Cuanto
En física, el término cuanto o cuantio (del latín quantum, plural quanta, que significa cantidad) denota en la física cuántica tanto el valor mínimo que puede tomar una determinada magnitud en un sistema físico, como la mínima variación posible de este parámetro al pasar de un estado discreto a otro.1 Se
habla de que una determinada magnitud esta cuantizada según el valor de
cuanto. Es decir, el cuanto es una proporción determinada por la
magnitud dada.
Un ejemplo del modo en que algunas cantidades relevantes de un sistema físico están cuantizadas se encuentra en el caso de la carga eléctrica de un cuerpo, que sólo puede tomar un valor que sea un múltiplo entero de la carga del electrón. En la moderna teoría cuántica aunque se sigue hablando de cuantización el
término cuanto ha caído en desuso. El hecho de que las magnitudes estén
cuantizadas se considera ahora un hecho secundario y menos definitorio
de las características esenciales de la teoría.
En informática, un cuanto de tiempo es
un pequeño intervalo de tiempo que se asigna a un proceso para que
ejecute sus instrucciones. El cuanto es determinado por el planificador de procesos utilizando algúnalgoritmo de planificación.
EQUIPO 2: RELATIVIDAD, PREDECIBILIDAD Y CAOS
Teoría de la relatividad
La teoría de la relatividad incluye tanto a la teoría de la relatividad especial como la de relatividad general, formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.
La teoría de la relatividad especial, publicada en 1905, trata de la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias, en el que se hacían compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulación de las leyes del movimiento.
La teoría de la relatividad general, publicada
en 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad
newtoniana, aunque coincide numéricamente con ella paracampos gravitatorios débiles y "pequeñas" velocidades. La teoría general se reduce a la teoría especial en ausencia de campos gravitatorios.
El 7 de marzo de 2010 fueron mostrados públicamente los manuscritos originales de Einstein (de 1905) por parte de la Academia Israelí de Ciencias. El manuscrito contiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas redactadas a mano, y fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración.
PREDECIBILIDAD
El término predicción puede referirse tanto a la «acción y al efecto de predecir» como a «las palabras que manifiestan aquello que se predice»; en este sentido, predecir algo es «anunciar por revelación, ciencia o conjetura algo que ha de suceder»
La predicción constituye una de las esencias claves de la ciencia, de una teoría científica o de un modelo científico. Así, el éxito se mide por el éxito o acierto que tengan sus predicciones.
La
predicción en el contexto científico es una declaración precisa de lo
que ocurrirá en determinadas condiciones especificadas. Se puede
expresar a través del silogismo: "Si A es cierto, entonces B también será cierto."
El método científico concluye con la prueba de afirmaciones que son consecuencias lógicas del
corpus de las teorías científicas. Generalmente esto se hace a través
de experimentos que deben poder repetirse o mediante estudios
observacionales rigurosos.
Una
teoría científica cuyas aseveraciones no son corroboradas por las
observaciones, por las pruebas o por experimentos probablemente será
rechazada. El falsacionismo de Karl Popper considera que todas las teorías deben ser puestas en cuestión para comprobar su rigor.
Las
teorías que generan muchas predicciones que resultan de gran valor
(tanto por su interés científico como por sus aplicaciones) se confirman
o se falsean fácilmente y, en muchos campos científicos, las más
deseables son aquéllas que, con número bajo de principios básicos,
predicen un gran número de sucesos.
Dificultad de predicción en numerosos campos de la ciencia:
Algunos
campos de la ciencia tienen gran dificultad de predicción y pronóstico
exacto. En algunos campos la complejidad de datos lo hace difícil (pandemias, demografía, la dinámica de la población, la predicción del clima, la predicción de los desastres naturales y, en general, la meteorología).
La dificultades de predicción obedece a diferentes causas:
- Variables ocultas no conocidas, en ocasiones en un proceso natural intervienen junto con ciertos factores relevantes bien identificables, medibles y cuantificables, otros factores cuya presencia o ausencia es difícil de determinar y cuya presencia tiene una influencia determinante en el resutlado de proceso. Estos factores cuya presencia es difícil o imposible de determinar es lo que se denomina "variable oculta". Las modelos de variables ocultas han sido ampliamente investigados en mecánica cuántica con el fin de construir teorías deterministas que dieran cuenta del resultado aparentemente aleatorio de ciertas medidas.
- Dinámica desconocida o compleja, en ocasiones aunque se conocen todas las variables relevantes para predecir el resultado de un proceso, las relaciones entre estas variables no se conoce con precisión, o cuando éstas se conocen las predicciones basadas en ellas son complicadas por problemas relacionados con la computación o cálculo del efecto previsible de las mismas. En concreto los sistemas con sensiblemente dependientes de las condiciones iniciales, cualquier imprecisión en la determinación de inicial de las variables hará que el valor predicho diverja con el tiempo del valor real. Dado que el sistema atmosférico mundial presenta dependencia sensible de las condiciones iniciales, la predicción del tiempo meteorológico sólo es posible con unos pocos días de antelación.
Las
anteriores explicaciones son compatibles con el determinismo, una
posibilidad más radical que impediría la predicción efectiva es que un
fenómeno fuera efectivamente aleatorio o su comportamiento con el
conocimiento actual no pudiera distinguirse del comportamiento
genuinamente aleatorio.
LA TEORÍA DEL CAOS:
DEFINICIÓN Y EJEMPLO
La Teoría del Caos plantea
que el mundo no sigue un patrón fijo y previsible, sino que se comporta
de manera caótica y que sus procesos y comportamiento dependen, en gran
manera, de circunstancias inciertas. Esto plantea que una pequeña
variación en el sistema o
en un punto del mismo puede provocar que en un lapso de tiempo a futuro
éste presente un comportamiento completamente diferente e impredecible.
No es propiamente una teoría, sino un gran campo de investigación abierto que abarca numerosas líneas de pensamiento.
De acuerdo a su definición, los sistemas dinámicos se clasifican básicamente en 3 tipos:
- Estables
- Inestables
- Caóticos
- Los sistemas estables tienden a un punto a lo largo del tiempo o siguen una misma órbita, sus ecuaciones características, condiciones iniciales, sus límites, elementos y relaciones nos permiten conocer su evolución a través del tiempo, es decir, sabemos hacia donde lo dirige su atractor.
- Los sistemas inestables, en cambio, no se guían por atractores, se escapan de éstos y no tienden hacia un punto.
- En los sistemas caóticos de pueden conocer sus ecuaciones y sus condiciones iniciales fijas, sin embargo la mas mínima variación provoca una evolución radical en su comportamiento.
- Un sistema debe presentar las siguientes propiedades para ser considerado caótico:
- Sensibilidad a las condiciones iniciales
- Debe ser transitivo
- Sus órbitas periódicas deben formar un conjunto denso en una región compacta del espacio fisico.
EL EFECTO MARIPOSA
El
“efecto mariposa” es un concepto que hace referencia a la noción del
tiempo a las condiciones iniciales dentro del marco de la teoría del
caos. La idea es que, dadas unas condiciones iniciales de un determinado
sistema caótico, la más mínima variación en ellas puede provocar que el
sistema evolucione en formas completamente diferentes. Sucediendo así
que, una pequeña perturbación inicial, mediante un proceso de
amplificación, podrá generar un efecto considerablemente grande a
mediano o corto plazo de tiempo.
Un
ejemplo claro sobre el efecto mariposa es soltar una pelota justo sobre
la arista del tejado de una casa varias veces; pequeñas desviaciones en
la posición inicial pueden hacer que la pelota caiga por uno de los
lados del tejado o por el otro, conduciendo a trayectorias de caída y
posiciones de reposo final completamente diferentes. Cambios minúsculos
que conducen a resultados totalmente divergentes.
Su nombre proviene de las frases: “el aleteo de las alas de una mariposa se puede sentir al otro lado del mundo” (proverbio chino) o “el aleteo de las alas de una mariposa pueden provocar un Tsunami al otro lado del mundo” así como también “El simple aleteo de una mariposa puede cambiar el mundo”.
EQUIPO 3: NÚCLEO, RADIACTIVIDAD
Núcleo atómico
El núcleo atómico es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,9% de la masa total del átomo.
Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones se repelen entre sí (como los polos iguales de dos imanes). La cantidad de protones en el núcleo (número atómico), determina el elemento químico al
que pertenece. Los núcleos atómicos no necesariamente tienen el mismo
número de neutrones, ya que átomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes, es decir son isótopos del elemento.
La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimento de Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicos de helio emitidos
por rocas radiactivas. La mayoría de esas partículas traspasaban la
lámina, pero algunas rebotaban, lo cual demostró la existencia de un
minúsculo núcleo atómico.
radioactividad
La radiactividad (o radioactividad) puede considerarse un fenómeno físico natural por el cual algunos cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc.
Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes).
Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u
otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos
elementos, que son capaces de transformarse en núcleos de átomos de
otros elementos.
La radiactividad (o radioactividad) puede considerarse un fenómeno físico natural por el cual algunos cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc.
Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes).
Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, que son capaces de transformarse en núcleos de átomos de otros elementos.
Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes).
Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, que son capaces de transformarse en núcleos de átomos de otros elementos.
Fusión (cambio de estado)
La fusión es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los átomos, los cuales vibran con más rapidez a medida que ganan energía.
El proceso de fusión de la materia es el mismo que el de fundición,
pero este último término se aplica generalmente a sustancias como los
metales, que se licúan a altas temperaturas, y a sólidos cristalinos.
Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusión, el calor
que se suministra es absorbido por la sustancia durante su
transformación, y no produce variación de su temperatura. Este calor
adicional se conoce como calor de fusión. El término fusión se aplica
también al proceso de calentar una mezcla de sólidos para obtener una
disolución líquida simple.
Tabla con los puntos de fusión de algunas sustancias
Cuerpos puros Punto de fusión / solidificación (°C) Punto de ebullición (°C) H2O 0 °C 100 °C Ciclohexano 6 °C 81 °C Mercurio -39 °C 357 °C Hierro 1538 °C 2862 °C Oxígeno -218 ºC -183 ºC Etanol -114 ºC 78,37 ºC
La fusión es un proceso físico que consiste en el cambio de estado de la materia del estado sólido al estado líquido por la acción del calor. Cuando se calienta un sólido, se transfiere calor a los átomos, los cuales vibran con más rapidez a medida que ganan energía.
El proceso de fusión de la materia es el mismo que el de fundición,
pero este último término se aplica generalmente a sustancias como los
metales, que se licúan a altas temperaturas, y a sólidos cristalinos.
Cuando una sustancia se encuentra a su temperatura de fusión, el calor
que se suministra es absorbido por la sustancia durante su
transformación, y no produce variación de su temperatura. Este calor
adicional se conoce como calor de fusión. El término fusión se aplica
también al proceso de calentar una mezcla de sólidos para obtener una
disolución líquida simple.
Tabla con los puntos de fusión de algunas sustancias
| Cuerpos puros | Punto de fusión / solidificación (°C) | Punto de ebullición (°C) |
|---|---|---|
| H2O | 0 °C | 100 °C |
| Ciclohexano | 6 °C | 81 °C |
| Mercurio | -39 °C | 357 °C |
| Hierro | 1538 °C | 2862 °C |
| Oxígeno | -218 ºC | -183 ºC |
| Etanol | -114 ºC | 78,37 ºC |
Fisión nuclear
En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).
En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones (generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).
Mecanismo[editar]
La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico, lo que supone que se liberan cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la liberada en las reacciones químicas convencionales, en las que están implicadas las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.
La fisión se puede inducir por varios métodos,
incluyendo el bombardeo del núcleo de un átomo fisionable con una
partícula de la energía correcta; la partícula es generalmente un
neutrón libre. Este neutrón libre es absorbido por el núcleo, haciéndolo
inestable (a modo de ejemplo, se podría pensar en la inestabilidad de
una pirámide de naranjas en el supermercado, al lanzarse una naranja
contra ella a la velocidad correcta). El núcleo inestable entonces se
partirá en dos o más pedazos: los productos de la fisión que incluyen
dos núcleos más pequeños, hasta siete neutrones libres (con una media de
dos y medio por reacción), y algunos fotones.
Los núcleos atómicos lanzados como productos de la fisión pueden ser varios elementos químicos.
Los elementos que se producen son resultado del azar, pero
estadísticamente el resultado más probable es encontrar núcleos con la
mitad de protones y neutrones del átomo fisionado original.
Los productos de la fisión son generalmente altamente radiactivos, no son isótopos estables; estos isótopos entonces decaen, mediante cadenas de desintegración.
La fisión de núcleos pesados es un proceso exotérmico, lo que supone que se liberan cantidades sustanciales de energía. El proceso genera mucha más energía que la liberada en las reacciones químicas convencionales, en las que están implicadas las cortezas electrónicas; la energía se emite, tanto en forma de radiación gamma como de energía cinética de los fragmentos de la fisión, que calentarán la materia que se encuentre alrededor del espacio donde se produzca la fisión.
La fisión se puede inducir por varios métodos,
incluyendo el bombardeo del núcleo de un átomo fisionable con una
partícula de la energía correcta; la partícula es generalmente un
neutrón libre. Este neutrón libre es absorbido por el núcleo, haciéndolo
inestable (a modo de ejemplo, se podría pensar en la inestabilidad de
una pirámide de naranjas en el supermercado, al lanzarse una naranja
contra ella a la velocidad correcta). El núcleo inestable entonces se
partirá en dos o más pedazos: los productos de la fisión que incluyen
dos núcleos más pequeños, hasta siete neutrones libres (con una media de
dos y medio por reacción), y algunos fotones.
Los núcleos atómicos lanzados como productos de la fisión pueden ser varios elementos químicos.
Los elementos que se producen son resultado del azar, pero
estadísticamente el resultado más probable es encontrar núcleos con la
mitad de protones y neutrones del átomo fisionado original.
Los productos de la fisión son generalmente altamente radiactivos, no son isótopos estables; estos isótopos entonces decaen, mediante cadenas de desintegración.
Fisión fría y rotura de pares de nucleones[editar]
La mayor parte de las investigaciones sobre
fisión nuclear se basan en la distribución de masa y energía cinética de
los fragmentos de fisión. Sin embargo, esta distribución es perturbada
por la emisión de neutrones por parte de los fragmentos antes de llegar a
los detectores.
Aunque con muy baja probabilidad, en los
experimentos se han detectado eventos de fisión fría, es decir
fragmentos con tan baja energía de excitación que no emiten neutrones.
Sin embargo, aún en esos casos, se observa la rotura de pares de
nucleones, la que se manifiesta como igual probabilidad de obtener
fragmentos con número par o impar de nucleones.
Los resultados de estos experimentos permiten comprender mejor la
dinámica de la fisión nuclear hasta el punto de escisión, es decir,
antes de que se desvanezca la fuerza nuclear entre los fragmentos.
La mayor parte de las investigaciones sobre
fisión nuclear se basan en la distribución de masa y energía cinética de
los fragmentos de fisión. Sin embargo, esta distribución es perturbada
por la emisión de neutrones por parte de los fragmentos antes de llegar a
los detectores.
Aunque con muy baja probabilidad, en los
experimentos se han detectado eventos de fisión fría, es decir
fragmentos con tan baja energía de excitación que no emiten neutrones.
Sin embargo, aún en esos casos, se observa la rotura de pares de
nucleones, la que se manifiesta como igual probabilidad de obtener
fragmentos con número par o impar de nucleones.
Los resultados de estos experimentos permiten comprender mejor la
dinámica de la fisión nuclear hasta el punto de escisión, es decir,
antes de que se desvanezca la fuerza nuclear entre los fragmentos.
