100 años de la Teoría General de la Relatividad

einsteinTal día como hoy 25 de noviembre, 100 años ha, Einstein presentaba su obra cumbre en una serie de charlas en la Academia de Ciencias Prusianas de Berlin: la Teoría General de la Relatividad.

Esta teoría, en contra de lo que habitualmente se piensa, no fue una idea luminosa de Einstein, sino el resultado de un duro trabajo realizado durante 10 años, desde la publicación de su Teoría Especial de la Relatividad. En ésta, no se tenía en cuenta la aceleración, y esto molestaba profundamente a Einstein.

Tras una idea genial “la idea más hermosa de mi vida”, formula el Principio de Equivalencia (en un ascensor sin ventanas, no puedes determinar si estás cayendo por efecto de la gravedad, o estás siendo acelerado hacia arriba), y tras una dura lucha con matemáticas intrincadas sobre espacios de geometría curva, dedujo la siguiente ecuación:

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que, de forma sencilla, viene a expresar que: la distribución de materia y energía, obligan al espacio-tiempo a curvarse determinando su geometría, mientras que el espacio-tiempo es el camino por el que deben circular la masa y la energía.

La obtención de la teoría no estuvo exente de altibajos: resultados que no concordaban con las observaciones, errores matemáticos… incluso una competición con el matemático David Hilbert que también estaba tras los pasos de resolver el problema.

Por fin, el mes de noviembre de 2015, publica 4 artículos, cada uno modificando y afinando el anterior, hasta que el 25 de noviembre, Einstein presenta su forma final de la Teoría General de la Relatividad.

Todos los papers de Einstein han sido digitalizados y puede accederse a ellos de manera gratuita online.

Blas Cabrera, un físico canario

blas cabrera y einstein¡Que levante la mano el que conozca algún físico canario famoso! ¿Y español? ¿Ninguno? Aquí va una breve historia de quine tendría que ser tan conocido como Cesar Manrique, Galdós o Krauss.

El físico lanzaroteño Blas Cabrera y Felipe (Lanzarote 1878 – México 1945) hace realidad el dicho “nadie es profeta en su tierra”. Uno de los padres de la física española, destacó por sus estudios sobre el magnetismo y se codeó con personajes como Ramón y Cajal, Marie Curie, Niels Bohr, Erwin Schrödinger y Albert Einstein (en la foto). Sin embargo, sigue siendo un gran desconocido para la mayoría de nosotros.

Blas Cabrera y Felipe nació el 20 mayo de 1878 en Arrecife, Lanzarote. Tres años después la familia se trasladó a Tenerife. En La Laguna fue al colegio y al instituto, y en 1894 viaja a Madrid para estudiar Derecho, como su padre. Sin embargo, Ramón y Cajal le convence para que dejara las letras y se pasara a las ciencias.

Así lo hizo, y termina sus estudios de Física-matemática en la actual Complutense, donde obtiene el título de doctor en Ciencias Físicas y se le nombra catedrático más tarde. Sus experimentos sobre electromagnetismo en el Laboratorio de Investigaciones Físicas le convierten en un experto mundial en la materia, pero sintió la necesidad de perfeccionarse en el extranjero. Viajó a Zurich en 1912 para aprender de Pierre Weiss sobre el magnetismo. En 1923 publicó el libro “Principios de la relatividad” y acompañó a Albert Einstein en su viaje a Madrid.

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Conferencia de Solvay. Blas Cabrera es el tercero por la derecha, sentado. Junto a él, Niels Bohr, uno de los padres de la mecánica cuántica.

En 1928 fue nombrado Miembro del Comité Científico de la VI conferencia de Solvay gracias a la propuesta de Marie Curie y Albert Einstein. Era ésta una reunión trianual que juntaba a las mentes más brillantes de la época: Schrödinger, Planck, Dirac, Lorentz, Rutherford, Heisenberg, Born….

Decidió abandonar España durante la Guerra Civil y huir a París. Pero en 1941 se trasladó a México a causa de la Segunda Guerra Mundial. Allí fue profesor de la Universidad Nacional Autónoma de México. En 1944 publicó su último libro “El magnetismo de la materia”.

Acaba muriendo en 1945 en México a causa del Parkinson.

Nobel de Física para los teóricos de la “partícula de Dios”

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El científico Peter Higgs comparte con François Englert el Premio Nobel de Físca 2013 por su teorización del Bosón de Higgs (también conocida como la ‘partícula de Dios’ en una mala traducción del inglés). La gran importancia de la partícula de Higgs es que a ella se atribuye la propiedad de atraer y mantener juntas al resto de partículas elementales que constituyen la materia visible del universo, así como de explicar el origen de la masa de las partículas subatómicas.

La Real Academia Sueca de las Ciencias en Estocolmo ha querido reconocer la labor de los padres del ‘bosón de Higgs’, una partícula tan escurridiza como famosa. El premio está dotado con casi 1 millón de €.

50 AÑOS BUSCANDO LA CONFIRMACIÓN DE UNA TEORÍA

Fue en julio de 2012 cuando en el CERN se anunció el hallazgo de una partícula que podría ser el bosón de Higgs, que completaría el Modelo Estandar de la Física y la forma de entender el universo. Era la confirmación de una teoría que había realizado casi 50 años antes.

El jurado ha otorgado el premio a los dos investigadores por ser los descubridores “de un mecanismo que contribuye a la comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas”. Higgs y Englert formularon en 1964, de manera independiente, la existencia de la partícula subatómica en el origen de la masa de otras partículas, que se ha conocido como ‘bosón de Higgs’ o ‘bosón escalar’. Se trata de un elemento clave para completar el Modelo Estándar de la física de partículas: la tabla periódica del mundo subatómico y sus reglas, que explican el funcionamiento del universo.

Higgs ha reconocido en varias entrevistas que el Bosón ha “cambiado radicalmente” su vida y que, a sus 83 años, es requerido más que nunca en conferencias de todo el mundo para explicar su teoría sobre la partícula.

La entrega de los Nobel se realizará, de acuerdo a la tradición, en dos ceremonias paralelas el 10 de diciembre, en Oslo para el de la Paz y en Estocolmo los restantes, coincidiendo con el aniversario de la muerte de Alfred Nobel.

El grafeno

El Grafeno está llamado a ser un material tan importante como el acero o el plástico, ya que es una extraordinaria combinación de propiedades físicas y químicas puesto que es mucho mejor conductor que el cobre, es entre 100 y 300 veces más fuerte que el acero y tiene propiedades ópticas únicas.

Aquí les dejo un vídeo sobre algunas propiedades de este nuevo material (en inglés).

Una caída de 39 kilómetros

Felix Baumgartner a punto de saltar

El día 14 de octubre de 2012 será una fecha recordada, porque un austriaco de 43 años, Felix Baumgartner, se lanzó desde una altura de 39000 metros con el propósito de batir cuatro records mundiales: el del salto en caída libre desde una mayor altura (conseguido), el de la mayor velocidad alcanzada por un ser humano sin medios mecánicos (conseguido), el primer hombre en romper la barrera del sonido (por comprobar) y el de mayor tiempo en caída libre (no conseguido por unos 20 segundos).

Han sido 1173 km/h alcanzados en los primeros 40 segundos de la caída. Los que saben algo de física dirán que la velocidad del sonido es de 1230 km/h, pero eso es a nivel del mar. Lo cierto es que a esa  altura de 30 km (9 km más abajo del punto de salida después de caer 40 segundos) la temperatura es de unos 40 grados bajo cero, con lo que la velocidad del sonido sería de unos 1100 km/h. Así pues, y a falta de una confirmación oficial, parece que el señor Baumgartner ha sido más rápido que su propia voz.

Algunos dirán que este hombre está loco y que vaya una forma de gastarse el dinero. Los que tengan tiempo y un cierto nivel de inglés técnico, pueden encontrar algunos objetivos científicos de esta experiencia en la web del evento: http://www.redbullstratos.com/

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Sobre el fin de la Teoría de Einstein

Experimento OPERA

Mucho se está escribiendo y hablando estos días sobre el experimento OPERA, los neutrinos y la velocidad de la luz. Pareciera como si todo el mundo quisiera encontrar un fallo en la teoría de la relatividad especial de Einstein; como si hubiera ganas de cargar contra los físicos,  representados en la figura del genio alemán. Tengo varios amigos que en cuanto salió la noticia no tardaron en exigirme explicaciones, y en mirarme con cierto aire de suficiencia como diciendo “a ver cómo arreglas ahora esto”.

De nada sirve que les indiques que ésta es la forma de avanzar de la Ciencia; que no es la primera, ni será la última vez que algunas teorías físicas son revisadas, reconsideradas e incluso rechazadas, por la aparición de nuevos datos experimentales (como es el caso) o por teorías más completas y sencillas. Que ésa es la grandeza de la Ciencia: el cuestionarse continuamente todo, incluso aquello que pudiera ser lo más básico o fundamental.

Porque la Teoría de la Relatividad es una piedra fundamental en la Física actual, que ha sobrevivido a muchas revisiones y sobre la que se han basado conceptos físicos que explican hechos experimentales o naturales. Por eso, antes de darla por muerta o superada, habrá que comprobar que los resultados publicados estos días por los científicos del CERN son correctos, que son reproducibles y que no están afectados por otras circunstancias.

He leído un artículo muy interesante del sitio Hablando de Ciencia, tituladoEntrevista con el neutrino. Si quieres enterarte un poco más de qué va todo este jaleo, con rigor pero sin grandes tecnicismos, no te lo pierdas.

Premio Nobel de Física 2010

Este pasado fin de semana ha tenido lugar la ceremonia de entrega de los premios Nobel, que ha estado marcada por la ausencia del Nobel de la Paz Liu Xiaobo, recluido por las autoridades de su país, China, que no le han permitido asistir a la ceremonia a recoger el galardón.

En cuanto al resto de premiados, quiero poner especial atención en el de Física, que les correspondió a los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester (UK). El trabajo que les ha valido el millón de euros a los dos científicos, tiene que ver con el estudio de un nuevo material, el grafeno, que preconiza una revolución en diferentes aspectos de nuestra vida.

¿Qué es el grafeno? Se trata de átomos de carbono, un elemento químico abundante y tan importante para la vida, pero dispuesto de una forma especial: en forma de malla con los átomos de carbono ocupando los vértices de hexágonos.

¿Por qué es tan interesante? En esta disposición espacial, el material presenta una gran conductividad eléctrica; los electrones viajan a través de él a velocidades muy elevadas, convirtiéndole en una excelente alternativa al silicio. Este vídeo muestra algunas aplicaciones futuras de este material.

¡Caramba! ¿Y que esperan para empezar a fabricar esto ya?

Pues que obtener este material no es tan sencillo; de hecho es bastante complicado y es lo que impide un desarrollo más rápido de los usos del mismo. En cualquier caso, apuesto a que no tardaremos mucho en disfrutar de artilugios como los del vídeo.

La explicación de Einstein de la Relatividad Especial

Esta es la explicación más sencilla y breve que he encontrado de la Relatividad Especial y, como no, tenía que ser del propio padre la teoría:

La totalidad de los experimentos hacen que tengamos que aceptar que la velocidad del la luz en el vacío es constante. La totalidad de los experimentos en el campo de la óptica nos obligan a aceptar también la equivalencia de todos los sistemas inerciales, es decir, todos los sistemas de referencia derivados de un sistema que se mueve a velocidad constante. Se trataría de un sistema para el que sería válida la ley de inercia de Galileo.

Sin embargo, parece que la ley de la propagación de la luz está en contra del principio de relatividad, que establece que la velocidad de un rayo de luz emitido desde un sistema en movimiento deberá tener distintos valores según la dirección en que se emita.

Esta aparente incompatibilidad se basa en las siguientes premisas no comprobadas:

a) Si dos acontecimientos son simultáneos en un sistema inercial, serán también simultáneos en cualquier otro sistema inercial.

b) La longitud de una regla de medir, la forma y tamaño de un cuerpo rígido y la velocidad de marcha de un reloj son independientes de su movimiento rectilíneo en relación con el sistema de referencia.

Para que la discrepancia desaparezca es preciso desechar ambas premisas no comprobadas. Si se sustituyen con la premisas comprobadas de la equivalencia de los sistemas inerciales y la velocidad constante de la luz en el vacío tenemos que:

1.- El comportamiento de las reglas de medir y los relojes depende del movimiento, y

2.- Las ecuaciones de movimiento de Newton deben ser modificadas, ya que los resultados materiales en los casos de movimiento a grandes velocidades difieren mucho de los cálculos derivados de las ecuaciones newtonianas.

Esta es la descripción más concisa de la relatividad especial.