Entre la Tierra y el Sol existe una zona llamada punto de Lagrange L1. Se encuentra a 1% de la distancia que nos separa del Sol. Debido a la atracción gravitatoria de los dos astros si un tercer cuerpo se posicionara en ese punto se daría un curioso equilibrio y el cuerpo orbitaría alrededor del Sol a la misma velocidad angular que la Tierra, es decir iría acompañándonos en nuestro viaje alrededor del Sol en una posición fija con respecto al planeta Tierra, siempre interpuesto entre el Sol y nuestro planeta. De hecho la Agencia Espacial Europea ha colocado algunos satélites en esta zona para el estudio de nuestra estrella. Existen otros cuatro puntos de Lagrange. Dos de ellos, L4 y L5 están a una distancia igual que la que nos separa de nuestra estrella y en la misma órbita que la Tierra, es decir formando, cada uno de ellos, un triángulo equilátero con la Tierra y el Sol. Se caracterizan por ser muy estables, lo que posibilita que algunos cuerpos celestes ocupen esas posiciones y acompañen indefinidamente a planetas o satélites a distancias fijas. Estos cuerpos se llaman satélites troyanos y existen en Júpiter y en otros planetas y satélites de nuestro Sistema Solar. En cuanto a los cuerpos que ocupen el punto L1 no tienen garantizada la permanencia indefinida porque son posiciones menos estables y cualquier influencia de otros planetas o incluso la presión del viento solar pueden hacer que los cuerpos que ocupen esta posición la abandonen indefinidamente. Esta es la razón por la que los satélites artificiales que están en esta posición estén equipados con propulsores que los devuelven a su posición en caso de inestabilidad.
Una vez descrito este fenómeno astronómico, quiero comentar una noticia aparecida no hace mucho en varios medios de información. El científico de la Universidad de Arizona Roger Angel ha desarrollado la idea de lanzar a la zona L1 millones de discos de un metro de diámetro y más finos que un pañuelo, con una masa de un gramo. Esta empresa requeriría décadas y su coste sería también astronómico. Su objetivo sería interceptar un pequeño porcentaje de la luz solar y así contrarrestar el calentamiento del planeta que la acumulación de gases de efecto invernadero está provocando. Las consecuencias del cambio climático son conocidas por todos aunque nos cuesta creer que algún día puedan suceder, por ejemplo la subida del nivel de los mares en varios metros tendría graves consecuencias para la humanidad. Estos pequeños parasoles acompañarían a nuestro planeta eclipsando la luz al igual que otras veces ha pasado de forma natural en las erupciones volcánicas, recordemos que en 1991 el monte Pinatubo (Filipinas) tras lanzar millones de toneladas de azufre a la estratosfera hizo que la temperatura media del planeta descendiera 0.6 ºC en ese año. Los detractores de esta idea no han tardado en advertir sobre las posibles consecuencias de un posible fallo (recordemos que L1 no es una zona totalmente estable), además esta inversión millonaria se podría emplear en frenar el calentamiento por otros métodos, por ejemplo, el aprovechamiento de esa luz solar que pretenden esquivar para fabricar electricidad limpia y así disminuir el uso de combustibles.Ya se han barajado otras posibilidades para combatir el calentamiento global sin frenar nuestro desmesurado consumo de petróleo, gas y carbón. Una de ellas es capturar el dióxido de carbono, resultante de la combustión y causante del efecto invernadero, en el fondo del mar o en yacimientos agotados de petróleo en las profundidades de la tierra. En el futuro seguro que surgirán nuevas soluciones, algunas descabelladas y con graves efectos colaterales. Otro aspecto a discutir es sobre quien tendría que sufragar los gastos. No olvidemos que el cambio climático afectará (o mejor dicho, ya afecta) a toda la humanidad, además de la fauna y flora. Lo sufriremos todos, aunque serán los países más pobres quienes menos recursos tengan para contrarrestar sus efectos y paradójicamente los que menos han contribuido al mismo. Espero que todos reflexionemos sobre el derroche y mal uso que hacemos de la energía. Muchos sentimos impotencia al ver como se desperdician los recursos, en vehículos, en comercios, en los grandes edificios donde miles de ordenadores quedan muchas veces encendidos sin que nadie los esté usando. El ahorro es la medida más eficaz y segura para frenar este problema y está al alcance de cualquiera. Para más información sobre los puntos de Lagrange y los satélites troyanos podéis consultar los artículos sobre gravitación del astrofísico cordobés David Galadí en el blog Caos y ciencia. Sobre el cambio climático os recomiendo el blog de otro cordobés, José Larios, titulado Calentamiento Global Clima.
La Semana de la Ciencia, que se celebra en España desde el lunes día 9 hasta el día 22 de noviembre, quiere “crear un entorno social más proclive a la ciencia y la innovación”. Los recortes presupuestarios pevistos no ayudarán a eventos relacionados con la ciencia y la tecnología en museos, universidades, centros de investigación, etc. Este año, la Semana de la Ciencia se enmarca además en las actividades del Año Internacional de la Astronomía, el Año Darwin y el Año Europeo de la Creatividad y la Innovación. Para realizar el seguimiento de todas las actividades que se realizan, lo mejor es consultar el blog oficial que se actualiza a diario.
Aprovechando esta Semana, también el IES “Antonio Mª Calero” de Pozoblanco celebra del 12 al 13 de noviembre la Semana de la Ciencia 2009, unos días dedicados a la divulgación del mundo científico entre el alumnado y la ciudadanía en general de la Comarca de Los Pedroches (Córdoba). ¡Enhorabuena!
Del 16 al 20 de noviembre de 2009 se celebra la Semana de la Ciencia en el IES Averroes, durante la cual los departamentos del Área de Ciencias organizan las siguientes actividades:
Exposición Faraday: Una vida al servicio de la ciencia y la comunidad
Esta microexposición itinerante de la Consejería de Educación y el Parque de las Ciencias de Granada llega a nuestro centro por iniciativa del dpto. de Física y Química. La exposición consta de 24 paneles y 8 actividades experimentales que ilustran algunos de los principios que acompañaron a Faraday en su vida científica.
Cinematemático
El dpto. de Matemáticas organiza la proyección de las películas: “Donald en el país de las Matemáticas” y “La habitación de Fermat”.
Exposición de Robótica
El dpto. de Tecnología presenta sus robots Lego Mindstorms NXT realizados por alumnado de 3º ESO.
Conferencia: Viviendo en medio del ambiente
El día 16 de noviembre, a las 12 h, el dpto. de Biología y Geología invita a la conferencia de D. Ángel Lora González, doctor en Ciencias y profesor titular del dpto. de Ingeniería Forestal de la Universidad de Córdoba. La conferencia está dirigida a los grupos de Bachillerato: 1º C, D, E y 2º C, D.
Conferencia: Los telescopios y el descubrimiento del Universo
El día 19 de noviembre, a las 12 h, el dpto. de Física y Química propone la conferencia a cargo de D. Manuel Sáez, profesor titular de Física de la Universidad de Córdoba, para el alumnado de Física de los grupos de Bachillerato: 1º A, B y 2º C, D.
Poliposeídas
Espectáculo de teatro, música, humor y tecnología. El día 26 de noviembre, a las 10:30 h, para el alumnado de 4º ESO A, B, C, D y PCPI 2º; y a las 19 h, para el alumnado de Educación de Adultos.
Israel Moiseevich Gelfand, de familia judía, nació al sur de Ucrania el 2 de septiembre de 1913. No pudo terminar la educación secundaria, pero cuando se trasladó a Moscú en 1931 asistió por libre a seminarios de matemáticas, y con 19 años fue admitido en la Universidad de Moscú, donde se doctoró bajo la dirección de Andréi Kolmogorov. Profesor de la Universidad moscovita, Gelfand trabajó en el análisis funcional y la teoría de la representación, en álgebra de operadores o en ecuaciones en derivadas parciales. Sus artículos sobrepasan los 500, una cifra enorme en matemáticas, por lo que fue comparado a matemáticos de la talla de Euler o Gauss.
Su empeño en divulgar los nuevos caminos de la ciencia facilitó muchos avances en las matemáticas y en la física teórica. Por ejemplo, la teoría de representaciones de grupos es un elemento esencial para los progresos de la mecánica cuántica; o el trabajo en geometría integral, base de la resonancia magnética y de la tomografía axial computarizada (TAC). Incluso dedicó algunos esfuerzos al estudio de la biología celular, motivado por la muerte por leucemia de uno de sus hijos.
En 1990 emigró a Estados Unidos, como profesor visitante de la Universidad de Rutgers. También se hizo cargo de una cátedra en los departamentos de Matemáticas y Biología en el Instituto de Matemáticas Discretas y Ciencias de la Computación de esa universidad. Se interesó siempre por la divulgación, y en 1992 puso en marcha un programa similar al que había organizado en Rusia, el Gelfand Outreach Program, cuyo objetivo era fomentar la excelencia matemática en estudiantes de Bachillerato. El 5 de octubre de 2009 muere en New Brunswick, Nueva Jersey, a la edad de 96 años.
VER: Manuel de León, director del Instituto de Ciencias Matemáticas (CSIC-UAM-UC3M-UCM)
Más de 500 alumnos de Primaria, ESO, Bachillerato o universitarios, así como 75 profesores de distintos niveles educativos, participaron en la V edición de El Paseo por la Ciencia , que se celebró el sábado 25 de abril en Córdoba (Avda. del Vial Norte). La actividad, organizada por la Asociación Profesorado de Córdoba por la Cultura Científica, cuenta con el patrocinio de la Oficina Municipal Córdoba 2016. Entre las actividades que han destacado esta edición señalamos al colectivo URC (Unión de Radioaficionados de Córdoba), que estableció conexión por radio con otros radioaficionados; o el Imgema, que participó con varios módulos sobre el Jardín Botánico de Córdoba. El Paseo incluyó, además, varias mesas informativas o un planetario en los jardines. Por un recorrido didáctico, se exponen casi un centenar de experiencias científicas montadas bajo casetas, que recrean una calle de un hipotético recinto ferial. Desde módulos experimentales, que están relacionados con las Ciencias y sus aplicaciones, a módulos para la Educación para la Salud y el Consumo o la Educación Ambiental. Este año, tanto el Universo como la Evolución tuvieron un tratamiento especial. Las distintas experiencias han sido diseñadas por el profesorado y el alumnado de los centros participantes, para que el público participe activamente en ellas. Las actividades prácticas se complementaron con carteles (que colgaron por detrás de las casetas) y la entrega de fichas, en las que se exponían los aspectos teóricos y prácticos de los experimentos. Además, se realizaron varias demostraciones según un horario determinado.
IES Averroes: profesorado y alumnado comparten experiencias
En mayo de 1979, el diario EL PAÍS publicaba una escueta nota en la sección de Sociedad que decía textualmente: “Arturo Estévez, inventor del generador de hidrógeno, afirma que puede demostrar que su ingenio, que cuesta nueve millones de pesetas, produce 350.000 kilogramos de hidrógeno, lo que equivale a un poder energético de 1.400.000 litros de gasolina súper. Ahora se ha interesado por el invento el director gerente del Centro de Estudios
de la Energía, quien ha solicitado, mediante un telegrama, información sobre el generador”. Nada más, y nada menos.
Esta noticia, publicada casi al comienzo de la década de los ochenta, lleva a preguntarse si hay una historia de descubrimiento energético alternativo a la gasolina que se ha desarrollado en el anonimato durante años. Además, en el archivo gráfico de la agencia Efe se guardan dos fotografías. Junto a ellas, una nota donde se puede leer: “El inventor extremeño afincado en Sevilla Arturo Estévez, probando, ante numerosos testigos y durante dos horas, una motocicleta impulsada por un motor de explosión de hidrógeno, más conocido como motor de agua, en la plaza de España de Sevilla”.
La prueba a la que se refieren las imágenes de la agencia tuvo lugar el 1 de julio de 1970. ¿Podemos estar ante el padre español de un revolucionario invento? A la respuesta se llega a través de una reseña aparecida en 2006 en el diario extremeño Hoy. En ella se cuenta cómo Arturo Estévez logró subir a finales de los años setenta, en directa, los 1.511 metros de altitud del puerto de Guadarrama (Madrid) a los mandos de un Renault 8 modificado; es decir, al que le había sustituido el carburador y el depósito de gasolina tradicionales por el generador de hidrógeno inventado por él, y cuyo coste total de modificación ascendía a unas 5.000 pesetas de hace 30 años. Pero ¿en qué consistía el invento? ¿Qué maquinaria fantástica desarrolló un hombre que, adelantándose a su tiempo, hizo real la quimera de convertir el agua en combustible para mover un motor de explosión interna?
Tres décadas después, ni tan siquiera su viuda e hijos tienen los planos del motor que pudo revolucionar la industria del automóvil. El propio Estévez era consciente de que su invento “sería un perjuicio económico para todos”, por lo que prefirió “estudiar la solución utilizando motores convencionales”, según sus propias palabras. La prueba es que, tras infinidad de exhibiciones públicas, demostrando que su invento funcionaba, cuentan que el general Franco le mandó llamar y encargó a la Escuela de Ingenieros la realización de un estudio de viabilidad del proyecto. Sin embargo, el informe final calificó la invención como “desfavorable”. De hecho, parece incluso que la patente se la llegó a comprar el Estado y la hizo desaparecer por presiones procedentes de las petroleras. En la actualidad no existe rastro de ninguna de las máquinas que Arturo Estevez fabricó y todo apunta a que fueron olvidadas y destruidas con el paso de los años. Según fuentes de la familia, tan sólo sobrevivieron algunos planos originales y un documento notarial, ahora en manos privadas.
Habitual del programa sobre el motor que dirigía Rafael Escamilla para Televisión Española, y padre de casi un centenar de inventos, Arturo Estévez Varela murió en febrero de 1988 prácticamente en el anonimato. Nacido en 1914 en Valle de la Serena (Badajoz) e hijo de un mecánico montador en una fábrica de harinas, abandonó el pueblo muy joven para poder realizar sus estudios. Allí volvería en 1971 para hacer la “presentación mundial” del motor de agua. El 29 de abril de ese año, un motor de explosión con un depósito en su parte superior arrancó en presencia de los invitados. En el interior del depósito, sólo un litro de agua que minutos antes había probado un niño.
Pero la realidad es que Estévez nunca llegó a hacer público qué producto añadía al agua para que ésta “entrara en combustión”. El proyecto, en el que invirtió más de nueve millones de pesetas de la época, necesitaba un reactivo que liberara la energía suficiente para mover un motor de combustión interna. Debía, además, hacerlo funcionar de manera constante y con la potencia necesaria para mover el peso de un vehículo a una aceptable velocidad y en cualquier clase de relieve orográfico. Fueron necesarios 30.000 kilómetros recorridos por toda Europa para buscar el preciado producto.
Según ha trascendido con los años, el desconocido reactivo pudo haber sido el boro. Éste es un elemento que existe en la naturaleza, tanto combinado con otros elementos como en forma de cristal. Se extrae principalmente de minas situadas en regiones áridas de Turquía y EE UU, aunque también en Argentina, Chile, Rusia, China y Perú. una de las propiedades de este elemento es la de liberar hidrógeno al contacto con el agua. Precisamente, y según consta en un artículo publicado también en el diario Hoy, esta reacción está siendo investigada actualmente en The Weizmann Institute of Science de Israel, dentro de un proyecto de transporte y almacenamiento de energía solar. Esta institución está desarrollando la interacción agua-boro, de la que se traduce finalmente que hay una consecuencia directa “reacción-movimiento” final. Al parecer, Arturo Estévez llegó a la conclusión de que con 45 litros de agua, a la que se añaden alrededor de ocho kilogramos de una cantidad exacta del reactivo, se podían obtener unos cinco kilogramos de hidrógeno, lo que supondría una energía equivalente a 40 litros de combustible convencional. Esto daría a un vehículo autonomía suficiente para recorrer alrededor de 500 kilómetros. Dicho de otro modo: con dos litros y medio de agua y un kilo del “producto secreto” se conseguían tres metros cúbicos de hidrógeno. “Es decir, tantas calorías como las que producen nueve litros de gasolina de 96 octanos”, según palabras del inventor. Sin embargo, el precio del nuevo combustible era otro cantar. El boro en estado cristalino (casi puro) tiene un precio de 4,2 euros por gramo, luego llenar un tanque con ocho kilogramos de boro costaría la astronómica cifra de 33.600 euros. Pero utilizando boro reciclado o amorfo impuro (de 1,6 euros por gramo) y refinándolo a gran escala, a lo mejor el precio final podría ser otro.
Actualmente, el mundo del automóvil vive una nueva revolución centrada en hallar alternativas al petróleo para la propulsión de vehículos. Los motores de dos y cuatro tiempos están siendo amenazados por una nueva generación de propulsores limpios, movidos por biocombustibles obtenidos de plantas o aceites vegetales, energía eléctrica o hidrógeno. De hecho, hace ya más de 30 años, este extremeño sentenciaba: “El hidrógeno es la solución que tiene el mundo para sobrevivir”. Pero nadie parecía haberle caso.
¿B2O3+3H2?
Víctor Acosta, profesor de Física en el Colegio Base de Madrid, ha llegado por distinto camino a la misma conclusión que el Weizmann Institute de Israel y, posiblemente, que Arturo Estévez: 3H²O+2B da B2O3+3H2, lo que, traducido al lenguaje usual, significa que agua y boro dan como resultado una reacción química a la que llamamos anhídrido bórico. En este compuesto, el boro arranca el oxígeno del agua, y en ese proceso se libera calor e hidrógeno, gas altamente inflamable. Si el hidrógeno se introduce en la cámara de combustión de un motor convencional y se comprime (al igual que sucede con la gasolina), al saltar la chispa de la bujía producirá la explosión necesaria para mover pistón, biela, cigüeñal. Resultado final: el movimiento.
El hidrógeno consumido se recupera para rellenar el tanque de agua, y el óxido de boro (único residuo) se envía a reciclar y se obtiene, así, más boro. Energía limpia. ¿Será el B2O3+3H2 la piedra filosofal del futuro? ¿Habremos dado, gracias a Arturo Estévez, con ella? El futuro y las petroleras tienen la respuesta.
Mientras la polémica sede de un Cementerio nuclear sigue sin despejarse en España, el traslado de los residuos de uranio gastado de la Central nuclear de Zorita (Guadalajara) comenzó a mediados de enero de 2009. Los restos de combustible permanecen en la piscina de la planta José Cabrera, la más antigua de España, desde que ésta cesó su actividad en abril de 2006 tras 38 años en funcionamiento. El traslado de los residuos a un almacén temporal individualizado (ATI) es el comienzo para el proceso de desmantelamiento de la central. Para trasladar el uranio gastado, se introduce un contenedor en agua a modo de blindaje de las radiaciones, y se insertan en él 32 elementos de combustibles, para lo que se necesita más de un día. Una vez refrigerado, se cierra herméticamente con tapas de acero soldadas. Esa cápsula se introduce a su vez en otro contenedor, éste de hormigón y de más de un metro de espesor. El contenedor es trasladado seguidamente al ATI, que se encuentra a unos 200 metros de la planta. Allí se almacena en vertical y sobre una losa de hormigón protegida con una valla. En total el proceso puede durar, según Díez, entre 12 y 15 días. La empresa prevé terminar los traslados antes de verano. El ATI almacenará todo el combustible, en total 377 elementos de residuos radiactivos, en 12 bidones. La construcción del almacén ha costado unos seis millones de euros y en el proceso participan cerca de 50 trabajadores.
En el año 1609 Galileo apuntó por primera vez al cielo con un telescopio, fue el comienzo de 400 años de descubrimientos que aún continúan
La UNESCO ha declarado 2009 como el Año Internacional de la Astronomía (AIA-IYA2009), ratificado por la ONU. Su objetivo principal es motivar a los ciudadanos/as del mundo a replantearse su lugar en el Universo a través de todo un camino de descubrimientos. Las actividades pretenderán estimular el interés por la Astronomía y la Ciencia en general, desde su influencia en nuestras vidas diarias hasta cómo el conocimiento científico puede contribuir a un mundo más libre e igualitario. El Año Internacional de la Astronomía 2009 se mantiene sobre once proyectos pilares. Se trata de once programas globales centrados en una serie de temas que cubren los principales objetivos del IYA2009; desde el apoyo y promoción de la mujer en la Astronomía, hasta la preservación del cielo oscuro, pasando por la educación y la enseñanza de los fundamentos del Universo a millones de personas. Uno de los proyectos emblemáticos en España del Año Internacional es el llamado Astronomía en las calles, que pretende llevar la Astronomía a todos los rincones de la geografía española, involucrando a las autoridades locales y vecinos/as. Entre sus objetivos se encuentra: conseguir que el mayor número de municipios de España asigne a calles y plazas nombres relacionados con la astronomía y la ciencia.
El Departamento de Física y Química del IES “Antonio Mª Calero” de Pozoblanco, que participa es las actividades del AIA-IYA2009 mediante su Taller de Astronomía, ha solicitado que se rotule a una calle de Pozoblanco con el nombre de Isaac Newton (ver: http://departamentofisicayquimica.iespana.es/). Desde el IES Blas Infante alzamos la voz y solicitamos del municipio de Córdoba que haga lo propio y rotule varias calles con nombres de astrónomos/as de relieve.
ISAAC NEWTON, ya que formuló la Ley de la Gravitación Universal que rige el movimiento de los astros y que en su día cambió el curso de la historia de la Ciencia.
Newton fue el inventor del telescopio que lleva su nombre y que aún se usa en multitud de observatorios y en palabras del prestigioso Científico y profundo conocedor de la Historia de la Ciencia, José Manuel Sánchez Ron, en su libro ¡Viva la Ciencia! : “Newton es el grande entre los grandes, el número uno de los 40 principales”.
Parque eólico de Sedano (Burgos), cubierto de nieve en noviembre de 2008/Foto: EFE
La generación eólica sigue alcanzando récords en España día a día. La madrugada del 24 de noviembre, fue el último (5:00 horas, récord de cobertura de la demanda al suponer en ese momento el 43% con 9.253 MW eólicos en funcionamiento) . El máximo histórico de producción eólica se alcanzó el 18 de abril de 2008, a las 16:50, con 10.880 MW, lo que representó en aquel momento el 30% de la demanda eléctrica peninsular. La eólica habrá cubierto al finalizar este año 2008 el 11% de la demanda eléctrica.
Costes
La presencia de la energía del viento en el mercado rebaja el precio en 6 €/MWh, lo que en 2007 supuso una reducción de 1.198 millones de euros. La eólica supone, por tanto, un ahorro de 4,5 € por ciudadano, según explica la Asociación Empresarial Eólica.
El Nobel de Física 2008 viene a reconocer los avances en el campo de la física subatómica de los japoneses Toshihide Maskawa y Makoto Kobayashi y el estadounidense de origen japonés Yoichiro Nambu. Los tres han sido galardonados con el Premio Nobel de Física 2008 por la Academia Real Sueca de las Ciencias de Estocolmo.
Makoto Kobayashi, Toshihide Masukawa y Yoichiro Nambu/AP
Yoichiro Nambu (nacido en Tokio en 1921, pero nacionalizado estadounidense) se lleva la mitad del premio por el “descubrimiento del mecanismo de simetría quebrada espontánea en la física subatómica”. Sus colegas Kobayashi y Masukawa comparten la otra mitad del galardón por “su descubrimiento del origen de la simetría quebrada que sirve para predecir la existencia de al menos tres familias de quarks” (constituyentes fundamentales de la materia) en la naturaleza.
Nambu ha ejercido en la Universidad de la capital nipona y es profesor emérito de la de Chicago. Kobayashi (nacido en Nagoya en 1944) es profesor en la Organización de la Altas Investigaciones de Energía, de Tsubuka. Masukawa (nacido en 1940), es profesor emérito del Instituto de Teoría de la Física de la Universidad de Kioto. El galardón está dotado con diez millones de coronas suecas (un millón de euros) y, como el resto de galardones, se entrega el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de su fundador, Alfred Nobel.
El encendido del más formidable instrumento creado en la historia, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC son sus siglas en inglés) con sus 27 kilómetros de magnetos para estrellar hadrones, plantea la pregunta inmediata, ¿y qué es un hadrón? Son partículas no elementales, es decir compuestas, pero las mismas también pueden llamarse bariones, nucleones, etc. Hagamos pues un repaso de la nomenclatura, algo confusa porque se entrecruzan categorías. Comencemos por las partículas más ligeras.
Leptones. Del griego leptós: delgado. Demócrito llamó “átomos” a los elementos indivisibles. La “a” es negativa; y “tomo” viene del verbo cortar: sin división. En español aparece “in-dividuo”, el no dividido. Con Demócrito llegó la humanidad a la perfecta explicación materialista del universo: átomos y vacío, materia y nada. En 1897 Joseph J. Thompson descubrió que el átomo sí era divisible; estaba compuesto por cargas positivas y negativas. Un experimento lo llevo a concluir que había una partícula a la vez componente del átomo y de la electricidad. Los llamó “corpúsculos de electricidad”, y de ahí el nombre electrón. A su vez la electricidad debía su nombre al descubrimiento, desde la antigüedad griega, de que se producía al frotar ámbar, que se dice ílectro (o électro). Luego el núcleo del átomo también resultó compuesto. En 1910, en el Laboratorio Cavendish, Ernest Rutherford descubrió que no era elemental al dispararle partículas aceleradas y verlas rebotar en diversos ángulos. Fue el primer caso en que se empleó la aceleración de partículas para sondear el átomo y magnetos para determinar el tipo de carga eléctrica: lo que el pasado miércoles 10 alcanzó su máxima talla: 27 kilómetros de magnetos en círculo. Con el “modelo 1910 del LHC” Rutherford descubrió los componentes del núcleo con carga positiva, o protones (del griego protos: primero). En 1932 James Chadwick descubrió otros componentes del núcleo, que no se desviaban con magnetos y por ende eran de carga eléctrica neutra. Ya habiendo electrones y protones en la familia atómica fue sencillo llamarlos neutrones.
“Muones, electrones y neutrinos pertenecen a la clase llamada leptones”, señala Steven Weinberg (The discovery of subatomic particles, p. 166). También la partícula tau, descubierta en el acelerador lineal de Stanford.
Mesones. Del griego mesos: intermedio, mediano, son partículas compuestas, el pi también se llama pion,
Bariones. Del griego bary: pesado. También son compuestas. Son bariones el protón y el neutrón.
Nucleones. Son bariones en el núcleo del átomo, como los protones y neutrones.
Hadrones. El conjunto de los mesones y bariones se conoce como hadrones (del griego hadrón: fuerte, grande) porque están compuestos por otras partículas elementales (quizá…) los quarks, a su vez pegados con gluones (de glue: pegamento en inglés), y porque en ellos se expresa la fuerza nuclear fuerte. En 1968, al disparar electrones contra protones y neutrones, ocurrió algo similar a lo que había observado Rutherford: electrones de alta velocidad disparados contra hadrones rebotaban en ángulos que sugerían estructura interna. Murray Gell-Mann y George Zweig, del Caltech, propusieron de forma independiente que también el protón y el neutrón eran compuestos. A esas partículas internas de los hadrones Gell-Mann las llamó quarks, rara palabra sin sentido de Joyce.
Con excepción de las partículas que transportan energía (bosones) como los fotones, y de los leptones (electrones, muones, neutrinos), las partículas subatómicas conocidas son hadrones. Con los primeros aceleradores de partículas, como el Bevatrón de Berkeley, las colisiones de protones a velocidades cada vez más altas dieron nuevas partículas. Fueron recibiendo diversas letras griegas conforme su familia creció: hadrón ro, omega, ita, fi, delta, etc. “Piones, protones y neutrones pertenecen a la clase de partículas conocida como hadrones, que se distinguen por participar en las interacciones nucleares fuertes”. Weinberg, op. cit.
Fermiones. En honor a Enrico Fermi. Son todas las partículas anteriores, caracterizadas porque no pueden ocupar un mismo estado cuántico.
Bosones. En honor a Satyendra Nath Bose. Incluyen a los quanta de energías: el fotón del electromagnetismo (la luz es su expresión más conocida), la fuerza nuclear fuerte, la débil, la gravitación. No hay límite para cuántos ocupen un mismo estado cuántico.
El bosón de Higgs
El Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider o LHC), de Ginebra tiene un objetivo principal: encontrar el bosón de Higgs, ”la partícula-Dios” en palabras de Sheldon Glashow, premio Nobel. Con un coste de 6.000 millones de euros, el LHC rastreará el universo en busca del campo de Higgs o el bosón de Higgs, dos formas de ver el mismo fenómeno. Esta dualidad se deriva de uno de los principios más desconcertantes de la física cuántica: la doble naturaleza de la luz, que consiste a la vez en un campo electromagnético y en un chorro de partículas, o fotones.
El modelo estándar de la física subatómica divide las partículas en dos grandes grupos: las que constituyen la materia (fermiones, como los quarks) y las que transmiten las fuerzas (bosones, como el fotón). El propuesto bosón de Higgs, por tanto, sería una partícula, y eso es lo que los físicos esperan observar en el nuevo superacelerador de Ginebra.
En la parábola de Miller, el bosón de Higgs se puede visualizar así: imaginemos que, en vez de la señora Thatcher, lo que llega a la habitación es el mero rumor de que Thatcher va a venir. Los militantes más cercanos a la puerta forman un corrillo para oír la noticia. Luego pasan el rumor a los siguientes, que forman un corrillo, etcétera. Ese corrillo virtual que se propaga es el bosón de Higgs. También tiene masa, pero esta vez gracias a sí mismo. Fue el físico teórico norteamericano Steven Weinberg quien encajó los campos de Higgs en el mismo centro neurálgico del modelo estándar de la física de partículas (o más bien creó con ellos el modelo estándar). El trabajo de Weinberg y sus colegas Abdus Salam y Sheldon Glashow tiene que ver con uno de los principales objetivos de la física actual: la unificación entre las fuerzas fundamentales de la naturaleza, es decir, la formulación de una teoría que explique todas esas fuerzas de una sola tacada.
Los grandes avances en la comprensión científica del mundo suelen consistir en unificaciones de ese tipo. La misma física en su conjunto recibió el impulso definitivo cuando Newton desarrolló el concepto de gravedad, que explicaba a la vez la órbita de la Luna, los movimientos de los planetas y el comportamiento de los objetos en tierra firme: una unificación.
La revolución de la energía eléctrica se debe al trabajo de Faraday y Maxwell, que comprendieron que dos fuerzas previamente percibidas como dispares, la electricidad y el magnetismo, eran en realidad dos formas de mirar a una única fuerza: el electromagnetismo. La gravedad y el electromagnetismo se convirtieron en las dos “fuerzas fundamentales” de la naturaleza conocidas a finales del siglo XIX.
Pero la exploración interna de la estructura del átomo reveló pronto otras dos “fuerzas fundamentales” más. Se llaman fuerza nuclear “fuerte” y “débil”, y son las que mantienen unido el núcleo atómico y provocan los varios tipos de desintegración radiactiva. En total, cuatro fuerzas a unificar. Cada una de estas fuerzas se asocia a una partícula mensajera (denominada bosón, como vimos antes). La partícula mensajera de la fuerza electromagnética es el fotón. Weinberg y sus colegas se dieron cuenta de que la fuerza nuclear débil podría explicarse mediante una partícula idéntica al fotón en todo excepto en su masa. El fotón no interactúa con el campo de Higgs, y como consecuencia no tiene masa. Pero el nuevo mensajero debía interactuar con el campo de Higgs adquiriendo una masa considerable (unas 90 veces la masa del protón).
Los mensajeros de la fuerza nuclear débil (los bosones W y Z) aparecieron poco después en los aceleradores de partículas, y tenían las propiedades predichas por Weinberg: idénticos al fotón en todo excepto en que tenían cerca de 90 veces la masa del protón. Weinberg, Salam y Glashow recibieron el premio Nobel en 1979. Su teoría había unificado las fuerzas electromagnética y nuclear débil. El mismo tipo de idea se puede extender a otras partículas y fuerzas fundamentales. El campo de Higgs es por ello un elemento central del modelo estándar de la física de partículas. Si el bosón de Higgs aparece en el LHC en los próximos años, la última pieza habrá encajado y el modelo estándar habrá recibido el espaldarazo definitivo. En caso contrario, habrá que modificar el modelo en sus fundamentos más básicos. En la parábola de Miller, la “masa del protón” no es una sustancia que acompaña al protón en su desplazamiento: ahora son estos diez militantes y un segundo después son otros diez distintos. Pero siempre son diez, porque ése es el atractivo típico de la señora Thatcher. Por eso todos los protones tienen la misma masa.
Y también por eso las distintas partículas tienen diferentes masas: porque su atractivo para el campo de Higgs tiene distinta magnitud. El físico teórico Brian Greene -un string theorist, o especialista en la “teoría de cuerdas” que aspira a unificar las cuatro fuerzas fundamentales, incluida la gravedad- lo ha explicado con una variante de la parábola de Miller en que los militantes tories son reemplazados por una turbamulta de paparazzi que esperan a la entrada de un estreno de Hollywood. Si llega un coche y se baja Brad Pitt, los paparazzi se agregarán en torno a él y apenas le dejarán moverse: el actor habrá adquirido una gran masa. Pero si el que aparece es una vieja gloria de Hollywood de la que no se acuerda ni su agente artístico, los paparazzi le dejarán pasar sin apenas oponer resistencia. La masa de la vieja gloria será por tanto muy pequeña. Y uno puede imaginar todo un espectro de masas intermedias.
El bosón de Higgs es también un componente esencial de las actuales teorías sobre el origen del universo, conocidas genéricamente como “inflación cósmica” o “universo inflacionario”. La inflación -el bang del big bang, en palabras de Greene- es una expansión cósmica rapidísima, más veloz que la velocidad de la luz, que según estos modelos ocurrió una fracción de segundo después del origen del cosmos.
La inflación parece una teoría extraña, pero es necesaria para explicar que el universo actual sea homogéneo a gran escala: es decir, que consista en todas partes del mismo tipo de agregados de galaxias y supercúmulos de galaxias, pese a que las regiones distantes del cosmos no han tenido ocasión de interactuar para ponerse de acuerdo sobre cuáles han de ser sus propiedades básicas. La carrera de los físicos para experimentar en aceleradores de partículas cada vez más potentes puede verse como un viaje hacia atrás en el tiempo. Como el universo era en su origen inconcebiblemente pequeño y denso en energía, y a partir de ahí empezó a expandirse y enfriarse, cada nuevo acelerador emula al universo primigenio en una fase algo anterior de su evolución inicial.
Visto desde el prisma de la unificación de las fuerzas fundamentales, cada incremento en la energía de las colisiones en los aceleradores nos acerca un poco más a la época remota en que todas las fuerzas eran en realidad la misma: como la electricidad y el magnetismo son la misma fuerza en la actualidad, y como el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil resultan ser lo mismo a las energías de colisión que se alcanzaron en los años setenta. En el origen del universo, todas las partículas y todas las fuerzas eran iguales: los campos de fuerza estaban evaporados a aquellas altísimas temperaturas, y sólo se fueron condensando después (donde “después” significa una fracción de segundo).
El campo (o una serie de campos) de Higgs fue el primero en condensarse, y ello eliminó en cascada la simplicidad del universo primitivo: las partículas elementales adquirieron distintas masas, y también los bosones mensajeros, con lo que la única fuerza primordial se separó en las actuales fuerzas fundamentales. Todas las partículas elementales conocidas tienen masas distintas. Los protones y los neutrones que constituyen el núcleo atómico no son partículas elementales, sino que están hechos de dos tipos de quarks, up y down (un protón consiste en dos quarks up y uno down; un neutrón consiste en dos down y un up). Esto es lo que había predicho la teoría, pero los aceleradores han revelado además otros cuatro tipos de quarks, y todos tienen masas distintas, que cubren un intervalo entre 0,05 y 190 veces la masa del protón.
Escrito por Emilio Luque 
Escrito por Emilio Luque 
Escrito por Emilio Luque 
Makoto Kobayashi, Toshihide Masukawa y Yoichiro Nambu/AP 
