domingo, 28 de noviembre de 2010

Espín y Objetividad; hacia un nuevo paradigma en la ciencia

La objetividad, junto a la exactitud, han sido de las características principales de la física desde su constitución como ciencia[1]; la no intervención del observador en un experimento, se convirtió en una regla indispensable de la práctica científica; la objetividad predicaba una ciencia libre de valores; es decir, libre de los prejuicios y opiniones personales de quienes hacen ciencia. El sujeto cognoscente al estar en contacto con el objeto a conocer, debía ver a éste aislando su propia manera de pensar o sentir; esa debía ser la relación objeto sujeto; una relación objetiva, cuya prioridad suprema es el objeto en si mismo.

Sin embargo, en el experimento mental propuesto por Albertr Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen, más conocido como experimento EPR,  se demuestra que un aspecto crucial en el mundo subatómico lo es el sujeto observador. El Spin o giro del electrón, como ya se mencionó ( ver entrada "Experimento EPR"), depende del eje de referencia que ha seleccionado el observador; y esto más; el segundo electrón interpretara dicho eje de referencia como suyo también. Así,  en física cuántica el observador no sólo es necesario para apreciar las propiedades de los fenómenos en el mundo subatómico; sino también para provocar la aparición de dichas propiedades.

De esta forma, el papel del observador se convierte en parte fundamental, traspasando la objetividad impuesta por la física newtoniana: al respecto Fridtjof Capra, físico estadounidence, escribe:

Por ejemplo, mi decisión consciente sobre la manera de observar un electrón determinará hasta cierto punto las propiedades de este electrón. Si le hago una pregunta considerándolo como partícula, me responderá como partícula; si, en cambio, le hago una pregunta considerándolo una onda, me responderá como onda. El electrón no tiene propiedades objetivas que no dependen de mi mente. En física atómica es imposible mantener la distinción cartesiana entre la mente y la materia, entre el observador y lo observado. No se puede hablar de la naturaleza sin hablar, al mismo tiempo, sobre uno mismo[2].

La física cuántica, por lo tanto, rompe el ideal clásico de una descripción objetiva de la naturaleza, en donde el observador no puede intervenir con su sistema de valores en las teorías y conclusiones. El viejo dogma de una ciencia libre de valores queda invalidado con los experimentos cuánticos ¿Interesante, no? Desde una ciencia dura, objetiva y exacta como la física, surge una nueva forma de hacer ciencia, en donde los constructos subjetivos, los cuales eran vetados y eliminados de forma radical, retoman la  validez perdida, llevando a la ciencia a un nuevo escenario; en donde los significados, creencias, valores y estados subjetivos, adquieren protagonismo; dándole a la ciencia una nueva orientación, de emancipadora y no solo de una simple observadora aséptica de la realidad[3].

Para Capra, si bien, las profundas investigaciones que realizan los investigadores están separadas de sus sistemas de valores, el paradigma dentro de la cual éstas se llevan a cabo, jamás estará libre de valores. Es decir, las conclusiones que los científicos sacan acerca de sus observaciones en la realidad, están íntimamente relacionadas con sus ideas, conceptos, modelos de pensamiento y por ende, con su sistema de valores. No se puede separar al observador de lo observado; en física cuántica, ambos establecen una relación, la cual es más importante, que los protagonistas de la misma


[1] Tippens, Paul. Física, conceptos y aplicaciones. Editorial McGraw-Hill. México, 2001. Pág. 723

[2] CAPRA Fridtjof. El Punto Crucial. Editorial Integral. Barcelona España, 1985. Pág. 95

[3] Tobar, Anneliza. Ensayo sobre Pobreza, salud mental y Psicología. FLACSO. Guatemala, 2007

lunes, 22 de noviembre de 2010

Entrevista con el Dr. Gustavo Ponce

En el siguiente enlace pueden apreciar una entrevista que le realizaron a nuestro querido Dr. Gustavo Ponce (Q.D.D.G.) hablando acerca de la espintronica, los alumnos de Fisica Moderna II del tercer periodo del año 2009.
Esperamos esto sea de mucho provecho para ustedes.


http://www.youtube.com/watch?v=riiBQLNFOqg

sábado, 20 de noviembre de 2010

Decaimiento Beta

Pensarán que al hablar del decaimiento "beta" nos hemos salido del tema principal del blog; sin embargo, queremos compartir con ustedes una experiencia de aprendizaje muy significativa, que también tiene que ver con física moderna.

Explorando en la web, nos encontramos con una simulación virtual del decaimiento beta; esta simulación fue elaborada por la universidad de Colorado, la pueden encontrar en el siguiente enlace:

decaimiento beta

La simulación se puede realizar con uno ó varios átomos, desde el hidrogeno-3, el carbono-14 o se puede personalizar.

Al hacer la simulación del decaimiento beta para el Hidrógeno-3 observamos que:

  • Después del decaimiento, el Hidrógeno-3 se convierte en Helio-3
  • Al decaer el hidrogeno-3 se libera (irradia)  un electrón y un antineutrino
  • El numero atómico aumenta en el decaimiento, ya que de un sólo protón (que tiene el Hidrógeno) en el núcleo, aumenta a dos (número atómico del Helio)
  • El número de masa (A) se mantiene igual; ya que el decaimiento va de Hidrógeno-3 a Helio-3; es decir, el numero de masa "3" es el mismo, antes y después del decaimiento

Algo importante de recalcar, es que, como expusimos en las observaciones anteriores, el átomo de hidrógeno-3  se convertirá en helio-3 ya que,  un "decaimiento"se caracteriza por un aumento en el número átomico en un factor de uno; así que, si observamos la tabla periódica de los elementos notaremos que el Helio prosede al Hidrógeno en el orden Z (número atómico), además son los únicos dos elementos que están en el primer nivel de energia.

Ahora bien, al realizar la simulación para el carbono-14 se observan las sigueintes similitudes, con respecto al decaimiento del hidrógeno-3:

  • En el decaimiento del Carbono -14 siempre se observa la liberación (irradiación) de un electrón y un antineutrino.
  • Al igual que con el Hidrogeno-3, para el decaimiento del carbono.14 el número de masa no cambia, ya que después del decaimiento se convierte en Nitrogeno-14 ( A=14 antes y despues)
  • También, como sucede con el decaimiento del Hidrógeno-3, en el decaimiento del Carbono 14 el número átomico aumenta en "uno", por lo que se convierte en Nitrogeno, siguiendo siempre el orden Z, de la tabla periódica.
Algo importante de recalcar, es que el carbono 14 tarda más tiempo en decaer que el hidrogeno-3; esto debido a que el primero, tiene un núcleo más pesado.

Si ahora se realiza la simulación con multiples átomos de hidrogeno-3, se puede observar lo siguiente

  • Los núcleos de Hidrógeno no decaen al mismo tiempo
  • El decaimiento sigue un patrón específico ( exponencial)
  • los electrones y antineutrinos, de cada átomo de hidrógeno producto del decaimiento, se dispersan en direcciones diferentes
Con esta simulación se puede comprobar que, como en efecto manda la teoría, el decaimiento sigue un patron exponencial. Esto es facil de determinar, ya que el simulador en la parte superior muestra una gráfica de los tiempos de decaimiento para cada uno de los 99 átomos  simulados.

Si por ejemplo, pausamos la simulación cada cinco años ( esto se indica en la parte superior de la pantalla) y anotamos el número de átomos de hidrógeno-3 remanentes despues de cada periodo de tiempo ( 5 años como tiempo estimado) observaremos que el decaimiento muestra un patron exponencial; es decir, en lenguaje netamente matemático, el decaimiento sigue la gráfica de una función exponencial.


TiempoNúmero remanente de átomos de H-3
099
575
1051
1537
2030
2520
3015
3511
4010