RESPUESTAS DESDE EL CERN 2

4. ¿Por qué vemos el universo oscuro? 

La Madre Naturaleza nos ha equipado con un par de ojos, que son unos instrumentos muy sofisticados para recibir información de nuestro entorno, pero tienen sus limitaciones: sólo detectan luz, y ni siquiera toda la luz. La luz puede ser considerada como una onda que oscila a una cierta frecuencia. Si la luz que nos llega oscila unas 780 millones de millones de veces por segundo entonces vemos el objeto que desprende esa luz de color violeta. Si un objeto desprende luz que oscila unas 400 millones de millones de veces por segundo, vemos ese objeto de color rojo. Si nos llega luz cuya frecuencia de oscilación no está contenida entre el rojo y el violeta, el ojo no ve nada, o sea negro.

Para el ojo es igual que le llegue esa luz que que no le llegue nada. Con nuestros ojos sólo podemos ver los objetos del Universo que desprenden el tipo de luz que nuestros ojos pueden detectar. A veces, un objeto desprende luz visible pero está demasiado lejos y la luz llega muy atenuada a la Tierra porque hay algo de materia en el camino que absorbe una parte. El ojo también tiene un límite en cuanto a la cantidad mínima de luz que necesita para ver algo. Si tuviéramos ojos especiales que fueran más sensibles y aceptaran luz de muchas más frecuencias el Universo nos parecería mucho más luminoso.

5. ¿Se podría aprovechar de alguna manera la energía oscura del universo?

Es muy pronto para decirlo. Primero habría que comprender qué es la energía oscura. De la misma forma, se puede decir que la energía eléctrica se había experimentado antes de comprenderse (a alguien le había caído un rayo cerca, la gente se cargaba de vez en cuando de electricidad estática y soltaba chispas al tocar un metal, etc.) pero sólo después de comprenderse completamente en el siglo XIX se empiezan a encontrar aplicaciones.

6. ¿Es cierto que transformáis energía en materia?

La transformación de energía en materia y viceversa es una cosa muy corriente que pasa continuamente en todas partes, no sólo en el CERN. Por ejemplo, si entras en tu habitación y enciendes la luz, muchos fotones (las partículas que llevan el campo electromagnético) saldrán de la bombilla en todas direcciones. Algunos de ellos desaparecerán y darán lugar a un par de partículas: electrón y positrón por ejemplo. Estos a su vez pueden aniquilarse al cabo de un breve instante y volver a dar un fotón, que es el vehículo de la energía que va a iluminar y calentar la habitación. El baile de partículas y energía es constante, aunque no lo notemos con nuestros limitados cinco sentidos. El mundo subatómico no se rige por las mismas reglas que el mundo macroscópico al que estamos acostumbrados. La mecánica cuántica nos dice que procesos como el que he descrito arriba son posibles con una cierta probabilidad. Einstein, con su E=mc2

nos dice cuánta energía se requerirá para crear partículas de una cierta masa, o cuanta energía se creará cuando partículas de una cierta masa desaparezcan. Esto, como digo, pasa continuamente a nuestro alrededor. La única diferencia es que en el CERN estas cosas se provocan en condiciones controladas para poder estudiarlas con detenimiento.

Texto por: Javier Serrano

Imágenes subidas por: Víctor Vallet

Robótica en 4º de la E.S.O.

Los alumnos de cuarto han realizado un proyecto de robótica. Se trata de un robot con sensores infrarrojos que detecta los obstáculos y los esquiva. Se trata de un proyecto donde trabajan y manipulan circuitos electrónicos y donde aplican de forma práctica los conocimientos adquiridos durante el curso. Os dejamos unas fotos...

III CONCURSO DE FOTOGRAFÍA MATEMÁTICA PADRE AMADEO LÓPEZ BOMBOÍ

El pasado viernes, en la cena de fin de curso inauguramos la exposición del III Concurso de fotografía matemática. También se entregaron los premios a los ganadores. Desde el Departamento queremos agradecer a todos los participantes el esfuerzo realizado, y la calidad de las fotografías.

Podéis ver todas las fotografías del concurso pinchando aquí.

Los ganadores de esta tercera edición han sido:

1r PREMIO SECCIÓN JUVENIL: SECUENCIA DE FIBONACCI Cristian D. Duque

2º PREMIO SECCIÓN JUVENIL: 4, NÚMERO NATURAL Paula Tristante

3r PREMIO SECCIÓN JUVENIL: PARALELAS HACIA LA ETERNIDAD Aida Chambó

ACCÉSIT: VASOS A LA SEXTA Iván Masiá

1r PREMIO SECCIÓN ADULTOS: SECANTES Noemí Llorca

ACCÉSIT SECCIÓN ADULTOS: ESPIGA DE SOL Jose C. Nadal

RESPUESTAS DESDE EL CERN

¿Recordáis la entrada “Contactamos con el CERN”? Pues bien, después de un tiempo, el científico español Javier Serrano responde a las preguntas de nuestros alumnos de 2º de ESO, sobre física nuclear.

Agradecemos públicamente a Javier el trabajo realizado, ya que ha podido sacar tiempo para atender a nuestras preguntas, en medio de una agenda realmente apretada.

Hemos pensado abrir una pequeña sección en el Blog, para compartir con vosotros las respuestas de Javier.
La llamaremos RESPUESTAS DESDE EL CERN, y todas las semanas publicaremos tres preguntas-tres respuestas... Ahí van las tres primeras!

1. ¿Qué es la antimateria? ¿Existe de forma natural? ¿Para qué se utiliza?

La materia que vemos todos los días está hecha de tres tipos de partículas subatómicas: los protones, los neutrones y los electrones. Los protones y los neutrones están a su vez compuestos por unas partículas más pequeñas: los quarks.

En particular, un protón contiene dos quarks de tipo “Up” y uno de tipo “Down”. Un neutrón contiene dos quarks de tipo “Down” y uno de tipo “Up”. O sea, que la materia de todos los días está compuesta exclusivamente por electrones, quarks Up y quarks Down. Además de estas partículas elementales, hay otras, como los muones, los tau, el quark Top, etc. También son elementales en el sentido de que no están compuestas por otras (que se sepa hoy) pero son inestables: existen solamente como resultado de procesos como la desintegración, y durante espacios de tiempo muy limitados. Inmediatamente decaen en otras partículas estables.

Aparte de todo esto, cada partícula tiene una antipartícula. Existe el antielectrón, llamado más frecuentemente positrón. También existe el antiquark Up y el antiquark Down. Dos antiquarks Up y un antiquark Down forman un antiprotón.

Lo que se suele llamar antimateria son antiátomos: con un antiprotón y un positrón se hace un átomo de antihidrógeno. Los antiprotones y los positrones son estables, como los protones y los electrones, pero no se observan en la vida diaria por una característica muy curiosa de la antimateria: cada vez que una partícula colisiona contra su antipartícula, se aniquilan, desapareciendo ambas y produciendo energía por la famosa relación E=mc2.

Esto explicaría por qué hoy en día no vemos nada de antimateria en la vida cotidiana, a condición de que hubiera un exceso de materia sobre la antimateria en los primeros instantes después del Big Bang y lo que veamos hoy no sea más que ese exceso, después de que ingentes cantidades de materia y antimateria se hayan aniquilado entre sí.
 
¿Existe de forma natural? Pues sí, tan natural como la materia, pero suele sobrevivir muy poco tiempo. En cuanto un positrón encuentra en su camino un electrón se aniquila y desaparece. ¿Para qué se utiliza? Por ahora la antimateria se produce artificialmente solo en laboratorios como el CERN, con el único objetivo de observarla y comprender mejor la naturaleza. En un futuro, una vez se entienda mejor y se pueda controlar más fácilmente, se podría empezar a pensar en posibles aplicaciones...

2. ¿Qué diferencia existe entre materia oscura y energía oscura?

El Universo se está expandiendo. Esto lo sabemos porque si se mide la distancia entre dos puntos cualquiera del Universo, esta distancia está creciendo continuamente. Es como si viviéramos en la superficie de una esfera y no pudiéramos ver más que las dos dimensiones de esa superficie. Si viéramos que la distancia entre dos puntos cualquiera de esa superficie no para de crecer, tendríamos que concluir que la esfera misma está creciendo. El razonamiento sobre la expansión del universo es análogo pero con una dimensión más.

Por otra parte, sabemos que en el Universo hay mucha masa, y que la atracción gravitacional generada por esa masa debería hacer que, al menos, la velocidad de expansión del Universo decreciera con el tiempo. Esto es porque la interacción gravitacional es siempre atractiva: los cuerpos siempre se atraen. Sin embargo, las observaciones de supernovas muy distantes, hechas desde el telescopio Hubble, nos dicen que la velocidad de expansión del Universo fue menor en el pasado. En otras palabras, que la expansión, contrariamente a lo que uno podría esperar por la interacción gravitacional, se está acelerando. Esto es muy difícil de explicar. De hecho, los físicos actuales no tienen ninguna explicación al respecto. Lo único que pueden hacer es postular alguna razón e intentar descubrir mediante experimentos y observaciones si esa nueva teoría es válida.

La teoría más comúnmente aceptada en la actualidad es que existe “algo” llamado “energía oscura”, que no se sabe bien lo que es pero que hace que el Universo se expanda cada vez más rápido. Esta energía oscura tendría propiedades muy curiosas. Por ejemplo, sería una propiedad del espacio en sí, es decir que cuando se crea nuevo espacio hay una parte de energía oscura que se crea con él, de forma que la densidad de energía oscura no decrece cuando el espacio se expande. Es decir, que estamos hablando de algo que tiene muy poco que ver con la materia ordinaria que vemos todos los días.

 La materia oscura es un poco más fácil de entender que la energía oscura, por lo menos para mí. Si se observa por ejemplo la velocidad de rotación de nuestra galaxia, la Vía Láctea, se ve que es demasiado rápida si sólo se tiene en cuenta la masa de los objetos que vemos. Tiene que haber otros objetos, que no emiten ni absorben luz, que aporten el resto de masa necesaria para llegar a esa velocidad de rotación. 

El razonamiento es parecido al de la energía oscura, pero ahora estamos hablando de un lugar del Universo con límites bien definidos. No hablamos de cuál es el mecanismo de expansión del Universo ni de que cuáles tienen que ser las características de ese nuevo espacio creado. Estamos hablando de nuestro pequeño barrio en el Universo: la Vía Láctea. Todos los métodos de observación de los cuerpos celestes desde la Tierra se basan en la recepción de ondas o partículas de algún tipo. En particular, todos los telescopios ópticos se basan en la recepción de luz de los objetos que estudian. Pero puede haber objetos que por alguna razón no emitan ningún tipo de ondas ni partículas que podamos detectar fácilmente en la Tierra. Y puede que esos objetos tengan la masa suficiente para explicar, entre otras cosas, la velocidad de rotación de la Vía Láctea. Esos objetos, cuya identidad todavía no se ha establecido con precisión, son lo que llamamos “materia oscura”.

 3. ¿De qué está formada esta materia oscura?

No se sabe. Se sabe cuáles son sus efectos gravitacionales, pero no de qué está hecha. Lo que sí se sabees de qué no está hecha: no puede ser materia como la que conocemos (la que forma por ejemplo los planetas y las estrellas), porque esa materia es fácilmente visible desde la Tierra. En general, aunque no emita luz, la materia ordinaria absorbe parte de la luz que la atraviesa, y podríamos detectar las componentes de la luz que faltan al llegar a la Tierra para concluir que hay algo de materia ordinaria entre la fuente de esa luz y nosotros. La materia oscura tampoco puede ser antimateria porque entoncesal encontrar algo de materia ordinaria en su camino se aniquilaría y esa colisión produciría luz quepodríamos detectar en la Tierra y no hemos detectado. Que la materia oscura existe es un hecho aceptado más o menos generalmente, pero por ahora no se sabe de qué está hecha.

Texto: Javier Serrano
Imágenes subidas por: Víctor Vallet

Coreografías ACROSPORT

Los alumnos de 4º de E.S.O. han realizado durante el tercer trimestre unas coreografías que mezclan la fuerza, el equilibrio y la música. Aquí os dejamos los 6 vídeos (tres por clase) para que los disfrutéis.

GANADORES FINALES DEL RETO MATEMÁTICO

Y esta es el podium final de los participantes de esta primera edición del RETO MATEMÁTICO:

SECCIÓN ADULTOS:
1. CARMEN BORRÁS (24 PUNTOS)
2. RUBÉN ESPINOSA (12 PUNTOS)
3. ANA NATEK (9 PUNTOS)

SECCIÓN ALUMNOS:
1. ÁNGEL FERRER (24 PUNTOS)
2. RAFAEL RIPOLL (18 PUNTOS)

Enhorabuena y gracias a todos por participar. Los dos ganadores tendrán su obsequio en la cena final de curso.

Solución RETO 14

Ahí va la solución al último reto...

Solo hay que restar a la superficie del círculo mayor los cuatro cículos interiores. De los interiores, los dos grandes, tienen una superficie de S = p·r² , S = p·1,5² = 7,069.

De los interiores pequeños podemos observar que en el centro cabe otro círculo de las mismas dimensiones, por tanto, el radio es un tercio del radio de la círculo grande.

Su superficie por tanto será S = p·1² = 3,142

La superficie buscada será:

S_sombreada = S_{círculogrande} – 2·S_{círculointeriorgrande} – 2·S_{círculointeriorpequeño}

S_sombreada = p·3² – 2·7,069 – 2·3,142 = 28,274 – 14,138 – 6,284 = 7,852 m²

Y LOS GANADORES DE ESTA ÚLTIMA SEMANA SON…

SECCIÓN ALUMNOS: Ángel Ferrer.

Guadarrama, decimoquinto Parque Nacional

Las cumbres de la Sierra de Guadarrama (http://www.parquedeguadarrama.es/) conformarán el decimoquinto Parque Nacional de la red de espacios con la máxima protección medioambiental que hay en el país, el de mayor patrimonio natural de la Unión Europea.

La futura declaración del Parque Nacional de Guadarrama supondrá incorporar un ecosistema de alta montaña con 21.740 hectáreas pertenecientes a la Comunidad de Madrid y 14.924 a Castilla y León y se convertirá así en el quinto Parque Nacional en extensión del país.

La reunión hoy de la Red de Parques Nacionales ha decidido la declaración de las Cumbres de la Sierra de Guadarrama como Parque Nacional, designación que se hará efectiva tras su tramitación en Cortes prevista para el primer trimestre de 2013 y que incorporará los pinares de Valsaín (Segovia).

En la actualidad, la red está integrada por los parques de Ordesa y Monte Perdido, Teide, Caldera de Taburiente, Aigüestortes i Estany de San Maurici, Doñana, Tablas de Daimiel, Timanfaya, Garajonay, Archipiélago de Cabrera, Picos de Europa, Cabañeros, Sierra Nevada, Islas Atlánticas de Galicia y Monfragüe.

Los Parques Nacionales, una figura importada de EEUU, donde en 1878 se creó el primero del mundo en Yellowstone, son espacios de alto valor ecológico y cultural declarados de interés general por ser representativos del patrimonio nacional.

La futura declaración de la Sierra de Guadarrama supone añadir este ecosistema a un sistema integrado de protección bajo la tutela del Estado que se creó a comienzos de los años ochenta, tras el proceso de transferencias en materia de conservación de la naturaleza a las Comunidades Autónomas.

Hoy, la Red está integrada por ocho parques peninsulares y seis insulares, que suman más de 320.600 hectáreas, el 0,6 por ciento del territorio español.

Tránsito de Venus

Suponemos que en todos los blogs de ciencia del mundo se publica alguna entrada sobre el tránsito de Venus. Nosotros no vamos a ser menos...

Y como dice el refrán vale más una imagen que mil palabras, os dejamos esta selección de fotos y un enlace con la página de la NASA que sigue en directo el tránsito: http://venustransit.gsfc.nasa.gov/

ÚLTIMO RETO DEL CURSO: El Mosaico

Tenemos un mosaico circular con un diseño como el de la figura, en el que la parte sombreada es de cerámica. El radio del mosaico es de 3m. ¿Cuál es la superficie de cerámica que hay en el mosaico?