Matemáticas agresivas: el rifle de Gauss

Johann Carl Friedrich Gauss (que por cierto cumplió años hace nada). El príncipe de los matemáticos, y no por nada: contribuyó en teoría de números, análisis matemático, geometría diferencial, estadística, álgebra, geodesia, magnetismo, óptica… hasta tiene un premio con su nombre.

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Y en esa entrada me centraré en una de las aplicaciones que tuvo su trabajo en uno de los campos mencionados: el magnetismo. A muchos de los que hayan hecho física en 2º de bachiller les debe sonar el tema de inducción (yo le tenía pánico, sinceramente) pero para los que no hayan dado el tema, haga mucho que lo han dado o simplemente les falta refrescar conceptos, conviene dar unas pinceladas antes de proseguir (lo expondré a grosso modo, perdonadme físicos del mundo):

Coge un solenoide (un alambre en espiral, por ejemplo). Coge un imán. Haz pasar el imán por dentro del solenoide… ¡y voilà! corriente eléctrica, más concretamente corriente eléctrica inducida. Obviamente, con un imán de los de andar por casa el efecto será muy depreciable (habría que pasarlo a gran velocidad y que fuera potente). El efecto recíproco también ocurre, esto es, haz pasar electricidad por un solenoide e inducirás un campo magnético.

La inducción electromagnética (no confundir con la inducción matemática, de la que hablamos aquí) la descubrió y experimentó con ella el gran físico Michael Faraday, mientras que la ley que relaciona el campo magnético con el eléctrico es la que se conoce como ley de Ampère y la mayoría de demostraciones matemáticas del efecto de campos electromagnéticos corrieron de la mano de Gauss. Esto ha tenido muchísimas aplicaciones (además de las cocinas de inducción, de aquí el nombre) incluidas algunas más claramente… peligrosas:

Sí, todo eso es una pistola

Llamada coilgun, pistola de Gauss, rifle de Gauss o cañón de Gauss, este arma se basa en lo que hemos comentado arriba, en las demostraciones que realizó Gauss en su día. La patente de este arma es de Kristian Birkeland en 1900, un hombre conocido también por sus estudios sobre la Aurora boreal. En principio, el funcionamiento no es complicado: una serie de bobinas puestas una detrás de otra, por las que van pasando corriente sucesivamente. Pongamos un proyectil ferromagnético al principio de esta cadena. Al pasar la corriente por la primera bobina, esta creará un campo magnético inducido que atraerá al proyectil. Se apaga, y se enciende la segunda, haciendo que el proyectil siga y se acelere hacia la segunda, y así sucesivamente hasta que no quedan bobinas y el proyectil sale disparado. No es tan difícil… en principio.

Los electroimanes deben encenderse y apagarse en un momento muy preciso, debido al fenómeno físico de la histéresis. Básicamente es que al desconectar la corriente eléctrica, unos momentos después todavía podría atraer el proyectil desacelerándolo, lo contrario de lo que se pretende. Por eso hay cañones de Gauss que incluso llevan cronometraje electrónico para optimizar estos inconvenientes.

 

Este trabuco (de más de 4 kg de peso), en modo automático, dispara una media de 7,5 balas por segundo. La velocidad que alcanzan estas balas es de 39 metros por segundo. Puede parece bastante a simple vista, pero tened en cuenta que una bala típica del calibre 22 alcanza los 335 metros por segundo… sin contar que por esto en ocasiones las balas tienden a desviarse. Quizás por eso Birkeland no consiguió que su arma alcanzara fines militares como metralleta (quitando de videojuegos como el Fallout o el Halo).

Como ventajas respecto a otras armas tiene que, al no contar con pólvora, el único ruido perceptible es el de las balas cuando alcanzan grandes velocidades, además de que puede ser alargado indefinidamente añadiéndole más solenoides y consiguiendo así que los proyectiles salgan a más velocidad. Hay incluso estudios, donde se comprueba cuales son las mejores condiciones para estos dispositivos. Si de momento no tiene fines militares… ¿para qué se usa? En la actualidad, principalmente se suele utilizar para hacer prototipos caseros (menos agresivos) con materiales casi de andar por casa. Una de las propuestas de utilización sería para lanzar objetos al espacio (tales como satélites) pero sigue teniendo muchos inconvenientes técnicos de coste e inestabilidad en el laboratorio.

Así que ahora ya lo sabéis… cuidadín con Gauss.

Fermat una vez contrarió a Gauss. El resultado: El último teorema de Fermat.

Pd: aquí os dejo un vídeo para que observéis los efectos del cañón de Gauss sobre unos cuantos objetos…

Fuente:

Scire Science

Electricidad I - Carga eléctrica

Como anunciamos hace unos días, hoy empezamos una mini-serie sobre electricidad, en la que trataremos de establecer unos conceptos básicos que nos permitan construir cosas más complejas en un segundo bloque, y que nos sirvan de referencia en otros artículos en general. A lo largo de esta primera aproximación a la electricidad, mi objetivo es doble; por un lado, responder conceptualmente a las preguntas más fundamentales acerca de los fenómenos eléctricos y, por otro, desterrar algunas de las nociones erróneas sobre electricidad que muchas veces tenemos en la cabeza. En este primer bloque, por lo tanto, nos interesan más los conceptos que las fórmulas, y habrá sólo las imprescindibles.

Aunque en este caso no sea tan útil como, supongo, lo será en otros, ésta es la “ficha” del bloque, para que sepas a qué atenerte cuando lo leas (esto parece la descripción de un paquete de software en Linux, pero bueno):

• Nivel: Básico
• Bloques en los que se basa: Ninguno
• Bloques que se basan en él: Ninguno

(Cuando haya bloques que se basen en éste iremos actualizando las categorías).

A lo largo del bloque, de vez en cuando te encontrarás con texto dentro de cuadros de tres colores: azul, amarillo y verde. El texto de cualquier cuadro es un “extra”, que no es necesario leer para seguir el curso del bloque. Los cuadros azules son experimentos, en los que te sugerimos pequeñas experiencias acerca de lo que estás leyendo. Los cuadros amarillos son ampliaciones, en las que encontrarás enlaces a otros artículos o textos externos en los que leer más cosas acerca de algún aspecto concreto. Los cuadros verdes son desafíos que se responden más adelante en el bloque. Puede tratarse de preguntas para que razones, problemas numéricos, demostraciones o cualquier otro tipo de cosa que requiera que des una respuesta, para que compruebes lo mucho (o poco) que has aprendido hasta ese momento.

Ya sé que, a algunos, mucho de lo que diga os resultará conocido a lo largo del bloque en general, y especialmente en este artículo. Si es así, puede que siga siéndote útil, no tanto para entender, sino para explicar la electricidad. Mucho me temo que, a menudo, quienes la explicamos utilizamos ejemplos que confunden más que aclarar las cosas, y no hacemos el suficiente énfasis en aspectos importantes. Pero, si esto te resulta demasiado básico, siempre puedes esperar al siguiente bloque. Eso sí, si consigues terminar el bloque sin aprender absolutamente nada nuevo, me como el sombrero.

Si, por el contrario, o nunca has aprendido electricidad o nunca la entendiste cuando te la explicaron, tengo que pedirte algo diferente. En primer lugar, aunque no partamos de la base de que sepas cosas, es necesaria una buena dosis de concentración y de esfuerzo para razonar según lees y comprender los conceptos que se explican, de modo que no esperes leerte esto de un tirón y ser un experto en nada. No se adquiere conocimiento sin esfuerzo. Mi recomendación es que te leas el artículo tranquilamente, dejando los cuadros amarillos para una segunda lectura… y, cuando termines, que te lo leas de nuevo, incluidos los cuadros amarillos (aunque no tienes por qué leer los enlaces que allí se mencionan). Y, desde luego, que no tengas el menor rubor en preguntar las dudas que aún te queden.

Dicho esto, empecemos a establecer nuestros cimientos.

Electricidad

¿Qué es la electricidad? La respuesta a esa pregunta es más difícil de lo que pudiera parecer en principio. En Física, desde luego, no existe ninguna magnitud con ese nombre, y no emplearemos esta palabra en el bloque para referirnos a nada concreto. En general, podríamos decir que la electricidad es un conjunto de fenómenos físicos en los que desempeña un papel fundamental la carga eléctrica pero eso probablemente haga que cualquier lector sagaz arquee la ceja, porque no está realmente definiendo nada. 

Tenemos que ir más allá, y hablar de qué es la carga eléctrica… y para eso tampoco hay una respuesta concreta y sencilla, aunque todos sepamos en uno y otro caso a qué nos estamos refiriendo.

Naturaleza de la carga eléctrica

En Física, el término carga se emplea para denotar varias cosas diferentes, pero casi todas ellas tienen varias cosas en común al nivel más fundamental: suele tratarse de una propiedad de las partículas, cumple ciertas leyes de conservación y existe algún tipo de simetría, y está siempre asociada a una fuerza fundamental de la Naturaleza. Sé que todo esto intimida, y por eso he dicho que no es una pregunta fácil de responder. Si estás empezando con esto y quieres una respuesta fácil, sáltate el cuadro amarillo y ya volverás a él más adelante pues, como he dicho antes, no es necesario en absoluto para entender este artículo.

La carga de color y la carga eléctrica
Una carga diferente de la eléctrica, y de la que hemos hablado antes en El Tamiz, es la carga de color o simplemente color, asociada a la interacción nuclear fuerte. Como cualquier fuerza fundamental de la Naturaleza, la interacción fuerte está mediada por un bosón, en este caso al gluón. Como recordarás si leíste aquellos artículos, existen varios colores diferentes; las partículas subatómicas pueden tener unos colores u otros, y existe un bosón (el gluón, en este caso) que transmite una fuerza que ejercen, y notan, las partículas con carga de color. Las partículas sin color (como el electrón, por ejemplo) no notan esta fuerza.

La carga eléctrica, a veces simplemente llamada carga porque es la que más notamos y la que más aparece en la vida cotidiana, cumple las mismas condiciones: se trata de una propiedad de las partículas subatómicas, existen distintos tipos (en este caso dos, de los que hablaremos en un momento), y está asociada a un bosón, el fotón, que media una fuerza, la fuerza electromagnética, que notan aquellas partículas que tienen carga eléctrica.

El problema es que, para cualquier carga en Física, la definición es algo así como una pescadilla que se muerde la cola: es una propiedad de las cosas que puede tenerse de varios tipos o no tenerse, y las partículas que la tienen interaccionan unas con otras mediante una fuerza determinada. De modo que, al final, lo que de verdad determina cualquiera de estas cargas, incluida la eléctrica, es la fuerza a la que están asociadas. Podríamos definir la carga eléctrica como algo así:

La carga eléctrica es la propiedad de las partículas que ejercen y sufren la interacción electromagnética.

Hay dos tipos de cargas eléctricas diferentes. Dicho en términos de la fuerza electromagnética, existen dos fuentes diferentes, y dos reacciones distintas, ante esa fuerza. Tradicionalmente, se ha llamado a estos dos “sabores” de la carga eléctrica carga positiva y carga negativa… y esto, como tantas otras cosas relacionadas con ella, ha llevado a mucha confusión (en parte, porque el concepto de carga eléctrica apareció en Física bastante antes de que conociéramos la mecánica cuántica).

Pero no hay nada positivo en la “carga positiva”, y nada negativo en la “carga negativa”. Todo está en nuestra cabeza. Se trata de una manera de mirar la carga que es muy útil matemáticamente, y hace de nuestras fórmulas algo más simple de lo que serían si empleásemos otros convenios diferentes, pero eso es todo. Siempre que trates de aferrarte a conceptos como éstos, recuerda: las fórmulas están en tu cabeza, y son la forma que tenemos de tratar de predecir el comportamiento de las cosas. Las fórmulas no están en las cosas, son una construcción de nuestro intelecto.

Es decir, que existen dos tipos de cargas que cumplen ciertas simetrías, y punto. Podríamos, por ejemplo, llamar a la carga del electrón “carga positiva” y a la del protón “carga negativa”, cambiar el signo en varias de nuestras fórmulas, y no cambiaría absolutamente nada (excepto que, si no nos ponemos todos de acuerdo, sería difícil comprendernos unos a otros al hablar de la carga eléctrica). Pero la carga de color debería ser un signo de que podemos ir aún más allá.

Podríamos llamar a uno de los dos tipos de carga “carga verde” y a la otra “carga roja”, y aprender electricidad utilizando esos conceptos. Al utilizar fórmulas, la cosa se complicaría bastante, pero conceptualmente no habría problema alguno. De hecho, es una ventaja en cierto sentido, porque elimina algunos de nuestras ideas preconcebidas sobre la electricidad, y tal vez te abra la mente a ideas, o maneras de ver las cosas, nuevas. La idea de hacer esto no es mía ni mucho menos; la primera vez que leí sobre ello fue en la excelente página de William J. Beaty, Red and Green “Electricity”.

De modo que, aunque estoy seguro de que “sabes” que el electrón “tiene carga negativa” y el protón “positiva”, permite que, por ahora, utilicemos este convenio de colores para desterrar ideas preconcebidas, y que te diga lo siguiente: la carga eléctrica es la propiedad de las cosas que notan, y ejercen, la fuerza electromagnética, y existen dos tipos de carga eléctrica, la roja y la verde. Los electrones, por ejemplo, tienen carga roja, y los protones tienen carga verde (los equivalentes de la carga negativa y positiva tradicionales respectivamente, claro).

Los dos tipos de carga cumplen una cierta simetría, son como las dos caras de una misma moneda: se comportan de modos opuestos ante la interacción electromagnética. Por ejemplo, si un cuerpo tiene la misma cantidad de carga roja que verde, no nota la fuerza electromagnética “en total”. No es que no la note en absoluto: su carga roja sufrirá una fuerza determinada, y su carga verde otra igual pero opuesta, ya que son simétricas, y en total –salvo que pasen cosas extrañas, de las que hablaremos luego– el cuerpo no parece ser afectado por la fuerza cuando lo miramos “desde fuera”.

Lo mismo sucede al ejercer esa fuerza electromagnética sobre otras cosas: el cuerpo que tiene igual cantidad de ambas cargas sí ejerce fuerzas electromagnéticas sobre cualquier cosa con carga. Pero, una vez más, si su carga roja “empuja”, su carga verde “tira”, con lo que la carga que sufra esas fuerzas en general no parecerá sentir nada, ya que ambas se compensarán. Por eso, cuando decimos que algo no tiene carga eléctrica, lo que realmente queremos decir es que tiene la misma cantidad de carga roja que de carga verde. Es decir, ambos tipos de carga están en equilibrio.

Un ejemplo relativamente sencillo: el neutrón. Suele enseñarse en el colegio que el neutrón “no tiene carga” y punto. Y, efectivamente, un neutrón que entra en un campo magnético o en un campo eléctrico parece no sentir absolutamente ninguna fuerza, ¡pero sí la siente, sólo que varias veces! La cuestión es que, aunque no suela mencionarse en la escuela, un neutrón no es una especie de canica subatómica sin carga: está compuesto de partículas más simples. Aunque para este artículo no son importantes sus nombres ni la mayor parte de sus propiedades, esas partículas que forman el neutrón (de una manera similar a como los protones, electrones y neutrones forman el átomo) se llaman quarks, de los que hay varios tipos diferentes.
El neutrón está formado por tres de estos quarks: dos de ellos son del tipo down (esto no es importante) y tienen carga roja (esto sí lo es). El tercero es del tipo up, y tiene carga verde que vale el doble de la de los otros dos rojos. En total, existe un equilibrio en el neutrón entre la carga roja y la verde y, como resultado, decimos que el neutrón “no tiene carga”, y todos nos entendemos, pero no olvides lo que eso significa de verdad: que ambas cargas están en equilibrio entre sí, porque hay la misma cantidad de roja que de verde.

Neutrones, protones y quarks
El Tamiz tiene una serie, Esas maravillosas partículas, en la que recorremos muchas de las partículas fundamentales conocidas. Entre ellas hablamos precisamente del neutrón, el electrón, el protón y los quarks, sus tipos y propiedades, de modo que puedes leerla para saber más sobre ellos, aunque no sea necesario para entender esta entrada.

Desde luego, aquí puedes ver ya por qué utilizamos los nombres “positiva” y “negativa” para ambos tipos de carga: así podemos trabajar matemáticamente con ambos tipos “opuestos” de modo que la carga del neutrón sea -1 (de un quark rojo) -1 (del otro) +2 (del verde con el doble de carga) = 0. Pero la razón de que no hayamos empezado así es que, al ver ese “0″, parece que no hay nada en el neutrón, cuando eso es una mentira tremenda, ¡claro que hay cargas! Eso sí, ¿cómo pensar en el equivalente de ese “0″, de esa cancelación de ambos tipos de cargas opuestas, en nuestro sistema de colores?

Empecemos a dibujar cargas rojas y verdes, pero con una peculiaridad: cuando tengamos cargas de ambos colores superpuestas, lo haremos de color negro. Ese color negro, por tanto, será el equivalente gráfico del “0″ de ahí arriba. Una partícula negra, por tanto, será una partícula con la misma cantidad de carga roja que verde, y no notará aparentemente ninguna fuerza electromagnética, es decir, “no tendrá carga” en el lenguaje habitual. Imagina que los quarks que forman el neutrón (dos down rojos con la mitad de carga que otro up verde) son éstos, dibujados de un tamaño proporcional a su carga:




Si juntamos los dos quarks rojos con el verde…




Formamos, por fin, el neutrón:




Que es, evidentemente, negro, porque rojo y verde, al superponerse en nuestro sistema de colores, forman el negro… pero no es neutro porque no tenga cargas. Algo diferente sucede, por ejemplo, con el fotón, que no tiene carga, pero no porque esté compuesto de cosas más simples con cargas de distintos colores, sino simplemente porque no la tiene. Y soy consciente de que, visto “desde lejos”, no se nota la diferencia. Pero esto es importante para entender a qué nos referimos cuando decimos que un objeto macroscópico “tiene carga eléctrica”.

Aunque vayamos lentos, permite que “construya” un protón de manera similar. El protón está formado por dos quarks up y uno down, es decir, en nuestro código de colores, dos verdes grandes como el de ahí arriba y uno rojo pequeño:




Al unir los tres…





Obtenemos un protón que, al contrario que el neutrón, no es completamente negro ni mucho menos:




El electrón, por su parte, es (hasta donde sabemos) una partícula fundamental, no formada por otras más simples, y su carga es, en nuestros términos, roja, y tiene un valor tres veces mayor que la de un quark down rojo del neutrón, es decir, en nuestros dibujos, un tamaño de tres cuadrados:




Cuando se unen un protón y un electrón para formar un átomo, éste es el resultado:




Y lo que se tiene entonces es un átomo de hidrógeno (el elemento de un protón en el núcleo), que es neutro:




Esta manera de ver el átomo “negro” es bastante útil cuando se lo mira desde lejos, porque ambas cargas están en equilibrio, pero en la realidad existen los dos tipos de carga en él (la positiva (verde) en el núcleo y la negativa (roja) alrededor de él). Si miras el átomo de cerca puedes ver, eléctricamente hablando, algo así (no está a escala ni mucho menos):




Pero, dado que la materia que nos rodea está compuesta de átomos, al mirarla desde lejos también suele ser “negra” como la hemos dibujado antes, es decir, un solapamiento casi total de cargas rojas y verdes. Es decir, nos parece que no notamos la carga de los objetos. Fíjate en que no digo “no notamos la carga”, porque ¡desde luego que la notamos!, pero no la reconocemos como lo que es. De eso hablaremos en un momento, cuando discutamos sobre la Ley de Coulomb.

En el resto del bloque alternaremos la nomenclatura tradicional (positiva/negativa) con la que hemos empleado en este epígrafe (verde/roja); utilizaremos la segunda, sobre todo, cuando nos sirva para desterrar alguna idea preconcebida causada por la nomenclatura normal. Mi recomendación: en uno u otro caso, intenta traducir en tu cabeza a la nomenclatura contraria, por si una de las dos te ayuda a comprender mejor una cuestión.

Lea el artículo completo en:

El Tamiz

Cómo crear un campo de fuerza que detenga a los criminales

Lo de que soy un fanático de Straightdope lo he dicho tantas veces que ya ni os lo cuento (la prueba la tenéis en google).

Me encanta, y no tanto porque las preguntas de sus lectores sean más o menos interesantes (algunas son auténticos truños) sino por la mala leche “cachonda” que gasta el periodista que gestiona la columna, Cecile Adams, una especie de gemelo-en-sarcasmo del Gran Wyoming aunque made in USA.

A Adams, y a los redactores que le echan un cable, les encanta instruir, eso es cierto, pero creo que lo que más les gusta de todo es descojonarse abiertamente de sus lectores, a quienes en cambio ¡oh ironía! tal despliegue de crueldad inteligente parece encantarles. En el fondo ese sería el sueño de cualquier político. Imaginad a Rajoy llamando imbéciles a sus votantes día tras día y en cambio recibiendo mayorías absolutas… oh wait!

En fin, vayamos al tema. Uno de los últimos post leídos en Straightdope tenía que ver con el sueño de un flipado de la Sci-Fi de Pennsylvania, que le preguntaba a Karen (ayudante de Adams) si habría alguna forma de crear un campo de fuerza al estilo del que aparece en Independence Day, protegiendo la nave alienígena que los buenos tienen retenida en el Area 51. (Pedazo de guiño magufo que vamos a obviar).

Bien, la respuesta de Karen, a juzgar por las carcajadas que me provocó, es de las mejores de las que le he leído. Tras comenzar haciendo un repaso por las tres fuerzas que no le encajan para tal tarea: nuclear fuerte, nuclear debil, y gravedad, se centra en el electromagnetismo. Su último párrafo es simplemente brutal, y os lo traduzco:

[Tras despreciar las otras tres fuerzas] “Eso nos deja con el electromagnetismo. El problema es que las fuerzas electromagnéticas funcionan solo sobre objetos cargados, y la mayoría de los humanos y los alienígenas son eléctricamente neutros. Por ejemplo, nos movemos de aquí para allá dentro del campo magnético de la Tierra sin problemas.

Sin embargo, a distancias lo suficientemente pequeñas – distancias atómicas – nuestra carga neutra se ordena en un núcleo cargado positivamente rodeado de nubes de electrones cargadas negativamente. De modo que en la mismísima superficie, nuestro cuerpo está ligeramente cargado de forma negativa, lo cual nos da un punto de inicio.

Pero espera, aún mejor, nosotros estamos compuestos de átomos, y los electrones del mismo estado cuántico no pueden ocupar el mismo espacio debido al principio de exclusión de Pauli. ¿Ves a dónde nos conduce todo esto?

Si pudiésemos, digamos, crear una lámina inmovil de electrones en estados cuánticos similares aproximadamente a los de nuestros propios electrones, entonces no podríamos atravesarla porque los electrones de nuestros átomos se verían tanto repelidos eléctricamente por la carga, como impedidos a ocupar el mismo espacio por causa de Pauli. Esta especie de campo de fuerza mantendría a buen recaudo a los criminales de Star Trek.

La mejor manera de crear una lámina inmovil de electrones es construir una pared. Los electrones de su superficie generarían un campo eléctrico de corta distancia que repelería (a distancias atómicas) otras clases de materia. ¡Ta chán… un campo de fuerza!

¡Ah! Que tenía que ser invisible… prueba con plexiglás.

– Karen

Fuente:

Mailkenais Blog

La estrella masiva con el mayor campo magnético

Imagen del cúmulo estelar NGC 1624. | (SSRO)

Un grupo internacional de astrónomos ha publicado en 'Monthly Notices of the Royal Astronomical Society' el estudio de NGC 1624-2, una estrella masiva con el mayor campo magnético observado hasta la fecha, veinte mil veces más intenso que el del Sol.

"El estudio de estrellas tipo O -o estrellas con más de veinte masas solares- resulta fundamental porque, a pesar de su escasez, presentan una enorme influencia en su entorno", ha señalado Jesús Maíz Apellániz del Instituto de Astrofísica de Andalucía(IAA-CSIC), que ha participado en el proyecto. "Son, entre otras cosas, responsables de la existencia de algunos de los elementos que nos componen. Si decimos que estamos hechos de polvo de estrellas, habría que aclarar que es en gran parte polvo de estrellas masivas", concluye.

NGC 1624-2 constituye un ejemplar peculiar: con unas treinta y cinco masas solares, no solo forma parte de un tipo raro de estrellas masivas -Of?p, del que solo se conocen cinco-, sino que su enorme campo magnético parece ser la causa de su lento ritmo de rotación (NGC 1624-2 rota aproximadamente una vez cada medio año, mientras que el Sol tarda en girar sobre sí mismo menos de un mes).

El campo magnético controla lo que se conoce como viento estelar, un flujo constante de partículas con carga eléctrica que emana de las estrellas y que, en el caso de las masivas, resulta particularmente intenso (pueden perder un 30% de su masa a través del viento a lo largo de sus vidas).

"En una estrella normal el viento se desliga de la estrella y viaja libremente, pero el intenso campo magnético de NGC 1624-2 genera una zona de influencia magnética (o magnetosfera) que mide más de once veces el radio de la estrella -explica Gregg Wade, del Royal Military College de Canadá-. La estrella, al rotar, debe arrastrar todo el viento que se encuentra en su radio de acción, una enorme cantidad de materia que produce la ralentización del giro".

Pero no es esta la única consecuencia derivada del campo magnético. Sabemos que en el Sol buena parte de los fenómenos que observamos, como el ciclo de once años y lo que se conoce como actividad solar (manchas, tormentas solares, etc.), tiene su origen en el campo magnético. De igual modo, el inmenso magnetismo de NGC 1624-2 debe influir en su dinámica, estructura interna y evolución, y posiblemente con consecuencias más claras que en otras estrellas, lo que permitirá completar el conocimiento sobre la influencia del campo magnético en la vida de las estrellas.

Las estrellas masivas

Se calcula que, de los cien mil millones de estrellas en la Vía Láctea, solamente unas cincuenta mil -una de cada dos millones- tienen una masa superior a veinte masas solares. Pero, pese a su escasez, las estrellas masivas tiene una influencia desproporcionada ya que su radiación ultravioleta ioniza y calienta el gas interestelar, sus vientos lo barren y sus explosiones crean burbujas enriquecidas en elementos pesados.

"Estudiar estrellas masivas es como buscar una aguja en un pajar -sentencia Jesús Maíz Apellániz (IAA-CSIC)-. Hay que analizar muchas estrellas hasta encontrar una masiva y los sondeos son costosos en tiempo y en esfuerzo. Aunque se ha invertido mucho de eso en los últimos años, todavía no hemos conseguido identificar ni siquiera el 10% de las estrellas de la Vía Láctea de más de veinte masas solares".

El interés por NGC 1624-2 surgió a raíz de un sondeo de estrellas tipo O llamado GOSSS, liderado por Jesús Maíz Apellániz (IAA-CSIC). "Al observar la estrella con el telescopio de 3,5 metros de Calar Alto (Almería), hallamos que no sólo encajaba en el tipo Of?p, sino que llevaba sus características al extremo; eso nos condujo a realizar una campaña de observación con múltiples telescopios", señala el astrónomo.

Los datos que han permitido realizar este estudio se tomaron con el telescopio Canada-France Hawaii (CFHT) en Mauna Kea, Hawai, EE.UU., el telescopio Hobby-Eberly (HET) de Tejas, EE.UU., el telescopio William Herschel (WHT) en La Palma, el telescopio de 1,5 m de Sierra Nevada y el telescopio Chandra en el Himalaya, India.

Fuente:

El Mundo Ciencia

¡Esta es la mejor foto de un campo magnético!

Muchas veces se oye hablar del campo magnético de la Tierra que protege la vida en el planeta de las radiaciones ultravioletas y los rayos cósmicos. 

 

Pocas veces nos paramos a pensar que es el campo magnético. 

 

En un libro de física se puede encontrar una explicación como esta: región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad v, experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como al campo B. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la ecuación donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). 
 

Un descripción oscura y enigmática para cualquier profano en física. 

Sin embargo si se visualizan las líneas del dicho campo magnético con limaduras de hierro y un imán la explicación es más intuitiva; pero si se utilizan brújulas (usadas para localizar el norte geográfico de la Tierra), en vez de utilizar limaduras, la imagen queda completa; al indicar además de la dirección el sentido de las líneas del campo. 

Pulse sobre la fotografía si desea ampliar la imagen

 

El campo magnético de la Tierra se comporta de una forma similar al creado por el imán de la fotografía. En el caso de la Tierra es originado por el movimiento del núcleo de hierro fundido que hay en el centro de nuestro planeta.

 

Este enorme imán hace posible la existencia de la magnetosfera, una burbuja que nos aisla de las partículas magnéticas que vienen del sol y que permite la vida en la Tierra. También es responsable de fenómenos como las auroras (boreales y australes).
 

Actualmente el polo norte magnético está próximo al sur geográfico, y polo sur magnético cercano al norte geográfico.

Pulse sobre la fotografía si desea ampliar la imagen

Via: wikipedia.org; imgur.com
www.allpe.com

Fuente:

Blog Medio Ambiente

La capa invisible de Harry Potter 'made in Spain'

"La invisibilidad es un sueño muy viejo de la Humanidad, que hasta hace poco era ciencia ficción. Eso ha cambiado y ya pertenece al ámbito de la ciencia real", asegura Álvaro Sánchez, catedrático de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona. "Creo que en los próximos años tendremos sorpresas. Estamos empezando a controlar la técnica y se terminará haciendo realidad la capa de invisibilidad de Harry Potter".

Sánchez y su equipo -formado por los investigadores Carles Navau y Jordi Prat-Camps- acaban de publicar en la revista 'Science' una investigación en la que han conseguido diseñar y fabricar la primera capa que hace imperceptible un campo magnético, logrando una 'invisibilidad' total. Además, según aseguran los autores del trabajo, son materiales fáciles de encontrar y a precios razonables.

Materiales que se pueden conseguir en las tiendas

Hasta la fecha, varios grupos de investigación se han aventurado en el campo de la invisibilidad de los objetos. Algunos han descrito los materiales que lograrían de forma teórica hacer imperceptible un objeto, pero tenían una pega: esos materiales aún no existen. Otros equipos han logrado dicha invisibilidad hasta con objetos en tres dimensiones, pero se trata de lo que los expertos llaman "invisibilidad reducida", ya que queda una sombra que advierte de la presencia del objeto.

"Nuestro trabajo presenta un diseño exacto con dos capas de materiales que se pueden comprar en la actualidad", explica a ELMUNDO.es el autor principal de la investigación, Álvaro Sánchez. Uno de los materiales usados es un superconductor que repele los campos magnéticos y el otro es un material ferromagnético que los atrae. De forma que la capa no perturba en absoluto las líneas de fuerza del campo magnético de los objetos y estos no pueden ser detectados.

Un objeto introducido dentro del cilindro de material 'invisible' es magneticamente indetectable. | Science

"Con esta capa se consigue que un campo magnético estático quede totalmente apantallado", dice Sánchez. Esto quiere decir que si se rodea un imán con esta capa y se acercase otro imán, éstos no se atraerían ni se repelerían. El imán cubierto por la capa sería indetectable para el otro imán.

En realidad, tanto este como los trabajos previos sobre la invisibilidad no se centran aún en las ondas del espectro de la luz visible, sino en otras con longitudes de onda mucho más largas, como las de los campos magnéticos o las microondas.

La luz está formada por campos eléctricos y magnéticos que forman una onda. Cuando la luz golpea un objeto, ésta rebota en su superficie hacia otra dirección. La razón por la que vemos los objetos se debe a que las ondas de luz rebotan en las cosas y llegan hasta nuestros ojos, que son capaces de procesar esta información. Pero los autores de la investigación han dejado de lado los campos eléctricos y se han centrado en los magnéticos. "Controlar el magnetismo tiene su interés en sí mismo", dice Sánchez, "puede tener aplicaciones para proteger a personas con marcapasos que necesitan someterse a una resonancia magnética, por ejemplo".

Fuente:

El Mundo Ciencia

Las ecuaciones de Maxwell – Ley de Gauss para el campo magnético

Hace unas semanas, tras la introducción histórica correspondiente, nos merendamos juntos la primera ecuación de Maxwell. Como espero que recuerdes, en ella se establecía el campo eléctrico como la perturbación creada por la mera existencia de cargas eléctricas: la divergencia del campo eléctrico es proporcional a la densidad de carga alrededor de un punto determinado. Si esto te suena a chino mandarín, es mejor que leas aquel artículo antes de seguir con éste, porque doy por sentado que comprendes cualitativamente lo que es la divergencia, que aparecerá de nuevo hoy –la explicación de la divergencia en el anterior artículo es lo que permite que el de hoy sea relativamente breve–.

La segunda ecuación, a la que nos dedicaremos hoy, es matemáticamente muy similar a la primera, aunque más sencilla. Ejemplifica lo maravilloso de las ecuaciones de Maxwell: la profundidad en el significado con una concisión bellísima, en este caso, de una forma extrema. Como hicimos con la primera ecuación, aquí la tienes en todo su minúsculo esplendor:

Puedes considerarla una especie de prueba: con un mínimo de ayuda, si asimilaste de veras el artículo anterior, la ecuación de hoy no debería intimidarte lo más mínimo. Eso sí, como digo, algunas de sus consecuencias son interesantes y no tan simples como la propia ecuación, que es una especie de “negativo” de la primera en varios aspectos. Pero, como hicimos con aquella, desgranémosla poco a poco para luego interpretarla como un todo.

Al igual que en la primera ecuación, nos encontramos con el símbolo nabla una vez más (el “arpa hebrea”, ¿recuerdas?), pero esta vez está aplicado a una magnitud diferente. Al igual que E representa el campo eléctrico, del que hablamos en la primera ecuación, la letra B representa el campo magnético, parece ser que en honor al científico francés Jean-Baptiste Biot, uno de los pioneros en el estudio de la relación entre electricidad y magnetismo –y cuyo nombre aparecerá de nuevo en esta mini-serie, por supuesto–. No es ésta la serie en la que profundizar en la naturaleza del campo magnético, pero se trata de algo con lo que todos estamos familiarizados hasta cierto punto, a través al menos de los imanes.

De modo que, como puedes ver, esta ley describe el comportamiento del campo magnético a través de su divergencia, ∇·B, del mismo modo que la anterior hacía lo propio con la divergencia del campo eléctrico, ∇·E. Como recordarás, la divergencia indica dónde nacen y mueren las líneas de campo: si es nula, no pasa una cosa ni la otra, si es positiva nacen más líneas de las que mueren y si es negativa mueren más de las que nacen. Así, en el caso del campo eléctrico, todo dependía del signo de la carga eléctrica en el lugar que estuviéramos mirando.

Pero ¿qué hay del campo magnético? ¡No hay nada a la derecha del igual! El significado literal de esta ley de Gauss para el campo magnético, por lo tanto, es clarísimo: las líneas del campo magnético no nacen ni mueren en ninguna parte de manera neta. Esto no depende de nada, ni es diferente para cada punto del espacio como sucedía con el eléctrico, sino que es una propiedad ineludible del campo magnético en todo lugar: las líneas de campo magnético no tienen principio ni fin.

Las diferencias entre la primera ecuación y ésta son por tanto, a pesar de la similitud matemática, enormes. Para empezar, la importancia de cada una se debe justo a cosas opuestas: la ley referida al campo eléctrico nos da una especie de “definición positiva” del campo eléctrico a través de la propiedad fundamental que tiene, el hecho de aparecer como consecuencia de la existencia de cargas eléctricas. Como vimos en el artículo anterior, aplicándola es posible “dibujar” el campo eléctrico creado por las cargas.

Sin embargo, esta segunda ecuación es una especie de “definición negativa” del campo magnético. ¿Qué sabemos de su comportamiento tras leer esta ecuación? Justo lo que no hace. Esta ecuación no describe la causa del campo magnético, ni cómo calcularlo en ninguna parte: simplemente sabemos “cómo no es”. Desde luego, posteriormente veremos otros principios que sí determinan de forma “positiva” el comportamiento del campo magnético, pero no hoy.

Gráficamente, esta segunda ecuación nos dice algo muy conciso, pero fundamental, sobre las líneas del campo magnético, y que si comprendiste el concepto de divergencia en el artículo anterior debería sonarte razonable: dado que su divergencia es nula y que, por tanto, el número de líneas que entran en cualquier región es siempre igual al número de líneas que salen, las líneas de campo magnético son siempre cerradas. No tienen principio ni fin: si sigues el camino de una de ellas, nunca llegarás a un destino, y si vas hacia atrás para encontrar su comienzo, nunca lo encontrarás. Como digo, es información esencial, pero no es mucho con lo que estudiar este campo.

¿Quiere esto decir que la ley de Gauss para el campo magnético no es interesante? ¡Nada más lejos de la realidad! Exploremos juntos, en primer lugar, su significado más profundo. Aunque nos queden por ver dos ecuaciones, creo que es evidente que esta ley no dice que no exista el campo magnético ni fuentes que lo produzcan — dice algo más sutil, que creo que se comprende mejor contraponiéndolo, una vez más, a la información de la ecuación anterior sobre el campo eléctrico.

La ley de Gauss para el campo eléctrico nos decía que existe algo de donde nacen las líneas de campo eléctrico –las cargas positivas– y algo donde van a morir esas líneas de campo eléctrico –las cargas negativas–. Podríamos pensar, aunque suene un poco retorcido, que existen dos caras del campo eléctrico: la “positiva” (donde nacen líneas) y la “negativa” (donde mueren líneas), y es posible observar un punto determinado y ver que se produce un fenómeno o el otro.

Pero no es posible observar sólo una de las dos caras del campo magnético: sólo es posible ver ambas cosas a la vez. Las fuentes del campo magnético –sean las que sean porque, como digo, esta ecuación nos dice más bien lo que no es el campo magnético, no lo que es– son necesariamente “nacimiento y muerte” de las líneas de campo. Esta ecuación es la razón de que, cuando se dibujan las líneas de campo magnético generadas por cualquier cosa, se muestren siempre figuras como ésta:

Crédito: Geek3 / Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0.

Como ves, todas las líneas son bucles cerrados, unos más pequeños y otros más amplios. Aunque sea un ejemplo absurdo, es como si cualquier producción de campo magnético fuera el lanzamiento de un bumerán: puedes lanzarlo, pero siempre acabará volviendo a ti. Ya sé que esto es absurdo porque las líneas de campo no representan el movimiento de nada: quiero decir que no puede tenerse una cosa sin la otra, a diferencia del campo eléctrico.

Que las líneas que salen de cualquier región siempre vuelvan a entrar en ella no quiere decir que no sea posible ver diferente comportamiento en las regiones de un cuerpo físico: en algunos puntos, las líneas salen hacia el exterior del cuerpo y en otros entran en él de nuevo. Por eso suele hablarse normalmente de polos magnéticos, como sucede en el caso de un imán. Tradicionalmente se llama polo norte al lugar por donde las líneas salen desde el interior del cuerpo hacia fuera y polo sur a la región por la que las líneas entran desde el exterior hacia dentro del cuerpo (observa que en este dibujo se han ocultado las líneas en el interior del cuerpo, pero están ahí aunque no se dibujen y son cerradas):

Crédito: Geek3 / Creative Commons Attribution-Sharealike License 3.0.

Si te fijas en este imán, las líneas de B se parecen muchísimo a las líneas de E del artículo anterior cuando mostramos una carga positiva y una negativa cerca una de otra:

Crédito: Geek3/Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 License).

En el caso del campo eléctrico, la carga positiva se llama a veces polo positivo y la negativa polo negativo, como en el magnético (aunque sin “norte” y “sur”), y un conjunto de dos cargas como el que ves aquí se denomina dipolo eléctrico, lo mismo que el dibujo de arriba representa un dipolo magnético. El polo positivo en el eléctrico se parece al polo norte, y el negativo al sur. Todo se parece mucho… pero hay una diferencia tremenda entre ambos casos, no en lo que ves ahora, sino en lo que puede conseguirse a partir de cada uno de los dos dipolos.

En el caso del dipolo eléctrico, no tenemos más que llevarnos una de las dos cargas del dipolo y dejar la otra, y en vez de un dipolo tenemos algo como lo que veíamos en la entrada anterior, de modo que las líneas tengan nacimiento pero no fin, o al revés. Nos hemos quedado con “la mitad del dipolo eléctrico”:

Pero, en el caso del dipolo magnético, ¿cómo hacemos lo mismo? La respuesta, por supuesto, es que no podemos. Hagamos lo que hagamos, la divergencia del campo magnético siempre es cero, luego nunca jamás podremos conseguir que sus líneas sean cerradas. Si cortásemos el imán por la mitad, por ejemplo, para intentar quedarnos con el polo norte en una mano y el polo sur en la otra, veríamos que cada uno de los dos pedazos es su propio “imancito” con su polo norte y su polo sur.

Dicho de un modo pedante, estas dos ecuaciones significan lo siguiente: existen dipolos eléctricos y dipolos magnéticos. Al quedarnos con “la mitad” de un dipolo eléctrico tenemos un monopolo eléctrico, es decir, una carga eléctrica, pero no existen los monopolos magnéticos. La existencia de una carga positiva no exige la de una carga negativa, pero la existencia de un polo norte sí exige la de un polo sur. ¡La divergencia es nula, señores!

Podemos incluso expresar esto de un modo más pedante todavía: un carga eléctrica no es más que un monopolo eléctrico, pero dado que no hay monopolos magnéticos, las ecuaciones de Maxwell afirman que no existe la carga magnética. Fíjate en que, una vez más, no digo cuál es la fuente del campo magnético sino cuál no lo es, así es la naturaleza de este segundo principio.

Sin embargo, no podemos olvidar algo fundamental que mencionamos en la introducción a la mini-serie: las ecuaciones de Maxwell son la representación matemática de principios físicos, no verdades absolutas. Es perfectamente posible que sí existan los monopolos magnéticos –es decir, la carga magnética– y que simplemente no hayamos sido capaces de detectarla aún. El detector MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC, Detector de monopolos y partículas exóticas en el LHC), en proceso de construcción –algunos detectores ya están instalados– tratará de hacer exactamente eso: detectar la presencia de monopolos magnéticos, si es que los hay.

Si los monopolos magnéticos existen, debemos introducir un nuevo término en esta ecuación de Maxwell, puesto que como hemos dicho antes, la existencia de monopolos es equivalente a la de la carga. De ser así, además de carga eléctrica existiría la carga magnética, y la divergencia de B no tendría por qué ser cero siempre. Al igual que en el caso del campo eléctrico, podríamos tener puntos en los que fuera positiva (si hay cargas magnéticas positivas), otros en los que fuera negativa (si las hay negativas) y otros en los que siguiera siendo nula. Esta segunda ecuación se parecería, por tanto, muchísimo a la primera (pongo ambas juntas para comparar):

Como ves, en el caso de la ley de Gauss para el campo magnético la constante es diferente que en la del campo eléctrico, pero es una cuestión de unidades –y hablaremos de la constante más adelante, porque no es importante ahora mismo–. He representado la densidad de carga magnética como la eléctrica, con la letra rho, pero con un subíndice m para diferenciarla de la carga eléctrica. Las ecuaciones son más simétricas que las actuales, y a algunos físicos les parece que tanta simetría y belleza es sospechosa — pero a veces los seres humanos tendemos a buscar simetrías donde no tiene por qué haberlas, con lo que esto no demuestra nada.

Puede parecer una tontería inventar una forma de la ecuación que incluye cosas que no hemos visto, pero no lo es tanto: no es posible detectar cargas directamente, sino su influencia sobre lo que las rodea, es decir, sus campos eléctrico y magnético. Puesto que el campo magnético en un lugar determinado es la suma del efecto de cargas eléctricas y, si existen, de cargas magnéticas, necesitamos predecir el efecto de las cargas magnéticas sobre el campo para poder encontrarlas si existen: si ese efecto se mide como predice la ecuación “modificada”, es que los monopolos magnéticos existen, y viceversa. Aunque también es posible, como siempre, que la modificación no sea tan leve y haya algo mucho más gordo que no estemos viendo, así es la ciencia.

Pero, olvidando por un momento la posible existencia de monopolos magnéticos –que son una simple hipótesis–, vuelve al principio del artículo y lee la ecuación de nuevo. ¿No es algo claro y meridiano? ¡Las líneas del campo magnético son siempre cerradas, por supuesto, luego su divergencia es siempre nula! Y decían que la ecuaciones de Maxwell eran complicadas…

En la cuarta entrega de la mini-serie nos dedicaremos a una ecuación más retorcida, la tercera de las cuatro: la ley de Faraday.

Fuente:

El Tamiz

Cómo se mide el campo magnético de las estrellas

En la Tierra podemos utilizar aparatos que directamente sienten el campo magnético terrestre y arrojar mediciones directas del mismo. Pero esto es un poco más complicado de hacer cuando la estrella se encuentra a decenas o miles de años luz. Sin embargo, es posible hacer una medición indirecta y es gracias al conocido como efecto Zeeman. Su descubrimiento fue publicado por Pieter Zeeman en febrero de 1897 en un artículo titulado “The Effect of Magnetisation on the Nature of Light Emitted by a Substance” (ver).

Cuando sobre un átomo incide un campo magnético estático, externo y débil los niveles de energía del átomo se dividen. Es decir, si antes de que aparezca el campo los electrones están en determinados niveles de energía, el campo magnético provoca el desdoblamiento de estos niveles, haciendo que ahora ya no tengan exactamente la misma energía sino que aparecen dos o más niveles nuevos de energía muy parecida, pero lo bastante relevante como para ser medible con facilidad.

Primera fotografía del efecto Zeeman, P. Zeeman, 1897

Zeeman realizó su estudio sobre vapor de sodio y midió el espectro de absorción de las dos líneas características del sodio, el llamado “doblete del sodio“. En el espectro de luz del Sol, las líneas de sodio son de absorción, por tanto se ven de color negro, como podemos ver en la siguiente imagen:

Líneas espectrales del sodio en el Sol, foto por Fulvio Mete.

La separación energética entre estos nuevos niveles es directamente proporcional a la magnitud del campo magnético externo. Por eso, sin más que medir el valor de esta separación, se puede obtener con bastante precisión el valor del campo magnético externo.

Así, haciendo un análisis espectral de la luz que nos llega de las estrellas, podemos medir también su campo magnético cómodamente desde el laboratorio.

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Migui

¿Cómo se puede escapar de un agujero negro?

Generalmente las partículas que se aproximan a los agujeros negros son capturadas en cuestión de milisegundos, pero una pequeña fracción podría tener la oportunidad de escapar. Así lo sugieren las últimas observaciones del satélite Integral de la Agencia Espacial Europea (ESA), con el que se han detectado partículas un milisegundo antes de quedar atrapadas.

Ahora los astrónomos han descubierto que esta caótica región está surcada por una compleja red de campos magnéticos, que presentan una compleja estructura en forma de túneles por los que algunas partículas logran huir del pozo gravitatorio. Por primera vez se ha identificado la presencia de estos campos gravitatorios tan cerca de un agujero negro.

Un equipo liderado por Philippe Laurent, investigador del CEA (Commissariat à l'énergie atomique) en Saclay (Francia), ha realizado el descubrimiento estudiando el sistema binario de Cygnus X-1, donde la gravedad del agujero negro está desmembrando la estrella que lo acompaña. Los resultados apuntan a que este campo magnético es suficientemente fuerte como para arrancar partículas del pozo gravitatorio y bombearlas hacia el exterior, proyectando un chorro de materia en el vacío del espacio. Las partículas que forman estos chorros ganan velocidad recorriendo trayectorias espirales, lo que afecta a una propiedad de la radiación conocida como polarización.

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Muy Interesante

Los tiburones usan "mapas mentales" para nadar

Los científicos señalan que los tiburones podrían guiarse por el campo magnético de la tierra.

Algunas especies de tiburones pueden hacer mapas mentales de su hábitat regular, lo que les permite ubicar destinos de hasta 50 kilómetros de distancia.

Científicos estadounidenses llegaron a esta conclusión tras analizar datos provenientes de tiburones tigres (Galeocerdo cuvier) a los que se les había colocado transmisores acústicos y descubrieron que éstos siempre toman caminos directos de un lado a otro.

Los investigadores destacan que esta conducta muestra una gran capacidad para registrar mentalmente mapas de sitios clave.

Los científicos señalan que esto constituye una evidencia más de que los tiburones pueden navegar guiándose por el campo magnético de la Tierra.

El estudio fue publicado en Journal of Animal Ecology (Revista de Ecología Animal).

Investigaciones anteriores en Hawai habían mostrado a tiburones tigres de aguas profundas dirigiéndose a zonas menos profundas y ricas en nutrientes ubicadas a 50 kilómetros.

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Patrón definido

Los datos estadísticos revelan que estos recorridos no se hicieron accidentalmente sino que seguían un patrón establecido.

Sin embargo, otras especies, como los tiburones punta negra (Carcharhinus melanopterus), no mostraron esta conducta. Por otra parte, el llamado tiburón azotador o zorro marino (Alopias vulpinus) mostró un patrón similar al de los tigres, pero en menor escala.

"La investigación muestra que los tiburones tigres y los azotadores no nadan al azar, sino que se dirigen a puntos específicos", señaló Yannis Papastamatiou, quien dirigió el equipo del Museo Nacional de Historia de Florida que condujo el estudio.

"Puesto en términos simples, saben hacia donde van", recalcó.

Mapas y campos magnéticos

Una pregunta clave es cómo saben hacia donde van.

Los tiburones forman parte de una serie de animales que pueden percibir el campo magnético de la Tierra.

El estudio mostró que el tiburón azotador no registra esta conducta.

Pero mientras el atún de aleta amarilla lo hace utilizando pequeñas cantidades de magnetita que guarda en su cabeza, los tiburones no tienen depósitos de este mineral en su cuerpo.

Otra posibilidad, según los científicos, es que éstos usan señales de las corrientes marinas, de la temperatura del agua o se guian por el olor.

"Esos tiburones deben tener un muy buen sistema de navegación porque las distancias que navegan son enormes", dijo Papastamatiou.

"Qué sistema usan, es un tema de debate, pero el hecho de que muchos de esos recorridos se realizan de noche refuerza la idea de que se orientan gracias al campo magnético", señaló la investigadora.

Entre los tiburones azotadores, los adultos recorren distancias más largas que los más jóvenes. Esto muestra que desarrollan su capacidad de construir mapas mentales a medida que maduran.

Las diferencias entre las especies pueden explicarse por sus formas variadas de vida.

Aunque los tiburones punta negra son muy comunes en todo el Pacífico, generalmente las poblaciones se mueven en un rango más limitado.

Sin embargo, los tiburones tigres pueden cubrir distancias de hasta 3.000 kilómetros.ç

Fuente:

BBC Ciencia

¿Qué es la antimateria?

Como todos sabemos, toda la materia está formada por átomos. A su vez, los átomos están formados un núcleo de protones y neutrones, y electrones que dan vueltas alrededor de él. Existen además muchas otras partículas subatómicas, como el neutrino o la partícula Z de la que hablé hace un par de días.

Las partículas subatómicas tienen una serie de propiedades de las que las más conocidas son la masa y carga eléctrica (que puede ser nula, como en el caso del neutrón). Pero tienen además otras propiedades algo menos conocidas por los profanos, y más "exóticas", con nombres bastante peculiares. Pues bien, por cada tipo partícula, existe (o puede existir) otra con la misma masa pero con el resto de propiedades de distinto signo (excepto el espín). Por ejemplo, el electrón tiene carga electrica negativa, y su antipartícula, el positrón (o antielectrón), tiene igual masa que el electrón, pero carga positiva.

La antimateria estaría formada entonces por antipartículas. Podemos imaginar un "antiátomo" formado por un núcleo de antiprotones y antineutrones, con positrones dando vueltas alrededor de él.

Lo interesante de todo esto es que cuando una partícula colisiona con su correspondiente antipartícula, se aniquilan mutuamente, emitiendo una cantidad de energía que viene dada por la conocidísima ecuación de Einstein E=mc², donde E es la energía desprendida, m la masa de las partículas, y c la velocidad de la luz. Teniendo en cuenta que la velocidad de la luz es 300.000.000 m/s y que además está elevada al cuadrado, podemos ver que con una pequeña cantidad de masa se pueden conseguir cantidades increíbles de energía.

¿Se puede crear antimateria?

Todos hemos oído hablar es el famoso principio de conservación de la energía. "La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma". Esta es una ley inviolable. Debemos entender el concepto de energía de forma muy amplia, es decir, según la ecuación E=mc², la masa también es energía. Eso quiere decir que para "crear" antipartículas (con sus correspondientes partículas), debemos aplicar la misma increíble cantidad de energía que se desprende en su aniquilación. De hecho, necesitamos más, ya que nuestras máquinas no son eficientes al 100%, por lo que siempre se perderá parte de la energía (como ocurre con todas las máquinas existentes). La antimateria no se crea, sino que se obtiene a partir de la energía.

¿La antimateria podría ser una fuente de energía?

Puesto que necesitamos aportar más energía para crearla, de la que obtenemos con su aniquilación, la antimateria no puede ser nunca una fuente de energía. En el mejor de los casos, podría utilizarse como batería, y para eso primero hay que solucionar otros problemas, como su contención. La única forma en la que la antimateria podría covertirse en fuente de energía, es que la encontremos ya hecha, en estado natural, en alguna parte. Pero está claro que en la Tierra no va a ser, pues se aniquilaría inmediatamente al entrar en contacto con la materia (incluso con el aire). Tendríamos que encontrarla en el espacio. Y eso si la encontramos.

¿Cómo se podría almacenar la antimateria?

La contención de la antimateria es otra de las cosas que tiene miga. Dado que no puede estar en contacto con la materia, la única forma conocida de almacenarla es mediante campos magnéticos, como dice el libro. Pero para ello, lo que se pretende retener debe tener carga eléctrica. Esto no es problema si queremos almacenar unos cuantos positrones, por ejemplo. Pero no podríamos hacerlo con antineutrones. En la novela "Ángeles y Demonios" se supone que existen átomos de antihidrógeno. Puesto que cada átomo tendría un antiprotón y un positrón, la carga eléctrica global sería neutra, por lo que un campo electromagnético no funcionaría.

De hecho, a la hora de almacenar antipartículas, el que deban tener la misma carga eléctrica limita la cantidad que se puede almacenar, ya que éstas se repelen entre sí (creo que no hace falta explicar que cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen). Para almacenar antimateria en cantidades apreciables, habría que buscar alguna otra solución (de momento desconocida).

¿Es la antimateria inestable?

La antimateria no es inestable per se. Cierto que en contacto con la materia se aniquila, pero uno puede imaginar un planeta de antimateria, con su atmósfera de antioxígeno y antinitrógenos, con formas de vida basadas en anticarbono, viviendo felices y sin problemas. Claro que si existiera un lugar así, el más pequeño meteorito de materia sería devastador para el "antiplaneta". Es más, podemos imaginar un universo entero formado por antimateria (como la famosa zona negativa que aparece en los cómics de los 4 Fantásticos).

Fuentes:

Mala Ciencia