CURIOSIDADES DE LA FISICA

SALUDOS A TODOS LOS CURIOSOS DE LA CIENCIA

22 DE ABRIL, CONMEMORACIÓN  DÍA DE LA TIERRA 

Nuestro hermoso y maravilloso planeta está sufriendo las consecuencias del mal uso y manejo de los recursos, protejamos el agua, la fuentes hídricas, los animales en vía de extinción, para que,  nuestras futuras generaciones puedan disfrutarlo como ahora lo hacemos nosotros, recordemos, este es nuestro hogar  y no somos los únicos que aquí habitamos.
Prof:   Leslie C

Un día en el que pesarán más las reivindicaciones que los festejos. La Tierra está dañada; como dañados están los derechos de las personas que la habitan. Vivimos la peor crisis humanitaria en los últimos 70 años. Casi 130 millones de personas se encuentran en una situación de extrema inseguridad alimentaria; 65 millones se han visto obligadas a abandonar sus hogares. Un 1% de la población tiene el mismo patrimonio que el 99%, y el 70% de la población pobre son mujeres. La presión humana y la lucha por los recursos, todo ello agravado por el cambio climático, está llevando al planeta al límite y no solo está hiriendo a la Tierra, sino que además está causando la muerte de quien la defiende: 185 personas fueron asesinadas en 2015.

Tomado de :http://elpais.com/elpais/2017/04/19/planeta_futuro/1492616529_046692.html?rel=mas

Bellas imágenes de la Tierra, publicadas por la NASA: IMÁGENES REALES DE LA TIERRA DESDE EL ESPACIO 2017, EL PLANETA TIERRA DESDE EL ESPACIO EN VIVO

AGUJEROS NEGROS

Los agujeros negros son cuerpos celestes con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética (La luz) puede escapar de su proximidad cayendo inexorablemente en el agujero

El cuerpo está rodeado por una frontera esférica, llamada "horizonte de sucesos", a través de la cual la luz puede entrar, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro.
Se llama Horizonte de sucesos ya que el único suceso que puede ocurrir una vez pasada la frontera es el de seguir cayendo en el agujero, ya que no hay velocidad posible suficientemente grande como para escapar de la atracción gravitatoria, ni siquiera a la velocidad de la luz se puede escapar (Aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo)

Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña, como la del Sol o inferior, que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia.

Propiedades

El concepto de agujero negro lo desarrolló el astrónomo alemán Karl Schwarzschild en 1916 sobre la base de la teoría de la relatividad de Albert Einstein. El radio del horizonte de sucesos de un agujero negro de Schwarzschild solamente depende de la masa del cuerpo: en kilómetros es 2,95 veces la masa del cuerpo en masas solares, es decir, la masa del cuerpo dividida por la masa del Sol. Si un cuerpo está eléctricamente cargado o está girando, los resultados de Schwarzschild se modifican. En la parte exterior del horizonte se forma una "ergosfera", dentro de la cual la materia se ve obligada a girar con el agujero negro. En principio, la energía sólo puede ser emitida por la ergosfera.

Proceso de Penrose:
Se puede entrar a la ergosfera a una velocidad y salir a una velocidad mayor gracias a que se gana "energía cinética", esta ganancia de energía se la arrancaría al propio agujero negro, un agujero negro podría perder casi el 30% de su energía debido a este proceso. Este fenómeno explicaría por ejemplo el desprendimiento de llamaradas de rayos gammas desde el interior de los agujeros negros y también explicaría la expulsión de partículas de alta energía por parte de los quasares.

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Según la relatividad general, la gravitación modifica intensamente el espacio y el tiempo en las proximidades de un agujero negro. Cuando un observador se acerca al horizonte de sucesos desde el exterior, el tiempo se retrasa con relación al de observadores a distancia, deteniéndose completamente en el horizonte, sin embargo se sostiene que para la materia que esta acercándose al horizonte de sucesos el tiempo transcurre habitualmente cayendo inexorablemente al agujero negro..

Formación de un agujero negro

¿Como se forma un agujero negro?

Pueden formarse durante el transcurso de la evolución estelar. Cuando el combustible nuclear se agota en el núcleo de una estrella (Que sea casi 3 veces más grande que nuestros sol), la presión asociada con el calor que produce ya no es suficiente para impedir la contracción del núcleo debida a su propia gravedad. En esta fase de contracción adquieren importancia dos nuevos tipos de presión. A densidades mayores de un millón de veces la del agua, aparece una presión debida a la alta densidad de electrones, que detiene la contracción en una enana blanca. Esto sucede para núcleos con masa inferior a 1,4 masas solares. Si la masa del núcleo es mayor que esta cantidad, esa presión es incapaz de detener la contracción, que continúa hasta alcanzar una densidad de mil billones de veces la del agua. Entonces, otro nuevo tipo de presión debida a la alta densidad de neutrones detendría la contracción en una estrella de neutrones. Sin embargo, si la masa del núcleo sobrepasa las 2,7 masas solares, ninguno de estos dos tipos de presión es suficiente para evitar que se hunda hacia un agujero negro. Una vez que un cuerpo se ha contraído dentro de su radio de Schwartschild, teóricamente se hundirá o colapsará en una singularidad, esto es, en un objeto sin dimensiones, de densidad infinita.

TIPOS DE AGUJEROS NEGROS:

EXISTEN TRES TIPOS DE AGUJEROS NEGROS: El Agujero Negro de masa estelar, los Microagujeros Negros (también llamados Agujeros negros Primordiales) y los agujeros negros Supermasivos.

Cuando una estrella tiene un tamaño en más de dos veces y media que nuestro sol, al final de su vida termina en un Agujero Negro de masa estelar.

Los Agujeros negros Primordiales: son miniagujeros negros que se sospecha viajan a velocidades extremas y su vida es muy corta evaporándose rápidamente, en teoría en los aceleradores de partículas que hay en la tierra se forman estos Microagujeros Negros. No se descarta en el futuro realizar experimentos en La Tierra para detectar estos agujeros negros primordiales. Pero para ello primero los científicos deberán estar seguros que no provocarán accidentes con este experimento.

Los agujeros negros Supermasivos: Son los que existen en el centro de las galaxias y hacen girar a éstas, poseen una masa de miles de millones de la masa de nuestro sol.

Historia de los descubrimientos de agujeros negros:

En 1994, el telescopio espacial Hubble proporcionó sólidas pruebas de que existe un agujero negro en el centro de la galaxia M87. La alta aceleración de gases en esta región indica que debe haber un objeto o un grupo de objetos de 2,5 a 3.500 millones de masas solares.

El físico inglés Stephen Hawking ha sugerido que muchos agujeros negros pueden haberse formado al comienzo del Universo. Si esto es así, muchos de estos agujeros negros podrían estar demasiado lejos de otra materia para formar discos de acreción detectables, e incluso podrían componer una fracción significativa de la masa total del Universo. En reacción al concepto de singularidad, Hawking ha sugerido que los agujeros negros no se colapsan de esa forma, sino que forman "agujeros de gusano" que comunican con otros universos diferentes al nuestro.

Un agujero negro de masa suficientemente pequeña puede capturar un miembro de un par electrón-positrón cerca del horizonte de sucesos, dejando escapar al otro. Esta partícula sustrae energía del agujero negro, provocando la evaporación de éste. Cualquier agujero negro formado en los comienzos del Universo, con una masa menor de unos pocos miles de millones de toneladas ya se habría evaporado, pero los de mayor masa pueden permanecer.

En enero de 1997, un equipo de astrofísicos estadounidenses presentó nuevos datos sobre los agujeros negros. Sus investigaciones se extendieron a nueve sistemas binarios de estrellas, emisores de rayos X (binarias de rayos X). En cinco de los nueve casos, cuando el material de la estrella de menor masa golpea la superficie del otro objeto, éste emite una radiación brillante en su superficie; se trata de una estrella de neutrones. En las otras cuatro binarias, de las que se creía que contenían agujeros negros, la radiación emitida por el segundo objeto es mínima: la energía desaparecería a través del horizonte de sucesos. Estos datos constituyen el conjunto de pruebas más directo (aunque no definitivo) de la existencia de agujeros negros. El mismo equipo de investigadores informó también del descubrimiento de tres nuevos candidatos a agujeros negros localizados en los centros de las galaxias NGC 3379 (también conocida como M105), NGC 3377 y NGC 4486B.

En junio de 2004: En una galaxia distante a 12.700 millones de años luz se descubrió un agujero negro supermasivo en el centro de dicha galaxia, el objeto se denominó "Q0906+6930 es 16 mil millones de veces más masivo que nuestro sol y tiene una masa del 3% de nuestra vía Láctea, realmente una cifra impresionante". Técnicamente a este tipo de agujero super-masivo se lo denomina "Blazar"

EL BOSON DE HIGS

Qué es el bosón de Higgs?

Es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que
se origina la masa en el Universo. La confirmación o refutación de su existencia es uno de los objetivos
del Gran Colisionador de Hadrones (LHC,  por sus siglas en inglés), el mayor y más potente acelerador
de partículas del  mundo que opera el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en la frontera
franco‐suiza, cerca de Ginebra.

 ¿Por qué es tan importante el bosón de Higgs?

Porque es la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que aún no ha sido 
descubierta. El Modelo Estándar describe perfectamente las partículas elementales y sus interacciones,
pero queda una parte importante por confirmar, precisamente la que da respuesta al origen de la masa. 
Sin masa, el Universo sería un lugar muy diferente. Si el electrón no tuviera masa no habría átomos, 
con lo cual no existiría la materia como la conocemos, por lo que tampoco habría química, ni biología 
ni existiríamos nosotros mismos. Para explicar esto, varios físicos, entre ellos el británico Peter Higgs, 
postularon en los años 60 del siglo XX un mecanismo que se conoce como el “campo de Higgs”. Al 
igual que el fotón es el componente fundamental del campo electromagnético y de la luz, el campo 
de Higgs requiere la existencia de una partícula que lo componga, que los físicos llaman “bosón de Higgs”.

¿Cómo funciona el mecanismo de Higgs?

El campo de Higgs sería una especie de continuo que se extiende por todo el espacio, formado por un 
incontable número de bosones de Higgs. La masa de las partículas estaría causada por una “fricción” con 
el campo de Higgs, por lo que las partículas que tienen una fricción mayor con este campo tienen una masa 
mayor. ¿Qué es un ‘bosón’? Las partículas subatómicas se dividen en dos tipos: fermiones y bosones. 
Los fermiones son partículas que componen la materia, y los bosones portan las fuerzas o interacciones. 
Los componentes del átomo (electrones, protones y neutrones) son fermiones, mientras que el fotón, el 
gluón y los bosones W y Z, responsables respectivamente de las fuerzas electromagnética, nuclear fuerte 
y nuclear débil, son bosones.

¿Cómo se puede detectar el bosón de Higgs?

El bosón de Higgs no se puede detectar directamente, ya que una vez que se produce se desintegra 

casi instantáneamente dando lugar a otras partículas elementales más familiares. Lo que se pueden ver 

son sus “huellas”, esas otras partículas que podrán ser detectadas en el LHC. En el interior del anillo del 

acelerador colisionan protones entre sí a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando se producen las 

colisiones en puntos estratégicos donde están situados grandes detectores, la energía del movimiento 

se libera y queda disponible para que se generen otras partículas. Cuanto mayor sea la energía de las 

partículas que chocan más masa podrán tener las resultantes,según la famosa ecuación de Einstein 

E=mc 2 . Debido a que la teoría no establece su masa sino un amplio rango de valores posibles, se 

requieren aceleradores muy potentes para explorar este nuevo territorio de la Física. El LHC es la 

culminación de una “escalada energética” dirigida a descubrir el bosón de Higgs en los aceleradores 

de partículas. Cuando alcance su máxima potencia en 2014, el LHC colisionará protones a una

energía cercana a 14 teraelectronvoltios (TeV). Actualmente funciona a algo más de la mitad, 8 TeV. 

En cualquier caso, si existe, la partícula de Higgs se producirá en el LHC.

Tomado de: http://www.todoelsistemasolar.com.ar/agujeronegro.htm
Tomado de : https://www.i-cpan.es/boson-higgs.php

Tomado de:  https://www.i-cpan.es/media/guia_Higgs_julio12.pdf