"Diario de un Ilustrador"
 }  FÍSICA QUIMESTRE 2👽Bloque N°04👀Temas a tratarse:
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1-2) FUERZAS FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA Y MODELO ESTÁNDAR - PARTÍCULAS ELEMENTALES DEL ÁTOMO💚El origen del universo y su
funcionamiento, desde inicios de la historia del hombre ha sido una de las más grandes cuestiones que se han planteado. La revolución científica sería el punto de inflexión que ayudaría
a explicar la fundamentos tras nuestra realidad a través del modelo estándar,
el cual hasta la fecha se encarga de estudiar la física cuántica y las fuerzas elementales de este, nuestro universo.
Se nos describe que existen 4 fuerzas fundamentales que rigen que conforman la realidad como la conocemos:
 "Felices los 4"
Es increíble como la materia es capaz de originarse a partir de pequeñas unidades mínimas, que interactuando de forma complementaria se vuelven más complejas de forma progresiva. Pasando de partículas a átomos, de átomos a moléculas y de moléculas a cada uno de los elementos que se presentan en nuestro entorno. Como claramente menciona su nombre resulta ser la más fuerte de las 4, pero a su vez la de menor alcance;
interactuando a nivel de quarks y gluones (bosón que desempeña como mediador de las interacciones producidas) encargado del intercambio de la e, partículas subatómicas que conforman los protones y
neutrones. Esta tiene el rol indispensable de mantener unido al núcleo atómico y sus elementos esenciales:   2. FUERZA NUCLEAR DÉBIL👴 Comparándola con su hermano mayor, posee una menor intensidad pero supera a la gravitacional. Sin embargo interactúa únicamente a escala del
núcleo atómico, siendo responsable directa de la transmisión de la radiación ionizante y las
reacciones de fusión-fisión en átomos inestables. Varias investigaciones han llevado a relacionarla directamente con el electromagnetismo, mencionando que formarían parte de una sola fuerza conocida como electro débil. La interacción de la energía es posible gracias a la participación de los bosones: •W+ W- Z   |
Siguiéndole por detrás a la fuerza fuerte nos encontramos con la electromagnética, la cual se transmite en forma de ondas que tienen
su base en la interacción entre campos eléctricos y campos magnéticos; donde es indispensable la intervención de las partículas conocidos como Fotones (bosón respectivo),
que son las responsables del origen de la luz.
Depende directamente de la interacción de partículas con carga eléctrica (positiva o negativa) y su extensión llega a ser universal, pero su incidencia disminuye de forma progresiva en función a la distancia.
4. GRAVEDAD💨
Planteada inicialmente por Isaac Newton dentro de sus 3 leyes que describían el movimiento de los cuerpos en el espacio, siendo un aporte clave para el desarrollo de la física clásica que había permanecido inalterable hasta entonces. Sin embargo con la llegada del Siglo XX, un personaje haría temblar las bases tras las que se conformaba la misma.
Albert Einstein un científico de la época que cuestionaba las carencias y vacíos de la física Newtoniana, se encargaría de replantear y reformular el conocimiento que se tenía hasta la fecha, a través de sus obras conocidas como la relatividad especial y general (1905-1915); impulsando un revolución científica que sería la base tras la concepción de la energía atómica.
Considerada como la fuerza
más débil de todas. Su influencia se expande a un nivel universal y no decae como el electromagnetismo, afectando a todos los cuerpos con masa en función al espacio-tiempo.
En el presente los esfuerzos están dirigidos a encontrar una forma de acoplar esta fuerza para consolidar una unión de todos los fenómenos, pero hasta al momento no ha existido una solución absoluta. La expectativas se centran en la posibilidad de la existencia de un bosón que intermediaría y podría dar una respuesta al problema, conocido como Gravitón.
PARTÍCULAS FUNDAMENTALES DE LA MATERIA😱
Para
entender adecuadamente la interacción de las fuerzas que conforman el modelo estándar es importante conocer la distribución de las partículas que conforman la materia como la conocemos.
Existen 2 divisiones principales
FERMIONES: Los cuales constituyen la materia. Se caracterizan por tener masa, carga y spin (propiedad de la física cuántica).
1)Quarks:
Indispensables dentro de la fuerza nuclear débil y fuerte, se conforman en:
1.1) Hadrones: Se conforman a partir de agrupaciones de quarks:
• Mesones (par quark-antiquark): Piones
•Bariones (tríos): Protones
(2 up y 1 down) y Neutrones (2 down y 1 up)
•Pentaquark: (2 up, 1 down, 1 charm y 1
anti-charm)
2)Leptones: Ligados fuertemente con el electromagnetismo y donde resalta especialmente el elecrón.
BOSONES: Partículas elementales que permiten las interacciones fundamentales de las fuerzas del universo. Carecen de masa y en el caso de fotones y gluones también de carga eléctrica.
- Fotones: Son los mediadores del electromagnetismo.
- Bosones: W+,W-,Z: Mediadores de la fuerza débil.
- Gluones: Interactúan con la fuerza fuerte.
GENERACIONES DE PARTÍCULAS:👀
1era
Generación:
•QUARKS UP-DOWN
•Electrón- Neutrino electrónico
2da
Generación:
•QUARKS CHARM-STRANGE
•Muón- Neutrino muónico
3era Generación:
•QUARKS TOP-BUTTOM
•Tauón- Neutrino tauónico
ANTIMATERIA Y ANTIPARTÍCULAS👥
Nos menciona que una
partícula está acompañada de su respectiva antipartícula, la cual se diferencia de la
original por su carga eléctrica, siendo esta contraria. Estás se anulan entre sí,
liberando una gran cantidad de energía en el proceso.
Antipartículas y antimateria
BOSÓN DE HIGGS 👻
Durante un largo tiempo el origen de la materia fue un misterio que atormentaba a toda la comunidad científica, incluso con el descubrimiento de las partículas fundamentales y la consolidación del modelo estándar faltaba dar respuesta a un cuestión clave: ¿Qué era lo que daba masa a las partícula y por qué algunas carecían de esta?
La respuesta llego inicialmente en forma de teoría, propuesta por Peter Higgs en 1964 y la cual se mantendría estática durante un largo tiempo.
"Mira Bart es el Bosón de Higgs... en forma de teoría de campos"
Sin embargo a finales del siglo XX con la perspectiva de un gran proyecto que permitiría conocer como funciona la física nuclear y el funcionamiento de la materia, las esperanzas se habían recuperado.
El Gran Colisionador de Hadrones del CERN (Centro Europeo de Investigación Nuclear) fue concebido con la finalidad de debelar todas las cuestiones acumuladas durante décadas; y finalmente en 2012 gracias a los detectores ATLAS Y CMS se había logrado comprobar la existencia del tan añorado Bosón de Higgs, mostrando el comportamiento de las partículas y como es que adquirían cierta masa.
Otro grandes proyectos que tienen grandes aspiraciones y que se realizan hasta la fecha están centrados en la investigación de los muones, la materia oscura, la antimateria y la posibilidad de otro estado de la materia conocido como plasma quark-gluon.
El escepticismo escalaría y se expandiría rápidamente, pasando a nombrarla como la: Partícula de Dios.
TEORÍA DE CUERDAS💞
¿Es posible de conectar cada uno de los fenómenos que rigen nuestro mundo y que se encargan de mantener el orden cósmico?
Bueno hasta el momento no lo sabemos pero la idea se mantiene más viva que nunca. La Teoría de cuerdas hace referencia a este mismo planteamiento, donde se involucra complementariamente todas las
partículas cuánticas conformadoras de la materia, esto a través de la manifestación
de ciertas estructuras conocidas como vibraciones o cuerdas.
Estás
tendrían exactamente 11 dimensiones que regirían el universo que conocemos, muchas de ellas totalmente imperceptibles pero aún así presentes en una infinita armonía.
¿Qué es el bosón de Higgs?
Teoría de cuerdas
3) ENERGÍA Y MATERIA OSCURA❤
En
el origen del universo hace 13 mil millones de años inicialmente este era muy
pequeño y denso.
La
materia se va originando de forma progresiva, inicialmente con las subpartículas fundamentales y posteriormente los átomos. Rápidamente esta empezaría a expandirse de forma continua, a la vez que su temperatura y densidad disminuían, dando origen a nuestro basto infinito al que conocemos como cosmos.
Esto
lo conocemos como la teoría del Big Bang.
"Cada uno de nosotros es una preciosidad, en una perspectiva cósmica. Si alguien discrepa de tus opiniones, déjalo vivir. En un trillón de galaxias, no hallarías otro igual." Carl Sagan
MATERIA OSCURA👤
El siglo XX trajo consigo una de las más importantes revoluciones científicas. Una cantidad de trabajos y descubrimientos asombrosos habían significado un gran avance para el conocimiento de los fenómenos del Universo.
Sin embargo también lleno de nuevas dudas y incoherencias a todo el modelo que hasta entonces había sido considerado absoluto. Una de las más importantes cuestionaba la verdadera distribución del universo, estaban seguros que existía otra
forma de la materia que no estábamos tomando en cuenta y que era aparentemente imperceptible,
siendo enunciado por primera vez en 1933 por Fritz Zwicky, describiéndola como:
- Indetectable y transparente.
- Incapaz de interactuar con nada.
- Con peso y por tanto capaz ejercer atracción gravitatoria.
Nos
menciona que se encuentra distribuida en todo el universo, rodeándolo como una nube y
conformando un porcentaje del 27% del total de este; que junto a la energía oscura llega a cubrir
cerca del 95%. Mientras
que la materia que conocemos como las estrellas, cuerpos celestes y galaxias
apenas representan un 5%.
Esta
se encuentra ligada a la fuerza gravitacional, siendo responsable del
movimiento de las estrellas en la galaxia y siendo parte fundamental en la
expansión acelerada del universo.
Los
esfuerzos se han enfocado en encontrar un método que pueda detectarla y comprobar su existencia, sin embargo propiedades como su nula radiación o la incapacidad para poder absorberse o
reflejarse han representando una gran dificultad durante las labores.
Las teorías sobre qué partículas o
sustancias estaba compuesta esta nueva materia no se tardaron en plantearse,
muchas de ellas apenas especulaciones:
Neutrinos: Sin carga y de masa ligera, conocidos como partículas fantasma ya que son capaces de atravesar la materia sin problema.
Observados por el telescopio IceCube y resultando ser el candidato más seguro hasta el momento.
Enanas marrones: Cuerpos cuya en su estructura está hecha a partir de materiales de una estrella.
Hexaquarks (Yuri Bashkatov-Daniel
Watta): Describe la posibilidad de la intervención del quinto
estado de la materia (el condensado de Bose-Eintein), que se encuentra a
temperaturas cercanas al 0 absoluto o 0°K.
MACHO: Conjunto de cuerpos como:
agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas blancas y marrones; los cuales se
mueven libremente a través del cosmos y no emiten radiación.
Partículas super simétricas: Generadoras de la energía y
de la materia, siento una potencial teoría que podría relacionar las propiedades de bosones y fermiones.}
ENERGÍA OSCURA💥
Con regularidad se confunden los términos
entre materia y energía, probablemente por la palabra OSCURA; sin embargo debemos comprender que no su efecto es opuesto y sus propiedades diferentes.
Esta energía de presión negativa es
la encargada de contrarrestar el efecto atractivo de la gravedad, lo que en
síntesis es la causa de la expansión
masiva del universo.
Sus bases están fundamentadas en la relatividad especial
y general de Einstein, que propone una constante cosmológica para poder justificar su presencia.
- Relatividad espacial: Explica el movimiento de cuerpos que se acerca a la velocidad de la luz y como la perspectiva de un objeto es variable en función del observador.
- Relatividad general: ´Comprende las magnitudes del espacio y el tiempo como una sola, el espacio tiempo; así como el movimiento de los planetas alrededor del sistema solar gracias a su deformación.
"Estoy agradecido por todos los que me dijeron NO. Es gracias a ellos que estoy siendo yo mismo." Albert Einstein
- Su distribución es uniforme, teniendo una densidad y velocidad uniformes.
- Encargada de la expansión y deformación del universo.
- Incapaz de disolverse o desintegrarse.
El mayor error de Einstein
¿Descubierta la partícula de materia oscura"
4-5) APLICACIÓN DE LA TRANSMISIÓN DE LA ENERGÍA Y LA INFORMACIÓN - INCIDENCIA ELECTROMAGNETISMO, MECÁNICA CUÁNTICA Y NANOTECNOLOGÍA👷
La vida sabe como funcionan las cosas, es algo que todos decimos ¿verdad? bueno parece que no se equivoca... Hemos regresado al inicio de nuestra pequeña travesía a los confines y bases del universo, pero claro ahora conocemos un poquito más.
Debemos reconocer como ignorantes que somos que es difícil comprender absolutamente cada uno de los procesos que están presenten en nuestro entorno y a pesar de eso los utilizamos para satisfacer nuestras necesidades fundamentales. Todos los aportes que se han venido recopilando durante siglos han sido clave esencial para la conformación de la sociedad moderna y nos brindan del conocimiento necesario para continuar no la labor de la ciencia... incompleta y aún con muchas incógnitas que se encuentran ahí... esperando a ser resueltas finalmente.
Retomemos... Al
electromagnetismo lo comprendemos como la interacción que existe entre
fenómenos eléctricos y magnéticos que se manifiestan como uno solo. La relación
existente se debe a que las fuerzas magnéticas transmitidas gracias a los
campos magnéticos se originan a partir de cargas eléctricas en movimiento;
conociéndose después como la inducción electromagnética.
•CAMPOS
MAGNÉTICOS: Se refiere a la distribución de las fuerzas
magnéticas en el espacio originadas a partir de una fuente, siendo el caso de los imanes (que producen un campo
permanente y estático), así como por una corriente eléctrica (cargas eléctricas
en movimiento y variables).
•CAMPOS
ELÉCTRICOS: Región en el espacio que interactúa con cargas
eléctricas o con materiales cargados a partir de fuerzas eléctricas.
Los
primeros indicios que apoyarían su conformación como un mismo fenómeno se
darían gracias al trabajo de Hans Christian Oersted en 1820 y Michael Faraday en
1831, aportes que serían recopilados y
sintetizados en la unificación de electromagnetismo a través de las ecuaciones
de Maxwell en 1865.
"El color que percibimos es una función de tres variables independientes, por lo menos son tres las que yo creo suficientes, pero el tiempo dirá si prosperan."
Estas serían la bases esenciales que en años posteriores permitirían el desarrollo de una serie de aparatos, circuitos y sistemas que conforman nuestra actual forma de vida y que se expanden a distintas áreas del conocimiento, como:
-Ingeniería -Medicina -Telecomunicaciones -Electrónica -Digitalización de la información
Somos conscientes del
desarrollo vertiginoso de la tecnología en la época contemporánea, donde las
investigaciones se han enfocado en buscar nuevas herramientas que permitan
satisfacer las crecientes demandas de un mundo que se encuentra en proceso de
cambio hacia una nueva revolución tecnológica.
LA
CLAVE TRAS LA ENERGÍA ELÉCTRICA💢
Existen
3 dispositivos esenciales:
•Motores:
Permiten generar la energía mecánica a partir de una corriente eléctrica.
•Generadores:
Donde la energía mecánica pasa a convertirse en energía eléctrica.
•Transformadores:
Reducen o aumentan las altas tensiones, haciendo posible la transmisión eficiente y segura de la
corriente.
TRANSMISIÓN
DE LA INFORMACIÓN💭
Las
telecomunicaciones han representado un descubrimiento fundamental que facilita
la transferencia de la información, de forma rápida y a largas distancias.
El ejemplo más evidente que podemos apreciar diariamente es la música y la voz en las radioemisoras; estas ondas sonoras pasan como corriente eléctrica que se transmite por medio de un emisor en forma
de ondas electromagnéticas, siendo captadas posteriormente por un receptor y finalmente decodificadas para poder contemplar su contenido.
Además el uso de nuevos materiales como el grafeno, nanotubos y fullerenos ( derivados del carbono usados como superconductores) además han impulsado el crecimiento de nuevos sectores (industria, medicina y producción energética) que han tomado gran interés en la creciente era tecnológica y las posibilidades son innumerables.
APLICACIONES 💇
ELECTRODOMÉSTICOS
Microondas: Radiación transmitida en forma de
ondas electromagnéticas de alta frecuencia y baja longitud de onda, originadas
a partir de un imán que produce un campo magnético.
Utilizadas para inducir la vibración de las partículas y originando calor en los alimentos que poseen partículas de hidrógeno.
Bombillas: Transmisión de la luz como
ondas luminosas que se encuentran en el espectro visible del ser humano.
MEDICINA
Radioterapia: Cantidad de radiación
ionizante utilizada para el tratamiento y control de formaciones malignas y
tumores cancerosos.
Resonancia Magnética: Examen que permite visualizar estructuras y tejidos a partir de campos
magnéticos inducidos y que interactúan con partículas de hidrógeno.
Sin
embargo a la vez que representa un gran potencial, su manejo inadecuado puede
traer grandes riesgos a la seguridad de la población, si no se utiliza
adecuadamente.
El
ejemplo más directo es la radiación de alta frecuencia (o radiación ionizante),
usada en el tratamiento contra el cáncer; pero que puede llegar a dañar los
tejidos y provocar quemaduras muy graves.
MECÁNICA CUÁNTICA💀
En anteriores ocasiones ya hemos revisado todo lo relacionado a la radiación, conocemos su importancia pero también su potencial riesgo. En nuestro entorno estamos sometidos directamente a una cantidad de radiación anual, sobre todo los profesionales del área médica y la industria energética y minería.
Las propiedades asombrosas y las leyes existentes en este mundo atómico parecen ser diferentes a lo
macroscópico, pero ¿es posible replicarlo en nuestro beneficio?
La investigación de esta
rama ha permitido desenmascarar la realidad tras la distribución de la materia
y sus aportes pueden representar una nueva etapa de prosperidad en el desempeño de recursos sostenibles y con alta capacidad de producción... o llevar a la
humanidad a la peor de las catástrofes
La
tecnología ha sido uno de los sectores más beneficiados, acelerando de forma
descomunal la resolución de problemas matemáticas gracias a la invención de
supercomputadoras cuánticas que utilizan como base propiedades propias de las partículas atómicas (superposición o el salto cuántico).
Dentro
del sector energético también existe un gran potencial para la concepción de
energías limpias pero capaces de representar un alto beneficio con el uso de poco material (usando combustible radioactivo como es el caso del isótopo de Uranio 235 o Pluto 239).
Esto a través del aprovechamiento de las reacciones de fisión producidos en el núcleo de lo átomos altamente inestables en un proceso conocido como reacción en cadena que brinda un gran potencial de uso.
Sin embargo la otra cara de la
moneda es probablemente una de las causas principales de su mala aceptación, la cual ha
dejado una marca importante en la historia de la humanidad.
Su aplicación bélica y su
deficiente control de seguridad ha sido protagonista de grandes calamidades
para la humanidad (siendo el caso de Chernóbil y las bombas nucleares de
Hiroshima y Nagasaki), lo que ha generado un sentimiento de temor y preocupación
ante la posibilidad de que se pueda repetir en la actualidad.
Ubicándonos en pleno conflicto militar, social y político durante un siglo de guerras catastróficos, el mundo contemplaría la concepción de la muerte encarnada, pasando de ser el hito más grande hasta el momento a convertirse en la generadora del caos durante la 2da guerra mundial y posterior guerra fría.
La bomba atómica azotaría la vida de millones de civiles durante el resto de siglo, pero el punto inicial que marcaría y evidenciaría el grado de peligrosidad que representaba, sería una de las más crueles acciones tomadas por el siempre capitalista Estados Unidos, quien para erradicar totalmente los intentos de Japón y marcar fin a la guerra, lanzaría 2 bombas nucleares a Hiroshima y Nagasaki el 6 y 9 de agosto de 1945.
- La primera llamada "Little boy", construido con uranio.
- La segunda denominada "Fat man" compuesta a base de plutonio.
El punto más débil que posee, es que su teoría es incompleta significando que en algún momento podría llegar a fallar por los vacíos y carencias de su postulado.
MECATRÓNICA👾
Rama multidisciplinaria encargada del
diseño y la elaboración de aparatos, dispositivos y estructuras a partir de la
aplicación complementaria de herramientas como:
Mecánica
- Electrónica -Computación -Sistemas de control y automatización.
Su uso se expande a inmensidad de campos
y complementa gran parte de la invención del electromagnetismo
MEDICINA😷
•Capsulas endoscópicas: Brindan la capacidad de visualizar con claridad posibles alteraciones en los tejidos y llegar a
espacios de difícil acceso.
•Prótesis ortopédicas: Uso en la rehabilitación de
pacientes que han sufrido pérdidas de las extremidades o la capacidad para
controlarlas (parálisis o neuropatía).
•Sistema quirúrgico Da Vinci: Herramienta de asistencia en
operaciones de gran complejidad y riesgo. Garantizan la precisión pero carecen de sensibilidad.
MANUFACTURA:
Sistemas automatizados
utilizados en la industria y que llegan a cumplir el rol de los empleados;
cumplen eficientemente la labor de la fabricación de piezas y el ensamblado.
TECNOLOGÍA:
Lleva la innovación a los hogares a través de sistemas inteligentes y
la programación de equipos.
Avance vertiginoso de la
impresión 3D que permite la confección de herramientas a partir de materiales
de fácil acceso.
NANOTECNOLOGÍA
¿Ha que ha parecido corto todo este año? Este es nuestro último paso antes de pasar a una nueva etapa e nuestras vidas, estamos nerviosos y angustiados... es normal en los jóvenes, ahora más que nunca debemos realizar el máximo esfuerzo y nunca dejar atormentarnos por nuestro errores pasados. El mundo brinda una cantidad inmensa de oportunidades que esperan a ser explotadas por aquellos inteligentes, está es nuestras manos formar parte de ese minúsculo grupo; no dejemos de soñar nunca y sigamos adelante a pesar de los difícil que pueda parecer.
Con esta pequeña reflexión de mi parte concluyamos nuestro pequeño trabajo.
La capacidad del
ser humano para materializar lo que alguna vez fue fantasía es asombrosa, y
esto se puede apreciar en cada uno de los descubrimientos y aportes que se
realizan diariamente.
La nanotecnología es uno de estos grandes
proyectos que ponen sobre la mesa todo el progreso de diferentes sectores; para
llevar al hombre a la prosperidad y erradicar un problema que se aprecia
diariamente: la pobreza.
Probablemente una de las apuestas más
grandes es la medicina, donde se pueden concebir soluciones más seguras ante
enfermedades virales, tratamiento contra la formación de tumores peligrosos y
el reemplazo de estructuras orgánicas (como es el caso del grafeno hecho a
partir de átomos de carbono).
Otra gran oportunidad recae en la
posibilidad de la fusión del ser humano con las maquinas computarizadas,
facilitando las tareas y llevándonos a una nueva era informática.
El riesgo en este caso llega
a ser más moral y ético... ya que estamos hablando de la posibilidad de modificar
la estructura genética del hombre, su descendencia y su identidad propia.
Por otro lado la preocupación
radica en la aplicación irresponsable de estos recursos, que llevarían a una
explotación de la materia prima fundamental y una competencia global por
asegurarse el mercado de lo microchips (hecho que actualmente ocurre).
¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!🙏
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