Edad Dorada de la FÃsica

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 • 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 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 • -> desarrollo lógica -> concepción + coherente del mundo • Nitrógeno – Un efecto anómalo • Similitud actuación hidrógeno al pasar radiación • Desintegración átomos de nitrógeno • -> División átomo al trasmutar nitrógeno en hidrógeno y oxígeno • El bombardeo del núcleo de helio al núcleo de hidrógeno desplaza un protón (Núcleo de hidrógeno)-> 4+14-1: 17 • Consecuencias • Carácter transmutable de la naturaleza • Nuevas vías estudio átomo • 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 • 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 • Convencido de algo semejante al neutrón • Estudio rayos gamma • Forma intensa de luz desprendida al bombardear elementos ligeros con partículas alfa • Sorpresa: Berilio no se desintegraba • H.C Webster: “la radiación del berilio emitida en el mismo sentido de las partículas alfa era mas fuerte que en sentido contrario • 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 • Un protón es 1368 veces mas pesado q electrón: imposible q los desaloje • Chadwick contraataca • 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 • Astronomía: Ámbito apropiado descubrimientos física • Impacto Einstein • Se pasa a pensar en universo en movimiento • Observación de galaxias y de movimientos • Demuestra Universo en expansión o contracción • Metedura pata: modifica cálculos p evitar idea movimiento • Alexander Friedmann: obliga recapacitar Einstein • 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 • 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 • 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 • Tonos rojos y tnos azules en distintos extremos de las nebulosas examinadas • Luz de Hubble • 1929: Hubble: telescopio + grande del mundo (L.A., reflector de 250 metros) • 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 • Cloruro • Acido sulfúrico • Tinte • Alemania sobrepasa a UK • Linus Pauling • 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 • 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: • 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) • 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 • Hito en la Historia lógica y matemáticas • Hay límites en la lógica y las matemáticas • -> frustración ¿porqué? ¿Hasta qué limites? • Teorema de Gödel • No a la base irrefutable matemáticas • Resulta imposible conocer ciertas realidades • Matemáticas no derivan de un solo sistema lógico • Dificultades • 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 • 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 • 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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