Cazando Higgs

Higgs, Bosones y Pie grande.

Científicos que usan el Large Hadron Collider anuncian que descubrieron una partícula subatómica "nueva" (que antes no conocíamos.) Esta partícula, vive en el mismo lugar y come las misma pitufresas que el bosón de Higgs. A todos les gustaría decir que es el bosón de Higgs pero es como que la policía busque a alguien sabiendo sólo la dirección del sospechoso, patee la puerta en ese departamento, arreste al que está adentro y lo lleve preso. Antes de sentenciarlo a cadena perpetua, hay un par de cosas que uno debería saber, porque estar en el lugar y momento correctos nunca fue prueba de nada.

I dare you, I double dare you.

 ¿Por qué tanto lío con el bosón de Higgs y por qué nos interesa encontrarlo? porque el "sistema" de reglas de física que usamos ahora para calcular cosas (esas cosas incluyen el gps de tu auto así que no pienses que no tenés nada que ver con esto) predice que el bosón de Higgs está ahí y todo el mundo está tan confiado de que realmente hay algo ahí, que están dispuestos a hacer algo como el LHC y usarlo.

Como todos saben a los físicos no les gusta dejar espacios vacíos en su teoría y decir "pff sí, tendría que haber una partícula ahí", para eso existe la filosofía. Pero ojo, no es sólo por confirmación de auto-coherencia, el bosón de Higgs es la partícula que le da masa a las otras partículas y nos ayudaría a entender un montón de cosas frente a las que todavía no llegamos a visualizar ni donde está el problema.  

Creo que voy a tener que explicar esto así que vamos con un breve interludio sobre la partícula y volvemos a festejar.

Le decimos partícula pero en realidad estamos hablando de un campo. Cuando vos sacas una uva, la probás y decidís que está lista para cosechar, tomaste la mínima expresión del viñedo y la analizaste. Con Higgs es lo mismo, una "partícula" es como el paquete más chico (y simple) que podés separar del campo.

El Campo de Higgs es la melaza que ofrece resistencia al movimiento de las partículas. Supongamos que tengo un tobogán de velcro y dos idiotas como el de la foto, la única diferencia entre los dos idiotas es el material del traje. Cuando se deslizan por el tobogan de velcro, el que esta vestido con un traje común se va a deslizar y mover sin mucha resistencia mientras que el otro, que tiene el traje de velcro, se va a pegar a la pared en cada oportunidad. Esa característica de "a los dos los empujo igual y uno se mueve mas que el otro" es lo que llamamos masa.

El campo de Higgs nos rodea y nos atraviesa, como la fuerza en Star Wars y su interacción con las diferentes partículas es lo que le da a cada una lo que llegamos a conocer como masa.

Este bosón es algo bastante complicado de ver, porque se busca estrellando otras partículas a altas velocidades y tratando de ver si salen pedazos en ese rango de energía. Es como si los científicos del CERN chocasen autos a alta velocidad varias miles de veces al día para ver si cuando explotan y salen volando los pedazos, por ahí, sale para nuestro lado una parte de los papeles que estaban adentro de la guantera y si los agarramos antes de que se quemen, podemos ver cual es el número de serie del auto.

Al momento encontraron papeles volando hacia donde estamos nosotros, parece, que son de la guantera.

Si no me creen, tengo un gráfico:

GeV – that’s a unit of energy physicists use, and ...nevermind

Esa montaña que se ve en el gráfico es la zona de energía donde esta el bosón que encontraron. Si no hubiese partícula nueva, la línea roja sería como la verde-amarillo-rojo-punteada, pero no sólo hay una perturbación sino que repitieron este experimento tantas veces que pueden estar confiados de que no es que alguien enchufo mal un cable.

En pocas palabras... yaaay Higgs!

Pueden leer mas en el post de Bad astronomy o leer el live-Blogging del evento.

El imperio del sol contraataca.

Llamaradas solares y por qué a nadie le importa.

Últimamente están todos como locos (los nerds) porque el sol anda con mucha actividad y está largando llamaradas solares. Claramente a nadie le importan las llamaradas sino que queremos que se queme algo, todo el mundo en sus oficinas y trabajos aburridos esta esperando que se vaya todo al demonio y a nadie le importa si es SOPA, el Y2K, los aliens, Mayas, British petroleum, los zombies o el Sol.

El sol vengándose de esa montaña que venía molestando hace rato. Muere montaña, muereee.

El gran problema acá es que es tan probable que una llamarada solar haga un cataclismo de escalas apocalípticas, como el que todo el mundo espera cuando le decís que una llamarada gigante viene del sol, como que una persona reconocida mate a alguien a golpes y nadie le pueda decir nada.

Si el guante no le entra debe ser inocente.

Pero bueno, lo que sí podemos hacer, es ver que pasa con las llamaradas solares, de dónde salen y qué hacen cuando llegan a la tierra.

El sol es una bola de hidrógeno gaseoso (el 90% es hidrógeno) en fusión nuclear constante, a super alta temperatura girando a toda velocidad. Si cada partícula de hidrógeno tiene carga, entonces el sol es un lavarropas lleno de imanes girando. Esto nos da una linda mezcla de campos magnéticos que se concentran en algunos lugares y se desplazan, algunos positivos, otros negativos y entre todo eso, campos magnéticos que saltan de un punto de concentración al otro.

Cuando entre dos puntos del sol hay diferencia de carga, se forma un magneto enorme:

No, perdón, ese magneto no, uno de estos:

Igual que un iman.

Las líneas esas se llaman líneas de fuerza y son "tangentes al campo magnético", las limaduras de hierro que hay en la imagen se alinean por el campo magnético y te muestran como se vería un corte transversal del campo.

Para que se hagan una idea, es lo mismo que una cebolla y el dibujo del corte de una cebolla. El campo magnético, se arma en capas que entran en los polos... Ok, la analogía de la cebolla no es perfecta.

Así como lo hacen las limaduras de hierro, también lo hacen las partículas cargadas en el sol (acordate que el sol es 90% de hidrógeno haciendo fusión nuclear todo el tiempo, es todo gas, muy caliente, a toda velocidad super magnetizado y bla bla bla) y dado que las bolitas de hidrógeno se comportan como las limaduras de hierro, estas se ponen en línea como la de foto. Así es como mágicamente tenés una serie de líneas de plasma supercargado magnéticamente a una temperatura fucking awesome.

Fucking awesome.

Estas líneas llenas de partículas, normalmente se alejan hasta que el campo magnético pierde fuerza y caen de nuevo al sol, pero otras veces ocurre un efecto llamado Reconexión Magnética que es cuando dos líneas "horizontales" se juntan y al separarse dejan como resultado dos líneas "verticales".

Es como un recital, te aplastan contra el escenario, estás en el mejor lugar hasta que te caés, te patean y te sacan por el costado con los desmayados y las minitas.

Acá se ve bien.

Una vez que se unen en un punto, se arma un arco de plasma que sale volando a toda velocidad hacia el espacio.

Hay que aclarar que la chance de que la lluvia de partículas le pegue a la Tierra es igual que vendarte los ojos, ponerte a dar vueltas con una gomita en la mano y tirarla a ver si le pegás a la taza de café. 

Si sos astronauta, posiblemente estés al horno. Como la electricidad es un flujo de electrones saltando de átomo en átomo dentro de un cable, si de repente hay millones de electrones que caen a la fiesta, el voltaje y la corriente se van a la mierda con lo cual es muy probable que te quemen todo.

Es como cuando esperás lluvia y te viene esto.

En la Tierra, como tenés la ionósfera, la mayor parte de la llamarada solar choca contra la ella y hace que veas un destello como la aurora boreal. La Tierra es un imán y las particulitas del sol que entran en el campo magnético de la Tierra se unen al flujo que las lleva de sur a norte y cuando van a entrar en el polo pasan por la atmósfera y chocan con el aire. Esos choques se ven como una aurora de colores.

¿Qué puede pasar cuando la llamarada llega a la Tierra? Satélites, GPS o sistemas de medición muy precisos donde un miliampers de diferencia te quema el equipo pueden fallar; normalmente si la corona solar es SUPER zarpada y le pega derecho a la Tierra, se pueden quemar algunas cosas enchufadas, computadoras generalmente, alarmas de autos que saltan solas, alguna falla de comunicaciones de radio pero no mucho más.

Colores.












.

Relativo, mi querido Batman.

Relatividad, Dilatación Temporal y Contracción Espacial:

Hay cosas que sabemos fijas. Un metro es un metro, acá, en China, en la luna y lo mismo pasa con una hora o un segundo, nos enseñaron toda la vida que son siempre fijos, aunque de chiquitos sabíamos que una hora jugando pasa más rapido que una estudiando.

Lo que pasa es que el "acá, en China y en la luna" es el punto de vista equivocado porque, aunque son lugares diferentes, van todos a la misma velocidad. Sí, la velocidad a la que vas afecta tu percepción del tiempo y las distancias (casi digo tiempo y espacio pero sonaba demasiado fancy).

Uno entiende que el tiempo es constante o que las distancias son constantes, pero hay que pensar que lo único constante es la velocidad de la luz, distancia y tiempo son relativos. 

A ver, por dónde empiezo... La mejor manera de pensarlo es imaginando que sos un murciélago. El sonido tiene una velocidad fija (cambia según el medio en que se desplaza, si es abajo del agua o a través de telgopor) pero la luz también, así que es un buen ejemplo. Sos ciego y te guiás por ecolocación. Cada tanto pegás un gritito que viaja en todas direcciones, cuando pega en la pared rebota y explota en todas direcciones y llega a tu oído. 

Te podés parar en la punta de tu habitación mirando a la pared y cerrar los ojos, hacer un ruido o pegar un grito y despues darte vuelta hacia el vacío infinito de tu habitación y repetir el sonido. Si lo intentás un par de veces sin abrir los ojos, te vas a dar cuenta de que se escucha diferente cuando gritás mirando a la  pared que cuando gritás mirando al resto de tu habitación. Eso es por cómo rebota el sonido y llega a tus oídos. 

Por ahi es difícil de explicar si te ven.

Bien, ya te tenemos ahí, murcielagado, sabiendo que el sonido rebota en la pared ya podés saber si hay pared o no. Con un poco de práctica podríamos hacerte dar vueltas hasta que pierdas la noción de dónde está la pared y dónde el vacío y ver si podés adivinarlo con los gritos. 

¿Para qué es todo esto? No puedo explicarte cómo sería el mundo si la luz viajase más lento pero sí puedo explicar cómo "ve" alguien que ve con el sonido, que es más lento por default.

Cuando uno empieza a caminar pegando gritos, aparte de informar a los vecinos que está completamente loco, tiene que hacerle algunos ajustes a su sistema de referencia. Ya no es como cuando estabas quieto que percibías dos sonidos distintos, mirando a la pared o mirando al vacío, ahora que vas caminando los sonidos también rebotan pero, igual que el eco, tardan un poco más en volver. 

Despues de todo este tiempo gritándole a paredes, asumo que desarrollaste la habilidad de calcular un poco las distancias, si gritás a la pared que tenés en la cara sabés que está cerca, si gritas a la que está en la otra punta sabés que está lejos, si gritás para la derecha sabés que está a un punto intermedio. Este cálculo que hacés, tiene que ver con cómo escuchás el sonido que rebota. La intensidad y el tiempo que tarda el sonido en llegar te dicen cuán lejos está la pared.

Entonces, sabemos que:

- Si vuelve rápido está cerca.

- Si vuelve en un ratito está lejos. 

- Si me rebota en el oído estoy casi besando la pared.

- Si no vuelve nunca es que no hay pared o está muy lejos. 

Ahora, ¡corré hacia la pared! Mientras gritás vas corriendo hacia la pared y vemos si te das cuenta de cuándo parar... Me gustaría pedir que se filmen haciendo esto y me manden los links, prometo no reirme.

Ok. ¿Por qué te diste la cara contra la pared? ¿o es que paraste muy lejos? es porque te cuesta calcular dónde está la pared cuando ya  habías aprendido a hacerlo estando quieto. Entonces, cuando vos mandás un grito y al mismo tiempo recorrés áreas, digamos a la misma velocidad (nadie corre a la velocidad del sonido ya se) ocurre que cuando el grito llega a la pared, vos también. No hay manera de escucharlo rebotar, no hay manera de verlo venir, estás ciego a esa pared... hasta que te la comés.

Pero ¿qué pasa si corro para el otro lado?...

Supongamos que tenés una pared a un metro de distancia, pegás un grito y empezás a correr para el otro lado y corrés rápido, casi tan rápido como el grito. Mientras el grito llega a la pared vos ya ganaste ventaja y mientras vuelve te seguís alejando. El grito posiblemente no te alcance nunca, pero si llega en dos horas podrías entender que rebotó en una pared que está aproximadamente a una hora de distancia. Pero... ¿cuán lejos tiene que estar una pared para que el grito llegue en dos horas? una hora viajando a la velocidad del sonido y una hora volviendo, ¡son como 1200 km de distancia!... 

No, nada que ver. Cuando pegaste el grito, la pared estaba a 1 metro, no a 1200km, tu concepción de la realidad está completamente equivocada. 

Entonces ¿qué paso? ¿cómo me puedo equivocar tanto si la pared estaba a un metro cuando empecé a correr? Cuando yo veo una pared, sé que está a un metro, no importa que esté corriendo.

Sí, es cierto, pero al estar corriendo a una velocidad tan infinitesimal al lado de la velocidad de la luz, el tiempo que tarda la luz en llegar a la pared y volver a vos es despreciable comparado con el tiempo en  que vos te alejás corriendo. 

Pero si alguien puede moverse a casi la velocidad de la luz, en el sentido contrario a la pared, la luz que rebota en la pared va a tardar mucho tiempo en llegar a donde estás vos y uno entiende las distancias por cómo ve la luz que le llega a uno. 

Si tengo una pared y un escritorio y el escritorio está al lado mío y la pared a un metro, cuando pegue el grito y salga corriendo (a casi la velocidad del sonido) para el otro lado, el sonido del escritorio me va a rebotar en la cara un poco  antes de que empiece a correr, pero el sonido de la pared me va a llegar en dos horas y yo voy a entender que la distancia entre el escritorio y la pared es de 1200km.

Wooooooooow wo wo wo wow ¿Querés decir que si me muevo a velocidades cercanas a la de la luz las cosas se empiezan a distorsionar y un palo que medía un metro puede medir un kilómetro?...

Sí, pero eso no es todo. 

Andá...

No, en serio, hay más. Más o menos vimos por qué la concepción de distancia que tenemos ahora está fijada porque no nos acercamos ni un poquito a lo que es la velocidad de la luz y se distorsiona cuando nuestro sistema de medir distancias (que es que la luz le pegue y vuelva) deja de ser instantáneo.

Y que pasa con el tiempo:

Acá es donde todo se va al carajo y no vamos a entender nada. Sí, no se fue al carajo todavía.

Tenemos que medir tiempo, podría decirte que cuentes hipopotamos, 1 hipopotamo, 2 hipopotamos... pero vamos con algo más preciso. 

Vamos a poner dos espejos paralelos con un haz de luz adentro, rebotando, un fotón solo si querés.

Sabemos que la velocidad de la luz es fija y eso nos da una especie de metronomo de luz que nos permite tener una sensacion del tiempo.

La luz se mueve a 299,792,458 metros por segundo pero no más de eso y si vos vas a 100 por la ruta y tenés que hacer 200 km en línea recta, los hacés en dos horas, pero si tenés que desviarte, el recorrido va a tardar más.

Supongamos que alguien viaja en un tren o una nave con uno de estos metronomos de luz en la mano. La luz tiene que recorrer la distancia que hay entre espejo y espejo y además desplazarse con el tren. Es como cruzar un río, vos nadás siempre a la misma velocidad, si el agua esta quieta cruzas derecho y tardas 5 minutos, pero si hay corriente tenés que volver lo que te desplaza la corriente por lo que tardás más. 

Si la luz del reloj del flaco que está viajando tarda más en llegar de espejito a espejito, alguien que lo ve de afuera va a entender que, comparado con su reloj, cada tick del metronomo es mas espaciado, cada segundo tarda más en pasar, lo que nos lleva a decir que cuanto más rápido te muevas más va a tardar el haz de luz en rebotar entre uno y otro.

Pero esto es, visto desde el punto de vista del flaco que esta abajo del tren, en cambio el que esta pancho sentado en el tren que viaja a casi la velocidad de la luz, ve su reloj siempre en su mano(sin alejarse de el a la velocidad de la luz). Para El el tiempo es normal (eso se llama tiempo propio) cada uno tiene su tiempo y cada uno lo percibe como  normal, uno vive su tiempo no importa a la velocidad en la que viaje. Pero si yo viajo a la velocidad de la luz, para el flaco que está quieto, yo viajé bocha de miles de años y para mí, el tiempo pasa normalmente. 

Está bien para el relojito de los espejos pero ¿por qué el tiempo pasa más lento?... Es buena pregunta,  pensá que lo mismo que pasa para los fotones pasa para todo, las vibraciones de los átomos, los impulsos electromagnéticos, todo se ve afectado por esta dilatación y si no fuese así, el que te viera de afuera vería el reloj moverse más lento pero el resto de las cosas moverse normalmente y no sucede así.

Beam me up, Scotty.

Teletransportación, Duplicación y Enlazado Cuántico.

Cuando uno esta borracho tirado en la casa de un amigo o tiene que ir a laburar a la mañana, una de las cosas que se le ocurre a todo el mundo es "Pueden hacer lavaplatos pero no que me teletransporte al laburo... ¿qué onda?... " Y es cierto, nadie usa el lavaplatos.

Lavatapers.

El problema de teletransportar cosas es que para mover algo con masa a la velocidad de la luz se requiere energía infinita. ¿Por qué? porque yo lo digo, no viene al tema. Todavía no tengo un post de Relatividad pero ya va a venir uno.

Eso nos arruina la idea de viajar al espacio profundo o llegar al trabajo en un nanosegundo. De cualquier manera, siempre que hay una regla hay manera de ver cómo romperla.

Los flacos de Star Trek, o Viaje a las Estrellas, lo usan todo el tiempo. Los tipitos se meten en la máquina y el único que tiene un título en ciencias, los lleva de un lado a otro. Como acá, sos ingeniero y manejas un taxi.

Te aseguro que ninguno de ellos termino el secundario.

La opción acá parece ser desintegrarte todo, anotar todos los datos de dónde están todas y cada una de tus partículas y en qué estado, y mandar esa información a otro lado donde se te pueda armar otra vez... básicamente como un Ikea pero con delivery a la velocidad de la luz.

Para esto necesitamos un aparato que te desarme y anote todo lo que dije arriba, uno que envíe la información y uno que te vuelva a armar como eras antes.

o algo similar.

Ignoremos el hecho de que no existe un desmaterializador y vamos al método de transferir la información.

El primer problema es que la transferencia de información no es instantánea, si no podríamos ver películas por internet sin tener que esperar, pero eso se puede aproximar bastante con el Enlazado Cuántico.

Foto sin relación.

Imaginate que tenés dos cartas, una roja y una azul, las tenés juntas boca abajo, cuando das vuelta una y es roja, la carta que queda sabemos que indefectiblemente va ser azul. Eso se llama par en cuántica. 

Entonces agarramos las dos cartas, siempre boca abajo y las dividimos, una me la quedo yo y la otra la mando a Marte. Cuando yo dé vuelta mi carta y sea roja, la carta del chabón en Marte va a ser azul.

Vos me dirás, ¿Cómo sabe el chabón que yo di vuelta la carta? ¿De qué me sirve si tengo que mandar la carta a Marte? y ¿De qué me sirve si sólo tengo una carta azul en la mano? Bueno loco, las querés todas...

Ok, de a una las cartas no sirven de nada, pero si tenés un unas cuantas podés mandar un mensaje coherente, como si fuese morse con cartas rojas y azules o como un byte de computadora hecho de unos y ceros.

Eso de arriba se llama Entrelazado Cuántico y los chinos hicieron este chistecito de poner dos fotones juntos para que se enlacen (como que los apretas y tienen que ponerse uno de una forma y el otro de otra) e hicieron el chistecito de mirar las cartas y adivinar que le tocaría al otro a 16 km de distancia.

Y lo copado es que los fotones viajan a la velocidad de la luz.

Por ahora no tienen mucha precisión y no tienen exactamente la gran distancia, así que yo no recomendaría que te teletransportes si no estás seguro de que pueden mandar el 100% de tu data correctamente.

Puede fallar

Hablando de eso, si lo que mandás es el plano o esquema con los datos de tus moléculas y partículas o lo que sea para que lo reconstruyan... ¿Qué impide que hagan otro igual a vos? ¿o más de uno?...

Vieron el prestigio, esta Bowie como Tesla.

Conclusión: el transportador de Star Trek no existe, posiblemente no va a existir nunca. La precisión de la teletransportación cuántica por ahí nunca sube del 60%, haciéndola inútil para mandar datos. No hay dematerializadores ni materializadores y si los hubiese fabricarían comida.

Lo más parecido es esto pero involucra desintegrarte y ¿Quién puede asegurarte que la persona que aparece del otro lado sos vos? ¿Quién dice que no morís horriblemente? ¿Quién dice que una vez que tienen los datos y te fabrican de nuevo no pueden hacer un clon en otro lado, o 4, o 10?.

¿Les dije que en el prestigio está Bowie como Tesla?

Addendum

Digamos que quiero mandar un fotón a Marte, no lo quiero enviar hasta allá sino teletransportarlo cuando yo necesite. En vez de un fotón vamos a hacer que sea otra vez una carta, la que vos me des, ¿qué color te gusta? ¿roja? Ok, me das una carta roja y yo te la teletransporto a Marte.


Ya teníamos dos cartas antes, una roja y una azul, una acá y una en Marte, no sabemos cuál está donde hasta que demos vuelta la carta que tenemos.


Ahora, yo quiero tener una carta roja en Marte, ya tengo tu carta roja acá y quiero otra en Marte. Tengo un fotón que está caracterizado por ciertas propiedades y quiero las mismas exactamente allá. Entonces agarro mi carta y la pongo al lado de la carta roja y las "entrelazo".


Para entender un toque que quiero decir con eso, imagínense el símbolo del yin y el yang. La carta roja y azul que encajan perfectamente, dos azules o dos rojas no hacen nada, una azul y una roja hacen un yin-yang.


Tengo tu carta roja y otra carta dada vuelta. Si es roja no se van a juntar, pero si es azul se van a hacer un par (o un yin-yang) Es como un juego: si no arman par, repartimos de vuelta hasta que arme un par.


Ahora que tengo un par en la Tierra, sé que tengo tu carta roja que quiero copiar y además tengo la carta azul que tenía en la mano... Pará, si tengo una carta azul en la mano, ¿de qué color es la carta que queda en Marte? Roja. Entonces ya logré teletransportar una carta roja a Marte instantáneamente.


Y ustedes dirán Ehh eso es trampa... no, no es trampa porque las cartas rojas, los fotones, los electrones y todas esas cosas, son todos iguales, mejor aún, son indistinguibles. Entonces el foton que tenía acá y el que tengo en Marte son indistinguibles.

Deconstructing Physics.

El arte de ver las cosas como sus partes más simples.

Voy a cortar un rato de hablar de fractales y atomos,  aunque a veces me permito hacer un desvío para escribir sobre cuántica o algo de cuántica hoy no tengo efectos raros ni estrellas verdes.

Hay una teoría llamada Teoría de la Coherencia Central o algo así, que dice que la gente con algunos niveles de autismo, asperger o alguno de esos, tiene problemas para ver el cuadro completo, que ve un montón de partes al mismo tiempo y su cerebro en vez de decirle pff es un motor de auto, volvamos a pensar en la morocha de transformers, les dice uh mirá! un distribuidor y un cable, otro cable allá! esto es genial, tiene una batería y un cable!! otro cable otro cable! mirá! mirá! una correa de distribución!

No, mi idea no es intentar explicar como funciona el autismo, sino destacar esa manera de pensar y desmenuzar los conceptos para transformarlos en pequeños paquetes de cosas que sabemos cómo funcionan. En matemática le dicen Principio de Superposición. Un sistema complejo, puede (¿puede?) ser desarmado y analizado como una serie de sistemas más simples. Por eso nos enseñan en física del secundario cómo se mueve la bolita en una superficie sin rozamiento y cuando apre(he)ndemos el concepto de fuerza e inercia uno puede combinar ese sistema básico con uno donde hay una fuerza de rozamiento o la gravedad o un resorte.

Nerds.

Dinamica del cuerpo rigido.

Cualquier cuerpo en movimiento clásico (no muy rápido porque es relativista, no muy pequeño porque hay cuántica, no muy grande porque lo digo yo) por ejemplo una pelota de rugby girando como loca, se puede partir en movimientos más simples. Primero el centro de gravedad se mueve como si toda la masa  estuviese concentrada ahí (en el centro de gravedad), a su vez ese movimiento se puede dividir en el movimiento horizontal que fue impulsado por la patada y no tiene fuerzas que lo detengan (ahora contamos el rozamiento con el aire, no desesperen) y el vertical que tiene la velocidad inicial de la patada y la fuerza de gravedad.

El giro de la pelota se puede separar en giros independientes sobre los 3 ejes (si uno elige los ejes correctamente) y todo eso se puede afectar independientemente por la fuerza que le hace estar sumergidos en un líquido viscoso (el aire).

Cuando uno ve una proteína, esa proteína se puede partir en los átomos que la componen, cada átomo está conformado por protones, neutrones y electrones que están ahi por un balance que se puede estudiar simplificando.

uiiiii onditas!

Si tomamos al átomo más simple, el de hidrógeno, el electrón se mueve en un pozo de fuerzas intrínsecas al átomo que determinan donde puede estar o no.

Sí, lo hacen de una manera complicada en forma de una onda de probabilidad cuántica o lo que sea, pero mal que mal, es una onda. ¿Una onda super complicada? sí, pero una onda que podemos ver como la superposición de un montón de ondas básicas. Y esa onda básica, es el mismo problema que la cuerda de un chelo, entonces si podemos estudiar cómo se mueven las cuerdas también podemos estudiar eso.

No quiero seguir dando vueltas sobre las ondas, pero la cuerda de un chelo, se puede aproximar a un montón de pedacitos de cuerda, cada uno de masa muy pequena, que se desplazan en movimientos oscilatorios que son los mismos que ves cuando estudiás masitas en las puntas de resortes.

Lo que quiero decir es que hay que recuperar esa habilidad de ver las partes simples de un sistema.

El Efecto Casimir.

El Efecto:

Cuando dos placas metálicas de carga nula y de masa despreciable se colocan paralelas entre sí en el vacío, SE ATRAEN. 

- Se atraen ¿por Gravedad? 

- No, no se atraen por gravedad, tienen masa despreciable.

- ¿Algún proceso electromagnético? 

- Las placas tienen carga nula. 

- ¿Ondas solares? 

- Qué tienen que ver las ondas solares con esto? ¿Qué blog estás leyendo? 

- Ok, algo no funciona, porque sin carga sin masa, en el vacío... ¿se atraen?

- Sí, se atraen y por ahí el truco está en el vacío. Cuando uno habla de vacío en cuántica, no es que no pasa nada o no hay nada. En el vacío, aunque el promedio de la energía es cero hay un montón de partículas y antipartículas que se crean y se destruyen en entre sí. Hay fotones que salen de la nada y vuelven a la nada, pero si hacés un promedio, la energía resultante es cero.

- ...

- ¿Hola?

El efecto Casimir sucede cuando el espacio entre dos placas es tan pequeño que, de todas las ondas que hay dando vuelta, sólo algunas entran entre las dos placas. Como afuera hay mas ondas que adentro, se produce una fuerza que lleva a las placas a juntarse.

¿Cómo entendemos esto? Las ondas que caracterizan los  fotones y las partículas subatómicas están limitadas a las mismas reglas que las otras ondas, como las cuerdas de tu guitarra.



Cuando una onda no está atada a ningún punto fijo, oscila en todas las maneras que se le canten. Como el mar picado, todas las ondas pueden encontrar su lugar en el mar abierto, no hay nada que se lo impida.

Cuando se trata de un lugar cerrado, las ondas tienen que cumplir la condición de contorno que fija la pared. La pared no se mueve, como la punta de la cuerda de tu bajo que está fija y no va a moverse por más fuerte que toques (así que por favor dejá de tocar que son las 3 de la mañana). Esa punta de la cuerda limita las ondas y frecuencias a las que puede vibrar la cuerda y después, cuando vos la tocás (mal) suena en una superposición de esas ondas permitidas.

Acá es donde entra la diferencia. Afuera de las placas las ondas no tienen nada que las restrinja, se chocan contra la pared y funcionan como el agua contra la costa o la pared de una pileta, por lo que cualquier tipo de onda puede estar afuera.

Adentro de las dos placas, las ondas están acotadas como entre los bordes de tu bajo y los tipos de onda que pueden entrar ahí son sólo los que entran perfecto entre las dos paredes. Acá es donde entendiste todo y me decís que afuera hay bocha de ondas y adentro sólo algunas, entonces las de afuera hacen mas fuerza que las de adentro y las placas se acercan. ¿No? Bueno, eso es lo que pasa.

Un poco como cuando los flacos de la platea vip en un recital se dan cuenta que los locos de la popular van a empujar las vayas y empujarlos a todos contra el frente con champagne y todo.

Pero hay un mejor ejemplo, cuando dos botes están cerca, las olas alrededor de los botes son libres como el sol y los pájaros y nada las limita, pueden moverse y saltar en la forma y frecuencia que se les ocurra, por algo el mar es símbolo de libertad y todo eso. Pero las olas que se forman entre los dos barcos están limitadas por los dos barcos, entonces la cantidad de ondas que hay afuera es obscenamente mayor que la que hay dentro, haciendo exactamente lo mismo que Casimir: empujando las placas una contra otra.

No le presten atención a las flechas que se alejan de los barcos, el chabon que hizo el dibujo debe haber pasado mucho tiempo como profesor. Por alguna razón le pareció mas importante mostrar el caracter expansivo de las ondas en vez de la fuerza atractiva entre los dos botes. Porque si, a el le pagan por enseñar, no porque vos aprendas.

Video sobre Casimir.

X: The Man with the X-Ray Eyes

Fotos, luz y rayos-X.

Nuestro ojo o la película de una cámara son superficies fotosensibles que pueden registrar la intensidad de la luz. En el caso del ojo se transformará en señales a tu cabeza, en el caso del film se creará una impresión que dejará registrada la imagen.

Cuando sacamos una foto a un objeto transparente, la luz que llega del sol (o cual sea la fuente de luz) pasa por los lugares donde no hay objeto y también por los lugares transparentes, como si nada la detuviese. Es por eso que podemos ver a través del vidrio de la ventana, porque la luz pasa casi inafectada. 

La imagen de la izquierda nos muestra 3 cosas, partes donde la luz llega directo y vemos la luz del sol o la que rebota en las nubes, partes donde la luz pasa por el vidrio y llega a cámara y las partes donde las barras de metal no dejan pasar la luz del sol y reflejan poca luz haciendo que esa sección el film quede oscuro.

Cuando vemos una foto a color, hay que pensar que la luz que llega del sol pega contra cada una de las partes que vemos en la foto (las alas, la flor, las hojas del árbol de atras) y esa luz rebota y llega hasta el lente. El color de la luz va a depender de donde rebotó la luz. Cuando vemos el centro de las alas cuasi transparentes, la luz que vemos es en su mayoría la que rebotó en las ojas del árbol de atrás o que llega directamente del cielo. 

 

Las radiografias son fotos sobre un material fotosensible que en vez de reaccionar sobre una película sensible a la luz visible, lo hacen sobre uno que reacciona a los rayos X. Cuando el médico enciende la máquina de rayos X, de la misma manera que un flash en una habitación oscura, el material sensible -expuesto a la total oscuridad- no se va a imprimir hasta el momento del flash. Cuando la máquina emite un flash, ese flash va a pasar por todo lo que para él es transparente e impactar directamente en la placa sensible. Los materiales blandos de tu cuerpo van a ser como las alas de la mariposa para el rayo, las partes mas "densas" van a bloquear la "luz" del emisor de rayos X logrando que veamos sobre la placa sensible una imagen en blanco y negro.

Los rayos X son emitidos de manera similar a la luz que vemos pero sus fotones tienen una energía mayor. El tubo de luz está conectado al positivo de un lado y al negativo del otro, como en una pila, eso produce una diferencia de potencial eléctrico entre las dos puntas que causa una corriente, esa corriente es un flujo de electrones que viajan de un lado a otro y, cuando chocan con el gas que tiene adentro el tubo, levantan el nivel energético de los átomos de gas. Cuando esos átomos excitados bajan a su nivel de energía normal, lo hacen sacándose de encima esa energía en forma de un fotón. La velocidad del fotón es fija porque viaja a la velocidad de la luz, entonces lo que cambia es la frecuencia que tiene el fotón que, básicamente, está relacionada con su energía y color. En el tubo, los fotones que salen tienen todos más o menos la misma energía, porque el gas y el flujo de electrones son fijos, entonces la luz tiene toda la misma energía. Por eso una lamparita o el sol emiten en todas las frecuencias y los tubos de luz en un rango acotado. 

Cuando el átomo se excita en un nivel mayor, usando otros materiales, el fotón que descarga tiene mucha mas energía, igual que si saltás desde el primer escalón o saltás desde el tercer piso el golpe va a ser mucho mayor (chicos! intentenlo en casa!). Esos fotones de alta frecuencia son, en el caso que nos interesa, los de los rayos X.

En el caso de las radiografías, los átomos que constituyen el tejido blando son átomos más pequeños que los del calcio de tus huesos. Los átomos pequeños tienen saltos de energía entre sus órbitas más pequeños (como un solo escalón) por lo que es más difícil que absorban el fotón super energético del rayo X. Los átomos de calcio son mas grandes y tienen más chances de absorber ese salto de energía y evitar que ese fotón siga su viaje hacia la placa sensible.

Spectro Patronum!!

Algunos fotógrafos están usando rayos X para sacar fotografias y hacer algo diferente. Les dejo el link a las fotos de Steven Meyers que tiene algunas bastante lindas.

Fractales.

“To iterate is human, to recurse divine.”

Si vamos a asociar imágenes con matemática, cada forma tiene su expresión, por ejemplo el círculo es una figura en la cual el radio es fijo, entonces podemos decir que:

Si r = a con a fijo, podemos dibujar un círculo.

Si queremos hacer un cuadrado, ¿qué sabemos de él? Es cuadrado, ok, esta hecho por 4 líneas. Si lo ponemos sobre una grilla es relativamente fácil, dado que a las líneas verticales de la grilla las podemos hacer coincidir con nuestro cuadrado. Entonces, entre a y b tenemos una franja que nos da el ancho (en el eje de abajo, el de las X) y si es cuadrado y no rectángulo, también tenemos entre a y b en el eje de las Y (el vertical) otra franja que nos da el alto. Así, ya tenemos nuestro cuadrado delimitado, es todo lo de X que esta entre a y b y lo mismo para Y. De esta manera: 

a < x < b  y  a < y < b son las ecuaciones que definen nuestro cuadrado.

Ahora sabemos que podemos dibujar cualquier forma que querramos con una ecuación. Algunas son simples, otras no, pero así sean conexas o tengan picos o sean como te puedas imaginar, generalmente hay una ecuación (nadie dijo que sea fácil ni que sepamos cuál es) que la parametriza.

Montañas en el Tibet

Todo muy lindo hasta acá, pero qué pasa cuando tenemos una ecuación recursiva, en la que el valor siguiente está definido por el valor anterior, posiblemente les suene la serie de Fibonacci. Fibonacci toma el primer punto y le suma el segundo y eso da el tercero. De manera que empezás con 0 y 1 y sabés que el tercero es 1, el 4to es 2 porque suma 1+1, el 5to es 3 y el 6to es 5 (3+2). ¿Demasiados números? Acá hay una foto de fractales naturales para que no me odien.

Si tomamos una barra cualquiera, la partimos en 3 y nos quedamos con los bordes, eso representa una función que se puede aplicar a cualquier barra, en particular a los pedazos de barra que quedaron de los bordes de la barra grande. Cada uno es ahora una barra más chica que uno puede volver a partir en 3 repitiendo el proceso (a esto se le llama Iteración). Si hacemos de eso una imagen y la repetimos varias veces, tenemos el set de Cantor, que es de.... sí, un flaco que se llamaba Cantor.

Fractals and stuff

Como se ve en la imagen, este set se puede repetir infinitamente y cada uno de ellos es similar al original, si tomás la barrita de la izquierda y le haces un "zoom" va a tener la misma estructura que el diseño original. Eso, exactamente eso es un fractal.

Hay varios tipos de fractales, el de arriba es idéntico al original en cada etapa, no importa cuántas iteraciones uno realize,  es el nivel de "autosimilaridad" de cada fractal lo que lo hace único. 

Por ejemplo, la siguiente imagen se arma a partir de la regla "en cada nodo, salen 3 líneas a 120 grados".

En la naturaleza hay montones de cosas que se reproducen como un fractal, claramente no son infinitos como su analogía matemática porque no hay manera de que un brócoli tenga infinitas partes, pero son técnicamente lo mismo. En la imagen aparece un brócoli que está armado como un fractal, un helecho y una formación de nubes, todas que siguen este patrón de autosimilariadad a varios niveles. Si quieren más imágenes, acá hay.