Puede que muchos de vosotros conozcáis o hayáis escuchado hablar alguna vez de la entropía. Refiriéndonos al término físico, la entropía (proveniente del griego, que significa evolución o transformación) es una magnitud que mide cuanta energía de un sistema no puede utilizarse para realizar un trabajo. Dicho más coloquialmente y de forma más entendible, podemos decir que la entropía mide el grado de desorden de un sistema. A mayor desorden, mayor será la entropía.
Veamos esto con un ejemplo. Partimos de un compartimento estanco que dividiremos en dos mediante una superficie removible. En una de las partes de este compartimento introducimos, por ejemplo, Hidrógeno. En la otra parte introduciremos, por ejemplo, Oxígeno. Bien, en este punto podemos decir que nuestro sistema se encuentra en un estado ordenado (como les gustaba a nuestras madres que tuviéramos la habitación, ¿verdad?). En este estado, decimos que nuestro sistema tiene una entropía baja.
Aumento de la entropía de un sistema
Pues bien, si ahora retiramos la superficie removible permitiendo que las partículas circulen libremente por todo el compartimento, una vez transcurrido un tiempo, nos encontraremos con que las partículas se encuentran ubicadas y mezcladas al azar (¿parece lógico verdad?). Dado que lo que ha ocurrido es que hemos perdido nuestro estado ordenado, aumentando el desorden, diremos que la entropía del sistema ha aumentado. Normalmente el estado al que se llega de forma natural es al de entropía más alta.
Aumento de la entropía de un sistema
De esta forma se suele decir que el universo tiende siempre a maximizar la entropía. Y quizás sea por esto por lo que nos resulta lógico pensar, a priori, que el sistema tenderá a acabar con sus partículas mezcladas al azar, puesto que estamos acostumbrados a verlo de esta manera. En cualquier caso resultaría curioso que las partículas, de forma completamente aleatoria, acabasen ordenadas de nuevo en cada parte del compartimento (entropía baja).
Otro claro ejemplo, quizás más sencillo, que todos podemos comprender es el de la temperatura. Si juntamos dos materiales a distinta temperatura, se producirá un intercambio de calor hasta que se alcance el equilibrio térmico. Esto no es ni más ni menos que lo mismo que ya hemos visto. El orden inicial se modifica, generando el mayor desorden posible (equilibrio térmico) o maximizando la entropía.
Equilibrio térmico
Bien, pues hasta aquí llega la clase de física de hoy. Lo que a continuación os quiero contar no es más que el fruto de una mente trastornada y delirante (bueno, tampoco hay que pasarse, ¿no?).
La mayoría de la gente suele estar de acuerdo en que el propósito de cada una de las personas (olvidándonos de los instintos de la especie y demás) es la felicidad. Una vez satisfechas todas nuestras necesidades básicas, lo que buscamos es ser felices. Y también sabemos que esto resulta, a veces, complicado ya que no dejan de ocurrirnos cosas que, en mayor o menor medida, afectan a nuestro bienestar.
Pues bien, desde hace un tiempo me gusta ver este sistema del bienestar desde el punto de vista de la física, más concretamente desde el punto de vista termodinámico, o, específicamente, desde la entropía.
De esta manera, he definido la entropía del bienestar como el grado de desorden de nuestra felicidad. Cuando somos bebés y no tenemos preocupaciones nos encontramos en un estado, más o menos, ordenado. Según van sucediendo cosas a lo largo de nuestra vida este estado va cambiando, el orden se torna en desorden y el desorden en caos. Esto no hay manera de evitarlo, la vida se complica. Pero, si bien no podemos evitar que la vida siga su curso, añadiendo nuevas variables y complicaciones a nuestra existencia (algunos dirán que es culpa de Murphy), sí que podemos, de manera activa, influir en nuestra propia entropía del bienestar. O al menos me gusta pensar que un poco.
Mucha gente, sin saberlo, ya lo hace. Hay gente que va de compras cuando está triste, otros comen helado (sí, sí, como en las películas!), otros consiguen sentirse mejor ayudando a otras personas… Las combinaciones son innumerables.
Yo personalmente, cuando tengo malos ratos en el día, muchas veces pienso: “no puede ser, debo disminuir mi entropía del bienestar” y me compro chocolate (típico, ¿no?) o hago algo que me aporte felicidad. Todo depende de lo que nos haya causado ese desorden.
Pero tened en cuenta que esto es sólo a nivel personal, a nivel microscópico en la escala del mundo. ¡Imaginaos lo que se podría hacer a gran escala!
La única diferencia con la magnitud física que hemos visto al comienzo de este artículo es que, en aquella, no es tan fácil influir.
Quizás no sea suficiente, quizás a algunos no les haga falta, quizás otros ya lo vean así, pero ahora que nos encontramos en tiempos de celebración, que nos juntamos en familia para devorar cochinillos, pavos, turrones y dulces… además de pensar en cómo nos vamos a quitar esos kilitos de más, deberíamos pensar en si nos los merecemos. Es hora de pensar en cómo ha ido el año, es hora de pensar si debemos disminuir nuestra entropía del bienestar.
Las pequeñas cosas pueden estropearnos el día y las pequeñas cosas pueden arreglárnoslo. A veces pienso que le doy demasiadas vueltas a las cosas… ¿o será un subidón de azúcar? No sé si este año me he ganado el turrón…
Por supuesto no puedo dejar pasar la oportunidad para desearos a todos unas Felices Fiestas, un próspero Año Nuevo y una bajísima Entropía del Bienestar!!
Hoy os traemos un post con más contenido de curiosidad que de ciencia, pero aún así da para comentar algunos aspectos relacionados con los rascacielos y la geometría.
Resulta que hace unos días encontré en Google Maps, de casualidad, una imagen que me llamó la atención. No le di mayor importancia, pero el otro día lo comenté con Sheldon, y me sugurió que lo posteara en Átomos y Bits, como curiosidad… y al final me he animado.
Seguramente muchos de vosotros conozcáis las famosas Torres Kio, en Madrid. Se trata de una pareja de torres situadas en la Plaza de Castilla, en el Paseo de la Castellana de Madrid. En realidad, el verdadero nombre de estas torres es “Torres Puerta de Europa“. El apodo de KIO procede de “Kuwait Investments Office”, la empresa promotora de la obra. Fueron inauguradas en 1996 (aunque empezaron a construirse en 1989), y son obra de los arquitectos Philip Johnson y John Burgee. Tienen una inclinación de 14,3º, una altura de 114,7 metros, y 26 plantas en su interior. Además, cada torre tiene un helipuerto en su planta superior.
Pues bien, ¡resulta que no son las únicas torres inclinadas que hay en Madrid! Al menos para Google Maps
Torres Puente de Segovia
En la capital, exite otra pareja de torres, más bajas que las Kio, pero aún así cuentan con 19 plantas y 64 metros de altura cada una. Son las torres situadas entre el Puente de Segovia y el Paseo de Extremadura, y éstas son paralelas en vez de inclinadas. Ahora bien, si las buscamos en Google Maps (o Google Earth), veremos que parecen estar inclinadas y que dicha inclinación se asemeja bastante a la de las Torres Kio. Aunque, si lo vemos a través de Google Earth y activamos la capa de Edificios 3D, podremos observar la forma correcta de dichas torres. La ubicación de estas torres es 40°24′50.62″N 3°43′28.48″O
Simulación 3D Torres Puente de Segovia paralelas
Simulación 3D Torres Puente de Segovia paralelas - Vista superior
Haciendo unos simples cálculos trigonométricos (y aproximaciones, ya que se trata sólo de obtener un dato aproximado de la inclinación apreciada en las fotografías), podemos ver que, para una altura de 64 metros según los datos encontrados en la web, y para una distancia desde el borde de la base a la proyección del borde de la última planta (esto podemos observarlo en Google Earth con la herramienta Regla) de unos 15 metros aproximadamente, tenemos el siguiente esquema:
Esquema del cálculo de la inclinación
Aproximación del cálculo de la distancia base-proyección de cima.
Así, podemos calcular que el ángulo α, que será la inclinación aproximada de la torre, es el arctg(15/64) = 13,2º esto es, ¡¡1,1º menos que las Torres Kio!! O sea, que se parecen bastante a las mismas. Y lo curioso es que no se trata de un efecto de geometría, sino de la unión de dos fotografías satélite diferentes justo entre ambas torres, ya que no hay forma de que pudíeramos ver desde una posición superior a las torres las fachadas más alejadas del punto de observación simultáneamente. Si estuviéramos justo a la altura de 64 metros sobre el suelo, veríamos sólo las fachadas internas de las torres. Y a una distancia tendiendo a infinito, veríamos las torres paralelas. Pero no podríamos observar simultáneamente las dos fachadas externas de las mismas si no están inclinadas, porque cuanto más nos desplazáramos para poder ver la fachada externa de una de las torres, menos veríamos la de la otra. Podéis comprobarlo fácilmente con Google Earth, activando la visión de Edificios 3D, y jugando un poco con la cámara sobre las torres:
Diferentes ángulos de visión
En fin, como véis, se pueden encontrar curiosidades en todo lo que nos rodea, basta estar atentos para encontrarlas… Y Google Maps es un buen lugar para localizar multitud de ellas cuando estemos aburridos.
Esperamos que este post os haya resultado interesante, ¡y que compartáis con nosotros cualquier curiosidad que encontréis por ahí!
Desde Átomos y Bits, os deseamos una Feliz Navidad, Feliz Año Nuevo y en general felices fiestas a todos, seáis de la religión que seáis, y sigáis el calendario que sigáis
Volveremos en 2010 con más temas, cosas absurdas, cosas curiosas, cacharritos, formulitas, y demás asuntos derivados, cómo no, del Big Bang.
Seguro que casi todos vosotros, si no todos, habéis oído hablar alguna vez de Android. ¿Todos no? Pues para los que no lo sepan, Android es un Sistema Operativo basado en Linux para plataformas móviles (aunque también hay algún ordenador que ya funciona con él). En Átomos y Bits disponemos desde hace unos meses de dos de estos pequeños entrañables androides (Tanto Leonard como yo tenemos unas HTC Magic) y, la verdad, es que es un mundo nuevo.
HTC Magic
Está en auge últimamente debido a su gran versatilidad y a su uso por grandes terminales de grandes marcas. Una de las características más importantes de Android (para mí la que marca la gran diferencia) es que es Open Source. Por lo tanto hay una gran comunidad de gente (cada día más) que estudia, conoce y mejora el código. En principio el código base no se debe modificar si no queremos perder la garantía de nuestros terminales, ya que nuestros Sistemas Operativos (o ROM, o firmware como también se les conoce) son una versión del SO original modificado por Google y distribuido por Vodafone. Por ello la forma en que podemos modificar nuestros androides es mediante el sinfín de aplicaciones, gratuitas y de pago, que podemos encontrar en el Android Market.
Sin embargo no es la única, también existen versiones alternativas de Android (comúnmente conocidas como ROMs cocinadas; los grandes Chefs no sólo abundan en la cocina tradicional) creadas por gente de forma libre y gratuita. Casi podríamos hablar de estas “versiones” como de “distribuciones” en su equivalente Linuxero. Para poder cambiar nuestra ROM deberemos disponer de algunos conocimientos un poco más avanzados sobre Android, y, aunque no es muy difícil, no es recomendable para neófitos. Hoy no hablaremos de ello, lo dejaremos para más adelante.
Android, al igual que los Sistemas Operativos que conocemos para ordenador, también tiene distintas versiones (actualizaciones) ya que va evolucionando con el tiempo. Cuando nos compramos nuestra Magic la versión que utilizaba Android era la 1.5 (conocida como CupCake). Actualmente se ha actualizado a la versión 1.6 (o Donut) y estamos a la espera de una próxima actualización a la versión 2.0 (Éclair), que incorporará cambios significativos. Es curioso como todas las versiones de Android tienen nombre de pasteles. Un Sistema Operativo muy dulce.
Después de esta enorme introducción que no aporta nada a quienes ya conocen este tema (aunque espero que sirva como un punto de inicio para los más novatillos) vamos al punto central de este artículo. Y es que a la espera de la distribución de Android 2.0, ya se ha liberado su SDK (Software Development Kit). Esto es útil para aquellos desarrolladores que estén próximos a sacar al mercado software para Android, o para aquellos que quieran compatibilizar su software actual con las próximas versiones. Pero también es útil para aquellos que, sin ser desarrolladores de software, nos gustaría trastear con esta última versión. Podemos instalar en nuestros ordenadores el SDK de Android 2.0 y utilizar el simulador que trae para evaluarlo o probar software. Vamos a ver cómo podríamos hacer esto.
Lo primero que debemos hacer es descargarnos el instalador del SDK. Esto lo haremos desde la web http://developer.android.com/sdk/index.html. En nuestro caso descargamos la versión de Windows y lo descomprimimos. Es importante tener en cuenta que para la ejecución del simulador, y de la misma instalación del SDK, necesitaremos tener instalada la máquina virtual de java (descargar aquí)
Podemos ejecutar directamente el instalador SDK Setup.exe o, desde línea de comandos, ejecutar “android.bat update sdk“. Con esta última opción se actualizará directamente el contenido del SDK.
Error al intentar ejecutar la instalación por comandos sin disponer de máquina virtual de java.
Nosotros vamos a ejecutar directamente el instalador. Lo primero que encontraremos, posiblemente, es que no conecta con el repositorio de android. Esto lo solucionaremos, como nos dice el propio mensaje, modificando la configuración del instalador para que la descarga se realice a través de HTTP.
Error al intentar actualizar por HTTPS
Para ello cerramos la ventana actual, nos aparece otra ventana (de instalación de paquetes) que también cancelamos, y, en la pantalla principal, nos vamos a Settings para seleccionar Force https://… Sources to be fetched using http://…
Ventana principal del instalador del SDK de Android
Ahora ya actualiza los repositorios y, si nos vamos al apartado Installed Packages veremos la lista de paquetes instalados.
Lista de paquetes instalados
En esta última versión del SDK no es necesario descargarse todo los contenidos (las versiones anteriores eran completas y ocupaban unos 200 Mb) sino que con este pequeño instalador podemos escoger qué contenido descargar. Si pulsamos sobre el botón Update All nos mostrará aquellos paquetes que podremos descargar.
Lista de paquetes disponibles para instalar
En nuestro caso nos centraremos únicamente en la versión de Android 2.0, por lo que deseleccionaremos el resto y pulsaremos en Install Accepted.
Cuando se haya terminado de instalar el paquete cerramos la ventana y, de nuevo en la pantalla principal del instalador del SDK, nos iremos al apartado Virtual Devices. En este apartado definiremos las máquinas virtuales de Android que vamos a crear. Cada una de ellas será como un “móvil” independiente. Para crear una nueva pulsamos New, y se nos abrirá una ventana donde definiremos sus parámetros. Nosotros le hemos puesto el descriptivo nombre de Android-2.0 y hemos seleccionado como Target la única opción disponible para nostros: Android 2.0 – API Level 5. En este desplegable aparecerían el resto de SDKs si hubiésemos instalado sus paquetes (Android 1.6 o 1.5). También crearemos una tarjeta SD virtual de 256 Mb, aunque podría ser de cualquier otro tamaño. En nuestro caso no tocaremos la configuración del Skin, ya que el que viene por defecto (HVGA) es el propio de la Magic. Si quisiéramos emular al Motorola Droid, por ejemplo, escogeríamos WVGA854, y si quisiéramos otro terminal deberíamos probar otras configuraciones.
En el apartado Hardware podemos incluir el soporte para distintos dispositivos, como pueden ser el acelerómetro, el GPS, la Cámara o la Pantalla táctil. En este caso, dado que no disponemos de ninguno de estos dispositivos, dejaremos la opción por defecto (Abstracted LCD Density). Cuando hayamos terminado, pulsamos sobre Create AVD y ya habremos creado nuestro “móvil” Android virtual.
Opciones para crear un Dispositivo Virtual
Volviendo a la pantalla inicial del SDK, en la misma sección Virtual Devices podemos escoger cada una de las máquinas virtuales que hemos creado y arrancarlas pulsando el botón Start y, en la siguiente ventana, Launch. La primera vez que las arrancamos tardarán algunos minutos en iniciarse, pero al poco tiempo veremos las conocidas letras de Android y, por fin, el escritorio.
Simulador de Android
Ya tenemos nuestro Android 2.0 para que enredemos con él todo lo que queramos. Podemos observar que en el simulador disponemos de botones que no tenemos en la HTC Magic, pero esto es, obviamente, porque el simulador puede simular a cualquier otro dispositivo con Android (el HTC Dream, por ejemplo, que sí tiene teclado físico).
Hoy ya no veremos nada más pues al final ha salido un artículo demasiado extenso con tantas capturas de pantalla (claro, como nos gusta tanto el botón Impr Pant!!), pero a este “móvil” virtual se le puede probar cualquier aplicación (nuestra propia, o no) y ver su compatibilidad con Android 2.0.
Una última cosa, no relacionada con el SDK de Android, pero sí con la última versión de Android es que como se liberó hace tiempo parte del código, hay ya algunas ROMs cocinadas (como por ejemplo la famosísima Cyanogen) que ya incorporan Android 2.0, o al menos en parte, ya que aún queda tiempo (no mucho, esperemos) para su liberación oficial.
Y bueno, mientras esperamos la dichosa y esperadísima actualización (que por fin tendrá soporte completo para Bluetooth, e incorporará soporte para Multitouch y, y, y…), podremos entretenernos pensando que tenemos la última versión de Android, aunque sólo sea en el ordenador.
Hace unos días que venía rondándome por la cabeza la posibilidad de escribir un post acerca de los famosos aceleradores de partículas que tan de moda están ultimamente. Poco después de tener esta idea, encontré paseando por Plaza de España, una exposición itinerante llamada “El CERN a través de los ojos de Peter Ginter, la visión de un poeta”, lo cual fue una especie de señal divina para terminar de animarme a escribir sobre este tema. Como bien sabéis, no somos expertos en este tema, no somos físicos, pero sí que nos gustaría acercar un poco a nuestros lectores los conceptos básicos que se esconden detrás de un acelerador de partículas, y como siempre, algunas ideas más enrevesadas que se desprenden del tema que tratamos.
Hablando en concreto sobre la exposición que os comento, son una serie de 56 fotografías de alta calidad, tomadas de diferentes partes del CERN, que aunque ya no está en Madrid según tengo entendido, seguirá aún en nuestro país, visitando Santiago de Compostela del 13 al 25 de noviembre, y Sevilla del 29 de noviembre al 11 de diciembre.
Exposición "El CERN a través de los ojos de Peter Ginter, la visión de un poeta"
Y volviendo al tema que nos ocupa, voy a intentar explicar a grandes líneas los principios de un acelerador de partículas. Para comenzar, debemos saber que hay varios tipos de aceleradores, pueden ser lineales (como el SLAC) o circulares, ciclotrones (un tipo de acelerador circular en forma de dos D’s enfrentadas, usados en aplicaciones de baja energía), etc. Nosotros nos centraremos en el funcionamiento de los aceleradores circulares, aunque la base es la misma para todos. El concepto que se encuentra detrás de los aceleradores, es el de campos magnéticos muy fuertes que van oscilando transmitiendo de esta forma energía a las partículas cargadas que se encuentran en su interior, las cuales comienzan a acelerarse hasta velocidades cercanas a la de la luz.
En ocasiones, se utiliza un acelerador lineal como “cañón” de partículas que luego pasan a un acelerador circular. Posteriormente, en este acelerador circular, las partículas continuan acelerándose con campos que se sincronizan con el movimiento de las mismas, para que su trayectoria mantenga un radio constante aunque su velocidad vaya en aumento. Pero hay un límite para dicha velocidad (como sabemos, en nuestro universo nada puede desplazarse más rápido que la luz en el vacío). Por lo que cuando se alcanza una velocidad en torno al 99′9% de la velocidad de la luz, el efecto que se consigue si continuamos transmitiendo energía a las partículas, es que su masa crece, las partículas se vuelven más pesadas (como sabemos, según la expresión de la teoría de la relatividad de Einstein, E=MC², por lo que si E aumenta y C permanece constante, M debe aumentar). Pensemos que un electrón con una energía de 1 MeV tiene una masa 3 veces mayor que un electrón en reposo, y que en el famoso LHC (del que hablaremos más adelante), se manejan protones con una energía de 7 TeV… ¡imaginemos cuánto debe aumentar su masa! Esto da paso a una de las utilidades más importantes de los aceleradores, que es el experimento de colisión de partículas. Para ello, se forman diferentes “rayos” de partículas que viajan en direcciones opuestas a velocidades cercanas a la de la luz, con una masa mucho mayor que cuando se encuentran en reposo. En determinados momentos, se hacen colisionar los rayos que viajan en direcciones opuestas, produciéndose colisiones entre partículas con una elevadísima energía.
Como adelantábamos, el LHC o Gran Colisionador de Hadrones, es un gigantesco acelerador circular (realmente formado por secciones rectas y curvas) y colisionador de partículas de reciente construcción (de una construcción que ha durado 15 años), situado en el CERN cerca de Ginebra, entre Francia y Suiza, en el que se hacen colisionar protones con una energía de 7 TeV cada uno, que viajan en direcciones opuestas a una velocidad muy cercana a la de la luz. La idea es que mediante estas colisiones, se puedan estudiar fenómenos parecidos a los que se produjeron en el Big Bang. En la actualidad, este LHC es el acelerador más grande del mundo, aunque su actividad ha sido realmente baja, ya que debido a una fuga de helio el 19 de septiembre de 2008, se ha cesado su funcionamiento hasta la reparación. Se espera que en este mes de noviembre se vuelva a poner en funcionamiento con energías de 3′5TeV, y que en 2010 alcance el punto de 7 TeV.
Interior del LHC
El LHC tiene una circunferencia de 27 km de perímetro, y está formado por una serie de anillos interconectados. El primer anillo en realidad es una agrupación de varios anillos entre los que se divide el conjunto inicial de protones que se aceleran, con un perímetro de 157 metros (el conocido como ProtonSynchrotronBooster o PS Booster). Se aplica un campo eléctrico y magnético en forma de pulsos a dichos anillos, para acelerar más las pertículas en su interior, hasta un 91.6% de la velocidad de la luz. Después, las partículas pasan a otro anillo de mayor radio, el Sincrotrón de Protones o PS, de 628 metros de recorrido, donde los protones alcanzan energías de hasta 25 Gev y un 99′9% de la velocidad de la luz. A partir de aquí, nos encontramos en el punto de transición, dicho de otra forma: la energía añadida añadida a los protones aumentará comenzará a aumentar su masa, hasta unas 25 veces la masa que tienen en reposo. Después de este anillo, pasan al Super Sincrotrón de Protones o SPS, de 7 km de recorrido, alcanzando energías de hasta 450 GeV. El próximo paso, es ser transferidos al LHC propiamente dicho, el Gran Colisionador de Hadrones, de 27 km de perímetro. En esta última etapa, las partículas circulan por dos tuneles paralelos, en sentidos ontrarios, cruzándose sin colisionar en diferentes puntos detectores situados a lo largo del anillo, perfectamente sincronizadas. El SPS inyecta protones en el LHC durante una media hora. En ese punto, las partículas llevan tal velocidad que recorren los 27 km de tunel unas 11.000 veces cada segundo. Aquí es cuando cada protón alcanza una energía de 7 TeV, y una masa 7.000 veces mayor que su masa en reposo. Y es en ese momento cuando, finalmente, se producen las colisiones con una energía de 14 TeV. Las partículas liberadas de estas colisiones pueden ser clave para desvelar cómo transcurrieron los momentos inmediatamente posteriores al Big Bang.
Esquema general LHC
Cabe mencionar que el LHC cuenta con unos 10.000 imanes, de los cuales 1.600 son superconductores. Los superconductores que podemos encontrar en el LHC utilizan cables de Niobio-Titanio. Para generar los campos magnéticos necesarios para transmitir 7 TeV a los protones, se deben hacer circular 11.700 amperios por los cables que acabamos de mencionar, por lo que es de vital importancia que no opongan resistencia a la electricidad, ya que de lo contrario se fundirían por el calor. Para que estos imanes superconductores puedan operar correctamente, deben encontrarse en un ambiente frío, y no nos referimos a frío como el que hace en Ávila una noche de invierno, sino a temperaturas cercanas al cero absoluto, para ser más exactos a -271′3ºC (aunque ya a -264ºC, los cables de Niobio-Titanio son superconductores). Esto se consigue con unas 120 toneladas de helio, y se tarda varias semanas en alcanzar esas condiciones. Podemos decir que LHC es uno de los lugares más fríos del planeta.
Situación térmica del LHC
A continuación, podéis ver un vídeo donde explican perfectamente el recorrido de las partículas desde que se introducen en el primer anillo hasta el momento de las colisiones… ¡os lo recomiendo! (está en inglés, eso sí).
Algunos de vosotros quizá os preguntéis… ¿qué tiene que ver este artículo con el título? ¿por qué hablan de cosas “divinas”? Pues bien, todo tiene su explicación.
Resulta que de las colisiones entre los protones en los aceleradores, se pueden obtener una serie de partículas subatómicas objeto de estudio. Una de estas partículas es el llamado Bosón de Higgs o la “Partícula de Dios“. Este nombre tan enigmático encierra tras de sí el último escalón para alcanzar la unificación del modelo estándar, que no alcanza a ser una teoría completa de las interacciones entre partículas fundamentales porque no incluye la gravedad.
El Bosón de Higgs es una de estas partículas fundamentales, por ahora hipotética, que según el modelo estándar debería existir, pero que aún no se ha encontrado experimentalmente. Esta partícula podría ser la responsable de la masa de otras partículas, y así, de muchas de las propiedades de la materia que conocemos.
Fruto de estos experimentos, han surgido multitud de corrientes más o menos fantasiosas, algunas con base “científica” y otras no tanto. Cabe mencionar a quienes piensan que cuando el LHC entre en funcionamiento a pleno rendimiento, podría provocar un agujero negro en nuestro proprio planeta. Pero una de las declaraciones que más me han llamado la atención al respecto del asunto, es la de los físicos Holger Bech Nielsen y Masao Ninomiya, que sostienen la posibilidad de que el propio Bosón de Higgs haya viajado en el tiempo para sabotear el funcionamiento del LHC, y de esta forma impedir o retrasar su propio descubrimiento.
“[..] el hipotético bosón de Higgs… podría ser una aberración tal para la naturaleza, que su creación podría producir de algún modo una ondulación a través del tiempo que detuviese el colisionador de hadrones antes de que el descubrimiento se produjese; igual que si un viajero en el tiempo viajase al pasado para matar a su abuelo e impedir así su viaje”.
Sin duda, teorías rocambolescas propias del mejor cine de ciencia ficción. Pero también es cierto que con estos experimentos, avances y descubrimientos científicos, cada vez la barrera entre la ciencia y la ficción resulta más difusa.
Podríamos seguir hablando páginas y páginas sobre este tema, sobre el Fermilab (otro acelerador, situado en Chicago) y de cómo intentan descubrir el Bosón de Higgs antes que el LHC aprovechando la avería de este último, sobre otros de los experimentos que se llevan a cabo en los aceleradores, sobre algunas curiosidades (como que en la red de ordenadores del LHC se utiliza una distribución de Linux llamada Scientific Linux, o que sus imanes pueden llegar a almacenar una energía de 10 gigajulios, o que la película Ángeles y Demonios trata sobre el tema de nuestro post, o que recae sobre Tom Hanks, protagonista de dicho film, la responsabilidad de “pulsar el botón” para volver a poner en marcha el LHC después de su avería en la vida real…), y siempre nos quedarían cosas que contar.
Vista aérea del LHC y el Fermilab
Para terminar, os dejo un link a otra web donde podréis encontrar más información sobre el LHC, y vídeos sobre su proceso de construcción emitidos en National Geographic: http://www.laparticuladedios.com/
Esperamos que este artículo os haya resultado entretenido, y ya sabéis, si os cruzáis con un protón al 99′99% de la velocidad de la luz… intentad esquivarlo. Esto me recuerda a algo que escuché cuando era pequeño…
“-¿Por qué la luz se propaga en el vacío a 300.000 km/s y en línea recta?
- Porque a esa velocidad es difícil coger las curvas.”
Ayer cené en casa con Leonard y otros amigos, y para ambientar un poco la situación como en muchos otros hogares, teníamos la tele puesta de fondo. Estaban emitiendo la serie Bones (capítulo Ciencia y física) que es posible que muchos de vosotros sigáis. No creo que lo que voy a contar desvele mucho de la trama, ya que no le presté demasiada atención hasta una parte que despertó mi interés. Sin embargo, por precaución levanto la bandera de aviso de Spoiler.
Ciencia y física en Bones
En esa parte del capítulo la doctora Brennan (Huesos) y el agente Booth se encuentran atrapados en una cámara aislada. Dado que no le presté mucha atención hasta este momento no tengo nada claro qué hacían en aquella cámara ni para qué servía. Según me han contado posteriormente era una cámara en la que deshacían materiales mediante el uso de ondas sonoras. Lo importante, en cualquier caso, es que una vez encerrados comienza a sonar un ruido (sí, lo sé, también depende de cómo definamos ruido, pero eso es una historia aparte) muy molesto que la doctora Brennan intenta contrarrestar a su vez, emitiendo otro sonido (gritando, vaya). Esto, según para quién, puede parecer una medida un poco absurda pero, si bien es cierto que esta técnica existe y es conocida como Control Activo de Ruido (CAR), vamos a ver por qué no es posible utilizarla tal y como nos la presentan.
El sonido, como muchos recordareis, es una onda mecánica. Como todas las ondas tiene una amplitud máxima (o elongación) y una longitud de onda que dan como resultado un conjunto de crestas y valles determinado.
Parámetros de una onda
Otro parámetro muy importante de las ondas es su fase, que es una medida del ángulo de la onda con relación a su propagación (aunque no es ese exactamente su significado). Este valor, por sí solo, no nos dice mucho. Sin embargo, su relación con la fase de otras ondas es lo que lo hace realmente importante. Veamos…
Cuando dos ondas se propagan por el mismo medio y coinciden en los mismos puntos del espacio se produce un fenómeno conocido como interferencia. La superposición de ondas da como resultado una zona con características muy concretas, resultantes de dicha superposición, pero finalmente cada onda prosigue transportando su energía, sin modificarse la una a la otra. Sólo se aprecian sus efectos en la zona de superposición.
Estas interferencias pueden ser constructivas o destructivas en función de su diferencia de fase. Para ondas de la misma frecuencia, si la diferencia de fase de las ondas es nula entonces decimos que las ondas están en fase y se produce una interferencia constructiva. Las amplitudes se suman y la onda resultante será más energética que cada una de las dos componentes.
Interferencias de ondas
Si la diferencia de fase es máxima (180º) entonces se produce una interferencia destructiva. De esta forma las amplitudes se restan y la onda resultante será menos energética que las dos componentes (o al menos menor que la máxima).
Para diferencias de fase intermedias la onda resultante será la suma o resta de las ondas en cada punto, dando un resultado intermedio.
Interferencias de ondas
Bien, pues la técnica de Control Activo de Ruido (CAR) utiliza este fenómeno de interferencias para “eliminar” sonidos (ondas en general). Si tenemos un sonido de frecuencia 100 Hz y queremos eliminarlo, tan sólo deberemos generar una onda, igualmente de 100 Hz pero desfasada 180º con respecto a la anterior. Se denomina control activo porque debemos analizar el sonido existente y generar otro en función de ese. Los controles pasivos de ruido se basan en materiales absorbentes cuya eficacia variará en función de la frecuencia. Esto a bajas frecuencias puede ser un gran problema, pero como vemos puede solucionarse con un control activo.
De momento hemos visto como funciona para una frecuencia en concreto, sin embargo, dado que los sonidos naturales están formados en general por un conjunto de frecuencias las cosas se complican un poco más, aunque básicamente el proceso es el mismo. Se debe analizar la señal original (que será un conjunto de ondas de distintas frecuencias) y generar otro conjunto idéntico pero, como ya sabemos, desfasado 180º en cada caso.
Esquema de dispositivo de Control Activo de Ruido
Análisis espectral una vez aplicado el Control Activo de Ruido
Volviendo a nuestro caso, y ya que estas técnicas han resultado muy efectivas en cuanto al control de ruidos, ¿por qué digo que la doctora Brennan no podría haber eliminado el ruido que los atormentaba en la cámara en la que estaban encerrados? Pues muy simple, porque aunque el oído humano es un gran analizador de espectro, es imposible calcular de forma natural las amplitudes, frecuencias y fases de los sonidos que recibimos (no todas ellas de forma aislada, por supuesto, recordad como los músicos reconocen las frecuencias exactas de cada nota, o como afinan de oído, por ejemplo). En último caso, si bien podría ser posible reconocer algunas frecuencias concretas, o incluso su amplitud, nos sería imposible calcular su fase, lo que imposibilitaría no sólo el análisis de la onda que recibimos, sino también la transmisión de la onda que debiera anularla.
Otra cosa muy importante es que el rango de frecuencias de la voz humana oscila entre 80 Hz y 10.000 Hz, aunque la mayor parte de nuestro espectro bucal se encuentra comprendido entre los 300 Hz y los 4.000 Hz. Esto significa que si el sonido que querían contrarrestar era de frecuencia superior a 10 KHz, cosa que es muy posible ya que aunque hablo de memoria lo recuerdo bastante agudo, los pobres Brennan o Booth no tendrían posibilidad de emitirlo.
Como curiosidad os diré también que uno de los records Guinness vocales lo tiene la brasileña Georgia Brown por poseer el registro vocal más amplio (nada más y nada menos que 8 octavas!) . ¡Sus tonos más altos se encuentran fuera del rango del oído humano!
Altavoces con Control Activo de Ruido
Otra cosa que no puedo evitar mencionar es que es extraño que utilizasen ondas de frecuencia dentro del rango audible para romper materiales, ya que no tienen energía suficiente. Para ese tipo de aplicaciones se suelen utilizar ultrasonidos, que son ondas de alta frecuencia (mayor energía) fuera del rango audible por nosotros los humanos. Dado que los pobres incautos eran capaces de oír la señal (al igual que nosotros) eliminamos la posibilidad de que fueran ultrasonidos. También es cierto que podría tratarse de algún tipo de prueba nueva y desconocida ya que parecía tratarse de un laboratorio experimental.
Como ejemplos prácticos de esta tecnología podemos encontrar los cascos de los pilotos de cazas, que utilizan este método para eliminar la mayor parte del ruido del avión, auriculres para iPod, o incluso coches que ya se están comercializando, como el Toyota Crown Hybrid.
Actualización (16/10/2009):
Tras pensarlo un poco (mientras respondia uno de los comentarios más abajo) me he dado cuenta de algo que también dificultaría enormemente las posibilidades de Brennan para contrarrestar ese doloroso ruido. Y es que todos sabemos que no percibimos nuestra voz como realmente es. Cuando escuchamos alguna grabación de nuestra voz es común preguntarnos: ¿es esa realmente mi voz? Esto es debido a que nuestra voz la recibimos tanto por vía aérea (a través de nuestros oídos, como cualquier sonido exterior) como por vía interna, transmitiéndose por huesos y demás hasta nuestro oído interno.
Por esta razón, aunque la doctora Brennan fuese capaz de analizar correctamente el sonido y emitir uno idéntico pero desfasado 180º, ocurriría que el sonido que ella emite no es exactamente como ella lo percibe, por lo que no sería igual al original y no serviría para cancelarlo. Como mucho tendrían que ayudarse mutuamente Brennan a Booth y viceversa para poder “afinar” y conseguir su objetivo.
Además, hablándolo con Leonard me comentó que incluso si todo lo anterior pudiera obviarse existiría otro problema adicional. Y es que intentan contrarrestar el sonido los dos a la vez. Esto signfica que o bien la suma de la señal de Brennan y Booth es igual a la señal original, o bien, si cada uno emite por su cuenta una señal igual a la original… el resultado final sería de nuevo una señal igual a la original! aunque, eso sí, desfasada 180º. ¡El problema persistiría!
Para terminar, una última observación que no deja de ser, por lo menos, sobrecogedora. Es importante tener en cuenta que para poder cancelar dicha señal es necesario poseer la capacidad de crear dicha señal (aunque de fase contraria). Dicho de otro modo, si fuesen capaces de cancelar ese horrible ruido, Brennan y Booth podrían ser capaces de reproducirlo en cualquier momento y “licuar” (como dicen en la serie) el cerebro de cualquier persona.
