Las burbujas del agua van hacia arriba, cuando hay gravedad, porque la densidad del vapor es menor que la del agua (es como que el gas es más liviano, y por eso van para arriba.) Pero, en ausencia de un campo gravitatorio (o uno muy poco intenso, como se obtiene por ejemplo en el espacio,) El gas y el líquido comienzan a pesar lo mismo, por lo que ya no hay un lugar privilegiado (arriba o abajo) hacia dónde ir y se forma la burbuja que puede verse.

Un video sin dudas interesante, visto en El Tao de la Física

El experimento (pensado, en alemán gedankenexperiment) que se plantea es bastante sencillo: se pone a un gato dentro de una caja cerrada (no se puede ver para adentro) junto con un átomo que tiene una probabilidad del 50% de desintegrarse y matar al gato. La pregunta que surge entonces es si el gato está vivo o está muerto. Este problema, planteado aproximadamente en 1935 por Erwin Schrödinger mezcla algunos elementos de la física cuántica (la probabilidad de desintegrarse) con la realidad cotidiana: la vida o la muerte de un gato; de esta forma queda evidenciada una de las dificultades intelectuales más grandes y complicadas de explicar que tiene la física cuántica: el concepto de superposición.

Para poder interpretar el resultado es necesario entender lo que se llaman "estados cuánticos": un estado cuántico es un objeto matemático en el que se contiene toda la información de un objeto físico. Por ejemplo en el caso de un electrón moviéndose en el átomo, el estado cuántico tendría información sobre la energía, el momento angular y otras magnitudes físicas de interés. En general se puede hablar de dos tipos de estados, los puros, que son formados por un único estado cuántico y los mixtos que son formados por la suma de varios estados cuánticos diferentes. Al efectuar una medición de la energía del electrón, por ejemplo, sobre uno de los estados mixtos se podrá obtener alguno de los valores de la energía de los estados cuánticos presentes (y ningún otro,) cada uno con una determinada probabilidad.

El principio de superposición lo que dice es que si el mundo puede estar en un estado "A" y también en un estado "B" entonces también podrá estar en un estado que sea la combinación de ambos (estado mixto.) Sin embargo, al efectuar una medición de este estado sólo se podrá obtener "A" o "B". Esto quiere decir que hasta el momento en el que se mide, el mundo estaba en los dos estados simultáneamente, pero luego de realizar una observación el estado colapsa a uno de los dos posibles: el "A" o el "B". Es importante destacar que es posible medir ambos a veces con probabilidades diferentes, pero tarde o temprano, luego de realizar varias veces el experimento, se habrán obtenido los dos. En el experimento de Schrödinger el gato puede estar tanto vivo ("V") como muerto ("M") y como ambos son estados posibles, también puede estar en una combinación que sea vivo Y muerto, "V" + "M". Ambas realidades coexistirán hasta que un observador abra la caja, vea el estado en el que se encontraba el gato y haga colapsar el sistema a una sola posibilidad: o vivo o muerto.

Aunque parezca descabellado en un primer momento, experiencias en el que se tienen diferentes estados superpuestos son llevadas a cabo diariamente en laboratorios de todo el mundo. Es una concepción de la realidad que se aleja sobremanera de lo que se pensaba hasta el siglo XX (y de lo que aún hoy se piensa cotidianamente) y presupone grandes desafíos no sólo para los físicos, sino también para los filósofos de la ciencia, ya que se está planteando que la realidad es en función de que se la observe. Si nadie hubiera abierto la caja el gato continuaría estando vivo Y muerto; es ahí cuando surge una pregunta crucial: ¿el gato sabía que estaba vivo?

Fuentes | Wikipedia (Inglés)
Fuentes | Modern Quantum Mechanics - J. J. Sakurai

La luz es un objeto que interesó a los físicos durante milenios y lo continua haciendo. Recién a comienzos del siglo pasado se pudo establecer la dualidad onda-partícula; además se encontró que existe en el universo un límite a la velocidad que se puede alcanzar y es justamente la de propagación de la luz en el vacío, sin contar que es además la fuente de las auroras boreales, y básicamente de la vida en nuestro planeta. Recientemente investigadores de la Universidad de Glasgow y de Bristol, en el Reino Unido, encontraron lo que denominaron el "lado oscuro de la luz", es decir que el campo electromagnético está atravesado por vórtices de oscuridad y además notaron que estas líneas tienen una estructura fractal.

Ya se había notado un fenómeno particular cuando el haz de un láser coherente y monocromático impacta sobre una superficie rugosa: se pueden observar pequeñas zonas de oscuridad y claridad que inclusive parecerían moverse a medida que el observador cambia de posición. Estos puntos oscuros se deben a la figura de interferencia que genera la luz difractada desde diferentes puntos de la superficie. En el artículo publicado por los investigadores británicos describen cómo modelaron la superposición de ondas que lleva a esa figura de interferencia, usando métodos numéricos y experimentales de lo más variados.

Al medir las superposiciones con un interferómetro, los científicos pudieron construir una imagen 3D de los vórtices ópticos. Sorprendentemente encontraron dos tipos: el 73% eran vórtices infinitos, esparcidos a lo largo de todo el haz de luz; el resto eran lazos cerrados, es decir cuando la línea del vórtice regresa al punto inicial en un área pequeña. Investigando la estructura de las líneas un poco más a fondo descubrieron con son invariantes de escala, es decir que si uno hace un zoom, lo que ve es exactamente lo mismo que antes, por lo que se trata de líneas fractales.

Una pregunta de muchos físicos es cómo fue posible la formación de galaxias si la materia estaba uniformemente distribuida en un único punto que luego dio origen al universo. Estos vórtices serían similares a las anomalías presentes en el inicio del universo, según algunos modelos cosmológicos, es decir pequeñas acumulaciones de materia en determinados puntos y no una distribución uniforme, y de esta forma se podría haber dado la posibilidad de la formación de galaxias y planetas. Es por esto que los investigadores británicos piensan que no sean meras coincidencias; especulan con la posibilidad de haber descubierto una propiedad universal de todos los sistemas ópticos que sería capaz de acercar ramas de la física hasta hoy completamente diferentes.

Más Información | Physorg

Es una de las becas del Grupo Montevideo que permite a estudiantes de varias universidades del Mercosur hacer un intercambio en el resto de los países.

Con los que hablé que participaron de las becas, todos me contaron experiencias maravillosas. Así que espero sumarme a esa lista. Me iría a cursar, por ahora, cuatro materias:

• Laboratorio de Física Moderna
• Laboratorio de Cristalografía y Rayos X
• Fisica del Estado Sólido
• Física Nuclear y de Partículas

Quizás sume alguna otra, ya que en total serían sólo 16 horas por semana (menos de las 20 que estoy haciendo ahora, y muchas menos que las 28 que hice el cuatrimestre pasado.) De todas formas no hay que subestimar a las materias por el horario de cursada únicamente.

Igual falta todavía.

Más Información | UNICAMP
Más Información | Instituto de Física Gleb Wataghin

[tags]Campinas, AUGM, Grupo Montevideo, Becas, intercambio, física, Gleb Wataghin[/tags]

Hay muchas maneras de encarar esta resolución, la primera es a ojo, para los que saben algo de derivadas; se tiene que pensar en lo que la ecuación está pidiendo: una función tal que si se la deriva dos veces, dá la misma función, cambiada de signo. Se puede pensar en una exponencial del tipo (con alguna constante) pero se ve que al derivar dos veces el signo no cambia (aunque se ponga .)

Pensando un poco más, se llegará a las funciones trigonométricas: el seno y el coseno. Se puede ver que derivando dos veces se obtiene . Por lo que fácilmente se puede ver que .

En general a la constante se la escribe y se la llama de "frecuencia." Es decir:

Fácilmente (derivando) se puede llegar a que:

Es también una solución (la más general.) se denomina amplitud del movimiento (recordando que el coseno se mueve entre 1 y -1, A indica hastá qué valor llegará la x;) y se denomina "fase".

Alguien que pudo seguir hasta aquí, ha resuelto la más fundamental de las ecuaciones de la física; es básicamente la que se resuelve cada vez que se plantea un problema de física cuántica, de electromagnetismo, etc. Cuando pueda introducir el concepto de Serie de Taylor, se verá el por qué de la importancia.

En la próxima entrega, resolveré un poco más rigurosamente la ecuación.

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Mi propuesta es entonces, resolver el MAS de diferentes formas, para que pueda ser entendible a diferentes niveles, y luego ir mostrando en qué otros lugares se puede aplicar.

Se suele partir del ejemplo de un resorte con una masa en un extremo y el otro unido a una pared que permanece fija en el tiempo. La ley de Hook, fácilmente verificable en cualquier laboratorio básico de física, establece que la fuerza que se ejerce sobre la masa es proporcional al estiramiento (o contracción) del resorte:

Donde en este caso es el estiramiento y es la constante que se llama elástica; una mayor constante elástica implicará que el resorte es más duro y viceversa. Recordando la ley de Newton: (notar aquí que es lo mismo que la aceleración o la segunda derivada) se puede escribir:

Reordenando un poco los términos se tiene:

Finalmente se llegó a la parte más importante del problema: la ecuación diferencial. Es una ecuación, porque se tiene una incógnita a despejar () y diferencial porque está involucrada una derivada (en este caso segunda.)

La solución la dejo para el próximo Post. Lo importante es destacar que el lenguaje que se usa en física, generalmente, es el de las ecuaciones diferenciales. Una vez que se plantea la ecuación correcta, el resto se trata de aplicar los métodos matemáticos (o computacionales) correctos para resolverla.

Por ahora se trata de un ejercicio meramente matemático, pero poco a poco intentaré darle forma para que se "aproxime" más y más a la realidad con la que uno se encuentra todos los días.

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