domingo, 31 de agosto de 2014




 
UNIVERSO: LOS PRIMEROS SEGUNDOS. La inflación.

En la cosmología moderna, el origen del Universo es el instante en que apareció toda la materia y la energía que existe actualmente en el universo como consecuencia de una gran explosión. Una postulación denominada Teoría del Big Bang. Esta postulación es abiertamente aceptada por la ciencia en nuestros días y conlleva que el universo podría haberse originado hace entre 13.700 millones de años, en un instante definido. 1 2 En la década de 1930, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble confirmó que el universo se estaba expandiendo, fenómeno que Albert Einstein con la teoría de la relatividad general había predicho anteriormente. Sin embargo, el propio Einstein no creyó en sus resultados, pues le parecía absurdo que el universo se encontrara en infinita expansión, por lo que, agregó a sus ecuaciones la famosa "constante cosmológica", (dicha constante resolvía el problema de la expansión infinita) a la cual posteriormente denominaría él mismo como el mayor error de su vida. Por esto Hubble fue reconocido como el científico que descubrió la expansión del universo.

Existen diversas teorías científicas acerca del origen del universo. Las más aceptadas son la del Big Bang y la teoría Inflacionaria, que se complementan.
En la comunidad científica tiene una gran aceptación la teoría inflacionaria, propuesta por Alan Guth y Andrei Linde en los años ochenta, que intenta explicar los primeros instantes del universo. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como los que hay cerca de un agujero negro. Supuestamente nada existía antes del instante en que nuestro universo era de la dimensión de un punto con densidad infinita, conocida como una Singularidad espacio temporal singularidad. En este punto se concentraban toda la materia, la energía, el espacio y el tiempo. Según esta teoría, lo que desencadenó el primer impulso del Big Bang es una "fuerza inflacionaria" ejercida en una cantidad de tiempo prácticamente inapreciable. Se supone que de esta fuerza inflacionaria se dividieron las actuales fuerzas fundamentales.

Este impulso, en un tiempo tan inimaginablemente pequeño, fue tan violento que el universo continúa expandiéndose en la actualidad. Hecho que fue corroborado por Edwin Hubble. Se estima que en solo 15 x 10-33 segundos ese universo primigenio multiplicó sus medidas.
La teoría del Big Bang consiste en que el universo que antes era una singularidad infinitamente densa, matemáticamente paradójica, en un momento dado explotó y liberó una gran cantidad de energía y materia separando todo hasta ahora.

El universo después del Big Bang comenzó a enfriarse y a expandirse, este enfriamiento produjo que tanta energía comenzara a estabilizarse. Los protones y los neutrones se "crearon'" y se estabilizaron cuando el universo tenía una temperatura de 100.000 millones de grados, aproximadamente una centésima de segundo después del inicio. Los electrones tenían una gran energía e interactuaban con los neutrones, que inicialmente tenían la misma proporción que los protones, pero debido a esos choques los neutrones se convirtieron mas en protones que viceversa. La proporción continuó bajando mientras el universo se seguía enfriando, así cuando se tenía 30.000 millones de grados (una décima de segundo) había 38 neutrones por cada 62 protones y 24 a 76 cuando tenía 10.000 millones de grados (un segundo).

Lo primero en aparecer fue el núcleo del deuterio, casi a 14 segundos después, cuando la temperatura de 3.000 millones de grados permitía a los neutrones y protones permanecer juntos. Para cuando estos núcleos podían ser estables, el universo necesitó de algo más de tres minutos, cuando esa bola incandescente se había enfriado a unos 1.000 millones de grados. Ejemplos de estas teorías en relación al origen del universo son: Teoría Heliocéntrica de Nicolás Copérnico, Teoría del universo estático y uniforme, La teoría heliocéntrica de Aristarco de Samos, entre las que destacan aun mas.
Formalmente para que todo lo expuesto aquí pueda ser válido, los científicos necesitan de una materia adicional a la conocida (o más propiamente vista) por el hombre. Varios cálculos han demostrado que toda la materia y la energía que conocemos es muy poca en relación a la que debería existir para que el Big Bang sea correcto. Por lo que se postuló la existencia de una materia hipotética para llenar ese vacío, a la cual se la llamo materia oscura ya que no interactúa con ninguna de las fuerzas nucleares (fuerza débil y fuerte) y ni el electromagnetismo, sólo con la fuerza gravitacional.


http://youtu.be/Xc_DDvGTz4E


El Universo "Cosmología"

La ciencia que estudia la estructura del universo es la cosmología. Los físicos, matemáticos y astrónomos que se dedican a interpretar todos los fenómenos observados y explican su origen y evolución son los cosmólogos.
Para analizar las propiedades del universo en su conjunto se realizan esquemas hipotéticos de cómo sería el universo bajo ciertas condiciones llamadas modelos cosmológicos; si esos modelos son válidos podrán identificarse a través de los datos observacionales.
Los modelos cosmológicos tienen en común el siguiente postulado: el universo debe verse de la misma manera, para un observador en cualquier lugar en que se encuentre lo que se define como "principio cosmológico". Se establece así la homogeneidad del espacio. Otro postulado, más ambicioso, dice que el universo debe parecer igual a todo observador, en cualquier punto y en cualquier época, se lo conoce como "principio cosmológico perfecto".
Es la teoría del estado estacionario del universo que se desarrolló a partir de estos postulados y dice lo siguiente: el universo debe verse idéntico desde cualquier lugar y no debe experimentar cambios en el tiempo.
Como hemos mencionado el corrimiento al rojo de las galaxias verifica que el universo se expande y, por lo tanto, aumenta de tamaño; ahora bien, si la teoría del estado estacionario es válida no podría explicar dicha expansión. Si se considera que la expansión se desarrolló a lo largo de un tiempo infinitamente largo, la materia del universo habría llegado a diluirse hasta el punto de que no quedaran galaxias para observar, a menos que se hayan ido formándose continuamente otras nuevas.
Por otra parte, la materia que compone un universo en estado estacioanrio, debe formarse a una velocidad elevada, suficiente para que se mantuviese una densidad de materia más o menos constante; esto implica que un observador de un universo en estado estacionario detectaría en cualquier instante y lugar, un mismo número promedio de galaxias viejas y jóvenes.
Este universo exige entonces la continua creación de materia (y/o de energía); en esas condiciones el ritmo de creación de materia debería ser tan alto como para ser detectado y hasta hoy, sin embargo, no se ha logrado ninguna evidencia al respecto. Esto hace dudar sobre un estado estaconario para el universo.
Si en lugar de ambos postulados, sólo se cumple el primero (principio cosmológico), el universo sería "finito" (se ve igual en cualquier sitio, pero no en cualquier tiempo). Como está en expansión, las distancias cambian de modo continuo: a medida que se expande, los astros se sepáraran unos de otros. En otras palabras: las dimensiones del universo varían con el tiempo; y esto implica que un modelo de universo que contemple únicamente el principio cosmológico es el de un universo en evolución. Por otro lado, al expandirse, el volumen del universo aumenta paulatinamente y por lo tanto la densidad decrece con el tiempo como fenómeno responsable de esa expansión.
Con el transcurso del tiempo, al aumentar la distancia entre los astros, la atracción gravitatoria mutua habría disminuido, reduciéndose entonces la velocidad de expansión. En otras palabras, la expansión del universo podría no haber sido siempre igual: al comienzo debió ser más rápida que la que se observa hoy.


http://youtu.be/J5MPS45OKGE


 
LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO (EA)
  La onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio.A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío.
Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya frecuencia está dentro del rango de la luz visible.
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas.
Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.


http://youtu.be/MlUHEGSqllo 

  
¿QUÉ ES LA LUZ? LUZ naturaleza y propiedades


La óptica es la parte de la física que estudia la luz y los fenómenos relacionados con ella, y su estudio comienza cuando el hombre intenta explicarse el fenómeno de la visión.
Diferentes teorías se han ido desarrollando para interpretar la naturaleza de la luz hasta llegar al conocimiento actual.

Modelo corpuscular.
Se la conoce como teoría corpuscular o de la emisión. A finales del siglo XVI, con el uso de lentes e instrumentos ópticos, empezaran a experimentarse los fenómenos luminosos, siendo el holandés Willebrord Snell, en 1620, quién descubrió experimentalmente la ley de la refracción, aunque no fue conocida hasta que, en 1638, René Descartes (1596-1650) publicó su tratado: Óptica. Descartes fue el primer gran defensor de la teoría corpuscular, diciendo que la luz se comportaba como un proyectil que se propulsaba a velocidad infinita, sin especificar absolutamente nada sobre su naturaleza, pero rechazando que cierta materia fuera de los objetos al ojo.
Explicó claramente la reflexión, pero tuvo alguna dificultad con la refracción.
Según Newton, las fuentes luminosas emiten corpúsculos muy livianos que se desplazan a gran velocidad y en línea recta. Podemos fijar ya la idea de que esta teoría además de concebir la propagación de la luz por medio de corpúsculos, también sienta el principio de que los rayos se desplazan en forma rectilínea.

Modelo ondulatorio.
Propugnada por en el año 1678, describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido.
Propuso el modelo ondulatorio, en el que se defendía que la luz no era mas que una perturbación ondulatoria, parecida al sonido, y de tipo mecánico pues necesitaba un medio material para propagarse. Supuso tres hipótesis:
todos los puntos de un frente de ondas eran centros emisores de ondas secundarias;
de todo centro emisor se propagaban ondas en todas direcciones del espacio con velocidad distinta en cada medio;
como la luz se propagaba en el vacío y necesitaba un material perfecto sin rozamiento, se supuso que todo el espacio estaba ocupado por éter, que hacía de soporte de las ondas.
hora, como los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportaran en el vacío, para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó éter.
Podemos decir que la luz es toda radiación electromagnética capaz de ser percibida por nuestro sentido de la vista. El intervalo de frecuencias de las radiaciones que componen la luz solamente está delimitado por la capacidad del órgano de la visión.
La luz que nosotros percibimos será siempre formada por radiaciones correspondientes a grandes cantidades de frecuencias. El láser constituye la única radiación visible formada por radiaciones de la misma longitud de onda todas ella. La luz, en un medio homogéneo, se propaga en línea recta. Cada una de las direcciones de propagación de la luz es un rayo luminoso. Un conjunto de rayos que parten de un punto es un haz. Si el punto de donde proceden los rayos está muy alejado se consideran paralelos.
http://youtu.be/14nDZDklZZM


Teoría de la Relatividad - Viaje a la Relatividad 
 
 
http://youtu.be/g27s_OdiTvo

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