Edad Dorada de la Física
Watson 15
Nueva forma de investigar
•
1919-23: Descubrimientos continuos
– Ultima etapa de grandeza en Europa
•
Laboratorio Cavendish (Oxford)
–
–
–
•
Ernest Rutherford - Director
Desvencijado
Ambiente consciente vivir momentos
cruciales
Club Kapitza de Cambridge
–
–
–
Fundado por joven físico ruso contra
estructura jerárquica
Desdén por la posición formal
participantes
Chadwick anuncia por primera vez su
descubrimiento neutrón
–
•
Caltech
–
–
–
•
Investigación con prisa y detectives por
ser el primero en conseguirlo
Mayor telescopio del mundo, en LA
Laboratorio p estudio reactores de
propulsión
Laboratorio de biología
Desarrollo cada vez + frecuente
fórmulas matemáticas
–
-> desarrollo lógica -> concepción +
coherente del mundo
Rutherford – División átomo
•
1919-23: Descubrimientos continuos
–
Ultima etapa de grandeza en Europa
•
Laboratorio Cavendish (Oxford)
–
–
–
•
Ernest Rutherford - Director
Desvencijado
Ambiente consciente vivir momentos cruciales
Club Kapitza de Cambridge
–
–
–
Fundado por joven físico ruso contra estructura jerárquica
Desdén por la posición formal participantes
Chadwick anuncia por primera vez su descubrimiento neutron
–
•
Investigación con prisa y detectives por ser el primero en conseguirlo
Caltech
–
–
–
Mayor telescopio del mundo, en LA
Laboratorio p estudio reactores de propulsión
Laboratorio de biologa
•
Desarrollo cada vez + frecuente fórmulas matemáticas
•
Nitrógeno – Un efecto anómalo
–
-> desarrollo lógica -> concepción + coherente del mundo
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Similitud actuación hidrógeno al pasar radiación
Desintegración átomos de nitrógeno
-> División átomo al trasmutar nitrógeno en hidrógeno y oxígeno
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El bombardeo del núcleo de helio al núcleo de hidrógeno desplaza un protón (Núcleo de hidrógeno)-> 4+14-1: 17
Consecuencias
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Carácter transmutable de la naturaleza
Nuevas vías estudio átomo
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Elementos susceptibles de estudio por tener estructura
»
Boro, flúor, sodio, aluminio, fósforo
»
Capas externas de muchos electrones q conforman una barrera eléctrica mucho + resistente
»
Si se quiere romper, se necesita una fuente más poderosa de partículas alfa
Necesario saber cómo acelerar partículas a velocidades + altas
–
-> aceleradores de partículas
Física cuántica
• Niels Bohr
– Atrae interés IN física cuántica a Dinamarca
– Reacción rápidas y precisas
– Mucha fuerza de voluntad y resistencia
• Demuestra lazos entre física y química
– Relación et estructura atómica y tabla periódica
elementos
• Orbitas electrones tan solo en ciertas características
• Las sucesivas capas orbitales de un electrón pueden
contener solo un número preciso de electrones
• A igual comportamiento químico, disposición semejante
electrones de las capas externas
– Ejemplo: bario y radio, con dos electrones en capa externa
Principio de la exclusión
• Amplia ideas Bohr sobre comportamiento químico
– Las propiedades químicas determinadas por
• Numero electrones átomo
• Dispersión electrones en las órbitas
• Wolfgang Pauli
– Depresión ante problemas científicos
• ¿por qué los electrones no se agolpan junto al núcleo?
• Descubre: cada capa solo contiene 1 ó 2 electrones
– Cuando la capa se llena, el electrón debe colocarse en otra
– Capa interna, máximo de 2 y externa, de max 8
– Un electrón en una órbita: elementos activos químicamente
• Hidrógeno, litio
– Numero par, elementos inertes
• Neon, helio
“Correspondencia”
• Base matemática genuina de estructura atómica
• Werner Heisenberg
– Göttingen, corrige ideas de Bohr
• ¿*Q Coincidencia física cuántica y clásica en
frecuencias bajas?
• Rareza cuántica
– Es imposible observar directamente un átomo
– Propiedades: continuo en un punto y discreto en otro
– Método matemático matricial
• Agrupar medidas en tabla bidimensional para que dos matrices den
origen a una tercera
– Atomo: matriz / “regla” : otra matriz
– “matriz sodio” * “matriz línea espectral”= longitudes de onda de las
líneas espectrales del sodio
Dualidad onda-corpúsculo
• Luois de Broglie
– Luz se puede comportar como partícula
ocasionalmente
– También: Las partículas se pueden comportar como
ondas
– Probado: éxito inmediato
• Erwin Schördinger
– La órbita electrón es como la de una onda, no como
planetas
– Estructura de onda determina tamaño órbita
– Evitar el caos: La onda debe corresponder a numero
entero, a no a facción
Principio incertidumbre
• Einstein: “es la teoría lo que decide lo que podemos
observar”
• Heisenberg:
– Para determinar posición partícula es necesario q choque
contra pantalla sulfuro zinc, peor esto altera su velocidad
– Para saber la velocidad de una partícula se mide por la
dispersión de rayos gamma, pero esto cambia el curso
– Hay limites que nos impiden conocer todo en la física cuantica
– => no se puede saber al mismo tiempo posición exacta y
velocidad electrón
– Imposible saber relación causa-efecto en mundo subatómico
– Probabilidad: única forma de comprender comportamiento
electrón -> recurso a la estadística
• Oposición Einstein: La mecánica no es ninguna
panacea.[...] Él no juega a los dados”
Neutrón
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Especulaciones Ernest Rutherford, 1920
Posibilidad tercer componente átomo
“núcleo de carga nula”
“propiedades muy novedosas
Campo electrico externo prácticamente nulo,
excepto junto al núcleo
• Movimiento en libertad por la materia
• Necesario buscarlo
• Electrón (negativo) + Protón (positivo) + neutron
• Incoherencias crecientes en década 1920
• Relación peso atómico y número atómico
– Nº: carga eléctrica núcleo + total protones
• Helio: 4, peso atómico 4/ Plata: 47 – 107
/Uranio:92-235
• Idea: el nocleo cuenta con protones adicionales,
asociados con electrones neutralizates
– ¿con q energia se mantenían dentrod el núcleo?
– No se veian nunca cuando se bombardeaba el núcleo
James Chadwick
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Convencido de algo semejante al neutrón
Estudio rayos gamma
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H.C Webster: “la radiación del berilio emitida en el mismo sentido de las partículas
alfa era mas fuerte que en sentido contrario
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Un protón es 1368 veces mas pesado q electrón: imposible q los desaloje
Chadwick contraataca
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La radiación no se dispersa en todas direcciones como la luz
Entonces, es una partícula, despedida en dirección de un alfa entrante
Neutrón?
Irene Juliot-Curie calcula energía: 3 veces las partículas con q se bombardea
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Forma intensa de luz desprendida al bombardear elementos ligeros con partículas alfa
Sorpresa: Berilio no se desintegraba
La radiación Berilio es enorme, pero carga eléctrica neutra
Su radiación desplazaba a todos los protones
Las energías protones desplazados demasiado importantes p ser causada por rayos gamma
Nature: podemos renunciar a aplicar la teoría de conservación de al energía
=> será posible estudiar el núcleo de forma + profunda
Constante cosmológica
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Astronomía: Ámbito apropiado descubrimientos física
Impacto Einstein
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Se pasa a pensar en universo en movimiento
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Demuestra Universo en expansión o contracción
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Metedura pata: modifica cálculos p evitar idea movimiento
Alexander Friedmann: obliga recapacitar Einstein
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Observación de galaxias y de movimientos
Entorno familiar difícil: madre abandona a padre
Aprendizaje autodidacta- Da cuenta error a Einstein
Universo homogéneo y en constante expansión
Georges Lemaitre desarrolla sus ideas ”Constante”
Nebulosas espirales
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Manchas confusas en el cielo q permitían estudiar expansión
Su luz se desplazaba al extremo rojo del espectro
Efecto Doppler (1842): las ondas de luz y sonido cambian con la distancia
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Cuando un tren se acerca y se aleja, su sonido cambia
Al acercarse un foco, la luz es más azul, al alejarse se enrojece
1922: Comprobado parcialmente en Arizona
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Tonos rojos y tnos azules en distintos extremos de las nebulosas examinadas
Luz de Hubble
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1929: Hubble: telescopio + grande del mundo (L.A., reflector de 250 metros)
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Las nebulosas son galaxias enteras
“variables cefeidas”: astros cuyo brillo varía en intensidad de forma regular
»
1908: Henrietta Levitt: relación matematica et brillo estrella, tamaño y distancia tierra
Calculo distancia de unas veinte nebulosas
»
Cuanto mas lejos está la galaxia, su luz es más roja
Efecto demostrado en miles de galaxias
Fama comparable a Einstein
Demuestra una de las teorías más sorprendentes
Química
• Adelantos siglo XIX
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Cloruro
Acido sulfúrico
Tinte
Alemania sobrepasa a UK
• Linus Pauling
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Permite comprender química, no solo memorizar
Naturaleza del enlace químico gobernada por física
Relación cristales peculiares y arquitectura moléculas
Desarrollo cristalografía Rayos X
• Walter Heitler y Fritz London
– Vinculo electrones y longitudes one + reacciones químicas
– Intercambio electrones:
• Al acercarse átomos de hidrógeno, se intercambian los electrones
• Se produce un billón de veces por segundo
• Cemento: enlace químico de longitud definida
• El intercambio determina la arquitectura de la molécula
Leyes de Pauling
• Primera explicacion atomica de propiedades
observables
• Conocimiento empieza a reconciliarse tb en qumica
– Elementos pueden agruparse de forma sistemática de acuerdo
con sus relaciones electrónicas
– Propiedades químicas explican debilidad o fortaleza enlaces
• Mira: silicato q se rompe en láminas delgadas y transparentes
– enlaces fuertes en dos direcciones y debiles en una tercera
• Talco: silicato con todos los enlaces débiles
• 1939 La naturaleza del enlace químico
– Revoluciona forma de entender la quimica
– Crucial par abiólogos moleculares posguerra IIGM
Reactor
• Frank Whittle
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Autodidacta sobre aviación
Tesis sb avances diseño aeronautico
Vuelo aviones entonces: 240 km/h a 3.000m altura
Hay que alcanzar mayores alturas p evitar viento
Motores pistón gasolina ineficaces en altura
Turbina la solucion:
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eficacia aumenta a grandes alturas
El reactor debe ser algo circular
Mezcla aire y gasolina en compresor para ignición
Gas fluye en chorro p
– impulsar aparato aparato
– Proporciona aire fresco a compreso y reiniciar proceso
• Si turbina y compresor en u mismo eje, solo una parte movil y
mayor potencia q piston
Quien fabrica motor a reaccion
• Power Jets (1936)
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Apoyo a construir reactor con fines comerciales
Compañía financiera q presta 20.000 £
Sociedad: Acciones como pago a Whittle
Contemporáneoa a aumento presupuesto Defensa
• Alemania ocupa zona desmilitarizada Rhile
– Olvido suspicacias frente a posibilidades motor
Matemática
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Hito en la Historia lógica y matemáticas
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Hay límites en la lógica y las matemáticas
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Teorema de Gödel
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No a la base irrefutable matemáticas
Resulta imposible conocer ciertas realidades
Matemáticas no derivan de un solo sistema lógico
Dificultades
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En cq sistema formal coherente, habrá siempre una oración imposible de demostrar y refutar
Coherencia de sistema forma de aritmética indemostrable desde el interior de dicho sistema
Paradoja de Richard
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-> frustración ¿porqué? ¿Hasta qué limites?
Designación con números enteros definiciones sb matemáticas
Ser nº richardiano implica “no tener la propiedad designada por la definición con la que se
corresponde un número entero en el conjunto de definiciones seriadas”
Contradicción sobre el numero n
Fracaso Bertrand Rusell y otros
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Noe s factible crear sistema deductivo unitario
Imposible q numero pequeño de axiomas permitan deducir toda verdad matemática
Intuición matemática abierta Incompatible con la estructura de la física
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Edad Dorada de la Física