Me vais a permitir los amigos marchosos que de la lata en este querido Blog con dos temas que podrían significar la vuelta a la actividad (al menos de comunicación) del grupo. Son de actualidad y creo pueden interesarnos a todos. Además el tema de más actualidad mediática que es el económico-político está tan complicado que serán necesarias varias sesiones marchosas en el próximo setiembre para hincarle el diente. Pues bien, como casi todos somos de ciencias y los que no lo son, están muy versados en ellas, podemos ir por esa rama.
Tema 1- El Bosón de Higgs que da sentido finalmente al Modelo Estándar de partículas
Tema 2- Amartizaje de la Curiosity llevada por la nave MSL ( Mars Science Laboratory)
TEMA1- EL BOSON DE HIGGS
El modelo estándar que describe las partículas elementales que componen la materia o la energía y las fuerzas de interacción entre ellas no sabía interpretar el por qué tienen masa las partículas que la tienen. Hace cincuenta años P.Higgs hizo una propuesta que lo explicaría, proponiendo la existencia de un campo de fuerzas que es el que dotaría a ciertas partículas de masa, de acuerdo a sus características y eso se notaría porque avanzarían por ese campo con mayor o menor dificultad dependiendo de la cantidad de “masa” que poseen (los electrones muy rápido y los quarks más lentos). Así pues las partículas adquieren masa al interaccionar con ese campo de fuerzas llamado de Higgs.
Digamos que haciendo chocar los protones a altísimas velocidades (muy alta energía) se crean nuevas partículas con masa mayor siendo el bosón de Higgs una de ellas. Como consecuencia de la creación de altísima energía se genera un campo de fuerzas en “un vacío, que no es la nada” (generación de espacio con características diferentes a la nada). El vacío por tanto sería el estado de mínima energía lleno de una sustancia (campo de Higgs) cuyas vibraciones son los bosones de Higgs. Hay pues una interacción del vacío con el resto de partículas que les dota de la masa que las identifica.
Este campo se expresa en determinadas ocasiones como una nueva partícula (una especie de ola en el agua) y es esto lo que han encontrado los físicos del LHC la partícula que predice y es consecuencia de la existencia de ese campo; esta nueva partícula sería un bosón.
Para poder adentrarnos algo más en estas cuestiones sería bueno estudiar las partículas que define el modelo estándar:
- Los protones y neutrones que habitan el núcleo del átomo están compuestos de otras partículas más pequeñas llamadas QUARKS.
Estas, que son de 6 tipos van agrupadas siempre en tríos. Los tipos son:
Ligeras: up, down ; algo más pesadas: strange, charm; las más pesadas: top, botton
No pueden existir aisladas, siempre en combinación neutra de tríos (bariones, las más habituales) que dan lugar a los protones (2 up, 1 down) o neutrones (2 down, 1 up)
- Los LEPTONES son otras partículas con masa y carga negativa, con un neutrino asociado (sin carga) y pueden ser, dependiendo del tipo de spin:
- Fermiones con spin ½, partículas de materia visible que pueden ser de doce tipos los quarks (6) y los leptones (e-, muon, tau y sus neutrinos correspondientes)
- Bosones con spin 1 o entero, son las partículas mediadoras en la transmisión de las fuerzas:
* fotones para la fuerza electromagnética , mantiene unidos los electrones a los átomos y estos entre sí formando las moléculas. Responsable de la electricidad. Estos mediadores transportan energía electromagnética en forma de ondas
* bosones w+, w0 y Z0 para las fuerzas nuclear débil (responsable de la desintegración radiactiva, de la actividad termal de las fuentes calientes y la desintegración de los minerales presentes en el núcleo terrestre y por tanto de la actividad geológica)
* gluones para la fuerza nuclear fuerte (mantiene unidos en el núcleo del átomo los protones y neutrones, responsable de las reacciones de fusión y fisión). Su radio de acción es el átomo
* gravitones para la fuerza de gravitación (es un ente inventado para asemejarlo, que mantiene unido el universo )
- Bosón de Higgs, de spin 0. Explicaría el origen de la masa
Las fuerzas son la forma en que las partículas interactúan como resultado de intercambiar a las otras partículas (las mediadoras). Las partículas son pues las transportadoras de las fuerzas (como el fotón en la electromagnética)
El campo de Higgs tiene como transportadora al bosón que es la consecuencia de la presencia de masa. Las fuerzas presentes en el Universo son la consecuencia de la ruptura de la simetría y la diferenciación de la materia. Pero para que eso haya ocurrido debía haber una partícula (bosón de Higgs) que fuera también consecuencia.
TEMA 2- M A R T E
Respecto al segundo gran evento científico del verano, interesa empezar por hablar algo del planeta Marte.
Su nombre viene asociado al del dios romano de la guerra porque su color ocre, su aparente desplazamiento rápido en zig-zag en el cielo y su luminosidad variable los asocian a ella.
El tamaño aparente desde LT varía de 4 a 25“ de arco. Una aparición típica de Marte empieza a escasa altura por el este, moviéndose en esa dirección y creciendo en tamaño por semanas, de repente cambia y se mueve hacia el oeste, lo que ocurre cuando La Tierra (LT) le adelanta por ir más deprisa.
Los datos más significativos son:
Distancia al Sol 1,57 UA´s (UA: distancia del Sol a LT); masa: 0,11 LT; radio: 0,53LT; día marciano:24,6 hs.; órbita: 687 días que servirán para justificar algunas cuestiones.
Tiene una inclinación del eje de rotación de 25º similar a LT, por lo que sus cuatro estaciones son asimilables a las nuestras, aunque duran el doble obviamente. Su eje polar está orientado en el Norte a la estrella Dneb.
La temperatura media es de -40ºC y sus valores extremos -14ºC a -120ºC. Su atmósfera está constituida por: 95% CO2, 2% N y 1-2% Argón, más otras cantidades pequeñas de Oxígeno y agua. Pero con densidad muy pequeña y una presión de 0,006 la de LT es una atmósfera muy transparente que la observación directa salvo cuando hay tormentas de polvo. Posee casquetes polares similar a LT, nubes, estaciones y el día dura solo 41min más.
Pero es un mundo helado y desierto, sin actividad geológica ninguna y hostil a las formas de vida, pues tiene una atmosfera muy tenue (no retiene calor) que no permite agua líquida en la superficie y tampoco filtra la radiación ultravioleta. No ha tenido actividad geológica desde hace miles de años cuando se le acabó su energía interna y solo los impactos exteriores le han configurado su superficie desde entonces. En su zona sur tuvo actividad volcánica hasta el punto de tener montes de 22 kms de altitud como el Tharsis y hay muestras de señales de lechos de ríos en los que ha fluído el agua cuando suponemos tuvo una atmosfera que permitía estado líquido.
Se supone que al ser un planeta pequeño el motor geológico se acabó pronto y no hay tectónica de placas o más bien estaría en solo una. Se considera que tiene dos satélites, pero son asteroides que ha captado.
En las regiones polares hay agua en estado sólido pero está intercalada con las rocas en forma de permafrost. Las evidencias geológicas de la acción del agua nos permiten decir que hubo una época en la que la atmósfera que tenía le permitía un clima templado que se acabó al no poder retenerla, seguramente porque la masa de Marte no es suficientemente grande para ello.
Pues bien, a ese lugar que hemos descrito ha llegado el robot terrestre llamado Curiosity a bordo de la nave MSL. Desde el lanzamiento la nave ha recorrido 567 millones de kms porque ha acompañado a la orbita de LT, a la vez que iba acercándose a la de Marte poco a poco y para ello ha necesitado de 255 días a una velocidad de media de 22.000 K/h . Pues bien para conseguir depositar el robot en la zona definida por la NASA ha realizado unas operaciones complejas que han pasado por:
- Desplegar cuando está a 125km del suelo, un escudo térmico semiesférico que le protege y le frena hasta los 1.500 K/h .
- Desplegar un paracaídas que le lleva desde 11kms altura hasta 500 K/h y con la separación del escudo protector al llegar a los 8 kms de altura
- Descenso con retrocohetes llegando a los 3 k/h a 20 ms de altura
- Despliegue de una grúa que lo deposita en el suelo
La misión tiene 2 años de duración y se dedica a estudiar el entorno y comprobar las posibilidades de que hubiera habido vida en algún momento. La zona se cree posee minerales arcillosos lo que indicaría presencia de agua en algún momento. Desplegará una antena principal realizada en España (CASA) y empezará a funcionar una estación metereólogica que medirá temperaturas, velocidad del viento, presión, humedad y radiación ultravioleta, realizada totalmente por el INTA y CSIC. Todo ello permitirá entender cómo se comporta la atmósfera y descifrar el pasado.
Marte con una atmosfera muy tenue (1% de la de LT) carece de campo magnético por lo que la radiación llega de forma que destruye los compuestos orgánicos en la superficie, pero no sabemos que ocurre en las
profundidades.
De cualquier forma va a ser algo que nos de para divertirnos unos años con estas cosas.
jp
