Planck y su cuerpo negro (I)

Te despiertas una mañana fría de otoño del 1900.Tú, físico de profesión, te das cuenta de que toda la física está casi resuelta. La física, con sus dos grandes pilares: el electromagnetismo, con las elegantes ecuaciones de Maxwell y la termodinámica, con sus potentes principios, es capaz de explicar cualquier fenómeno físico.

Esto es lo pudo haber pensado cualquier científico de la época. Jodido ingénuo. Por desgracia, o por fortuna (coño, significa que tenemos curro para rato los físicos) esto no fue así. Había un fenómeno que llamaba mucho la atención a los físicos, un fenómeno que involucraba las dos bases antes mencionadas de la física, la radiación de cuerpo negro.

 

La radiación de cuerpo negro.

Pensad en un objeto completamente negro. Vuestro amigo de la infancia al que llamáis negro no vale. Algo negro de verdad. Tan negro, que absorbe toda la luz que tu puedas suministrarle, que no refleje nada. Obviamente los cuerpos negros no existen en realidad, son objetos ideales. Los cuerpos negros son aquellos que solo emiten radiación por estar a una cierta temperatura, no porque la reflejen. De hecho, al absorber toda la radiación y no reflejar nada, éste comenzará a brillar más y más a medida que le proporcionemos energía. Podemos pensar en un tizón de madera. El tizón al calentarse tiene un color rojizo no porque refleje la luz, sino porque el mismo está emitiendo dicha luz. Si la madera lo pudiera aguantar, podríamos calentarlo hasta que el color rojizo se convierta en un amarillo intenso. Podemos ir más lejos, calentarlo más y más y llegaríamos al azul pasando incluso por el verde. La explicación : a medida que suministramos energía al tizón, este emitirá luz de mayor energía por estar a mayor temperatura .Aunque parezca raro, la luz azul es mucho más energética que la roja. Como una imagen vale más que mil palabras:

600px-electromagnetic_spectrum-es-svg

 

Para ser exactos, más energía significa desplazarnos hacia la izquierda (menor longitud de onda) en la imagen de arriba. Si pasamos del azul y violeta, nos estaríamos saliendo del espectro visible (entraríamos en el famoso ultravioleta), el tizón radiaría luz que con nuestro propio ojo ya no podríamos detectar. Esto se conoce en física como radiación de cuerpo negro y sigue una curva bastante conocida para los físicos de la época. Dependiendo de la temperatura del cuerpo, la luz emitida irá variando su longitud de onda. Cuanto más caliente esté el cuerpo, menor es su longitud de onda donde se localiza el máximo de emisión:

cuerpo-negro-y-temp.jpg

 

En el eje horizontal tenemos la longitud de onda de la luz emitida y en el eje vertical, la cantidad de energía por nanómetro del espectro. Viendo la anterior gráfica podemos comprobar lo explicado anteriormente. Volviendo a nuestro tizón, si este está a una temperatura no lo suficientemente alta, el máximo de emisión no estará sobre la luz visible (el arcoiris) y por lo tanto no podremos ver nuestro tizón con ese color rojizo tan característico. No obstante, podemos calentarlo, aumentará su temperatura, y su máximo de emisión se desplazará a la izquierda, entrando así en el rango visible, fácil no?

En la 2º parte del artículo, hablaremos sobre la explicación de este fenómeno por las teorías de la época, su desconexión con los resultados experimentales, y como el bueno de Planck con sus artificios matemáticos dio a nacer la teoría física más anti-intuitiva pero no por ello menos bella y exacta de la física.

Nos seguimos leyendo…

 

Anuncios

Valentina Tereshkova

Hoy me animo a escribir una entrada, pero no una entrada cualquiera. Si buscamos en la página de Días Internacionales nos dice que hoy es el Día Internacional del Enfermo o el Día Internacional Del Internet Seguro (sí chicos, siempre con protección,hasta en Internet). A mi modo de parecer hoy es un día mucho mas importante que los dos mencionados anteriormente. Hoy es el Día Internacional de las Mujeres en la Ciencia. En twitter lo podeis seguir con el ‘jastaj’ #WomenInSTEM donde STEM son las siglas de Science,Technology,Engineriing and Maths. Os animo a que todos participeis, ya sea escribiendo una entrada en vuestro blog sobre ello, o simplemente tuiteando con el hashtag.

De entre todas las mujeres relevantes en ciencia, me he decantado por Valentina Tereshkova, la primera mujer en viajar al espacio. Por qué? Porque ayer he visto Interstellar por 2º vez y ando de morriña espacial.

Valentina Vladímirovna Tereshkova nació un 6 de marzo de 1937 en Máslennikovo , una pequeña localidad de la actual Rusia. Su padre falleció cuando ella solo tenia 3 años de edad,el cual es considerado como un héroe en la famosa guerra finlandesa. Debido a ello, se desplaza a Yaroslavl donde comenzará a trabajar. No empezó la escuela hasta los 8 años y además compaginó sus estudios de ingeniería técnica con un trabajo en el mundo textil. Destacó como paracaidista(1958), llegando a completar una increible cifra de 90 saltos.

Dos años mas tarde,después de los primeros vuelos al espacio realizados exitosamente por los cosmonautas soviéticos, Serguéi Koroliov decidió que había llegado la hora de lanzar una mujer al espacio. A principios de 1962 inició la selección de aspirantes: las cosmonautas tenían que tener entre 18 y 30 años, medir menos de 170 cm y pesar menos de 70 kg.Cumplía los requisitos. Cinco jóvenes fueron seleccionadas, Valentina Tereshkova, una de ellas.

En su preparación de cosmonauta, dichas finalistas se sometieron a duros entrenamientos especificos para aumentar la resistencia del cuerpo humano en condiciones de vuelo espacial.Los entrenamientos incluían la cámara térmica, donde había de permanecer con un traje de vuelo a temperatura de 70 grados centígrados y humedad de 30 por ciento; así como la cámara de privación sensorial, donde los futuros cosmonautas, privados de todo contacto con el mundo exterior, debían pasar 10 días. Asimismo pasó el entrenamiento en ingravidez y se preparó para el aterrizaje en tierra y mar con paracaídas.Debido a la dureza de las pruebas, solo 3 llegaron a terminar las pruebas.Ponomariova,la cual era experta en pilotaje, había obtenido mejores resultados en las pruebas,pero no poseía el sentido comunista, el cual Tereskhova si tenía y le ayudo a ser la elegida. Valentina, con solo 24 años ya era Secretaria Local de las Ligas Juventudes Comunistas.

En marzo de 1963 se aprobó su misión y en junio del mismo año se convertiría en la primera mujer en llegar espacio.El nombre en clave de la misión de la cosmonauta fue Chaika (”gaviota” en español) y su nave fue la Vostok 6.

Tras tres días en el espacio, con el aterrizaje en el territorio de Altái, el vuelo finalizó con éxito. A pesar de los vómitos y calambres que sufrió, Tereshkova pudo aguantar 48 vueltas alrededor de la Tierra.Aún así,cumplió el programa tratado.

Tras el histórico vuelo, se graduó en ingenieria espacial y fue instructora de jovenes cosmonautas durante 30 años.Más tarde desempeño varios cargos políticos (los cuales aprovecho para ayudar a los mas desfavorecidos) y fue condecorada con prestigiosos premios de la Unión Soviética(Orden de Lenin).

Actualmente está retirada, viviendo en una pequeña casa alejada de las ciudades, desde la cúal puede observar las estrellas.Ella misma dice que si tuviera dinero, volvería al espacio, y si ademas, le ofrecieran ir a Marte, aceptaria aun siendo el viaje solo de ida.

Sin duda alguna, Valentina posee una de las cualidades mas bellas del ser humano, el valor, lleva en su misma sangre ese espíritu explorador que tanto nos define.

”Nacemos en la Tierra, pero nuestro destino no es morir en ella”

Interstellar(2014)