domingo, 19 de abril de 2015
miércoles, 15 de abril de 2015
jueves, 19 de febrero de 2015
NUCLEO
En biología, el núcleo celular es un orgánulo membranoso que se encuentra en el
centro de las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en múltiples
moléculas lineales de ADN de gran longitud formando complejos
con una gran variedad de proteínas como las histonas para formar los cromosomas. El
conjunto de genes de esos cromosomas se denomina genoma
nuclear. La función
del núcleo es mantener la integridad de esos genes y controlar las actividades celulares
regulando la expresión génica. Por ello se dice que el núcleo es el
centro de control de la célula.
La
principal estructura que constituye el núcleo es la envoltura nuclear,
una doble membrana que rodea completamente alorgánulo y separa ese contenido del citoplasma,
además de contar con poros nucleares que permiten el paso a través de la
membrana para la expresión genética y el mantenimiento cromosómico.
ATOMO
El átomo (del latín atŏmum, y
este del griego ἄτομον) es un constituyente de la materia ordinaria, con propiedades químicas
bien definidas, formado a su vez por constituyentes más elemental sin
propiedades químicas bien definidas. Cada elemento químico está formado por átomos del mismo tipo
(con la misma estructura electrónica básica), y que no es posible dividir
mediante procesos químicos.
Actualmente
se conoce que el átomo está compuesto por un núcleo atómico, en el que se concentra casi toda su
masa, rodeado de unanube de electrones. Esto fue descubierto a principios
del siglo XX, ya que durante el siglo XIX se había pensado que los átomos eran
indivisibles, de ahí su nombre a-tómo- 'sin división'. Poco después se
descubrió que también el núcleo está formado por partes, como losprotones, con carga positiva,
y neutrones,
eléctricamente neutro. Los electrones,
cargados negativamente, permanecen ligados a este mediante la fuerza electromagnética.
Los
átomos se clasifican de acuerdo al número de protones y neutrones que contenga
su núcleo. El número de protones o número atómico determina su elemento químico, y el número de neutrones determina
su isótopo. Un
átomo con el mismo número de protones que de electrones es eléctricamente
neutro. Si por el contrario posee un exceso de protones o de electrones, su
carga neta es positiva o negativa, y se denomina ion.
MECANICA CUANTICA
La mecánica cuántica se
basa en la observación de que todas las formas de energía se liberan en
unidades discretas o paquetes llamados cuantos. Sorprendentemente, la teoría
cuántica sólo permite normalmente cálculos probabilísticos o estadísticos de
las características observadas de las partículas elementales, entendidos en
términos de funciones de onda
EL NÚCLEO ATÓMICO
Es una pequeña región
central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y protones,
partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de nucleones. La
estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica. Al
contrario, la repulsión existente entre los protones produciría su
desintegración. El hecho de que en el núcleo existan protones y neutrones es un
indicador de que debe existir otra interacción más fuerte que la
electromagnética que no está directamente relacionada con cargas eléctricas y
que es mucho más intensa. Esta interacción se llama interacción nuclear fuerte
y es la que predomina en el núcleo. Los primeros conocimientos sobre el núcleo
atómico se los debemos a Ernest Rutherford que propuso el primer modelo atómico
nuclear en 1911. Experimento de Rutherford: El experimento consistía en
bombardear una fina lámina de oro con partículas alfa. Para observar el
resultado de dicho bombardeo, alrededor de la lámina de oro colocó una pantalla
fluorescente. Estudiando los impactos sobre la pantalla fluorescente observó
que: la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin sufrir
desviación; algunas se desviaban; y muy pocas rebotaban. La mayoría de las
partículas alfa atravesaba la lámina sin desviarse, porque igual que en caso de
la reja, la mayor parte del espacio de un átomo es espacio vacío. Algunas se
desviaban, porque pasan muy cerca de centros con carga eléctrica del mismo tipo
que las partículas alfa (CARGA POSITIVA). Muy pocos rebotaban, porque chocan
frontalmente contra esos centros de carga positiva.
martes, 17 de febrero de 2015
LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD
En 1919, el astrónomo inglés Arthur Eddington viajó a la isla de
Príncipe situada en la costa de África occidental para ver si podía detectar la
lente de la luz predicha por la relatividad general. Su plan era observar un
cúmulo brillante de estrellas llamadas las Híades en el momento en el que el
Sol pasaba delante de ellas. Para ver la luz de las estrellas, Eddington
necesitaba un eclipse total de Sol para suprimir el resplandor del nuestra
estrella.
Si la teoría de Einstein es correcta, las posiciones de las estrellas de las Híades deberían cambiar en un porcentaje aproximado de una parte entre dos mil de un grado.
Para señalar la posición de las Híades en el cielo, Eddington primero tomó una fotografía en la noche de Oxford. Luego, el 29 de mayo de 1919, fotografió a las Híades mientras yacían casi directamente detrás del Sol durante el eclipse total que se produjo ese día en la isla de Príncipe. Comparando las dos mediciones, Eddington fue capaz de demostrar que el cambio fue como Einstein había predicho y demasiado grande para ser explicado por la teoría de Newton.
Si la teoría de Einstein es correcta, las posiciones de las estrellas de las Híades deberían cambiar en un porcentaje aproximado de una parte entre dos mil de un grado.
Para señalar la posición de las Híades en el cielo, Eddington primero tomó una fotografía en la noche de Oxford. Luego, el 29 de mayo de 1919, fotografió a las Híades mientras yacían casi directamente detrás del Sol durante el eclipse total que se produjo ese día en la isla de Príncipe. Comparando las dos mediciones, Eddington fue capaz de demostrar que el cambio fue como Einstein había predicho y demasiado grande para ser explicado por la teoría de Newton.
ASTROFISICA Y FÍSICA : LA RELATIVIDAD GENERAL
La teoría general de la
relatividad de Albert Einstein es uno de los logros más imponentes de la física
del siglo veinte. Publicada en 1916, explica lo que percibimos como fuerza de
gravedad. De hecho, esta fuerza surge de la curvatura del espacio y del tiempo.
Einstein propuso que los objetos como el Sol y la Tierra variaban la geometría del espacio. En presencia de materia y energía, el espacio se puede deformar y estirar,formando cordilleras, montañas y valles que causan que los cuerpos se muevan por estas "rutas" curvas. Así que aunque la Tierra parezca moverse alrededor del Sol a causa de la gravedad,en realidad, tal fuerza no existe. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del Sol la que dice cómo debe moverse la Tierra.
La teoría de la relatividad general tiene consecuencias de largo alcance. No sólo explica el movimiento de los planetas, sino que también puede describir la historia y la expansión del Universo, la física de los agujeros negros, la curvatura de la luz de las estrellas y las galaxias distantes.
Einstein propuso que los objetos como el Sol y la Tierra variaban la geometría del espacio. En presencia de materia y energía, el espacio se puede deformar y estirar,formando cordilleras, montañas y valles que causan que los cuerpos se muevan por estas "rutas" curvas. Así que aunque la Tierra parezca moverse alrededor del Sol a causa de la gravedad,en realidad, tal fuerza no existe. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del Sol la que dice cómo debe moverse la Tierra.
La teoría de la relatividad general tiene consecuencias de largo alcance. No sólo explica el movimiento de los planetas, sino que también puede describir la historia y la expansión del Universo, la física de los agujeros negros, la curvatura de la luz de las estrellas y las galaxias distantes.
CUANTOS
En física , el término cuanto o cuantio (del latín Quantum, plural
Quanta, que representa una cantidad de algo) denotaba en la física cuántica
primitiva tanto el valor mínimo que puede tomar una determinada magnitud en un
sistema físico, como la mínima variación posible de este parámetro al pasar de
un estado discreto a otro. Se hablaba de que una determinada magnitud estaba
cuantizada según el valor de cuanto. Es decir, cuanto es una proporción hecha
por la magnitud dada.
Un ejemplo del modo en que algunas cantidades relevantes de un sistema físico están cuantizadas lo encontramos en el caso de la carga eléctrica de un cuerpo, que sólo puede tomar un valor que sea un múltiplo entero de la carga del electrón. En la moderna teoría cuántica aunque se sigue hablando de cuantización el término cuanto ha caído en desuso. El hecho de que las magnitudes estén cuantizadas se considera ahora un hecho secundario y menos definitorio de las caracterísitcas esenciales de la teoría.
En informática, un cuanto de tiempo es un pequeño intervalo de tiempo que se asigna a un proceso para que ejecute sus instrucciones. El cuanto es determinado por el planificador de procesos utilizando algún algoritmo de planificación.
Un ejemplo del modo en que algunas cantidades relevantes de un sistema físico están cuantizadas lo encontramos en el caso de la carga eléctrica de un cuerpo, que sólo puede tomar un valor que sea un múltiplo entero de la carga del electrón. En la moderna teoría cuántica aunque se sigue hablando de cuantización el término cuanto ha caído en desuso. El hecho de que las magnitudes estén cuantizadas se considera ahora un hecho secundario y menos definitorio de las caracterísitcas esenciales de la teoría.
En informática, un cuanto de tiempo es un pequeño intervalo de tiempo que se asigna a un proceso para que ejecute sus instrucciones. El cuanto es determinado por el planificador de procesos utilizando algún algoritmo de planificación.
lunes, 16 de febrero de 2015
RELATIVIDAD
La teoría especial y la teoría general de la relatividad Primero
veremos algunos datos biográficos de Albert Einstein (1879-1955), físico alemán
y Premio Nóbel de 1921, que sirven para refutar ciertos mitos sobre su persona
y ciencia.
El mito que Einstein no sabía de
matemáticas en la escuela. Veamos los hechos. En primaria, todos los
años, Einstein era el número uno de su salón. En el Gymnasium, hasta la edad de
15 años, obtenía en matemáticas, todos los años, la calificación más alta
posible, o la más alta menos uno.258 Desde que tenía 10 años, sus padres solían
recibir en casa, los jueves, a un estudiante de medicina 11 años mayor que
Einstein, llamado Max Talmud (después en los EUA Talmey), practicando a su
manera una tradición judía que pide invitar a comer a un estudioso del Torah
los sábados. Éste le trajo a Einstein una obra popular en física, de 21
volúmenes, de Aaron Bernstein, titulado Libros de Ciencias Naturales para el
Pueblo, que tuvo un impacto profundo en Einstein y además, un libro de texto de
geometría, que contenía materias que, en la escuela de Einstein, eran
programadas dos grados escolares más adelante, pero que éste, adelantándose,
asimiló ahora en unos cuantos meses. Einstein se gozaba mostrar a Talmud, cada
jueves, cuales problemas de su “libro sagrado de geometría” había resuelto
durante la semana. Sus padres y su tío Jacob Einstein le trajeron, además,
otros libros de geometría y álgebra. Einstein podría estar inmerso durante días
en la búsqueda de una solución de la cual no desistía hasta encontrarla y,
según su hermana Maja, quien lo idealizaba, “no cabía en sí de felicidad”
cuando triunfaba y como él mismo decía, se deleitaba al descubrir que teoremas
matemáticos pueden derivarse de simples axiomas: “A los 12 años quedaba emocionado
al descubrir que solamente con el poder de la razón, sin ayuda de experiencia
externa, era posible descubrir la verdad” y pronto rebasó a su tutor privado.
El mito de Einstein como genio matemático
solitario. Durante
sus cuatro años en el Politécnico de Zürich hubo un cambio. Einstein no asistía
a las clases de matemáticas complicadas impartidas por el genial Hermann
Minkowski (1864-1909) y, en general, “Einstein era un estudiante bastante
errático, brincando muchas clases, y apenas cumpliendo con el mínimo necesario
de trabajo para la graduación, mientras dedicaba la mayor parte de su tiempo al
estudio de temas más avanzados de la física.”
El mito del autismo de Einstein. Este mito ha sido difundido por
Baron-Cohen, Legdin, Muir y miles de páginas web quienes atribuyen a
Newton y Einstein por igual un desorden autista. Baron-Cohen es director del
Austism Research Center de Cambridge University y conocedor del autismo. Mi
propio doctorado en psicoterapia me ha dado conocimientos para diferenciar mito
y verdad en diferentes teorías psicopatológicas. El autismo es un desorden
mental, de la cual todavía se discute en qué proporción es generado por
factores genéticos y en qué proporción por disfunciones del sistema familiar.
Independientemente de su origen, esta patología se caracteriza por una
combinación del desorden compulsivo-obsesivo y el desorden de la evitación
esquizoide de contacto con otros, ambos en un grado extremo. Vimos que Newton,
en efecto, padecía estos dos desórdenes en un grado extremo, de modo que
se le puede atribuir un grado de autismo. En el caso de Einstein, este
diagnóstico parece estar basado en dos errores. El primer error es que
Baron-Cohen considera, correctamente, que los autistas son motivados para
sistematizar y no para empatizar e, incorrectamente, que Einstein sistematizaba
compulsivamente. Tal vez sea la falta de conocimientos de física que le hayan
llevado a Baron-Cohen a hacer esta conjetura. Einstein no sistematizaba con la
compulsión obsesiva de un autista, sino al contrario, rechazando la
sistematización de conocimientos de física de su época, se abrió camino con
creatividad en terreno desconocido.
Principio de la
Teoria de la relatividad
El Principio de la Relatividad Puede resultar sorprendente, pero históricamente
el Principio de la
Relatividad es mucho mas antiguo que la Teoría de la Relatividad , incluso
mas antiguo que la mecánica clásica de Newton. Fue formulado por Galileo
Galilei (1564 - 1642) alrededor de 1600, como un argumento en la discusión del
heliocentrismo versus el geocentrismo. Los defensores del geocentrismo, que en
este momento creían firmemente en la física de Aristóteles (384 A .C. - 322 A .C.) y en la astronomía
de Ptolomeo (c. 100 - c. 170), argumentaban que, si fuera verdad que la Tierra se moviera alrededor
del Sol y alrededor de su eje, ¿por que no lo notamos? ¿Por que una bola que
dejamos caer desde una torre alta termina al pie de la torre y no a cierta
distancia hacia el Oeste, debido a la supuesta rotación de la Tierra de Oeste a Este?
Como respuesta a este argumento Galilei introdujo una nueva idea: la inercia.
De sus múltiples experimentos con bolas rodando sobre planos inclinados, había
llegado a la conclusión de que una masa en movimiento uniforme rectilíneo mantendría
eternamente este movimiento mientras que no actué. ninguna fuerza exterior
sobre ella (nótese que esto no es nada menos que la Segunda Ley de Newton,
F = m a, en forma cualitativa). Como ejemplo, Galilei dijo que si dejamos caer
una bola desde la gavia de un barco en movimiento (uniforme), la bola tocara la
cubierta en el pie del mástil y no mas hacia la popa, puesto que la bola
conserva la velocidad uniforme del barco durante su caída. De la misma manera,
el argumento de los geocentristas no demostraba necesariamente que la Tierra este en reposo.1 El
propio Galilei se dio cuenta de que la formulación inversa también es valida. Imaginémoslos
un observador que se mueve con la misma velocidad que una masa en movimiento
uniforme y rectilíneo. Para este observador la masa estará en reposo. Dado que,
por el principio de inercia, sin influencias externas ambos mantendrán su
movimiento, para el observador esta masa seguirá en reposo hasta que actue una
fuerza exterior sobre ella.
Por lo tanto la conclusion que saco Galilei es que un observador
no es capaz de determinar si el esta en un sistema que esta en reposo o en
movimiento uniforme y rectilıneo. El observador puede lanzar o dejar caer
masas, dejar rodar bolas sobre planos inclinados, medir el periodo de pendulos,
los resultados seran los mismos en movimiento (uniforme) que en reposo. Mas
general, una persona encerrada en una caja, con todos los experimentos
mecanicos imaginables a su disposicion, no tiene manera alguna de determinar su
estado de movimiento, sin mirar por una ventanilla. Este principio se llama el
Principio de la
Relatividad.
Principio de la
Relatividad (formulacion de Galilei): Es imposible determinar
a base de experimentos (mecanicos) si un sistema de referencia esta en reposo o
en movimiento uniforme y rectilıneo.
Aunque
en la vida cotidiana estamos muy acostumbrados a notar si nos movemos o no, hay
numerosos ejemplos en los que se aplica claramente el Principio de la Relatividad. Mirando
por la ventana de un tren en la estacion, no sabemos si empieza a moverse
nuestro tren o el de al lado. En un atasco delante de un semaforo pensamos que
estamos rodando hacia atas, si el coche de delante sale. Dos balsas en medio
del oceano, que se alejan una de otra, no pueden determinar si la primera se
aleja de la segunda, o viceversa. El Principio de la Relatividad , por muy
trivial que pueda parecer, es un principio profundısimo y tiene, como veremos
en este curso, consecuencias muy lejanas, determinando la forma de las leyes de
la fısica y la estructura del espacio y del tiempo. El Principio de la Relatividad , aunque
formulado ya alrededor del año 1600, es la base directa de la teorıa de la
relatividad especial (1905) y su generalizacion, el Principio de la Equivalencia , la de
la teorıa de la relatividad general (1916). Para entender bien su importancia,
formularemos el Principio de otra manera. Definimos como sistemas inerciales un
conjunto de sistemas de referencia que estan en reposo o en movimiento uniforme
y rectilıneo con respecto a un sistema previamente elegido como inercial.2
Ahora, el Principio de la
Relatividad es solamente valido dentro de la misma clase de
sistemas inerciales (ya que salir de la clase de sistemas inerciales implica
aceleraciones, que son medibles a traves de experimentos). Sin embargo, dentro
de una clase de sistemas inerciales, no hay observadores privilegiados: dentro
de la misma clase de sistemas inerciales no se puede determinar que sistema esta
en “reposo absoluto” y cu ´al en “movimiento absoluto”. Todos los experimentos
dan el mismo resultado para cualquier observador y por lo tanto todos los
observadores inerciales ven la misma f´ısica. Ninguno de ellos tiene un punto
de vista priveligiado frente a los otros.
Principio de la Relatividad
(formulacion de Galilei): Es imposible determinar a base de experimentos
(mecanicos) si un sistema de referencia esta en reposo o en movimiento uniforme
y rectilıneo.
Principio de la Relatividad (formulacion de
Einstein): Las leyes de la fısica deben tener la misma forma en todos los
sistemas inerciales.
EL NÚCLEO ATÓMICO
Es una pequeña región central del átomo donde se encuentran
distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo, que
reciben el nombre de nucleones.
La estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica.
Al contrario, la repulsión existente entre los protones produciría su
desintegración. El hecho de que en el núcleo existan protones y neutrones es un
indicador de que debe existir otra interacción más fuerte que la
electromagnética que no está directamente relacionada con cargas eléctricas y
que es mucho más intensa. Esta interacción se llama interacción nuclear fuerte
y es la que predomina en el núcleo.
Los primeros conocimientos sobre el núcleo atómico se los
debemos a Ernest Rutherford que propuso el primer modelo atómico nuclear en
1911.
Experimento de Rutherford:
El experimento consistía en bombardear una fina lámina de
oro con partículas alfa. Para observar el resultado de dicho bombardeo,
alrededor de la lámina de oro colocó una pantalla fluorescente.
Estudiando los impactos sobre la pantalla fluorescente
observó que:
la mayoría de las partículas alfa atravesaban la lámina sin
sufrir desviación;
algunas se desviaban;
y muy pocas rebotaban.
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La mayoría de las partículas alfa
atravesaba la lámina sin desviarse, porque igual que
en caso de la reja, la mayor parte del espacio de un átomo es espacio vacío.
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Algunas se desviaban, porque pasan muy cerca de centros con carga eléctrica del mismo tipo
que las partículas alfa (CARGA POSITIVA).
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Muy pocos rebotaban, porque chocan frontalmente contra esos centros de carga positiva.
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MECANICA CUANTICA
La mecánica cuántica describe, en su visión más
ortodoxa, cómo en cualquier sistema físico –y por tanto, en todo el universo–
existe una diversa multiplicidad de estados, los cuales habiendo sido descritos
mediante ecuaciones matemáticas por los físicos, son denominados estados
cuánticos. De esta forma la mecánica cuántica puede explicar la existencia del
átomo y revelar los misterios de la estructura atómica, tal como hoy son
entendidos; fenómenos que no puede explicar debidamente la física clásica o más
propiamente la mecánica clásica.
De forma específica, se considera
también mecánica cuántica, a la parte de ella misma que no incorpora la
relatividad en su formalismo, tan sólo como añadido mediante la teoría de
perturbaciones. La parte de la mecánica cuántica que sí incorpora elementos relativistas
de manera formal y con diversos problemas, es la mecánica cuántica relativista
o ya, de forma más exacta y potente, la teoría cuántica de campos (que incluye
a su vez a la electrodinámica cuántica, cromodinámica cuántica y teoría
electrodébil dentro del modelo estándar) y más generalmente, la teoría cuántica
de campos en espacio-tiempo curvo. La única interacción que no se ha podido
cuantificar ha sido la interacción gravitatoria.
La mecánica cuántica es el
fundamento de los estudios del átomo, su núcleo y las partículas elementales
(siendo necesario el enfoque relativista). También en teoría de la información,
criptografía y química.
Las técnicas derivadas de la
aplicación de la mecánica cuántica suponen, en mayor o menor medida, el 30 por ciento
del PIB de los Estados Unidos.
La teoría cuántica fue
desarrollada en su forma básica a lo largo de la primera mitad del siglo XX. El
hecho de que la energía se intercambie de forma discreta se puso de relieve por
hechos experimentales como los siguientes, inexplicables con las herramientas
teóricas anteriores de la mecánica clásica o la electrodinámica
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