizaban las actividades de espectroscopia 
y donde estaba ubicada la bola de plasma. 

Fig.12. El interior de la carpa.


Fig.13. Casi un parque de telescopios.

Con esta secuencia fotográfica os hemos querido acercar a la actividad realizada este sábado, y motivaros para que os inicieis en la astronomía y en la astrofísica, las dos disciplinas científicas apasionadas.

La asociación High Ability Dimension quiere agradecer a AVA la actividad realizada en Expociencia que nos ha permitido observar la luz del Sol, medirla, analizarla y experimentar con ella, algo tan intangible como es la luz.



SOBRE LOS CRISTALES DE HIELO


Esta entrada participa en la Edición XLVII del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión

Y esta entrada también participa en  la Edición 4.123105625 del Carnaval de Matemáticas



 ¿Cuantas formas diferentes hay en los cristales de nieve?...

Fig.1: Fotografías de Wilson Bentley..


2400 fotografías al microscopio de cristales de hielo, y no habían dos iguales; éste fué el trabajo del fotógrafo estadounidense Wilson Bentley. Snowflake Man, (el Hombre copo de nieve), que publicó en su libro Los cristales de nieve, en1931; moriría después de esas fotografías de pneumonía, como dicen los actores, en el escenario. Estas fueron sus palabras:

Bajo el microscopio encontré que los copos de nieve eran milagros de belleza; y me pareció una pena que esa belleza no fuera vista y apreciada por otros. Cada cristal era una obra maestra de diseño y ningún diseño jamás se repetía. Cuando un copo de nieve se fundía, el diseño se perdía para siempre. Toda esa belleza se fue, sin dejar ningún recuerdo.

Unos años antes había fotografíado los cristales el alemán Johann Heinrich Ludwig Flögel. Aunque el precursor del estudio de los cristales de hielo fué el astrónomo y matemático Johannes Kepler.

En realidad no hay dos cristales de nieve iguales, pero todos responden a la misma pauta, a un fractal de semejanza que se llama la curva de koch, en cristalografía es una simetría trigonal. El crecimiento de los cristales es muy rápido y se forman sobre un cristal madre, éste cristal sólo se ve con el microscopio electrónico, y sobre el se asientan las moléculas de agua en una red hexagonal. La forma del cristal de nieve dependerá de la temperatura y de la humedad relativa que hay en torno al cristal madre, cuanto más humedad, más moléculas se añadirán al cristal madre y el cristal de nieve crecerá más, y su temperatura óptima de formación es -15º Celsius. Con -2ºC  de formación las formas son más simples, con -5º C se crean columnas esbeltas y agujas, con -15º C son los cristales que conocemos, y con -30º C en forma de columnas.


Fig.2: Formación de los cristales en función de su temperatura.

El físico del Caltech Kenneth Libbrecht, ha estudiado el porqué de las formas tan diferentes de los cristales que tiene que ver con las condiciones tan cambiantes que hay en las nubes, donde se forman. Éste físico ha pulicado 7 libros de fotografías de cristales de nieve, incluyendo una guía de campo. Su bilbioteca de copos de nieve cuenta con más de 10.000 fotografías. Como físico ha desarrollado métodos de cultivo y de análisis de los cristales de hielo en el laboratorio.
Caltech professor of physics Kenneth Libbrecht
Caltech professor of physics Kenneth Libbrecht
Caltech professor of physics Kenneth Libbrecht


Los cristales son únicos porque también los son sus condiciones de formación, hay tantos factores aleatorios, tantas permutaciones como el viento, temperatura, humedad relativa, presión, altura de formación, velocidad de anexión de las moléculas, cantidad de agua...que hacen que los cristales sean diferentes.






Fig.3: Copo de nieve de Koch

La isla de Koch o el copo de nieve de Koch es un caso particular de la curva De Rham, es una curva contínua y no diferenciable. Se coge un fragmento, se divide en 1/3 en la primera iteración, del triángulo pasa a una estrella de 6 puntas y a cada iteración se complica la forma, y como es un fractal de semejanza siempre ocupa el mismo espacio, utilizando los movimientos elementales del plano euclídeo para formarse, 1/3 de reducción (homotecia), por translación se mueven los segmentos sobre el eje XY, con la rotación se sitúan y con la simetría se encajan en el plano, creciendo negativamente, la curva tiende a una complejidad  que tiende hacia el menos infinito, pero siempre ocupando en mismo espacio. Su dimensión de semejanza coincide con la dimensión de Hausdorff-Besicovitch, está entre 1 (la dimensión de la recta) y 2 (la del plano).Es decir, la dimensión son las copias a escala de sí misma, ya que éste es un fractal de autosemenjanza, y lo definimos con logaritmos porqué es el modelo de crecimiento que adopta, así que tendremos.





Para finalizar os dejo una simulación matemáticca sobre los cristales que han realizado en la Universidad de la Universidad de Wisconsin-Madison (EE.UU) realizaron modelización matemática sobre cristales de hielo.




Referencias:


Araceli Giménez Lorente




LA REENTRADA EN LA ATMÓSFERA TERRESTRE

Esta entrada participa en la edición XLV del Carnaval de la Física

         cuyo blog anfitrión es Gravedad Cero

Esta entrada también participa en la Edición 4.12310562 del Carnaval de Matemáticas

cuyo blog anfitrión es ZTFNews.org 


Muchos de nosotros nos hemos preguntado el porqué cuando entra un meteorito en la atmósfera la mayoría de las veces se incinera, mientras que una nave espacial, como un transbordador no lo hace. En éste post vamos a intentar contestar todas las cuestiones.


 
Fig.1: Imagen tèrmica de un transbordador espacial entrando en la atmósfera terrestre

La reentrada en la atmósfera es el fenómeno por el cual entra en una atmósfera planetaria cualquier objeto, aquí nos interesa la atmósfera en nuestro planeta, ya que podemos analizar la diferencia entre la entrada de un meteorito y de una nave espacial, como el los transbordadores espaciales de la NASA

Nuestras naves tienen una protección o escudo térmico, que son baldosas cerámicas (HRSI aislamiento reutilizable de superficies de altas temperaturas), la temperatura alcanzada es de 1500 º C,  así que las baldosas aguantan perfectamente ya que como mucho se vitrificarían, pero o se funden. 



Fig.2: ventana de entrada en la atmósfera


Se le denomina ventada de reentrada en la atmósfera al ángulo necesario para que entre la nave espacial sin incinerarse, y éste ángulo es muy agudo, de 6,2º +- 0,7 de error, así tenemos que el intervalo de reentrada en nuestra atmósfera esta comprendido entre [5,5º-6,9º]. Si el ángulo de reentrada es inferior a 5,5 º la nave espacial rebotará en las capas altas de la atmósfera y entrará en una órbita errática que le impedirá reentrar en nuestro planeta, salvo que corrigiese el ángulo. y si el ángulo de reentrada es superior a 6,9º la nave se incinerará en la atmósfera, como le pasan a la mayoría de los meteoritos que se volatilizan en la atmósfera, ya que no pueden corregir su ángulo de entrada.

Fig.3: Vista desde la Estación Espacial Internacional de la reentrada en la atmósfere del tranbordador Atlantis


 La presión de choque y la velocidad de la nave, unos 20.000 km/h hacen que la nave se caliente en la reentrada en la atmósfera a 140 km de altura, al ir tan rápida sólo tiene que soportar esa temperatura, sobre los 1600 ºC durante segundos, el meteorito que cae en la atmósfera viaja aproximadamente a 71 kilómetros por segundo, que es la combinación de la velocidad a la que se desplaza el meteorito (42 Km/s) y la velocidad a la que se mueve la Tierra (29 Km/s) (ref.1) así que por la elevada temperatura y  junto con el ángulo de reentrada erróneo hace que la mayor parte de las veces el meteorito se incinere.


Aquí tenemos la diferencia entre la reentrada en la atmósfera de un meteorito y de un transbordador espacial, simplemente és una cuestión de ángulos y de velocidad, siendo minimalistas.

Referencias



 




OBSERVACIÓN DEL SOL

Esta entrada participa en la edición XLV del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es Cuantos y Cuerdas


  No podíamos rechazar ésta estupenda invitación a una observación del Sol, claro que sí, de día y desde un enclave espectacular, las Torres de Serranos en València. Vamos a narrarla un poquito. Pero primero tenemos que agradecerle a la Asociación Valenciana de Astronomía su invitación a éste evento. 

Empezamos por llegar a un gran enclave las Torres de Serranos. Miramos el Sol con unas gafas especiales, ya que llevaban un filtro Mylar, para no quemarnos la retina, además por precaución mirábamos unos segundos sólo.


Y luego teníamos los telescopios, 5 en total, dos en la torre de la derecha y tres en la de la izquierda. A veces los niños no llegaban a ellos pero les ayudabamos.


Por supuesto los telescopios llevaban filtros, para no quemar la óptica. La cromosfera solar,  es muy intensa y los filtros a utilizar son de Hidrógeno-Alfa, con ellos se ve el Sol muy rojizo; con éste filtro captamos entre 655 y 700 nm la longitud  de onda que corresponde del  tercero al segundo nivel de excitación del átomo de hidrogeno, es decir, es una desexcitación; es dicroico, es decir, cuando giras el telescopio, como la lente va polarizada cambia la longitud de onda y recorre todo el espectro de color rojo. El telescopio donde se utilizaron estos filtros era el LUNBT.


Espectro electromagnético

Aquí tenemos una foto desde el telescopio hecha con el teléfono móbil por mí. En ella se ven un poco las protuberancias solares.



Aquí casi todos disfrutando de las vistas. Hubiésemos podido hacer un concurso para ver quién se lo pasaba mejor, si los niños y niñas de HAD, los padres o sus profesores...o quizás los astrónomos y astrofísicos que nos brindaron esta oportunidad.







El filtro Mylar reduce hasta en un 98% de intensidad solar, éste es el mismo utilizado en las gafas solares. Con él vemos un Sol de un blanco pálido, ideal para captar manchas solares.





Y la proyeccion solar sobre una pantalla, dónde se podían apreciar algunas manchas solares.




Los paneles informativos nos lo explicaban todo.



¡¡¡Y qué vistas teníamos desde las Torres!!!.






Así que nos lo pasamos genial y aprendimos muchísimo. Esperaremos a otra oportunidad para ver nuestro preciado Sol.

Araceli Giménez Lorente 


Fotos de Ruth Ciscar y
Araceli Giménez






Referencias









HABLANDO DE TEMPERATURA

Esta entrada participa en la edición XLIII del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es El mundo de las Ideas

En esta ola de calor he decidido hablar de la temperatura, comenzando por mi principio preferido, el principio cero de la termodinámica. Veamos una imagen para poder explicar bien el concepto. 



 Si tenemos tres espacios con tres temperaturas diferentes, el principio cero de la Termodinámica nos dice que si A y B están separados por una pared adiabática (no se intercambia calor), y C está conectado con A y B por dos paredes diatérmico (deja pasar la temperatura), las temperaturas de A, B y C finales tenderán a ser la misma. Y el sistema alcanzará un Equilibrio Térmico

¿No os lo creeis?, pues si estais en casa y por el calor habeis puesto el aire acondicionado o el ventilador, podeis quitarlo y ya vereis como vuestra casa alcanza la temperatura de la calle.

Sigamos con el calor. Hay tres tipos de transferencia del calor: Conducción,Conveccióny Radiación térmica. Podemos entender estos conceptos con un video didáctico y muy breve. 


¿Y por qué unos tenemos más calor que otros?. Esto viene dado por la llamada sensación térmica. Hagámos un experimento en casa:

Experimento sensación térmica
En éste experimento tenemos tres recipientes con agua de diferentes temperaturas, el primer recipiente está con agua caliente y ponemos la mano izquierda dentro de él, mientras que el segundo recipiente que contiene agua fría pondremos la mano derecha, inmediatamente sacamos las dos manos y las metemos en el recipiente con agua tíbia, lo que notaremos a continuación, es que la mano izquierda siente frío mientras que la mano derecha sentirá calor. Esto es la sensación térmica, la temperatura es relativa.

Y para finalizar tenemos un mapa de temperatura del AEMET (Agencia Estatal de Metereología), en el se aprecia la temperatura del viento, y el código de color es el habitual, el rojo la temperaura más elevada, el azul representa al frío y el verde/ amarillo es el color templado.

Eumetsat, 21:00h, 25 de julio del 2013
Y con ésto y un helado hemos acabado este día caluroso, y triste porque estamos de luto por el accidente de tren de Galicia.


Referencias



 Araceli Giménez Lorente



HUMOR FÍSICO-MATEMÁTICO
EXPLICANDO UN CHISTE.


Esta entrada participa en la edición XLII del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es High Ability Dimension





Vamos a explicar este chiste sobre las leyes de Maxwell de electricidad y magnetismo.

Aunque llegaron a ser 20, se redujeron a 4 ecuaciones fundamentales.



NombreForma diferencialForma integral
Ley de Gauss:\vec{\nabla} \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}\oint_{S} \vec{E} \cdot d\vec{s} = \frac {q}{\epsilon_0}
Ley de Gauss para el campo magnético:\vec{\nabla} \cdot \vec{B} = 0\oint_S \vec{B} \cdot d\vec{s} = 0
Ley de Faraday:\vec{\nabla} \times \vec{E} = - \frac{\partial \vec{B}}{\partial t}\oint_C \vec{E} \cdot d\vec{l} =  - \ { d \over dt } \int_{S} \vec{B} \cdot d\vec{s}
Ley de Ampère generalizada:\vec{\nabla} \times \vec{B} = \mu_0 \vec{J} + \mu_0 \epsilon_0  \frac{\partial \vec{E}}{\partial t}\oint_C \vec{B} \cdot d\vec{l} = \mu_0 \int_S \vec{J} \cdot d\vec{s} + \mu_0 \epsilon_0 \frac{d}{dt} \int_S \vec{E} \cdot d\vec{s}
Ecuaciones de Maxwell

(1) Vamos a estudiar como Maxwell deriva las ecuaciones del campo electromagnético. En 1856, Maxwell publica el primer escrito sobre electromagnetismo, 'On Faraday's lines of force'
Recordemos la Ley de conservación de la materia, para los fluidos. Consideramos un volumen v delimitado por una superfície cerrada S. Usando la notación vectorial, el flujo de masa por unidad de tiempo a través de un elemento de superfície dS  es pu·dS, donde es la velocidad del fluido y p es la distribución de densidad. Por lo tanto el flujo total de masa es: 

(1)

Esto es igual a la tasa de pérdida de la masa de v, que es:

(2)

Por lo tanto:
(3)

Ahora, aplicando el teorema de la divergencia por la derecha a la ecuación (3) encontramos:
(4)

Aplicando la segunda igualdad al volumen del elemento dv,


(5)
Si el fluido es incomprensible, p no depende de las coordenadas espaciales y temporales y por lo tanto:


(6)

Maxwell quedó muy impresionado por los conceptos de líneas y tubos de fuerza como expuso Faraday y señaló una analogía inmediata entre el comportamiento de las líneas del campo magnético y las líneas de corrientes del flujo de fluidos incomprensibles. La velocidad u es análoga al flujo de densidad magnético B; por ejemplo si los tubos de fuerza de las líneas de corriente, diverge, la fuerza del campo disminuye, como hace la velocidad del fluido. [Fragmento del libro Theorical Concepts in Physics  pág.89,90]  

Con este estudio que se hace en el libro Theorical Concepts in Physics nos muestra el gran trabajo físico-matemático que hizo Maxwell relacionando todas las leyes ya existentes que fueron las leyes de Gauss, la ley de Faraday, y la de Ampère, unificándolas, lo que a posteriori llevo a una reducción a 4 ecuaciones del estudio original que hizo Maxwell de 20 ecuaciones.


Onda electromagnética en 3D

Como conclusión tenemos que detrás del chiste inicial del post, tenemos un trabajo muy serio de física-matemática que nos explica de forma muy breve las cuatro leyes matemáticas que hay de electricidad y magnetismo.


Referencias

(1)Longair, Malcolm. Theorical Concepts in Physics. An alternative view of theorical reasoning in physics.Cambridge University Press. United Kingdom, 1984.





LA MATERIA Y LA ENERGÍA OSCURA
UNA PRIMERA APROXIMACIÓN

Esta entrada participa en la edición XLI del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es El Factor Ciencia



¿Cómo hablar de la materia y la energía oscura, si ni siquiera sabemos que es?...empezaremos por presentarla. Se le llama materia oscura porque nuestra tecnología no detecta su radiación electromagnética, es decir, parece que no emite ni luz visible, rayos X, ni rayos gamma, ni tampoco absorbe la radiación electromagnética; ¿entonces como sabemos que está ahí?, pues con las matemáticas, hay un efecto gravitatorio y unos cálculos que no salen, pues las galaxias parecen que tienen más masa de la que podemos ver, tenemos también los datos aportados por el WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), que es una sonda espacial que se dedica desde el 2001 a medir las diferencias de temperatura con radiómetros que hay en la radiación de fondo de microondas, esta sonda se encuentra en órbita en torno al Punto de Lagrange L2, es decir, aproximadamente a unos 1.5 millones de kilómetros de nuestro planeta; pues bien, uno de los descubrimientos de esta sonda espacial es que el Universo está compuesto de un 4% de la materia que conocemos, 23% de materia oscura y de un 73% de energía oscura. Así que nuestro Universo no está tan vacío como pensamos, sino que simplemente no podemos ver ese 96% que suman la materia y la energía oscura. Aunque el satélite artificial Planck da otros datos más precisos,  un 68,3% de energía oscura, un 26,8% de materia oscura y un 4,9% de materia ordinaria.

¡¡¡Uff!!!, ¡qué complicado!, con una nota de humor diremos que parece que si que han encontrado la partícula que origina la materia oscura y tiene esta forma tan simpática.

The ParticleZoo

Voy a ver si me encargo unas cuantas de estas partículas y me construyo un traje que será invisible porque no lo podré ver, pero ese traje, ¿me haría invisible a mi también?. Seguramente, pues si es opaco y parece que denso no se verá mi materia por estar escondida detrás.

¿Y cuales son las partículas que la forman?, evidentemente no lo sabemos aunque se especulan que pueden ser los neutrinos, no sabemos de qué tipo, si de carácter electrónico ,  ( \nu_e )muónico, (\nu_\mu), o tauónico, ( \nu_\tau), aunque nos da igual porque los neutrinos pueden cambiar de sabor, eso quiere decir que pueden pasar de un tipo al otro, a este fenómeno se le llama oscilación de neutrinos. Otra partícula que puede formar la materia oscura son los WIMPs (partículas masivas que interactúan débilmente), son unas partículas hipotéticas, es decir, que aún no han sido descubiertas, estas partículas son extremadamente compatibles con los neutrinos, son masivas y se mueven muy lentamente. y por último tendríamos los axiones, esta partícula explicaría el porqué los fotones de alta energía pueden atravesar distancias enormes en el Universo sin ser absorbidos por la radiación de fondo, ya que se teoriza sobre la posibilidad que los fotones se conviertan temporalmente en axiones.


Representación artística de la materia oscura


Hay toda una clasificación sobre la materia oscura: bariónica, no-bariónica, caliente, templada, y fría; la clasificación bariónica o no, depende de la composición, mientras que la clasificación por temperatura son términos que aluden a conceptos relativistas, como la velocidad de desplazamiento de una partícula.

¿Y qué es la energía oscura?, es una clase de matería-energía que tiene la particularidad de ser una fuerza gravitacional repulsiva, y que ocupa todo el espacio, lo que contribuye a la expansión del Universo.

Y para acabar os dejo éste documental que nos habla de estos dos conceptos tan enigmáticos. Espero que os guste.




Referencias



Araceli Giménez Lorente



TALLER DE DENSIDAD

Esta entrada participa en la edición XL del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es Cuanto y Cuerdas


El pasado domingo trabajamos el concepto de densidad y experimentamos un poco con líquidos de distintas densidades. Empezamos con todo un clásico: el agua y el aceite.








También combinamos el agua, con alcohol y el aceite para recrear una gota ingrávida.









Vimos  también que el agua caliente es menos densa que que la fría.




Y la adición de sal también disminuye la densidad hasta el punto de hacer flotar un huevo.




¿Queda claro el concepto de densidad?, ¿no?, pues podemos ver un video:


Hay un experimento que podeis realizar en casa:


Si os habeis animado a realizar vuestros propios experimentos sobre densidad podeis enviarnos los resultados a hadimension@gmail.com y lo publicaremos con vuestro nombre, si teneis un blog pondremos el enlace. También podeis dejar un comentario en esta entrada. Os animo a participar.

Ruth Ciscar


TALLER DE PLASMA.
EL CUARTO ESTADO DE LA MATERIA.

Esta entrada participa en la edición XXXV del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es el blog High Ability Dimension


  
 El domingo 16 de diciembre hicimos un taller de la física del plasma, hablamos de los estados de la materia, y en especial de este cuarto estado.

¿Dónde se encuentra el plasma en la Naturaleza?. En el Universo se encuentra en la mayor parte en las estrellas, y en los discos de acrecimiento. En nuestro sistema solar tenemos el Sol y los vientos solares. La mayor parte de la materia de nuestro Universo se encuentra en los estados de plasma y gases.


Foto de la NASA.


Nebulosa Trífida desde diferentes longitudes de onda

Los plasmas terrestres son los rayos:




 La ionosfera:



 Y las auroras boreales y australes:

  

Nuestra tecnología ha conseguido también crear plasma, ¿dónde se encuentran?, en los televisores y monitores de computador con pantalla plana, en el interior de los tubos fluorescentes (iluminación de bajo consumo), en la materia propulsada en la combustión de los cohetes, en el interior de los reactores nucleares, en los aparatos que cortan con plasma y en las bolas de plasma entre otras. Veamos esta última, con ella hemos realizado un taller con los niños de HAD.

Después de la teoría pasamos a la acción, a la parte experimental; primero jugamos con la bola de plama, al poner las manos fijamos un rayo, somos una toma de tierra. Si ponemos varias manos a la misma vez la temperatura del cristal aumenta, pues los rayos quedan fijados más tiempo. La composición de la bola de plasma es una mezcla de gases nobles, fué inventada en 1971 por Bill Parker a partir de los experimentos de Nikola Tesla. Es un tubo de tesla encerrado en una esfera de cristal que contiene tres gases nobles, xenón, kriptón, neón, estos gases se encuentran a baja presión y se le aplica una corriente alterna de alta frecuencia y de alto voltaje (aproximadamente 35kHz y 2-5kV), generada por un transformador de alta tensión, la esfera más pequeña en el centro es el electrodo. 




Para ver la relación entre el campo eléctrico y el magnético, relación que nos muestra que uno genera el otro, ponemos una brújula encima de la bola de plasma, préviamente  hemos puesto una moneda de cobre, 5 céntimos, ya que este es un metal conductor. Se fija la aguja de la bola y se queda pegada, y si la movemos por la bola la aguja se vuelve loca, esto nos indica que hay un único campo electrico-magnético, uno generado por el otro.
Experimento primero. Como el campo electromagnético de la bola de plasma afecta a la brújula.

Empezamos con los experimentos, ponemos la moneda de cobre y sobre ella tres LEDS, nos fijamos en que si los ponemos directamente sobre el cristal estos no se encienden, si lo hacen si tenemos abajo la moneda de cobre, ya que ésta amplifica la señal eléctrica.

Segundo experimento. Encender unas luces LED. Foto de Ruth Ciscar.

LEDS en contacto directo con la bola. Foto de Ruth Ciscar.

Probamos otra cosa, nuestro tercer experimento consistía en aprovechar el calor emitido para quemar un papel. Para empezar pusimos la moneda de cobre y sobre ella un trozo de papel blanco, sobre el papel teníamos un clip metálico fijo en un punto, el resultado es que el papel se quemaba pero sin emitir llama alguna.


Experimento tercero. Quemar un papel. Foto de Ruth Ciscar

Medimos la luz emitida por la bola de plasma con un luxómetro, era muy escasa, 20 luxus. Pero sabemos que esta cifra no es cierta, el problema es que tenemos la esfera de cristal que hace muy difícil la medida.

Midiendo la luz emitida por la bola de plasma con un luxómetro. Foto de Ruth Ciscar.

Con un detector Geiger-Müller medimos radiaciones diferentes, un árbol, unas plantas vivas, otras arrancadas y a cada uno de los niños.

Medida de la radiación X emitida por la bola de plasma con un detector Geiger-Müller.

Anotamos todos los datos y nos dispusimos a hacer una gráfica con las medidas de radiación emitidas, eran las medias ya tomadas por el detector.








¿Qué hemos aprendido?, qué es el plasma, además de los conceptos de energía, electromagnetismo y radiación y una vez más del método científico. Y  nos lo hemos pasado genial con la física.
Araceli Giménez Lorente


METEOROS I
¿QUÉ ES UN RAYO?   

Esta entrada participa en la edición XXXV del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es el blog Gravedad Cero


Esta entrada es la continuación de Meteoros. ¿Quién puede atrapar un rayo? del blog de mentorado de HAD: El mundo de las ideas. Aquí completaremos la información expuesta en el primer post dando la explicación científica de qué es un rayo desde una perspectiva física.

Un rayo es una descarga electroestática natural, la descarga eléctrica decae en un rayo con su doble vertiente de relámpago y de trueno.

A la caza del rayo
Tim Samarras es un fotógrafo que trabaja para la National Geographic Society y que ha preparado una cámara llamada Kahuna de alta resolución que es capaz de captar más de un millón de imágenes por segundo, para captar un rayo.

  Hablemos un poco de como se forma el rayo, la secuencia de las imágenes captadas por las dos cámaras de alta resolución llamada Phantoms es la siguiente, primero vemos como se forma la tormenta, de la nube de tormenta o cumulonimbus parte una guía escalonada descendente con carga eléctrica negativa. La segunda fase es cuando esa guía escalonada llamémosla gérmen del rayo cae en zigzag hasta el suelo pero sin llegar a tocarlo, y en el proceso aparecen las ramificaciones en forma de árbol fractal, la tercera fase es cuando desde el suelo sube una guía ascendente con carga positiva, como todos sabemos "los polos opuestos se atraen", la cuarta fase es cuando las dos guías se unen, esto se llama proceso de enlace,  entonces se produce una descarga de 30.000 amperios viajando a 1/3 de la velocidad de la luz y entonces se ilumina todo el cielo, pero esto no es un relámpago, este es la chispa eléctrica que va de una nube a otra, y entonces se inicia la primera descarga de retorno, la luz es tan intensa que ciega las cámaras, esto es un obstáculo que evita que los científicos puedan estudiar el fenómeno, porque la cortina de luz omite los detalles; y la quita fase es cuando se desvanece la luz, y por último tenemos otras guías que descienden por el mismo camino pero tan rápidas que parecen de menos intensidad, sería el equivalente de la réplica de un terremoto. Todo este proceso dura unos 200 milisegundos. 

  Sólo hay una cámara en el mundo que hace más de un millón de imágenes por segundo, la cámara pesa 725 kg y mide 1,80 m, esta cámara es de la guerra fría diseñada para filmar pruebas nucleares pero se ha rediseñado actualizándola, su nombre es Beckman & Whitley 192, pero ha sido renombrada como Kahuna. El rediseño entre otras cosas implicaba el paso de cámara analógica a digital. Pero de momento no ha podido captar el rayo que busca Tim Samarras y las fotografías que ha hecho de los rayos han sido por dos Phantoms, unas cámaras de alta velocidad capaces de captar 10.000 imágenes por segundo y graba videos a cámara lenta. Así que la supercámara espera un rayo para desvelar los secretos.

¿Todos los rayos son negativos? 

 No, además de los rayos con carga eléctrica negativa existen los rayos con carga positiva: Los rayos negativos son los más usuales y se producen nube-tierra, mientras que los rayos positivos se producen al contrario tierra-nube. Se diferencian porque la intensidad de los rayos positivos es mucho mayor y en especial por la forma, ya que el árbol fractal que generan los rayos negativos está invertido, tocando las ramas el suelo, mientras que en el caso de los rayos positivos es al revés. Podemos verlos en las primeras dos imágenes que vienen a continuación.

Tipos de rayos

Rayo negativo, de nube a tierra
Rayo positivo. De tierra a nube.

Intranubes (dentro de la misma nube)

Internubes
Los rayos de internubes se producen entre las nubes con un diferencial de cargas. Las rayos intranubes se producen en la misma nube.

Rayo laminar
Rayos difusos
El Sprite o Duende atmosférico
  Este fenómeno atmosférico fué descubierto a principios de los años 90, se producen por encima de las nubes a una altura de 70-100 km, para explicar este fenómeno tenemos que volver al típico rayo que conocemos, este produce un desequilibrio de electrones que sube hasta la ionosfera con un aire enrarecido, expandiéndose y chocando con las partículas de aire produciendo la forma y el color rojo que vemos en la imagen.

  

Rayo bola. Fotografía de un estudiante
en Nagano (Japón), en 1987.
  El rayo bola presenta la forma de un objeto brillante flotante que, a diferencia de la breve descarga del rayo común, es persistente. Puede moverse lenta o rápidamente, si lo hace rápidamente no llegaríamos a ver la bola, sino la trayectoria como en un zigzag , puede permanecer casi estacionario. A veces emite sonidos sibilantes, crepitantes y otras veces son silenciosos. Es curioso que en las mitologias más antiguas aparezca este fenómeno que todavía es el más misterioso al ser el menos estudiado, tenemos dos ejemplos aunque es un mito muy generalizado, el primero es en la mitología andina como Quetzalcóatl (serpiente alada), y en la mitologia vasco-navarra tenemos a Sugaar, la gran serpiente alada de fuego, pero esto sería otra historia. Este fenómeno atmosférico se puede producir por tormenta eléctrica o simplemente crearse bajo los cables de alta tensión o eléctricos.

Rayos en un volcán
  Esta foto es de  Francisco Negroni del volcán Puyehue en el sur de Chile, en una erupción volcánica salen rocas y cenizas del interior de la cámara magmática que en principio son partículas neutras, pero que se cargan eléctricamente como positivas o como negativas ya que se genera electricidad estáctica, se acaban separando las partículas agrupándose por polaridad y así se produce un diferencial eléctrico y entonces se generan los rayos.
 

¿Por qué se ve primero el relámpago y se oye después el trueno?

La velocidad del sonido es de 343 m/s, aunque varia en función del medio, mientras que la velocidad de la luz es aproximadamente de 299.792.458 m/s, hasta aquí lo tenemos claro, pero hay que matizar que el trueno se desplaza por medio de ondas explosivas y no acústicas así que se propagan 40 veces más que el sonido, pero aún esta velocidad es menor que la velocidad de propagación de la luz . Por eso vemos el relámpago antes que el trueno. Cuando a veces oimos el trueno pero no vemos el relámpago es porque la tormenta esta muy lejos y el sonido del trueno rebota entre montañas como el eco hasta que llega al observador.

¿Cuántos rayos puede haber en una tormenta?

70 rayos
  La Unión Europea de Geociencias con la ayuda de la World Wide Lightning Location Network (WWLLN, Red Global de Ubicación de Rayos) ha hecho un estudio que determina que se producen al año en  nuestro planeta aproximadamente 760 tormentas (datos de septiembre del 2010), sobre todo en las zonas tropicales y en la cuenca del rio Congo
  En la foto de arriba tenemos 70 rayos en la misma tormenta, la cantidad de rayos dependerá de lo grande que sea la tormenta. 

¿Y cómo es una tormenta elétrica en el mar?

 

¿Y desde el espacio?

 

  Aquí tenemos dos fotografías fantásticas que nos muestran el aspecto que tienen. Y con esto acabamos este post. Esperemos que sea de su agrado.

Tormenta eléctrica
Tormenta vista desde el espacio.

Referencias

National Geographic España. A la caza del rayoAgosto 2012.
 



TALLER DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Esta entrada participa en la edición XXXV del Carnaval de la Física
         cuyo blog anfitrión es el blog de astronomía  Últimas notícias del cosmos


  El pasado sábado Ruth Ciscar nos preparó un Taller de Circuitos eléctricos que realizaron los niños de HAD. Con una simple caja de zapatos los niños crearon la carrocería de un coche y las luces. Los focos estaban en un circuito eléctrico paralelo, mientras que los intermitentes correspondían a un circuito eléctrico en serie. Mostramos las fotos y explicaremos como lo hicimos.



  Con materiales caseros como los que vemos en la mesa empezamos a desarrollar la carrocería y los faros de los coches. Vemos el primer circuito en paralelo. Primero  Ruth C. con la ayuda de un juego didáctico explicó los dos tipos de circuitos eléctricos.



 Aquí tenemos un esquema:


Circuito en serie


Circuito en paralelo


 Para construir los faros se utilizaron hueveras revistiéndolas de papel albal, con las bombillas, unos cables y una pila de petaca se montó el primer circuito que fué en serie. A la vez que se daba forma a la caja


Detrás se crearon unos interruptores con unos clips de encuadernar y un clip para coger papeles, y así encendiamos todas las luces.


Al principio utilizamos la cinta aislante para sujetar y aislar el cobre de los cables; luego pasamos a darle forma a la caja de zapatos hasta construir la carroceria de los coches, aquí cada niño realizó su diseño.


Más tarde la cinta aislante adoptó otra función, la de decorar la carrocería.


Nuestra benjamina Marta de cinco años también realizó su coche.
  


Con un luxómetro medimos la intensidad lumínica de las luces en serie que eran los faros y también de las luces en paralelo que fueron los intermitentes, llegado a una conclusión interesante...

Con un polímetro, nuestro colaborador Javier Olaya midió la intensidad y el voltaje de la pila de petaca.

Y los niños de HAD pasaron a hacer una ficha técnica. 















E incluso se llevaron el trabajo a casa. Para finalizar tenemos el coche de Victor B. M.

video


  Con esta actividad los niños entre 5-12 años de HAD han aprendido los conceptos de circuitos eléctricos en serie y en paralelo, han diseñado un producto realizando una maqueta de un coche que han tuneado, han aprendido conceptos de física como las unidades de medida que son la medida de la luz en luxus y la intensidad y el voltaje eléctrico en miliamperios y en voltios, además el esquema que han hecho de los circuitos en realidad es un grafo, lo que implica las matemáticas discretas. Y lo más importante de todo, es que los niños se fueron con una sonrisa, por haber aprendido algo que les motiva.

Araceli Giménez Lorente

Fotos: Ruth Ciscar.
Araceli Giménez.
Video: Pilar Moreno.  


CENTRALES NUCLEARES EN LA NATURALEZA

Esta entrada participa en la XXXIV Edición del Carnaval de la Física,

 cuyo blog anfitrión es Hablando de Ciencia

 

Oklo (Bangombé en África).
 Reactor de fisión nuclear natural, ya extinto. En activo durante 600.000 años.

 En África (Gabón) cuando todavía era Pangea se formaron de forma natural reactores de fisión nuclear, hace aproximadamente 2.000 millones de años. En  1953 George W. Wetherill, de la Universidad de California y Mark G. Inghram, de la Universidad de Chicago y en 1956 el doctor Paul K. Kuroda, de la Universidad de Arkansas, propusieron la hipótesis de la existencia de reactores naturales en el pasado geológico de la Tierra, aunque no los creyeron. En la década de los 70 se confirmó está hipótesis.




El núcleo de los reactores de fisión nuclear naturales eran lentejas de uranio-235, agua y cianobacterías envueltos en una especie de pera recubierta de arcillas hidrotérmicas o areniscas que les servía de aislante, de contenedor. En apariencia estos reactores distribuidos en varias zonas de Gabón funcionaban en ciclos de apagado-encendido de 30 minutos de funcionamiento y 2 horas de parada; cuando el uranio-235 se calentaba se producía la fisión, el óxigeno enriquecido por las cianobacterias y presente en el agua oxidaba los depósitos de uranioy los concentraba en algunas zonas específicas, hasta alcanzar el 10% de concentración; en esas zonas las fisiones espontáneas de los isótopos de uranio proporcionaban los neutrones necesarios para inducir las reacciones de fisión; al evaporarse el agua se enfriaba y se paraba, hasta que volvía a entrar el agua de nuevo, estas eran aguas subterráneas. El agua modera los neutrones y sirve de refrigerante evitando que se funda el núcleo del reactor. Era una reacción en cadena, como ocurre en los reactores fabricados por los humanos. El fenómeno es parecido a los géiseres.

  Descubiertos en 1972 al analizar la mina de uranio de Oklo y compararlas con otras minas vieron que el uranio se había desintegrado de forma natural pero en una reacción en cadena controlada, casi como lo hace una central nuclear en la actualidad.

Fisión nuclear

  La capacidad del yacimiento para retener sustancias radiactivas por tiempo suficiente para que se conviertan en productos estables nos es útil para estudiar la forma de almacenar los residuos nucleares de la centrales de nuestra civilización de forma segura. De hecho la radiactividad no ha logrado escapar del reactor de Oklo a pesar de los millones de años que tiene la actual mina de uranio.

  Una vez más aprendemos de la Naturaleza dándonos una lección magistral.

 

Referencias 

Bulbulian,S.;Ordoñez Regil, E.; Fernández Valverde,S. Reactores de fisión nuclear de hace miles de millones de años. La Ciencia para Todos, México D.F, 2005

http://adf.ly/2029644/banner/http://misteriosenlaweb.blogspot.com.es/2012/04/reactor-nuclear-de-2000-millones-de.html 

http://www.alpoma.net/tecob/?p=1447 

http://cienciadebolsillo.com/fisica/Oklo-reactor-fision-natural-contencion-residuos-nucleares/gmx-niv31-con191.htm 

http://es.wikipedia.org/wiki/Oklo

http://observatorio.info/2005/02/oklo-antiguos-reactores-nucleares-africanos/ 

http://oklo.curtin.edu.au/who.cfm

http://web.usal.es/~guillermo/publications/Articulos/NEReactoresFosilesyConstantesFundamentales_GuillermoSanchez.pdf 

http://www.xatakaciencia.com/fisica/bienvenidos-al-unico-reactor-de-fision-nuclear-natural-que-se-conoce-en-el-mundo

Araceli Giménez Lorente

 

MAMÁ, ¿CÓMO SE HACE LA LUZ?

Esta entrada participa en la XXXIII Edición del Carnaval de la Física,

 cuyo blog anfitrión es El mundo de las Ideas


  Nuestros chicos están celebrando sus merecidas vacaciones y no hay talleres, pero en casa siguen las preguntas. Mi hija Sara de 6 años quiere saber: “como se hace la luz”.

Antiguamente no existía y la gente se alumbraba con antorchas, fue Benjamin Franklin quien inventó la luz eléctrica y es el modo en que nos iluminamos por la noche, su energía es la que nos permite alumbrarnos con bombillas, usar los ordenadores, ver la tele, mantener frescos los alimentos en el frigorífico y otras muchas cosas.

En 1752 hizo un experimento muy peligroso que le llevó al descubrimiento de la luz. Hizo volar una cometa un día de tormenta, ató una llave a la cuerda de la cometa y por la acción de un rayo cargó una botella de Leyden, una botella de vidrio que permite almacenar cargas eléctricas. Fue el primer condensador eléctrico.  Esto le permitió más tarde inventar el pararrayos.


  


La materia está formada por átomos. Estas son las partículas más pequeñas y no son visibles para nosotros.

Éste está formado por un núcleo central y una corteza externa. En el núcleo hay dos tipos de partículas los protones (con carga positiva) y los neutrones (con masa pero sin carga); en la corteza hay electrones (con carga negativa) que van girando alrededor del núcleo.




Los átomos son eléctricamente neutros porque tienen el mismo número de protones (+) que de electrones(-). Pero los átomos de los metales pueden perder algún electrón de la capa más exterior del átomo y quedar cargados positivamente, porque hay más protones que electrones, los cuales se quedan dando vueltas entre los átomos positivos formando una “nube” de carga negativa que es la que mantiene unidos a los átomos positivos. Esto es una red metálica o un material conductor.







 Pues bien, la Energía eléctrica surge como consecuencia del movimiento del los electrones libres de la nube de los materiales metálicos o conductores. Este movimiento además tiene 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Luminoso porque da la luz brillante de las bombillas que nos permite ver, térmico porque produce calor, si tocamos la bombilla nos quemamos. Bien pensado cuando nosotros corremos también tenemos calor, lo electrones también porque van rozando con otras partículas.

Para que se produzca el movimiento de los electrones debe existir una diferencia de potencial eléctrico (dV),o tensión eléctrica o voltaje entre dos puntos, unidos por el conductor o metal. Esta tensión se mide en Voltios o Julio/Coulomb y representa el trabajo por unidad de carga que hay que hacer en el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla de posición. Cuando dos puntos tenga diferente tensión, parte de los electrones deonde hay más tensión viajará a través del conductor hasta el punto de menor tensión. La corriente cesará cuando ambos puntos tengan igual tensión o voltaje.

Para que la corriente no cese, usamos los generadores que hacen que exista continuamente una diferencia de voltaje entre dos puntos, así los electrones siempre se están moviendo. El recorrido por el que van los electrones se llama circuito eléctrico. El interruptor, corta el paso o da paso a los electrones por el circuito, por eso podemos encender y apagar la luz.





Los circuitos donde los generadores son pilas o baterías (como las de los juguetes) se llaman circuitos de corriente continua, porque los electrones viajan siempre en la misma dirección y sentido, esta es la que usan vuestros juguetes. Pero si en lugar de una pila o batería introducimos un alternador entonces los electrones pueden viajar en ambos sentidos y se llama corriente alterna y es la corriente que se utiliza en la industria, en casa en los comercios, etc. Tiene la ventaja respecto la continua que su transporte , a través de líneas de alta tensión, a grandes distancias es más económico.




El gran problema de la electricidad es almacenarla, si alguien consiguiera poder almacenar la energía eléctrica con la facilidad con que se produce, habría conseguido el invento del siglo. Como no se puede almacenar debemos producir energía a medida que se va necesitando en las Centrales eléctricas.

En ellas usan transformaciones químicas, calor, rozamiento, presión o inducción para crear la diferencia de potencial y así la energía eléctrica. Por eso son centrales eléctricas:

-Centrales nucleares: usan reacciones químicas
-Centrales térmicas y de combustión: usan calor y presión del vapor
-Centrales eólicas: usan rozamiento
-Centrales fotovoltaicas : usan radiación solar
-Centrales hidroelécticas: usan la fuerza del agua para mover turbinas




Una vez generada la energía eléctrica, los electrones se mueven por las líneas de alta tensión y llegan a nuestra casa. Al darle al interruptor dejamos que entren los electrones corriendo a nuestra casa y encendemos las bombillas, los ordenadores, los frigoríficos,…

Los electrones además viajan tan, tan rápido que al encender el interruptor instantáneamente tenemos luz. ¡¡¡Qué maravilla!!!



Para que este milagro de la ciencia suceda hace falta otro tipo de energía: química, térmica, cinética,… algunas de ellas son muy costosas por eso es necesario que no malgastemos la luz para evitar tener que producir energía electica que no es necesaria.



Mi hija Sara pone una cara que no sé si lo ha entendido o se ha sorprendido. El tiempo lo dirá.





Ruth Císcar


 

FOTOGRAFÍA TÉRMICA

Esta entrada participa en la edición XXXII del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es barcedavid.blogspot.com.es

Como viene siendo costumbre las fotos de los niños de High Ability Dimension para proteger la privacidad de los menores decidimos que fuesen no en un canal visible, sino en el infrarojo térmico. Y os estareis preguntando, ¿qué es el infrarrojo?, pues como dice la palabra es una longitud de onda del espectro cromático por debajo del rojo, ¿aún no?, pues vamos a ver un esquema:



Esquema de la radiación electromagnética
Es decir, que por debajo del rojo tenemos el infrarrojo que se divide en el cercano, medio y térmico, el que nos interesa es el último.Sabemos que todos los cuerpos absorven y emiten calor, la radiación térmica es emitida por cualquier cuarpo que tenga una temperatura superior al 0 Kelvin =  −273,15 º Celsius, y depende de varios factores, como el hecho de que ese cuerpo esté vivo o sea un objeto inanimado, ya que si está vivo tendrá su propia temperatura, como los mamíferos por ejemplo que estan entre los 38º-39º C; otro factor es el principio cero de la termodinámica que nos dice que en un sistema digamos que de tres celdas, si A y B estan aislados por una paret adiabática (que aisla de la temperatura) pero A y B están en comunicación con C mediante una pared diaterma (que si deja pasar la temperatura), si esperamos el suficiente tiempo, A, B y C tendrán la misma temperatura, porque el sistema tiende al equilibrio térmico, es decir, es una propiedad transitiva. Resumimos el principio cero de la Termodinámica:

Si dos sistemas A y B están en equilibrio térmico cada uno de ellos con un tercero C, los sistemas A y B están en equilibrio térmico entre sí.

 Veamos un esquema:


Pero a nosotros, ¿para que nos sirve la fotografía térmica?, pues por ejemplo les es útil a los bomberos o al cuerpo de rescate de ejército cuando deben encontrar heridos, ya que por ejemplo en un terremoto los edificios derruidos permenecen fríos, mientras que las personas vivas estan calientes, así podemos encontrar las, aunque no las veamos.
2010, hijos de los socios fundadores de High Ability Dimension


2012, algunos niños asociados
¿Y los animales, se parecen a nosotros?. Si observais estas fotos los ojos, boca y craneo aparecen más calientes, mientras que el pelo aparece más frío, esto es debido a que el pelo es un aislante, tanto del calor como del frío.






Los insectos suelen estar más fríos que los mamíferos, de hecho una definición de mamífero es que son de sangre caliente, es decir, de temperatura corporal entre 37º-39º C, sin fiebre.




¿Y los huracanes, también estan calientes?, pues sí porque se les son tormentas tropicales.



¿Y los objetos, también pueden estar calientes?. Aquí tenemos la diferencia entre una bebida caliente y otra fría en grados farenheit.



¿Sabemos que es esto?



Frío-Frío...es un cubito de hielo derritiéndose. 

¿Fascinante no?. Veamos un video para acabar de la Universidad de Vigo, sí, los árboles son rojos, damos una pista, es por la clorofila, ya que esta absorbe la energía solar.




Y esto es todo de momento, si teneis preguntas podeis enviarlas a hadimension@gmail.com. Esperamos poder contestar vuestras dudas.


Araceli Giménez Lorente




MI PRIMERA APROXIMACIÓN
A LA RADIACIÓN NATURAL
Para niños a partir de 6 años y para sus padres


Esta entrada participa en la edición XXXI del Carnaval de la Física

El sábado 19 de mayo del 2012 el Parque científico de la Universitat de València organizó una jornada de puertas abiertas llamada Expociencia 2012. Hemos ido con los niños de la asociación HAD de 6-11 años, cada Jornada de Puertas Abiertas es especial para todos nosotros, pues nos permite acerarnos a la investigación científica y jugar a "ser científicos" aunque sea por un día.

   Uno de los edificios que vimos fué el IFIC (Instituto de Física Nuclear), donde la actividad reina fué la cámara de niebla. Radiactividad natural en directo. Y os estareis preguntando, ¿qué es una cámara de niebla?, pues nos lo explicaron, sirve para detectar partículas, lo que vemos es su traza, algo parecido a cuando miramos al cielo y no vemos los aviones pero sí su estela, y esta traza (estela) puede ser ancha y corta, y así tenemos las partículas alfa que son núcleos ionizados, es decir, que no tienen su envoltura de electrones; la traza puede ser larga y fina y podrían ser muones, ¿y qué es un muón?, mi partícula preferida, casí mágica, sino supiesemos nada de física  pensaríamos que es una partícula mágica, porque vive una media de 2,2 nanosegundos (un nanosegundo es la milmillonésima parte de un segundo) pero es capaz de atravesar nuestra atmósfera que son horas, ¿como lo consigue?, porque es una partícula relativista y como viaja muy rápido, casi a la velocidad de la luz el tiempo se dilata (como si se paresen los relojes por congelación) y el espacio se contrae, es como si hubiesen dos gomas elásticas, una el tiempo que se estira y la otra el espacio donde apretaríamos en nuestro puño la goma y lo haríamos un punto. Veamos unas imágenes de la cámara de niebla.

Cámara de Niebla

Aquí os presento a una partícula alfa, su traza es como un gusanito que nos ha enviado Ruth Ciscar.


Así que una cámara de niebla es un detector en forma de cajita que tiene alcohol donde tenemos capas de temperatura, arriba tenemos una capa caliente y bajo tenemos un refrigerador a -35º Celsius, el alcohol baja por difusión y condensa, en el tramo de los 2 mm donde se producen la condensación y se forma una niebla, todos los rayos cósmicos que pasan por ese horizontal se ionizan y aparecen las trazas en forma de niebla por la condensación. 

  La cámara de niebla está basada en el concepto de la cámara de burbujas, la primera se llamaba Gargamel, veamos un video que nos explica como funciona:


Por la traza podemos identificar otras partículas si además le aplicamos un campo magnético, ya que los electrones se curvan según su cárga, es así como encontraron los positrones (electrones positivos), ya que estos se curvan en dirección contraria.


Par eletrón-positrón

Aquí tenemos la traza de otras partículas, como el pión, kaón, lambda, sigma...representadas por letras griegas.




Otro proyecto que vimos en el IFIC es el ANTARES, donde tenemos telescopios para neutrinos que se encuentran debajo del mar.  

módulo óptico


Imagen 3D que muestra el telescopio submarino. La fuente es la pág. oficial de Antares.


    València colabora en el proyecto ANTARES. Es el primer telescopio submarino y consiste en una red de 1000 tubos fotomultiplicadores distribuidos en 12 cuerdas verticales que abarca un área de 0.1 km2 y con  una profundidad de 350 metros. Es una colaboración de 150 científicos entre los que se encuentran físicos, ingenieros y técnicos de Francia, España, Italia, Rusia, Alemania, Rumania y los Paises Bajos.


Maqueta de Antares (IFIC). Foto de Ruth


Una bolla mantiene en línea recta los detectores situados sobre una cuerda por debajo del mar. Este es el más moderno telescopio, no es óptico ni electromagnético sino cazador de neutrinos, y estos telescopios no los encontramos en las montañas sino en las profundidades del océano, del mar o bajo el hielo antártico. ¿Y por qué bajo el océano o el mar?, porque los neutrinos son unas partículas muy débiles de detectar y muy rápidas porque viajan a casi la velocidad de la luz, y que vienen del sol y de las estrellas, así que poniendo telescopios submarinos lo que hacemos es evitar el ruido cósmico, es decir, que sólo llegarán a estos telescopios los neutrinos, las otras partículas decaen (se desintegran) antes de llegar al mar.

Y esto es todo de momento, si teneis preguntas podeis enviarlas a hadimension@gmail.com. Esperamos poder contestar vuestras dudas.

Araceli Giménez Lorente



MIS PRIMERAS PARTÍCULAS ELEMENTALES
Para niños de 0-6 años

Esta entrada participa en la edición XXX del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es La enciclopedia galáctica



Os presento a todos el zoo de las partículas elementales, empezaremos por los quarks

Los quarks son unas partículas elementales según el modelo de la Física llamado estandar. Se unen para formar otras partículas, es algo así como una muñeca rusa, es decir, que el protón dentro de sí  contiene 3 quarks, dos quaks up y un quark down, al contrario que el neutrón que contiene dos quarks down y uno up. Los quarks van unidos por unas partículas de fuerza llamadas gluones. A los neutrones y a los protones se les llaman bariones. ¿Cómo se llama cuando los quarks forman otras partículas?, se dice que se hadronizan, y lo hacen todos menos el top, ya que parece que como es muy pesado (y no nos referimos a que es "cansino" sino que tiene una masa muy grande) y además se desintegra enseguida no le da tiempo de hadronizarse y formar otras partículas.

Neutrón
Además de hacer grupos de tres quarks para formar partículas elementales podemos hacer duos como en los casos de los llamados mesones, tenemos el pion que está formado por un quark up y un antiquark down. Pero también podemos hacer  pentaquark, que son 5 quarks que forman partículas llamadas bariones exóticos, y su configuración son cuatro quarks en parejas llamadas diquaks y un antiquark (si teneis más de 6 años podeis leer: http://arxiv.org/abs/hep-ex/0412048).

Así que jugamos en equipos de 2, 3 y 5 quarks para formar las partículas. Las partículas elementales son los quarks, los leptones y las partículas de fuerza.

Las partículas fundamentales también son los leptones, pero estos no estan compuestos por nada, son ellos los fundamentales, tenemos el electrón que cuando se mueve (que es siempre) emite fotones que son partículas de fuerza y que son la luz que vemos.  También está el muón que viene del Sol y de otras estrellas que aunque vive menos de un segundo es capaz de atravesar la atmósfera que son horas, ¿cómo es posible?, pues nos lo explicó un científico, Einstein en la teoría de la relatividad especial, cuando una partícula viaja muy rápido, casi a la velocidad de la luz el tiempo va más despacio, es como si hiciese mucho frío y los relojes fuesen más lentos, y el espacio se encoje, es por eso que al muón le da tiempo de recorrer la atmósfera hasta llegar a nosotros. Tenemos la partícula tau y el neutrino. El neutrino es como si se disfrazara, puede ser neutrino electrónico, neutrino muónico o neutrino tau. 

  Las demás partículas son un poco más complejas, así que hablaremos de ella en otra ocasión.  


  Y ahora para acabar os propongo jugar en la página del CERN para niños:


http://www.cernland.net/





Araceli Giménez Lorente

¡¡¡OS DESEO UN FELIZ CARNAVAL DE FÍSICA!!!



LA MEDIDA DE LA LUZ
Taller de óptica-física y óptica geométrica II

Esta entrada participa en la edición XXIX del Carnaval de la Física
cuyo blog anfitrión es

Para la práctica de la medida de la luz hemos utilizado un luxómetro Sekonic Handy Lumi analógico, con dos escalas que corresponden a dos sensores, la primera va del 0-5000 luxus, distribuida [0, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000], donde cada rajita son 100 luxus; tenemos un filtro perforado que nos permite multiplicar nuestra escala  x10. La segunda escala que encontramos más abajo de color rojo para diferenciarla de la de arriba va de 0-1000 luxus, distribuida de la siguiente manera: [0, 200, 400, 600, 800, 1000 ], y aquí cada raja de la escala son 20 luxus.

Pasamos a medir diferentes fuentes de luz.



Paula midiendo la luz del sol
Sergio Midiendo la luz de una bombilla verde

Medida de la luz blanca, bombilla de bajo consumo

Midiendo en luxus la luz emitida por una vela

Cada vez que hacemos una medida completa de una fuente lumínica apuntamos los datos en la pizarra.


Para luego pasarlos a nuestra a la parte posterior del papel milimetrado donde luego haremos la gráfica por la parte delantera.

Como hay seis niños cada uno hace la medida, en el siguiente orden, x 1= Paula, x2 = Arnaux3  =Sergio 2,  
 x4 =Víctor x5 = Sergio 1 y  x6 =Álvaro. Cada niño mide cada 10 minutos, ¡pero claro!, hay errores, para minimizarlos hacemos la media.

   Ya tenemos los datos. Los revisamos y pasamos a hacer la gráfica.


 Nuestra gráfica acabada. ¡Al fin!, después de tantas medidas.



¡¡¡Nos lo hemos pasado genial!!! . Seguiremos con nuestras clases teóricas-prácticas de física.
 ¡Hasta otra chicos!.


Araceli Giménez Lorente

Fotos de Ruth Ciscar