Tot allò que faria Leonhard Euler…

Aprofitant que Peter Higgs i François Englert han estat guardonats amb el Premi Nobel de Física 2013, us penjo un parell de coses, una de seriosa i una altra de divertida:

1) Un vídeo seriós en anglès fet pel laboratori Fermilab explicant què és el bosó de Higgs:

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=RIg1Vh7uPyw[/youtube]

2) Una paròdia que va sortir fa cosa d’un any quan el CERN va quasi confirmar l’existència del Higgs, a partir de la cançó “Rolling in the deep” d’Adele:

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=VtItBX1l1VY[/youtube]

El vídeo sobre moviments i trajectòries que vam veure a classe

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=mFG9zUHnLRo[/youtube]:

En aquest apunt us deixo penjat el dossier de la unitat introductòria sobre magnituds i unitats.

Dossier d’exercicis sobre mètodes matemàtics per a la física.

En aquest post us deixo enllaçats els temaris (en PDF) de vàries matèries:

• – Matemàtiques de 4rt d’ESO.
• – Física de 1r de batxillerat.
• –Matemàtiques de 2n de batxillerat.
• –Física de 2n de batxillerat.
• –Matemàtiques de 1r de batxillerat.
• –Electrotècnia.
• –Matemàtiques de 3r d’ESO.

Bon curs!

Maria Goeppert-Mayer nasqué el 28 de juny de 1906 a la Polònia alemanya, va estudiar física i matemátiques a la Göttingen University on es va doctorar l’any 1930 sota la tutoria de ni més ni menys que de Max Born, un dels pares de la mecànica quàntica (juntament amb l’arxifamós Max Planck) i Premi Nobel el 1954.  La seua tesi doctoral tractava sobre la teoria de l’absorció de dos fotons en àtoms (estudi de la probabilitat que un electró orbitant el nucli emeti dos fotons quan salta d’una òrbita a una altra més propera al nucli) , idea que com és habitual en la mecànica quàntica, fou verificada experimentalment unes quantes dècades més tard.

Un cop doctorada Goeppert-Mayer es traslladà als Estats Units on treballà en l’estudi de radiacions i matèria a altes temperatures a Los Álamos National Laboratory (Nova Mèxic), estudis que serien rellevants pel famós projecte Manhattan en el desenvolupament de la bomba d’hidrogen. Cal dir que treballà des d’un punt de vista matemàtic i en una línia secundària. Per deixar clara la seua no acceptació dels usos bèl·lics de les seues experimentacions es va dedicar a promoure els usos pacífics de l’energia nuclear i per fomentar l’interès de les dones per aquesta ciència.

La seua “famosa” teoria de la desintegració beta doble de l’any 1935 deia (i diu) que dos neutrons dins d’un nucli atòmic podien convertir-se en protons de forma simultània emetent dos electrons (partícules beta negativa) i un parell d’antineutrins. La seua idea ha estat verificada experimentalment i avui en dia és un dels camps més actius de la física de neutrins, partícules avui en dia molt de moda dins del món científic.

L’any 1963 es convertí en la segona dona que aconseguí un Premi Nobel de Física després de Marie Curie. Aquest Nobel li vingué gràcies a l’estudi d’un model matemàtic anomenat model de capes nuclears que va permetre estudiar l’estabilitat de certs nuclis atòmics anomenats màgics pel nombre de partícules que tenien. En recollir aquest premi afirmà que “guanyar el premi ha estat la meitat d’apassionant que fer la meua feina”.

Si volen més referències:

–Fitxa de Goeppert-Mayer de la Universitat de California.

–Fitxa a NNDB.

Tot i que Cirac treballi gairebé exclusivament fora de Catalunya (és assessor de l’Institut de Ciències Fotòniques de Barcelona) és una magnífica notícia per a la ciència catalana encara que no fos publicitada pels grans mitjans.

Ahir amb el tema aquest dels russos que es queixaven per l’explosió d’un meteor (no saben lo que són les pedregades aquestos russos) hi va haver en els mitjans de comunicació molta confussió sobre les paraules meteor i meteorit que no són ben bé el mateix.

Els fenòmens celestes més propers ocorren a l’atmosfera del nostre planeta. Si pensem en l’Univers sencer, els fenòmens atmosfèrics ocorren davant dels nostres nassos, fins i tot diria que més a prop i tot. Algunes definicions situen la frontera entre l’atmosfera i l’anomenat “espai exterior” a uns cent quilòmetres d’altitud sobre el nivell del mar, en l’anomenada línia de Karman (Theodore von Karman, 1881-1963). Suposo que per a tots nosaltres, cent quilòmetres és una distància que ens sembla totalment quotidiana. Podem recórrer aquesta distància en cotxe en una hora, o fins i tot menys. Des de Lleida fins el Bruc per autovia o fins a Salou per carretera.  En aquesta frontera situada a 100 km d’altura, on l’atmosfera té una densitat molt baixa, la velocitat que una aeronau necessita per generar sustentació aerodinàmica com ho fa un avió, és més gran que la velocitat necessària d’un satèl·lit artificial per orbitar la Terra. No obstant això, hi ha atmosfera a altures superiors, encara que la seva densitat és fins i tot menor. Per exemple, l’Estació Espacial Internacional (ISS) orbita a una altura mitjana d’uns 400 km, i perd uns dos quilòmetres d’altura per mes. Aquesta pèrdua d’altura és perquè l’estació perd energia cinètica pel fregament amb la tènue atmosfera, i per tant perd energia potencial, i regularment s’han d’executar maniobres d’elevació per evitar que mos acabi caient al cap. Entre aquests fenòmens molt propers trobem als “estels fugaços“, les “pluges d’estels“, i les aurores (ja siguin boreals o australs).

Els estels fugaços són fenòmens lluminosos que es produeixen en la part superior de la nostra atmosfera, entre 90 i 120 quilòmetres d’altura, i que són coneguts astronòmicament com meteors.  La durada d’aquest fenomen és variable, generalment els menys lluminosos són visibles en un interval d’unes dècimes de segon fins a uns pocs segons, mentre que els més lluminosos poden ser vistos durant uns quants segons.

L’origen dels meteors està en el nostre Sistema Solar, que està ple de partícules rocoses que orbiten al voltant del Sol i que astronòmicament anomenem meteoroides. Aquests meteoroides es creuen en el camí del nostre planeta, que orbita al voltant del Sol a una velocitat mitjana de 30 km/s (i sense despentinar-nos), i cauen a través de l’atmosfera terrestre. En aquesta trobada el camp gravitatori de la Terra també acaba per atreure els meteoroides.

La col·lisió a alta velocitat de la nostra atmosfera i els meteoroides, de l’ordre de desenes de quilòmetres per segon, fa que aquestes partícules rocoses ionitzin l’aire, generant-se aquest esclat de llum al llarg de la trajectòria de caiguda i que coneixem com meteor. D’altra banda, el meteoroide topa amb les molècules d’aire mentre cau, vaporitzant-se, perdent massa i també disminuint la seua velocitat. La majoria dels meteoroides són molt petits, com un gra de sorra, i acabaran per desintegrar-se en l’alta atmosfera. Però un meteoroide amb una mida major no aconseguirà consumir-se per complet en la seva caiguda i podria impactar amb la superfície terrestre (com va passar amb el meteorit de Peekskill, Nova York , el 1992). En aquest últim cas, anomenem meteorit la roca que recuperem després de la caiguda. Finalment, un meteorit de grans dimensions també pot produir un cràter, com el cràter Barringer als EUA.

Cal dir que la brillantor, i també la freqüència, amb la qual es presenta un meteor varia considerablement. Observem un nombre més gran de meteors de poca brillantor i més petits, i un nombre molt menor de meteors brillants i per tant més grans. Quan els meteors són prou grans, podrem veure que deixen una cua d’aire ionitzat que pot durar diversos minuts. Hi ha meteors les esteles dels quals segueixen sent visibles durant quatre minuts! La cua del meteor brillarà amb un color que dependrà dels gasos que s’han ionitzat. Per exemple, una cua de color verd podria ser a causa de l’oxigen (atmosfèric) ionitzat. A més, els elements del meteor que es vaporitzen produiran colors que corresponen a l’espectre d’emissió d’aquests i que també depèn de la temperatura aconseguida en el descens.

Els meteoroides més grans poden produir meteors espectaculars. En aquest grup trobem les boles de foc i els bòlids. Una bola de foc es defineix com un meteor la lluentor del qual és superior a la del planeta Venus (el més brillant dels planetes i que popularment es coneix com l’estel del vespre). El meteor de Peekskill esmentat en el paràgraf anterior es considera com una bola de foc. Encara més brillants són els bòlids (que fins i tot són capaços d’il·luminar el terra i produir ombres!) Un bon exemple d’un bòlid és el meteor d’Utah de 2009. Per això és possible observar alguns bòlids a plena llum del dia amb facilitat, encara que és un esdeveniment molt extrany. És possible també que els bòlids es fragmentin a mesura que travessen l’atmosfera. D’altra banda, s’han observat meteors que passen tangencialment per l’atmosfera terrestre, i que tornen novament a l’espai sense produir-se la seua destrucció. Aquests objectes es coneixen com meteors rasants (Earth Grazing Meteors). El primer d’aquests capturat en vídeo es va conèixer com The Great Daylight Fireball of 1972 .

Malgrat l’ús del terme “estrella fugaç”, és molt important recordar que un meteor no té cap relació amb un estel, i és només un nom popular per aquest fenomen.

Impresionant article de Juan José Cadenas a Jot Down Magazine.

En aquest apunt avorrit em dedico a comentar el que la publicació Science considera, amb un criteri més o menys acceptable, els 10 grans descobriments científics del 2012. Intentaré fer-los-hi entendre… intentaré…

1) Una de les notícies de l’any, del segle i de la història va passar aquest juliol. El 4 de juliol, al CERN i gràcies als experiments de l’LHC apareix la partícula que els físics portaven més de 40 anys buscant i que Peter Higgs va predir, el bosó de Higgs. Aquesta partícula és imprescindible per acabar de quadrar aquest trencaclosques que ni els físics teòrics entenen que és el model estàndar de partícules. Podeu llegir l’apunt que vaig fer sobre el tema en el seu moment. És la notícia de l’any… però no la veureu en cap resum… bé, en aquest bloc sí perquè molt normal, ja ho sap vostè, no ho sóc jo.

2) Els científics de l’Institut Max Planck d’Antropologia Evolutiva de Leipzig (Alemanya) -fixi’s en els països que aniran sortint en aquest apunt del bloc- han aconseguit enguany seqüenciar el genoma complert dels Denisovans. No sóc expert en biologia però es veu que la cosa és molt important. Els Denisovans van aparéixer en escena el 2010 i només van aportar fóssils. Amb només 10 mg d’os de dit d’un Denisovan es va poder extreure l’ADN i gràcies a una nova tècnica informàtica es va poder seqüenciar cada posició del genoma 30 vegades. A més, com la ciència és la professió més solidària que existeix els investigadors ho van compartir a Internet en el seu web. Això és només el començament de tot l’estudi…

3) Al mes d’octubre a la Universitat de Kyoto (Japó) es van obtenir els primers òvuls de cèl·lules mare. La cosa va funcionar amb rates. Tot i ser un avenç importantíssim estem molt lluny de poder experimentar-ho en humans. Però si que es pot aprofitar tota la informació per estudis sobre la fertilitat de la dona… això diuen. Ja sap que va dir Nikola Tesla sobre la ciència: “El científic no té per objectiu el resultat immediat, el seu deure és posar les bases per tot allò que encara està per arribar”.

4) L’arribada del Curiosity a Mart, tot i els conspiranoics, ha estat un fita espacial immensa i bestial. Com el tema aquest ja l’he tractat al bloc alguna vegada aquest cop els dono festa. Pot llegir l’apunt “El Curiosity dispara raigs làser a Mart!” . Pot ser una bona excusa per aixecar-se de la taula per no discutir amb cunyats el dia de Nadal.

5) Tornem a la física dura i anem fins als Estats Units perquè al laboratori de l’accelerador SLAC a Califòrnia on gràcies al raigs X han trobat un enzim clau en el paràsit que provoca l’anomenada malaltia de la son. Gràcies a les fonts de llum de sincrotró que pot desxifrar proteïnes la mosca Tsé-Tsé ho tindrà més complicat. Enguany, i aprofitant l’apartat, es va posar oficialment en funcionament el sincrotró ALBA de Cerdanyola del Vallès. Pot llegir sobre l’ALBA en l’apunt que vaig fer en motiu de la visita amb els meus alumnes. Un honor. Veig que m’estic fent molt autobombo avui…

6) Científics de la Universitat de Minnesota desenvolupen una nova tecnologia d’edició del genoma, molt més barata i ràpida. Sí, ja veu que en ciència el fet que sigui barat també és important. Gràcies a això podem treballar amb l’ADN d’animals i poder investigar sobre malalties humanes.

7) Al mes d’abril (i ara me n’adono que no vaig fer article al respecte!!) els exòtics fermions de Majorana donen la cara. És un descobriment èpic perquè s’ha trigat 75 anys en poder demostrar l’existència d’aquesta curiosa partícula que va postular Ettore Majorana el 1937. La fita es va obtenir a la Universitat de Delf (Holanda) a càrrec del físic Leo Kouwehoven. Així en poques paraules els puc dir que són partícules que són matèria i antimatèria al mateix temps i que s’anhilien a si mateixes. Podrien ser utilitzades en computació quàntica.

8) Més de 400 científics de l’anomenat Projecte ENCODE van descobrir que allò que anomenaven ADN escombreria (ADN basura) és en realitat informació útil i importantíssima. Ja veu. Al setembre van presentar a Londres uns resultats extrets a partir de 1500 experiments explicats en diverses publicacions com Nature, Genome Research i Genome Biology. Entre d’altres aplicacions, aquest ADN residual serviria per a determinar per quin motiu diferents pacients iguals amb la mateixa malaltia evolucionen d eforma diferent.

9) El poder de la ment… el mateix equip científic de la Universitat Johns Hopkins de Baltimore que havia aconseguit moure un cursor en una pantalla mitjançant registres neuronals del cervell, va aconseguir que persones amb paràlisi cerebral poguessin moure un braç mecànic amb la seua ment i dur a terme moviments complexos. La tecnologia encara és experimental (i molt cara!) però els científics del ram tenen l’esperança que això permeti millorar la fabricació de pròtesis.

10) I per últim tornem als neutrins. Fixi’s com només es parla de física de partícules i de genètica. L’experiment fet a l’abril a Daya Bay (Xina) va demostrar que aquestes partícules que són generades pel Sol i altres objectes celestes es transformen en antineutrins tau mentres viatgen a velocitat de la llum. Són com la meua senyora que pot fer moltes coses alhora. Aquests neutrins podrien ajudar a explicar per què l’Univers té tan poca antimatèria.