20 julio, 2006

La cantidad de Masa depende de la Inercia

En septiembre de 1905, Einstein ya había publicado las fórmulas precisas para calcular cómo varían los resultados de un mismo experimento según el movimiento del observador. Acababa de leer su tesis doctoral sobre el tamaño de las moléculas de azúcar, y regresaba de unas vacaciones en Serbia con la familia de Mileva, su mujer. Estaba preparado para afrontar una de las cuestiones que marcaría con más fuerza la imagen pública de la física: la equivalencia entre la masa y la energía.
En un nuevo artículo titulado "¿Depende la inercia de un cuerpo de su contenido de energía?", estudió lo que ocurre si se observa un átomo que emite algo de luz desde diferentes perspectivas y a distintas velocidades. La emisión de luz por parte de los átomos es algo habitual. De hecho, prácticamente toda la luz que nos rodea y que nos permite ver el mundo salió en algún momento de los átomos del Sol, o de los que constituyen los filamentos de las bombillas o el recubrimiento de los fluorescentes.
Si un átomo está en reposo respecto a quien lo observa, entonces su energía cinética (la que tendría por estar en movimiento) es nula. Supongamos que, de repente, el átomo emite un poco de luz y continúa quieto. Entonces la energía del átomo sería algo menor que la que tenía antes de emitir la luz (por el hecho de haber perdido parte de su energía en forma de luz) pero su energía cinética continuaría siendo nula.
¿Qué sucede si se observa todo el proceso de emisión de luz, pero con el átomo en movimiento respecto al observador? Einstein había incluido en el último de sus artículos, enviado apenas unos meses antes a la revista Annalen der Physik, las ecuaciones matemáticas que permiten calcular los resultados de un mismo experimento para diferentes observadores con velocidades relativas entre sí. Se trata de las ecuaciones de transformación que permiten salvar el principio de relatividad de Galileo, pero a costa de revolucionar los conceptos tradicionales de espacio y tiempo. En el experimento, tanto da que se mueva el observador o que lo haga el átomo. Lo que importa es que exista un movimiento relativo entre ambos.
El átomo en movimiento tiene una determinada velocidad respecto al observador, y por tanto una cierta energía cinética. Cuando emite un poco de luz, pierde parte de su energía interna, pero su velocidad respecto al observador se mantiene igual. ¿Cuál será su energía cinética después de emitir la luz? Aparentemente debería ser la misma que antes, puesto que su velocidad es la misma antes y después de su emisión.
Tras aplicar sus ecuaciones de transformación, Einstein observó que la energía cinética del átomo también disminuía después de emitir la luz, pese a no variar de velocidad respecto a la persona que lo observa.
¿Cómo puede ser? Recordemos la fórmula de la energía cinética que aprendimos en la escuela: energía es igual a la masa por la velocidad al cuadrado dividida por dos. Si la velocidad del átomo se había mantenido constante después de emitir la luz... ¿qué elemento de la fórmula podía hacer disminuir el valor de la energía cinética? La respuesta estaba en la masa: lo único que podía hacer disminuir la energía cinética después de la emisión de luz era una disminución de la masa del átomo. ¡La masa disminuye a consecuencia de la emisión de energía!
En la fórmula de Einstein de la variación de la energía cinética, en el lugar de la masa aparecía la expresión L/V2, donde L era la energía emitida en forma de luz y V era la velocidad de la luz. Basta nombrar a esas cantidades con las letras que ahora se utilizan en física (E para la energía y c para la velocidad de la luz) y obtenemos m=E/c2, o lo que es lo mismo, E=mc2. ¿Quién no conoce esta fórmula?
Según esta ecuación, los cuerpos que emiten radiación deberían ir perdiendo masa, pero sería necesario emitir una cantidad de energía muy elevada, de unos 25 millones de kilovatios hora, para perder un solo gramo. Con esa energía se podría abastecer a una ciudad como Barcelona durante todo un mes.
La energía asociada a la masa no había sido advertida antes porque es difícil encontrar procesos naturales en los que un trozo de materia se deshaga de grandes cantidades de energía de modo que la disminución en la masa sea apreciable. El mismo Einstein sugirió en su artículo comprobar experimentalmente la pérdida de masa de los elementos radioactivos a causa de la emisión de energía: "No hay que descartar la posibilidad de poner a prueba esta teoría utilizando cuerpos cuyo contenido de energía es variable en alto grado (por ejemplo sales de radio)".
Habría que esperar cuarenta años para comprobar fatalmente la fórmula en sentido inverso: la transformación de una pequeña cantidad de masa en grandes cantidades de energía liberadas en apenas unos instantes... sobre los habitantes de Hiroshima.

17 julio, 2006

¡¡¡ 99 CURIOSIDADES CIÉNTIFICAS ¡¡¡

La velocidad más rápida alcanzada por las actuales naves espaciales humanas es de 40.000 millas por hora (64.372 Km/hora).
Los actuales cohetes tripulados tardarían 70.000 años en llegar a las estrellas más cercanas.
En Agosto de 1992 el Huracán Andrew causó daños valorados en 26.000 millones de dólares y destruyó 60.000 hogares.
Los relámpagos pueden llegar a medir 30 millas (48 Km) de largo, y su espesor es menor que una pulgada (2,54 cm).
Un rayo alcanza una temperatura mayor que la de la superficie del sol.
Los científicos han descubierto que los perros pueden oler la presencia del autismo en los niños.
Los perros ‘avisa-ataques’ pueden alertar a sus dueños hasta una hora antes del inicio de un ataque epiléptico.
La diabetes afecta a 1 de cada 16 personas.
En cualquier momento del día, caen sobre la Tierra casi dos mil rayos a causa de las tormentas eléctricas.
Los canguros machos poseen un pene bifurcado.
Los rayos se mueven a un tercio de la velocidad de la luz.
De media, los aviones reciben al menos un impacto al año por rayo.
En el núcleo del sol, cada segundo 600 millones de toneladas de hidrógeno se convierten en helio.
La luna está 400 veces más cerca de la Tierra que el sol, y es exactamente 400 veces más pequeña que este.
El medio de transporte más peligroso es la bicicleta.
La forma más segura de transporte es el ascensor.
Los delfines usan eco-localización para capturar peces en total oscuridad.
100 calorías impulsarían una bicicleta durante 3 millas (4,8 Km) y a un coche durante 280 pies (85 metros).
Contando desde el primer accidente mortal de un automóvil (hace más de 100 años) hasta la fecha, han muerto 25 millones de personas.
Existen más de 10.000 objetos elaborados por el hombre con un tamaño mayor que el de una pelota de softball (circunferencia de 28 a 30.5 cms) orbitando a la Tierra.
La basura espacial viaja a través del espacio a 18.000 millas por hora (29.000 km/h)
La Estación Espacial Internacional pesa cerca de 500 toneladas y tiene las dimensiones de un campo de fútbol.
Los astronautas trajeron aproximadamente 800 libras (362 Kgs) de rocas lunares a la Tierra, la mayoría de las cuales no han sido analizadas.
La tuberculosis es el mayor asesino global de mujeres.
Un tercio de las mujeres asiáticas están infectadas con la bacteria de la tuberculosis.
Cada vaca doméstica emite aproximadamente 105 libras (47,6 Kgs) de metano al año.
Los colibríes consumen la energía equivalente a la mitad de su peso corporal en comida al día.
La larva de la polilla polifemo consume 86.000 veces su peso en el momento de nacer durante sus primeros 56 días.
Los gusanos gancho chupadores de sangre viven en interior de 700 millones de personas a lo largo del mundo.
Algunas especies de bambú crecen a un ritmo de 3 pies (91,4 cms) al día.
Un total de 148 tornados barrieron el sur y medio oeste de los EE.UU. durante abril de 1974.
Un eclipse lunar de 1 hora y 47 minutos ocurrió el 16 de julio del 2000.
Saturno flotaría si se pudiera encontrar un océano lo suficientemente grande.
Un pedazo de una estrella de neutrones del tamaño de una cabeza de alfiler pesaría un millón de toneladas.
Una estrella de neutrones cuyo diámetro fuese de 15 millas (24,1 Kms) pesaría más que el sol.
La velocidad más alta registrada por un tren fue de 320,2 millas/hora (515,3 Km/h), lograda por el TGV francés.
La velocidad más alta alcanzada por una bicicleta es de 166,94 millas/hora (268,6 Km/h), lograda por Fred Rompelburg.
La sonda de investigación Helio B se acercó al sol a la distancia record de 27 millones de millas (43,45 millones de kilómetros).
Se cree que hace 65 millones de años, el impacto de un asteroide liberó la energía equivalente a 10 millones de bombas H.
Se estima que la temperatura en el centro de la Tierra es de 5.500 grados Celsius.
En la actualidad más de 4.000 satélites orbitan nuestro planeta.
Entre 1895 y 1905 el millonario Andrew Carnegie se gastó 25 millones de dólares en viajes de recolección de fósiles a lo largo de los EE.UU.
Las jirafas pueden limpiarse las orejas con su lengua, que mide medio metro.
Somos casi ¼ de pulgada (6,35 milímetros) más altos de noche cuando dormimos, que de día.
En los EE.UU. hay más de 1.250 millones de ratas.
Un feto femenino de 5 meses de edad posee siete millones de óvulos en sus ovarios. Cuando alcance la pubertad solo quedarán 300.000.
Los seres humanos masculinos producen hasta 100 millones de espermatozoides cada día.
Un rayo posee tanta energía como para iluminar dos millones y medio de hogares.
La probabilidad de que te caiga un rayo encima es de una entre tres millones.
Los camellos resisten 17 días sin beber en condiciones de calor extremo.
Los tornados pueden alcanzar velocidades por encima de las 300 millas/hora (483 Km/h).
El área de Tornado Alley, en los EE.UU., es golpeada por aproximadamente 1000 tornados anuales.
Un solo rayo puede liberar 1 millón de vatios de electricidad.
Las 10 montañas más altas del mundo se encuentran en el Himalaya.
En 1862, el químico inglés Alexander Parkes creó el primer plástico.
El cuerpo humano posee más de 1.000 enzimas diferentes.
En 1811, Amadeo Avogadro distinguió por primera vez las moléculas de los átomos.
Cada mota de polvo contiene un millón de millones de átomos.
Los protones son 1.836 veces más pesados que los electrones.
Mercurio solo puede verse desde la Tierra durante el crepúsculo.
El Océano Atlántico se expande cada año 3 cms. a lo ancho.
El salto de una pulga de gato puede alcanzar una altura de 13,4 pulgadas (34 cms).
Una rana venenosa adulta de la especie colombiana “Dardo Dorado” posee tantas toxinas como para matar 1.000 humanos.
Las arañas pueden sobrevivir sin comida durante semanas.
Las lombrices de tierra poseen cinco pares de corazones, en la parte delantera de sus cuerpos.
A lo largo de su vida, un corazón humano bombea tanta sangre como para llenar 100 piscinas.
Una libélula puede ver a insectos que se mueven a una distancia de 33 pies (10,05 metros).
La primera tarjeta de crédito se emitió en 1951 cuando el Diners Club preparó una tarjeta para 200 clientes que podía usarse en 27 restaurantes en Nueva York.
El primer mapa meteorológico fue emitido por la BBC en Gran Bretaña el 11 de noviembre de 1936.
Venus es así de brillante a causa de su gruesa capa de nubles, que refleja el sol.
Una conífera crece como macho y florece como hembra.
La palma talipot tarda 100 años en florecer, y después muere.
El caracol de tierra gigante africano puede llegar a medir 15,4 pulgadas (39,11 cms) de la cabeza a la cola.
Las plantas hidroeléctricas suministran el 3% de las necesidades energéticas del mundo.
La Cúpula del Milenio británica dobla en tamaño a cualquier otra existente.
Tres planetas orbitan la estrella Upsilon Andromedae, a 44 años luz de distancia.
Durante arranques breves, un lobo puede correr a 40 millas/hora (64,37 Km/h).
Los lobos grises se extinguieron de Inglaterra en 1486.
A los 85 años un humano habrá caminado 100.000 millas (160.930 Kms).
Los huesos humanos dejan de crecer a la edad aproximada de 21 años.
El volcán Mount Rainier entra en erupción aproximadamente cada 500 años.
En nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay más de 100.000 millones de estrellas.
Los científicos han descubierto más de 20 planetas fuera de nuestro sistema solar. Nota del T. En la actualidad son más de 190 (ver catálogo actualizado).
Existen organismos capaces de sobrevivir en temperaturas de hasta 133ºC.
Existen claras evidencias geológicas de la pasada existencia de agua en Marte.
La NASA enviará misiones a Marte en 2003 y 2005 que tomarán muestras rocosas.
En la Tierra se pueden encontrar organismos vivos incluso a 2 millas (3,2 Kms) de profundidad bajo el suelo.
Europa, la luna de Júpiter, está completamente cubierta de hielo.
Podemos fabricar lásers lumínicos un millón de veces más brillantes que el resplandor del sol.
Los bebés concebidos por fecundación in vitro tienen más probabilidad de morir durante la infancia.
La superficie de Marte es la misma que el área de los continentes de la Tierra.
La media de vida de un vehículo en los EE.UU. es de 5,6 años.
El 3 de mayo de 1999 un brote de 76 tornados golpeó Oklahoma y Kansas con vientos que alcanzaron velocidades de hasta 318 millas/hora (511,75 km/h).
Los aviones Jumbo han transportado el equivalente a 1,6 millones de pasajeros a la Luna, ida y vuelta.
Los volcanes en Io eyectan material a velocidades de 2000 millas/hora (3.218,6 Km/h).
El sol tarda aproximadamente 220 millones de años en completar una revolución alrededor de la vía láctea.
Un corazón humano late 100.000 veces al día.
Cada corazón bombea en cada latido 1/15 de pinta (0,43 litros) de sangre.
La primera bicicleta se fabricó en 1817.