LHC, EL MAYOR EXPERIMENTO DE LA HISTORIA

a) Describe cómo funciona un acelerador de partículas, y por qué puede ayudarnos a entender el origen del universo.

Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas. De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente- son muy inestables y duran menos de un segundo, o bien, permite estudiar más a fondo las partículas que fueron colisionadas por medio de las que fueron generadas. Hay dos tipos básicos de aceleradores de partículas: los lineales y los circulares. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una forma simple de acelerador de partículas.
Los aceleradores de partículas imitan la acción de los rayos cósmicos sobre la atmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia de partículas exóticas e inestables. Sin embargo, los aceleradores prestan un entorno mucho más controlado para estudiar estas partículas generadas, y su proceso de desintegración.

LHC es el más potente de los aceleradores de partículas del mundo y está ubicado en el CERN sobre la frontera franco-suiza. En el LHC se aceleran dos haces de hadrones. Pero que es un hadrón?

-Un hadrón, es una partícula compuesta de quarks y que "siente" la interacción fuerte. Por ejemplo: los protones y los neutrones.
El LHC está formado por un tubo de 3 metros de diametro que se dispone de forma circular bajo la superficie terrestre y cuyo circuito completo tiene 27 km de distancia. En su interior se aceleran (a velocidades extremas) en direcciones opuestas dos haces de hadrones (protones) que siguen dicho circuíto y que por lo tanto llega un momento en que se encuentran y colisionan desprendiendo descomunales cantidades de energía, materia y elementos los cuales se cree que son similares a los que se originaron después de que se produjera el Big Bang.Ese estudio de partículas, tanto inestables como estables, puede ser en un futuro útil para el desarrollo de la medicina, la exploración espacial,tecnología electrónica, etcétera.

b) Busca al menos tres noticias publicadas en la prensa durante el último año sobre el colisionador de hadrones de Ginebra, y toma nota del titular, fecha y periódico donde la hayas encontrado.

La máquina del 'Big Bang' estará parada durante dos meses al sufrir una averíaEl Gran Colisionador de Hadrones (LHC) comenzó a funcionar el pasado día 10
Se considera el experimento científico más caro y ambicioso de la Historia
Los responsables del proyecto aseguran que "no hubo riesgo para las personas"

lunes 22/09/2008
ELMUNDO.ES

http://www.elmundo.es/elmundo/2008/09/20/ciencia/1221913429.html

Gran acelerador ha superado objetivos de 2011
GINEBRA. Las operaciones con protones correspondientes a 2011 del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Investigación Nuclear (CERN) concluyeron en las últimas horas.

31 de Octubre de 2011

ABC

http://www.abc.com.py/nota/gran-acelerador-ha-superado-objetivos-de-2011/

La nueva gran máquina de la física no dará rodeos
Expertos de todo el mundo diseñan un colisionador de partículas lineal para desvelar los grandes misterios del universo.

30/10/11 

LAVOZDEASTURIAS.ES

http://www.lavozdeasturias.es/ciencias/dara-rodeos_0_581941895.html

c) Haz una pequeña presentación en power point en el que indiques: descripción breve del CERN, significado de las siglas de LHC, función y localización de cada uno de los detectores del LHC, y toda aquella información que te resulte más interesante.

-Enviado por Gmail

TEORÍA DE LA RELATIVIDAD GENERAL

Responde:

1. ¿Qué diferencia existe entre el concepto de gravedad desarrollado por Newton y el desarrollado por Einstein?

Todo el universo está en movimiento. La principal causa del movimiento del universo es la fuerza de la gravedad dada por Isaac Newton en el siglo XVII en base a la ley que dice:

- La ley de la Gravitación Universal dice que los cuerpos se atraen, tanto más cuanto mayor sea su masa y cuanto más próximos estén.

En el siglo XX Einstein cambia radicalmente el significado que se tenía de la fuerza de la gravedad dada por Newton, para asegurar el cumplimiento de la Teoría de la Relatividad Especial que había elaborado antes de este estudio.

La Relatividad Especial dice que nada puede viajar a velocidades superiores a la de la luz. Sin embargo, Newton explicaba que si un planeta dejaba de ser atraido por un cuerpo, se saldría de su órbita a velocidades infinitas sin llegar a detenerse nunca.

Por este motivo, en 1915 Einstein desarrolló la Teoría de la Relatividad General. Según ella, la gravedad no era una fuerza sinó una consecuencia de la curvatura espacio-temporal (el espacio-tiempo está deformado por la distribución masa-energía que contiene).

2. ¿Cómo afecta la Teoría De la Relatividad General al espacio y al tiempo?

Deforma el espacio:

La masa de un objeto dice al espacio como curvarse y el espacio le dice a la masa como debe moverse.

De este modo, si un planeta deja de ser atraído por un cuerpo, se producirá una perturbación espacial, similar a una onda en el agua, que cuando alcanzase al planeta, le provocaría un cambio de órbita moviéndose a velocidades de la luz (confirmando la Relatividad Especial)

Deforma el tiempo:

El tiempo transcurre de forma diferente para observadores situados en campos gravitatorios distintos. Cuanto más intenso sea el campo gravitatorio, más lento pasa el tiempo.

3. Hoy en día se pretende unificar las cuatro fuerzas fundamentales (Gravedad, Electromagnética, Nuclear Fuerte y Nuclear Débil) para crear una única teoría que explique del mismo la Relatividad General que la Mecánica Cuántica. Busca información sobre la Teoría de Cuerdas (puede ser vídeos que comentes después, presentación power point, redacción...) que describa en qué consiste.

La teoría de cuerdas es un modelo fundamental de la física que básicamente asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad "estados vibracionales" de un objeto extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".

De acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel "microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría M, pretende alejarse de la concepción del punto-partícula.

La siguiente formulación de una teoría de cuerdas se debe a Jöel Scherk y John Schwuarz, que en 1974 publicaron un artículo en el que demostraban que una teoría basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera revolución de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la formulación de la teoría de cuerdas surgida de esta revolución, las teorías de cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoría de Kaluza-Klein cuantizada. Las ideas fundamentales son dos:
Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o "p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los cálculos perturbativos.
El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.

La inobservabilidad de las dimensiones adicionales está ligada al hecho de que éstas estarían compactificadas, y sólo serían relevantes a escalas tan pequeñas como la longitud de Planck. Igualmente, con la precisión de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se asemejarían a partículas puntuales.

¿Cómo son las interacciones en el mundo subatómico?: líneas espacio-tiempo como las partículas subatómicas. en el Modelo estándar (izquierda) o Cuerda cerrada sin extremos y en forma de círculo como afirma la teoría de cuerdas (derecha).

Aunque la teoría de cuerdas, según sus defensores, pudiera llegar a convertirse en una de las teorías físicas más predictivas, capaz de explicar algunas de las propiedades más fundamentales de la naturaleza en términos geométricos, los físicos que han trabajado en ese campo hasta la fecha no han podido hacer predicciones concretas con la precisión necesaria para confrontarlas con datos experimentales. Dichos problemas de predicción se deberían a que el modelo no es científico, o bien a que «La teoría de las supercuerdas es tan ambiciosa que sólo puede ser del todo correcta o del todo equivocada. El único problema es que sus matemáticas son tan nuevas y tan difíciles que durante varias décadas no sabremos cuáles son»

Diferentes tipos de oscilaciones vistas con un potente microspio

Vídeo sobre la Teoría de las Cuerdas:

EPPURE SE MUOVE

1.   Para el sistema heliocéntrico el sol está inmovil y ocupa el centro del Universo, la Tierra y los demás planetas giran alrrededor del Sol, la Luna gira alrededor de la Tierra, mientras que las estrellas se encontrarían fijas a una lejana esfera móvil. indica cuáles de estas ideas se consideran hoy correctas y cuáles no.  

 -El Sol no ocupa el centro del Universo sino que está en el centro del Sistema Solar que a su vez se encuentra dentro de la Vía Láctea. El Sol se encuentra en movimiento, al igual que los planetas que giran sobre si mismos y alrededor del Sol,Los planetas tienen diversos movimientos. Los más importantes son dos: el de rotación y el de translación. Por el de rotación, giran sobre sí mismos alrededor del eje. Ésto determina la duración del día del planeta.Por el de translación, los planetas describen órbitas alrededor del Sol. Cada órbita es el año del planeta.  

 La Luna gira alrededor de la Tierra. En contra de lo que ellos pensaban las estrellas no están en ninguna esfera sino que están esparcidas por el espacio y en movimiento.

 Por lo tanto solo es cierto que los planetas giran alrededor del Sol, la Luna alrededor de la Tierra y que las estrellas se mueven, pero no estan en ninguna esfera.

2.   Las palabra de Galileo, las pronunciara o no, se han convertido en el símbolo de la fuerza de la razón científica frente a la sinrazón de los prejuicios. Pero no fue el primero que padeció por sus ideas científicas. Otros, como Giordano Bruno, le precedieron. Busca información sobre este último y las circunstancias que le rodearon: 

A la edad de 17 años ingresó a la Orden de los Dominicos, donde se dedicó al estudio de la filosofía aristotélica y la teología de Santo Tomás de Aquino (tomismo). Ese mismo año cambió su nombre por el de Giordano.
 Fue un astrónomo, filósofo, religioso y poetaitaliano. Sus teorías cosmológicas superaron el modelo copernicano proponiendo que el Sol era simplemente una estrella, así como que el universo había de contener un infinito número de mundos habitados por seres inteligentes.

Se dedicó a escribir muchos trabajos en latín sobre cosmología, física, magia y el arte de la memoria como  "La cena de las cenizas" (1584) y "Del Universo infinito y los mundos" (1584), así como el diálogo "Sobre la causa, el principio y el uno" (1584).

Demostró, aunque con un método equivocado, que el Sol es más grande que la Tierra.

Se dedicó también a enseñar en la Universidad de Oxford la nueva cosmología Copernicana, atacando al tradicional sistema aristotélico.
Expresó en escritos y conferencias sus ideas acerca de la pluralidad de los mundos y sistemas solares, el heliocentrismo, la infinitud del espacio y el Universo y el movimiento de losastros, lo cual le traerá una persecución en su contra por parte de la Iglesia católica y la Inquisición, hasta ser encarcelado (1593) durante ocho años, acusado de blasfemia, herejía e inmoralidad, para finalmente ser condenado por herético, impenitente, pertinaz y obstinado, a la hoguera en la que murió el 17 de febrero de 1600 en Campo dei Fiori, Roma.
Según Asimov, su muerte tuvo un efecto disuasorio en el avance científico de la civilización, particularmente en las naciones católicas, pero a pesar de esto, sus observaciones científicas continuaron influenciando a otros pensadores, y se lo considera uno de los precursores de la Revolución científica.

EL MÉTODO CIENTÍFICO

El video explica en que consiste el método científico. Nos expone un ejemplo en el que quiere comprobar si el agua es conductor de la electricidad. El método científico consta de las siguientes fases:




Haz un breve resumen de lo visto en el vídeo:
1-El primer paso es plantear un problema o una pregunta:
Ejemplo: ¿El agua salada es un conductor de la electricidad?


2-El segundo paso es formular una hipotesis: se trata de fiarnos de una suposición o un pálpito.
Ej: Nuestro pálpito es que el agua salada es buen conductor de la electricidad.


3-El tercer paso es demostrar nuestra hipótesis: esta demostración se realiza mediante una experimentación, con el experimento averiguas si la suposición es acertada o no y limitas el número de soluciones.
Ej: Realizamos el experimento y descubrimos que por separado ni el agua ni la sal son buenos conductores electricos, pero juntos si conducen la electricidad.


4-El cuarto paso es sacar una conclusión 
Ej: El agua salada es conductor eléctrico.


5-El quinto paso es formular otra hipótesis: este paso solo se lleva a cabo cuando el resultado no concuerda con nuestra hipotesis. En este caso la hipótesis es correcta por lo que no debemos formular una nueva.

NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO

1. ¿Cómo se denomina al instante inicial de formación del universo?¿Hace cuánto tiempo ocurrió?

El instante inicial de formación del universo se denomina Big bang y ocurrió hace 13.700 millones de años.

2. ¿Cuándo y cómo se formo la luz en el Universo?

La luz en el universo se formó 300.000 años después del Big Bang.

-La unión entre protones y neutrones forman los nucleos de los átomos mas ligeros ( helio e  hidrógeno). El enfriamiento y  la expansión del Universo permitieron la recombinación de los primeros núcleos de estos átomos con los electrones, así el Universo se hizo transparente y se formó la luz.

3. ¿Con qué revolución ocurrida en 1543 empezó la Astronomía moderna?

¿Cuáles fueron las consecuencias e implicaciones sociales de dicha teoría?

Con la revolución científica.
A partir de esta se desarrollaron la Revolución darwiniana ,la Revolución copernicana, la  Revolución einsteniana,  la Revolución indeterminista y  la Revolución cuántica



4. ¿De qué fenómeno astronómico se dio cuenta Hubble en 1929?
El tamaño del cosmos aumenta día tras día, incrementando nuestra distancia al resto de galaxias, las galaxias se separan unas de otras a una velocidad proporcional a la distancia existente entre ellas. Esto nos dice que el Big Bang inició una expansión cósmica que aun continua hoy en día.

5. ¿Cuál es el eco del Big Bang? ¿Cómo se ha medido?


La radiación de Fondo Cósmica de Microondas que fue predicha por dicha teoría. Se ha medido gracias en un principio a la experimentación realizada por Penzias y Wilson. 

Posteriormente se ha medido con el Explorador Cósmico de Microondas Cobe un satélite de la Nasa. El COBE llevaba un espectrómetro para descomponer la radiación cósmica de microondas en diferentes longitudes de onda y medir su intensidad en cada una de ellas con una precisión extraordinaria. Más recientemente con el WMAP que ha obtenido medidas aún más precisas y nítidas del Fondo Cósmico de Microondas. Actualmente solo por el satélite europeo PLANCK y el WMAP.

6. ¿Por qué se dice que somos polvo de estrellas? ¿Cuál es el origen de los elementos químicos que hay en la Tierra? ¿Cómo es la evolución de una estrella?
La primera generación de estrellas se formó de un material que no contenía átomos como el carbono, nitrógeno.. estas estrellas explotaron y enriquecieron el gas en el espacio, nosotros nos formamos de gas que ya ha estado en estrellas.
En el comienzo era todo Hidrógeno, Helio que se enriqueces con otros materiales como Carbono, Nitrógeno.. y explotan.
Una vez encendidas las estrellas cuecen los elementos químicos en su interior, sintetizando átomos cada vez más pesados durante millones de años, terminada su evolución las estrellas mueren devolviendo dicho material al medio interestelar, estos elementos serán atraidos por regiones repletas de polvo y gas que albergaran los primeros instantes de vida de las siguientes generaciones de estrellas u otros objetos celestes.

7. ¿Qué son los exoplanetas? ¿Cómo y cuándo se ha descubierto?

Son planetas que orbitan en  una estrella diferente al Sol  y que no pertenecen al Sistema Solar. Los planetas extrasolares se convirtieron en objeto de investigación científica en el siglo XIX. 

El primer exoplaneta fue descubierto en 1995 y desde entonces a cada año que pasa se descubren más, cada vez con características que se asemejan más al nuestro. Se han descubierto más de 400 exoplanetas.

8. ¿Qué es la materia oscura? ¿Y la energía oscura? ¿Qué explican cada uno de estos conceptos? ¿Que relación tienen con la materia común?

La materia oscura son partículas relacionadas con el neutrilo que no interacciona con la materia normal, no emite radiacción, se descubrio dandose cuenta que las galaxias rotaban y algo las mantenia sin escaparse. Representa un 22 por ciento de la materia y enegía del universo.
La energía oscura es un fenómeno que ha aumentado la velocidad de la expansión cósmica que separa las galaxias. Representa el 74 por ciento de la materia y energía del universo. El 4 por ciento restante representa la materia común.
Las propiedades de la materia oscura y de energía oscura son dos de los problemas abiertos de la Cosmología. Entender como con estos ingredientes se han podido formar el Universo, los miles de millones de galaxias y la forma en que estas se distribuyen es uno de los grandes desafíos pendientes. Estos conceptos explican lo que puede ser lo que ocurrirá en un futuro con el Universo dependiendo de la fuerza que predomine. Energía oscura gran desgarramiento y materia oscura, concentración en un punto similar al que dio origen al Universo, anterior al Big Bang.

9. ¿Qué implicaciones tiene el comprobar que el Universo se este acelerando, o sea que que la expansión del Universo cada vez se realiza a mayor velocidad? ¿Que consecuencias tiene esta aceleración sobre el final del Universo? ¿Como se explica dicha aceleración? ¿Qué es el Big Rip gran desgarro? ¿Por qué lleva aparejado a un gran enfriamiento del Universo?
Que el universo se está acelerando quiere decir que predomina la energía oscura sobre la materia oscura.
Debido a esta expansión el universo puede llegar a desgarrarse o enfriarse según las hipótesis que se barajan a partir del Big Bang.
Las estrellas y Galaxias se irían separando hasta llegar a quedar en forma de partículas subatómicas.A esto se le denomina Big Rip.
La consecuencia sería una expansión y desgarramiento de la materia.

Este proceso no se puede explicar con pruebas científicas pero sí que el Universo pasaría a dejar de contar con la materia que ahora conocemos, transformándose en partículas cada vez más ínfimas.

 El Big Rip es uno de los procesos que se tiene en cuenta como posible hipótesis a la hora de predecir el futuro del Universo, se debe a que este contiene suficiente energía oscura y se produce un desgarramiento total de la materia. Las partículas permanecerían para siempre separadas sin cohesión gravitatoria.

Porque con el Big Rip las partículas se expandirían tanto que no serían posibles la realización de procesos físicos. Esta relacionado con el Big Freeze posiblemente acabando con la muerte térmica del Universo.

10. Comenta la frase del astrofísico Luis Felipe Rodríguez: "El Universo esta hecho principalmente de ingredientes que aún no entendemos?
La mayor parte del universo esta formada por materia oscura o energía oscura, en concreto un 90 % del universo, y esta materia todavía no la entendemos, es desconocida para nosotros.Uno de los grandes desafíos de los astrólogos y científicos es conocer mas acerca de estos ingredientes para investigar sobre el posible futuro del universo.

11. Realiza una biografía del astrofísico Luis Felipe Rodríguez indicando sus principales aportaciones a la ciencia.

De origen Yucateco, nacido el 29 de mayo de 1948, Luis Felipe Rodríguez egresó de la Facultad de Ciencia s de la UNAM  y cursó sus estudios de Doctorado en la Universidad Harvard.
La especialidad de Luis Felipe es la radioastronomía y ha destacado a lo largo de su trayectoria por sus diversas investigaciones.
Le interesa principalmente el nacimiento y juventud de las estrellas así como las fuentes galácticas de rayos X.
Sus aportaciones científicas tienen validez y reconocimiento a nivel internacional, ha escrito cientos de artículos y recibido premios como el Robert J. Trumpler de la Sociedad Astronómica del Pacífico, el Bruno Rossi de la Sociedad Astronómica Americana y el Premio Nacional de Ciencias entre otros.Entre sus investigaciones destacan el descubrimiento de los flujos bipolares en estrellas jóvenes , la elucidación del mecanismo que excita a los objetos Herbig-Haro , y la aportación de evidencia de discos protoplanetarios en estrellas jóvenes.