EXPERIMENTOS QUE CALCULARON LA VELOCIDAD DE LA LUZ, LA C DE LA FISICA MODERNA

Método de Roemer

El astrónomo Ole Rømer (1644-1710) fue la primera persona que demostró que la velocidad de la luz era finita, no era instantánea, dando un valor aproximado. Para demostrarlo, estudió las órbitas del satélite Ío de Júpiter cuando pasaba por detrás del planeta.

Desde la Tierra se podía observar el eclipse de Júpiter con su satélite, cuando estaba oculta. Cuando la Tierra está lo más cercano posible de Júpiter, esta tenia un lapso de tiempo de eclipse menor que cuando la Tierra estaba lo más lejano posible de Jupiter. Con esto demostró que la velocidad de la luz era finita, ya que la luz tendría que recorrer la distancia de cuando estaba más cercano a cuando esta más lejano.

Haciendo cálculos, Roemer estimó que la velocidad de la luz tenia un valor de 2,14·10^8m/s.

Método de Fizeau

El físico Armand H. L. Fizeau (1819-1869) utilizó una rueda dentada, varias lentes y espejos y un foco de luz, dispuestos de manera similar a la siguiente figura:

Consistía en lanzar un rayo de luz a través de una rueda dentada, perfectamente calibrada y rotando a velocidad constante, el cual, tras rebotar en un espejo situado a más de 8 kilómetros, volvía al punto de partida. Si el tiempo de ida y vuelta coincidía con el de paso de un diente de la rueda, la luz de vuelta se dejaría de ver y conocidos los datos anteriores, la estimación de la velocidad de la luz sería inmediata.

Su estimación fue de 315000 km/s.


Método de Foucault

Jean Bernard Léon Foucault ( 1819 - 1868 ) fue un físico francés, amigo de Fizeau, donde modificó el modelo de Fizeau.

Se enviaba un rayo de luz sobre un espejo fijo parcialmente reflectante que lo desviaba hacia otro espejo secundario fijo situado a una distancia considerable. Pegado al primer espejo colocó una rueda dentada. En el tiempo que tarda la luz en viajar hasta el segundo espejo y volver, la rueda gira algo y la luz al regresar se refleja con un ángulo ligeramente diferente. Para medir ese ángulo, Fizeau amentaba poco a poco la velocidad de giro de la rueda hasta conseguir que la imagen de la fuente que ve el observador desapareciera. Obtenido el ángulo determinaba la velocidad con la que la luz efectúa su recorrido. En el montaje perfeccionado por Foucault se sustituyó el disco y el espejo reflectante por un espejo giratorio y se colocó el segundo espejo a una distancia aproximada de 35 km.

Este fue el método definitivo para medir la velocidad de la luz, donde sería 3·10^8 m/s. Al paso del tiempo, varios físicos estudiaron este método y llegaron al valor de 2.9974·10^8 m/s.

He elegido esta tema para el blog ya que me pareció muy interesante el hecho de calcular la velocidad de luz, algo está presente en nuestra vida cotidiana. Siendo el primer experimento el que me pareció mas interesante, teniendo el primer valor estimado de la velocidad, a parte demostrando que la luz no era instantánea.

Enlaces:

https://www.fisicalab.com/apartado/velocidad-luz

La demostración a escala milimétrica de la relatividad general de Einstein.

 

Un estudio realizado conjuntamente por el NIST y la Universidad de Colorado Bouler ha conseguido demostrar la dilatación del tiempo, perteneciente a la teoria de la relatividad general de Albert Einstein , a la escala más pequeña jamás vista, un milímetro.

El experimento se ha llevado a acabo usando relojes atómicos y estudiando su variación cuando se encuentra dentro de una nube de átomos de estroncio. Usando los relojes atómicos como sensores han conseguido medir la relatividad con mayor precisión, lo cual ayuda a explicar la interacción de sus efectos con la mecánica cuántica. De esto se deduce, después de probar mediante experimentos como el de 2010 realizado por el NIST, colocando un reloj 33 centimetros por encima del otro, que al depender de las diferentes alturas en un campo gravitatorio, un reloj avanza más lentamente en elevaciones más bajas.

Como afirma Jun Ye, miembro del NIST, el resultado mas importante y emocionante es que podemos conectar potencialmente la fisica cuantica con la gravedad, mostrando a su vez que será capaz de hacer que los relojes sean 50 veces más precisos que los actuales.

He elegido esta noticia dada su relación con la unidad de relatividad impartida durante este último trimestre.

Link original del artículo aqui

Experimento de Michelson y Morley

 El Experimento de Michelson y Morley 

Los físicos han luchado por describir lo que pasa en la naturaleza con leyes generales que sirvan en cualquier situación .

En el siglo XX ya se sabía que las ondas sonoras se transmitía por el aire y también sabían que la luz era una onda ,esto planteó una gran cuestión : si el sonido se transmite por el aire ¿por donde se propaga la luz? pues bien,este medio material por el que se propagaba la luz lo llamaron "éter" y permitía y que era necesario para que la luz se propagara por el vacío .

Cuando se consiguió medir con precisión la velocidad de la luz(299 792 458 m/s, ​​aunque suele aproximarse a 3·10⁸ m/s) ,empezaron a estudiar los efectos del "éter"sobre esta velocidad.

Se suponía que la velocidad de la luz debía ser diferente cuando se medía en dirección del movimiento de la Tierra que cuando se medía perpendicularmente .

Michelson Y Morley crearon un objeto muy preciso (interferómetro) para comprobar estas dos posibilidades.Mediante un foco se lanzaba un rayo de luz hacia un espejo que dejaba pasar una parte del la luz y la otra parte la reflejaba ,estas dos se reflejaban en otros dos espejos ,al final se vió que las dos partes del rayo de luz coincidían y tenían la misma velocidad.Con este experimento se comprobó que no existía un "éter" porque si lo hubiera habido las dos partes del rayo no convergerían a la vez.

            

             

Esto fue muy complicado de entender para los físicos de esa época pero cuando Einstein publicó la Teoría Especial de la Relatividad y se observó era compatible con este experimento 

"La velocidad de la luz es siempre la misma ,independientemente de la velocidad de la fuente que emita la luz"  Einstein

La historia de la Física cambió en ese momento ,el experimento de Michelson y Morley fue un  gran avance en la tecnología experimental que transformó la ciencia  

He elegido este tema porque quería hacer saber la importancia de este experimento para la física y e avance que supuso para el perfeccionamiento de los siguiente experimentos y aparatos .

Fuente:vídeo

PREMIOS NOBEL DE FÍSICA 2020.

Para iniciar con buen pie este curso escolar 2021-2022, os comento un artículo donde se explica muy resumidamente quienes fueron los investigadores galardonados con este importante premio científico el año pasado.

Resulta que la interacción gravitatoria es uno de los bloques "estrella" del curso de Física y es precisamente en ese campo en el que estos tres genios (dos genios y una genia) desarrollan su trabajo investigador. Trabajaremos este tema durante la primera evaluación.

Podeis ver el artículo completo clicando en el hiperenlace de arriba.

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Viajar más rápido que la velocidad de la luz es posible

 El desplazamiento por curvatura es muy conocido en el entorno de la ciencia ficción; en las películas y series de Star Trek. La propulsión utilizada se basa en curvar o distorsionar el espacio-tiempo, de tal forma que facilita que la nave se acerque al punto de destino con una velocidad equivalente o superior a la velocidad de la luz. Pero, y si esta ficción se convirtiera en realidad? 

en 1994, Miguel Alcubierre fue el primer científico en plantearse esta opción, pero se encontró con un obstáculo, las leyes de la física no dejan hueco para las energías negativas. La idea de este científico fue comprimir el espacio-tiempo frente a una burbuja de energía negativa que haría que la nave fuera catapultada. Como en Star Treck.

Actualmente, científicos de la Universidad de Gotinga de Alemania, ha construido una clase de "solitones" hiperápidos utilizando fuentes de energía positiva que permitirían viajar a cualquier velocidad y así, alcanzar velocidades superlumínicas.

Con suficiente energía podríamos lograr que estas 'burbujas de deformación' sean capaces de un movimiento superluminal y, teóricamente, permitir que un objeto pase a través del espacio-tiempo mientras está protegido de las fuerzas de marea extremas.

Si podemos generar suficiente energía, las ecuaciones utilizadas en esta investigación permitirían viajar por el espacio a, por ejemplo, Proxima Centauri, nuestra estrella más cercana, y regresar a la Tierra en años en lugar de décadas o milenios.

En mi opinión creo que este descubrimiento de este tipo de solitones es un gran avance para la ciencia relativista del mundo en general, y que no en mucho tiempo podremos conseguir viajar a otros planetas o estrellas con velocidades equivalentes o superiores a la de la luz.

Aquí os dejo el enlace de la noticia completa para ampliar la información de este gran estudio.

https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/viajar-mas-rapido-que-la-velocidad-de-la-luz-es-posible-191615797394

Dilatación del tiempo

 Se confirma el principio de la dilatación del tiempo de Einstein

La dilatación del tiempo en la Teoría de la Relatividad de Einstein se ha podido confirmar gracias a un experimento que empezó hace más de 40 años. Este principio dice que un cuerpo con una gran masa es capaz de curvar el espacio-tiempo, ralentizando así el paso del tiempo. El principio ha sido confirmado gracias a las observaciones realizadas desde el Observatorio del Teide. Desde este, se ha comprobado que si una persona observa un reloj en el Sol desde la Tierra, pasado un año terrestre, este reloj estaría retrasado 1 minuto.

He elegido esta noticia porque me ha parecido interesante, puesto que esta relacionada con el tema de relatividad estudiado en el tercer trimestre. Fuente: https://cadenaser.com/ser/2019/10/15/ciencia/1571155458_976021.html

Identifican un nuevo planeta solitario.

Un equipo internacional de investigadores dirigidos por astrónomos del equipo OGLE del Observatorio Astronómico de la universidad de Varsovia han descubierto un planeta, el OGLE-2016-BLG-1928, de masa similar a la de la Tierra. A diferencia de la Tierra, es un planeta errante, es decir, no está gravitacionalmente unido a ninguna estrella.

Muy pocos planetas de este tipo se han detectado hasta ahora, ya que la mayoría de métodos para buscar exoplanetas, planetas de fuera del sistema solar, se basan en observar cambios en la luz de la estrella que orbitan. Obviamente,  en este caso no hay estrella a la que se orbita. Para hallar estos planetas se suele utilizar la técnica de las microlentes gravitatorias, que se basan en la teoría de la relatividad de Einstein, que dice que todos los objetos masivos deforman el espaciotiempo a su alrededor. 

Lo más interesante de este descubrimiento, a parte de que conocemos muy pocos planetas de este tipo, es que además nunca se ha visto un planeta errante tan pequeño como este, por la dificultad que supone encontrarlos.

Por aquí dejo la noticia que he leído.

Y por si alguien tiene un poco más de curiosidad sobre esto dejo un artículo un poco más extenso en el que nos explica más detallado toda la noticia y muestra visualmente la técnica utilizada para descubrir este tipo de planetas.

Tres formas de viajar (casi) a la velocidad de la luz

Los científicos estudian el modo en que las partículas se aceleran con el objetivo, entre otras cosas, de mantener seguras las misiones espaciales.

En todo el universo, las partículas, se aceleran a velocidades increíbles, incluso alcanzando el 99,9% de la velocidad de la luz. El estudio de estas partículas súper rápidas, llamadas también relativistas, puede ayudar a proteger futuras misiones a la Luna o a Marte.
Pero, ¿cómo se consiguen estas aceleraciones casi de ciencia ficción? Los científicos apuntan hacia tres formas concretas
-Campos electromágneticos
-Explosiones mágneticas
-Interacciones onda-partícula




Si os ha gustado el artículo y queréis tener más información sobre las tres formas de conseguir alcanzar la velocidad de la luz aquí os dejo el link: https://www.abc.es/ciencia/abci-tres-formas-viajar-casi-velocidad-201906031503_noticia.html

En un rascacielos de Tokio queda confirmada la Teoría Relativista de Einstein.

Dos relojes de entramado óptico delicadamente ajustados, uno en la base y otro en el mirador de 450 metros de la Torre de Tokio Skytree, han servido para hacer las nuevas mediciones precisas del efecto de dilatación del tiempo predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein.

Einstein teorizo que la deformación de espacio-tiempo por la gravedad fue causada por objetos masivos. En linea con esto, el tiempo corre lentamente en un campo gravitacional profundo que en uno menos profundo. Lo que quiere decir que el tiempo corre un poco mas lento en la base de la torre Skytree que en el mirador.

La dificultad de medir el cambio en la rapidez con que los relojes funcionan en un campo de gravedad es que la diferencia es muy pequeña. Por tanto, para realizar una prueba rigurosa de la teoría de la relatividad hace falta un reloj demasiado preciso o una gran diferencia de altura.

Según se explico en un comunicado Hideyoshi Katori, de la Universidad de Tokio y Riken que "otra aplicación importante de los relojes ultraprecisos es detectar y utilizar la curvatura del espacio-tiempo por gravedad. Al usarlo, los relojes pueden distinguir pequeñas diferencia de altitud, lo que nos permite medir la la hinchazón del suelo en lugares como volcanes o definir la referencia de altura. Este es el primer paso para hacer relojes ultraprecisos en dispositivos del mundo real".

La clave del experimento de ingeniería fue miniaturizar los relojes del tamaño de un laboratorio en dispositivos transportabas y hacerlos sensibles a los ruidos ambientales como los cambios de temperatura, las vibraciones y los campos electromagnéticos. Cada reloj estaba encerrado en una caja con escudo magnético. los dos relojes estaban conectados por una fibra óptica para medir la nota de ritmo. Paralelamente, los científicos realizaron mediciones láser de distancia y gravedad para evaluar independientemente la diferencia del campo gravitacional para los dos relojes.

usos cotidianos de la teoría de la relatividad

La teoría de la relatividad podemos verla en el presente a través de tecnologías y objetos cotidianos. Aquí tienes algunos ejemplos donde la teoría de la relatividad de Einstein brilla con todo su esplendor:

electroimanes 

Un electroimán es un tipo de imán hecho de metal dentro del cual corre una corriente eléctrica, que es la que crea el campo magnético. Estos metales electrificados tienen una extraña propiedad: sólo afectan magnéticamente a objetos que se mueven, no a los que están estáticos.

Los electroimanes funcionan también a través de la relatividad. Cuando una corriente directa de carga eléctrica fluye a través de un alambre, los electrones van sin rumbo y se mueven en todas direcciones. La carga no es negativa ni positiva; pero cuando se acerca otro alambre al lado con una corriente continua, los alambres se atraerán o repelerán, dependiendo de la dirección de la corriente.

gps del coche o google maps

Para que la navegación GPS de tu vehículo funcione con tanta precisión, los satélites tienen que tener en cuenta los efectos relativistas. Esto se debe a que, a pesar de que los satélites no se mueven a la velocidad de la luz, sí lo hacen bastante rápido. Mientras tanto envian señales a las estaciones terrestres y a la unidad GPS en tu coche, que experimentan aceleraciones más altas debido a la gravedad de esos satélites que están en órbita.

Para que el GPS indique exactamente dónde estás, los satélites emplean relojes cuya precisión varías unos pocos miles de millonésimas de segundo (nanoseconds). Dado que cada satélite está a 20.300 kilómetros de la Tierra y se mueve a 10.000 km/h, hay una dilatación del tiempo relativista de aproximadamente unos 4 microsegundos cada día. Si a eso le añades los efectos de la gravedad, la cifra puede aumentar hasta los 7 microsegundos.

Recuerda que la teoría de la relatividad dice que el tiempo es relativo, y por tanto no se puede medir igual en la Tierra que en el espacio (donde están los satélites). Por eso decimos que el tiempo se dilata, porque las velocidades allí se se aproximan más a la de la luz.

el color del oro

El color característico del oro (el dorado), o al menos que lo veamos así, también es fruto de la relatividad. El oro es un metal pesado, por lo que sus electrones internos se mueven tan rápido que el aumento relativista de la masa es significativo, así como la contracción de la distancia. Como resultado, los electrones que giran alrededor del núcleo se mueven con más ímpetu, llevando energía a los que están en el exterior, haciendo que las ondas absorbidas y reflejadas sean más largas.

Para que un electrón salte a un nivel de energía más alto debe ser capaz de absorber una longitud de onda específica de la luz. En el oro, las longitudes de onda que pueden ser absorbidas están usualmente en el rango ultravioleta, más allá de lo que podemos ver. Pero como los electrones se mueven tan rápidamente y tan juntos nos parece que el oro absorbe una longitud de onda más corta, la azul. De ahí que sólo se reflejen los tonos rojizos, dando como resultado el amarillo dorado.

tu antigua televisión 

Las televisiones de hace 15 años, las aparatosas que ocupaban tanto espacio, tenían pantallas de rayos catódicos. Este dispositivo funcionaba disparando electrones sobre una superficie de fósforo con un imán grande. Al golpear la parte posterior de la pantalla, el electrón proyectaba luz y permitía que la imagen se moviera a un velocidad cercana al 30% de la velocidad de la luz. Los fabricantes tuvieron en cuenta que la longitud se contrae a la hora de diseñar e implantar los imanes.

¿Puede una persona atravesar un agujero de gusano?

Lo que hasta ahora se pensaba como imposible, un grupo de investigadores de La Universidad de California han llegado a la teoría de que un agujero de gusano podría permanecer abierto el suficiente tiempo como para ser atravesado. Se trataría de agujeros de gusano formados por dos agujeros blancos conectados entre sí, los cuales expulsarían materia y energía hacia el exterior, llamados agujeros de gusano transitables.
Aunque pueda sonar extraño, puede ser posible y no se comprobará su verosimilitud hasta no encontrar uno de estos portales.
Aquí os dejo un par de enlaces para más información:
https://www.abc.es/ciencia/abci-puede-persona-atravesar-agujero-gusano-201910142003_noticia.html
https://www.youtube.com/watch?v=pG5F80YAgnI (minuto 3:33)
https://www.youtube.com/watch?v=OYmGZSTRf2o (minuto 7)

MECÀNICA QUÀNTICA. VIDEO INTERESSANT

Hola,

Ací teniu un vídeo que m'ha semblat molt il·lustratiu sobre la Mecànica Quàntica. Des del meu punt de vista, la part inicial on descriu els antecedents i les idees principals és excel·lent, la part sobre tele-transportació un poc més discutible, però paga la pena, si teniu temps, de visualitzar-lo.

CONFERENCIA ACERCA DE LAS DOS TEORÍAS DE LA RELATIVIDAD

Me ha parecido interesante compartir el siguiente vídeo ya que abarca uno de los temas del bloque de física moderna ( "Introducción a la Teoría Especial de la Relatividad" ). En el aparece una conferencia por Alberto Aparici, uno de los físicos teóricos que conocimos los compañeros que fuimos al programa de "Masterclass",donde se realizó en la Universidad de Valencia, en la Facultad de Física.