Otra mudanza

Este último año ha venido lleno de cambios. Cambio de empresa, cambio de actividad laboral e independencia en casa propia. Solo me quedaba cambiar el blog.

Después de año y medio de funcionamiento esta afición me ha proporcionado muchas más alegrías, y lectores, de las que nunca llegue a imaginar. Con el tiempo, los textos se han hecho más largos y he ido mejorando el diseño dentro de mis limitaciones y los problemas de Blogger. Para evitarlos, hace unos meses estuve pensando en migrar a Wordpress siguiendo el ejemplo de otros blogs. Tengo que agradecer los consejos de Shora y Alpoma sobre el alojamiento y los pasos a seguir en la migración pero la falta de tiempo para el traslado y el mantenimiento posterior me hicieron dudar y deje aparcada la idea.

Y en eso estábamos cuando, gracias a una compañera, surgió la oportunidad de colaborar con RedGiga, una empresa que desde 1.998 viene creando y desarrollando negocios web, blogs y comunidades virtuales en Internet. Ellos se ofrecieron a integrar mi blog dentro de su red, poner la infraestructura y el mantenimiento y dejarme a mí toda la parte de contenidos. Espero que esto me deje algo más de tiempo para dedicarme a escribir anotaciones que es lo que realmente me gusta.

Para bien o para mal, Cienciadebolsillo.com mantendrá el mismo estilo ya que el autor sigue siendo el mismo. Si espero ampliar un poco el tipo de contenidos introduciendo algo más de tecnología como me pide mi lado “ingenieril”. Por otro lado, me he comprometido a subir algo la frecuencia de publicación, al menos un texto semanal, algo que más de uno me habíais pedido con anterioridad.

RedGiga ha creado la nueva página y se ha encargado de copiar todos los textos anteriores que también permanecerán aquí. A partir de ahora este blog se traslada a cienciadebolsillo.com y también cambia la dirección de sindicación (http://feeds.feedburner.com/ciencia_de_bolsillo). Esta es la dirección principal con la entrada reducida, en la parte inferior hay una experimental con texto completo de las anotaciones. En unos días espero que también este preparada la sindicación de comentarios.

Tengo que pediros que cambiéis las suscripciones con la nueva dirección y que me comentéis cualquier posible problema que espero que sean pocos. También agradecería que los que tengáis enlaces los cambies a la nueva dirección.

Y para empezar la nueva etapa, un aniversario. 30 años de la vida sin fotosíntesis. ¡Nos vemos!

¿Alguien se acuerda de las pulseras magnéticas?

Fue una plaga que arraso con todo. De la noche a la mañana las muñecas se llenaron de pulseras. El tiempo puso cada cosa en su sitio y las pulseras en los cajones pero, desgraciadamente, añadir un par de imanes sigue consiguiendo que un producto normalito multiplique su precio por diez.

¿Un invento moderno? ¿Un gran descubrimiento científico? Más bien no.

“Paracelso utilizaba un imán para aspirar las enfermedades del cuerpo y enterrarlas dentro de la Tierra”
Carl Sagan, El mundo y sus demonios, pg. 74

¿Entonces un remedio olvidado que al fin es redescubierto? Difícilmente. Muchos supuestos remedios se olvidan por una buena razón. A finales de los ochenta se vendieron en España millones de pulseras magnéticas. Seguro que todos los que tengan edad suficiente conocen a alguien que la compro y que ahora no la lleva. ¿Tal vez porque dejaron de funcionar? O quizás porque nunca lo hicieron.


Que fácil y que agradable seria tener ese remedio. Sobre todo en caso de enfermedades y problemas de salud. Tal vez sea comprensible que llevemos quinientos años, o toda la historia, soñando con soluciones mágicas para ellos. Pero, en alguien momento, hay que volver a la realidad. En la época de Paracelso la gente moría más joven, más enferma y en peores condiciones que en la actualidad. No creo que supiesen más que nosotros.

Y puestos extraer dinero es mejor ir rotando las ofertas. Una vez vendidas las pulseras magnéticas, se puede pasar a los collares de ámbar o a las piedras y cristales curativos. Un cambio imprescindibles para justificar el gasto, para olvidar la absoluta ineficacia de los métodos anteriores y para continuar manteniendo el negocio. Y la gente sigue comprando con la misma fe en que, esta vez si, sea la solución perfecta.

No es mi intención criticar a las personas que compran estos objetos sino a los organizadores y propagandistas de estas supuestas “terapias”. Todos somos susceptibles a autoengañarnos cuando están en juego determinados deseos y necesidades. Yo mismo tengo mis puntos vulnerables aunque estén en ámbitos distintos. Lo cierto es que esta anotación es sobre todo para sacarme la frustración de ver como un familiar muy cercano se ha gastado sus penosamente acumulados ahorros en un “cubre colchón y almohada magnéticos”. Algo que no he sido capaz de evitar y aun me duele.

Categoría: Ciencia en general

Vapor sobresaturado, rastros de burbujas y contadores Geiger – Segunda parte

¿Buscando algo inestable para tu detector de partículas casero? ¿Qué tal un liquido a punto de entrar en ebullición?


Con ese principio básico, Donald Glaser desarrollo a mediados del siglo XX la cámara de burbujas. En esencia era un cilindro que contenía un líquido transparente a una temperatura justo por debajo de su punto de ebullición. Pero esa temperatura depende de la presión. Moviendo un pistón descendía la presión y comenzaban a formarse burbujas mientras el líquido entraba rápidamente en ebullición. Y, al igual que en la cámara de niebla, la radiación favorecía la formación de iones y estos la formación de burbujas. Burbujas que crecían rápidamente al disminuir la presión.

Así que el problema se trasladaba a la detección, entre un montón de burbujas, de un rastro, una trayectoria, que nos indicase la presencia de radiación, su carga eléctrica e incluso su velocidad. Para ello se utilizaban conjuntos de cámaras dispuestos alrededor del cilindro. Este logro proporcionaría el premio Nobel a su inventor.


Pero no puedo acabar sin hablar del contador de partículas mas conocido y “peliculero” de todos. El contador Geiger. Este detector tiene un principio similar a los anteriores. Aquí el desequilibrio es eléctrico. Tenemos un tubo cerrado lleno de gas con un fuerte campo eléctrico. Un campo lo bastante débil para no arrancar electrones del gas pero lo bastante fuerte para acelerarlos. De esta forma, una débil radiación puede arrancar un electrón que será atraído al polo positivo. Al ganar velocidad y golpear otros átomos se desprenderán aun mas electrones provocando una “avalancha” de electrones, en resumen, una corriente eléctrica. Algo así como el grano de arena que derrumba una montaña de playa. Añadiendo amplificadores y un altavoz, esta corriente se transforma en el clásico chirrido de tantas películas. A cambio no es muy preciso. El nombre de contador viene porque cuenta las partículas, o en algunos casos la radiación gamma, pero no dice casi nada sobre su composición o energía.

Siempre me ha impresionado el ingenio utilizado para investigar hace décadas o siglos sin toda la tecnología que ahora tenemos a nuestra disposición. Tal vez sea por un recuerdo infantil. No puedo evitar imaginarme a MacGyver utilizando una botella de Coca-Cola agitada como detector de partículas. Vale, seguro que no funcionaria pero quedaría genial en su lista de problemas resueltos.

Categoría: Física

Vapor sobresaturado, rastros de burbujas y contadores Geiger - Primera parte

Una estela es suficiente para localizar un pequeño barco desde el aire. Hasta puede decirnos algo de sus dimensiones y velocidad. Y un rastro de burbujas puede permitirnos visualizar el movimiento de las invisibles partículas subatómicas.

¿Como ver algo tan diminuto que escapa a cualquier microscópico óptico o electrónico? ¿Como conocer la trayectoria de partículas que pueden desplazarse cerca la velocidad de la luz? Este era el problema que tenían los físicos a mediados del siglo XX. Lo cierto es que no era un problema nuevo, pero sus instrumentos estaban limitados para todo lo que querían descubrir. Su mejor herramienta por aquel entonces era la cámara de niebla. La idea básica era sencilla, si buscas detectar algo diminuto utiliza un sistema inestable que pueda cambiar de estado con una cantidad de energía diminuta.

La cámara de niebla mas básica consiste en un recipiente lleno de una mezcla de aire y vapor de agua sobresaturado, es decir con una humedad relativa mayor del cien por cien. Para conseguir esta mezcla se expandía la mezcla en un cilindro con lo que se enfriaba y dejaba el vapor listo para condensarse rápidamente. En la vida real una humedad tan alta provoca condensaciones como el rocío de madrugada.

La genial idea de Charles Thomson Rees Wilson, un físico escocés de principios del siglo XX, fue recordar que los iones también actuaban como excelentes núcleos de condensación. Y la radiación que incidía sobre la mezcla generaba esos iones. Las diminutas gotas de líquido que se formaban a lo largo de la trayectoria de la radiación podían ser fotografiadas lo que permitía detectar la radiación. Y, si además la cámara esta dentro de un campo eléctrico o magnético, las trayectorias eran curvadas por dicho campo por lo que era posible conocer la carga de la radiación incidente. Era un ingenioso invento del siglo XIX que funcionaba estupendamente sin necesidad de sofisticados detectores electrónicos que aun nadie había inventado. E incluso permitía descubrir partículas nuevas como el positrón que aparece en esta foto.




La versión original solo podía utilizarse de manera intermitente ya que era necesario devolver a la cámara a su situación inicial tras un corto espacio de tiempo. Variantes más sofisticadas utilizaban diferentes diseños y vapores de otros elementos para mejorar su funcionamiento y sensibilidad. La última variante, la cámara de niebla por difusión, podía utilizarse de forma continua y aun ahora pueden comprarse modelos como el de la foto como herramientas educativas.



Para mejorar la capacidad de detección era necesario buscar sistemas aun más inestables. En el próximo texto veremos otras dos ideas que nacieron en el siglo XX. Usar burbujas en lugar de gotas o provocar una "avalancha" de electrones.


Categoría: Física

Baterías, incendios y mucha energía

¿Cuál es el inconveniente de una fuente de energía pequeña, portátil y muy potente? Básicamente que ES muy potente.

Nuestros automóviles se mueven mediante pequeñas explosiones controladas. Y que sean controladas no elimina el hecho de que sean explosiones y deban ser limitadas en potencia y frecuencia para evitar daños. Si alguno de los mecanismos de control, por ejemplo la refrigeración, falla podemos acabar con un bloque de metal inservible.

Si un motor se basa en explosiones controladas podríamos decir que una batería eléctrica es una especie de “incendio” controlado. Un incendio es una reacción química entre un combustible como la madera y un comburente que es el oxigeno del aire. En una batería también se produce una reacción química entre dos o más sustancias químicas pero con dos diferencias importantes.

• La primera es que la energía se libera, al menos parcialmente, en forma de electricidad y no solo como calor, presión o luz. Los diferentes tipos de baterías implican distintas reacciones químicas que pueden ser reversibles como en la batería de plomo de un automóvil o irreversibles como en las pilas alcalinas. Mas potencia e reversibilidad son los dos criterios básicos que han ocasionado una búsqueda permanente de nuevas reacciones químicas. Pero hay otro criterio tan o mas importante.



• La segunda diferencia es que todos los productos están contenidos en un mismo recipiente. Por eso la estabilidad es un criterio tan importante. Generalmente no es una buena idea tener íntimamente mezclados productos químicos que reaccionan entre si. Una excepción son las pilas, otras podrían ser los cohetes de combustible sólido (como en la lanzadera espacial) y cualquier tipo de explosivo. Las comparaciones pueden parecen exageradas pero solo porque, en general, todo funciona sin problemas.

El desarrollo técnica ha conseguido dominar reacciones químicas más energéticas pero que implican un riesgo mayor en caso de descontrolarse. Y el error no es una opción. Ni siquiera es suficiente con reducirlo la probabilidad de fallo a una entre un millón, porque con unos cuatro millones de portátiles vendidos al año en España algunos se incendiarían inevitablemente. Así que, si tienes un fallo entre un millón, te toca retirar los portátiles del mercado, como Dell tuvo que hacer hace unos meses. El diseño y fabricación de estos humildes “hornos” sin mantenimiento tiene detrás muchísimo trabajo y mucha ciencia.

Incluso un diseño inicial adecuado no garantiza un uso sin problemas. Por ejemplo, una clásica y fiable batería de plomo puede desprender hidrógeno por una recarga inadecuada. Si se acumula puede provocar un incendio o explosión y extender el ácido sulfúrico que contiene. Otro ejemplo es el exceso de calor lo que puede acelerar las reacciones químicas escapando al control y provocando un autentico incendio como el que sufrieron los portátiles que antes hemos citado.

Como usuarios pedimos constantemente que aumente la potencia y duración de las baterías lo que exige concentrar cada vez más energía en menos espacio. Sin embargo, las leyes de la física y química nos marcan claras limitaciones. Tal vez toque ir pensando en pasarnos a las células de combustible. Al menos basta con cortar el suministro de oxigeno o aire para pararlas.


Categoría: Química

Polvo de estrellas

Por sorprendente que resulte los átomos de nuestros cuerpos se crearon en el interior de una estrella, sometidos a inmensas presiones y enormes temperaturas, que resultan difíciles de comprender para nosotros.

"Todos somos polvo de estrellas", la frase es de Carl Sagan a quien ya sabéis que admiro. Y solo es poesía sino que resume el resultado de varios siglos intentando comprender el funcionamiento de las estrellas y la evolución del universo. Todo empezó en el siglo XIX cuando los científicos empezaron a preguntarse de donde venia la energía del sol. Ninguna reacción química o proceso físico conocido podían proporcionar la energía necesaria durante el tiempo que llevaba existiendo nuestro planeta.

Cuando se descubrió la fusión nuclear se comprendió el proceso que proporcionaba esa inmensa cantidad de energía a partir del hidrógeno. Y, como toda fuente de energía, generaba unos residuos a cambio. De hecho, el calcio de nuestros huesos, el hierro de la hemoglobina, el carbono, nitrógeno y oxigeno de los diferentes tejidos y células que forman nuestros cuerpos no existían al comienzo del universo. En los cinco primeros minutos después de Bing Bang se formaron los primeros átomos, hidrógeno, helio y pequeñas trazas de deuterio y litio (podéis leer mas detalles en La Bella Teoría) Solo una mínima parte de los aproximadamente 115 elementos conocidos. Más tarde aparecieron las primeras estrellas que inicialmente tenían esa misma composición. Desde entonces diversos procesos de fusión, denominados nucleosintesis, han ido generando átomos cada vez mas pesados como el calcio o el hierro a partir de elementos menos masivos. El problema es que las sucesivas reacciones de fusión cada vez aportan menos energía.





Por encima del hierro, la fusión nuclear no produce energía sino que la absorbe. Para conseguir elementos más pesados se cree que hay dos procesos principales. Por un lado una supernova, es decir, la explosión de una estrella. La enorme energía liberada es canalizada, solo en parte, hacia la formación de núcleos más pesados. Átomos como el oro de nuestros anillos o el uranio de los reactores nucleares de fisión. Por otro la lenta absorción de neutrones por parte algunos átomos pesados va aumentando aun más su número atómico. Es un proceso lento que dura miles de años y que complementa al anterior.

La suma de ambos métodos nos ha proporcionado anillos de oro, reactores nucleares y, sobre todo, elementos esenciales para la vida como el cobre, el zinc o el yodo. Necesitamos cenizas de estrellas para darnos la vida.

Categoría: Física, Química

Y fueron a la guerra

A finales del siglo XIX los excrementos de pájaro podían ser un recurso estratégico. Y las naciones luchaban por ellos. Tres países, Chile, Perú y Bolivia cambiaron su historia peleando por el guano y el salitre.

Finales del siglo XIX fue un momento de grandes cambios. Se produjo una segunda revolución industrial con un gran desarrollo tecnológico, importantes mejoras en higiene y medicina y, como consecuencia, un notable aumento de la población. Población que tenia que ser alimentada con técnicas agrícolas todavía muy tradicionales.

El guano, básicamente excrementos de ave, era un elemento estratégico por su abundancia en nitrógeno y fósforo que lo convertían en el mejor fertilizante para los cultivos, muy superior al estiércol de otros animales. La demanda era tan inmensa que los Estados Unidos crearon una legislación, Guano Islands Act , que permitía a sus ciudadanos tomar posesión “temporal” de cualquier isla, en cualquier lugar del mundo, donde existiesen depósitos de guano. Menos mal que pedía que no estuviese poblada ni bajo la jurisdicción de otros países. Unas cien islas fueron ocupadas incluyendo algunas tan conocidas como las islas Midway.

El Pacifico era la mayor reserva natural, destacando la zona costera y las islas entre Perú y Chile. En algunas zonas el guano, que se acumulaba en capas de hasta 50 metros, era extraído y enviado por barco a explotaciones agrícolas de todo el planeta. Esta riqueza generó conflictos de forma inevitable. Primero España intentó ocupar las islas Chincha en la costa del Perú lo que ocasionó una declaración de guerra de Perú, Chile y Bolivia. Años más tarde, las disputas entre Chile y Bolivia por la explotación de algunas zonas del desierto de Atacama acabaron en una guerra que dejo a Bolivia sin acceso al mar y donde Chile ocupo partes de Perú, aliado de Bolivia incluyendo su capital, Lima.

La demanda de guano solo descendió con el desarrollo nuevas tecnologías. A principios del siglo veinte, las investigaciones de Fritz Haber y Carl Bosch permitieron la síntesis artificial del amoniaco que sirvió de base a numerosos compuestos nitrogenados. Entre ellos, fertilizantes artificiales que no dependían de fuentes naturales para su fabricación.

La gran materia prima actual es el petróleo como anteriormente fueron el carbón, el guano o el salitre. Me gustaría pensar que hemos avanzado un poco y ahora escogeremos invertir en nuevas tecnologías para reducir su consumo y no en armamentos para conseguir más.

Categoria: Química, Historia de la ciencia

Mareas en la atmósfera

La Luna no solo atrae al agua. La gravedad no hace distinciones así que tierra, mar y aire se desplazan siguiendo a la Luna. Tal vez no nos demos cuenta pero ¿Qué sabe un pez situado en el fondo, de las mareas del océano?

Empecemos explicando el tema de las mareas. Si la Tierra no tuviese satélite seria una esfera mas o menos estable, un terremoto por aquí, un desprendimiento por allá, pero sin grandes cambios cada pocas horas. La presencia de la Luna que, con su gravedad, atrae a cualquier cosa que este en nuestro planeta altera esta situación. Y como la fuerza de la gravedad depende la distancia atrae con más fuerza a los objetos situados mas cerca, los que se encuentran frente a su cara.

Sometida a las fuerzas variables procedentes de la Luna, (a veces ayudada por el Sol) la superficie se deforma creando dos abultamientos en los extremos. La rigidez de la corteza limita su deformación pero el suelo puede ascender de 30 a 50 centímetros.



No lo vemos porque no tenemos referencias para percibir el cambio. El caso del agua es diferente. Tenemos una referencia ya que el menor desplazamiento del suelo hace que podamos medir la subida de la marea. Este ascenso depende de varios factores. En primer lugar de la distancia a la Luna, que varia entre 363.104 y 405.696 kilómetros. En segundo lugar de la orientación respecto al Sol, que puede sumar su efecto y, por último pero no menos importante, de la geografía local que puede potenciar o disminuir mucho la altura. En general, las costas oceánicas tienen mareas mucho mas elevadas que los mares más pequeños.



¿Y la atmósfera? También se mueve pero aquí tenemos aún menos referencias. Como un pez en el fondo tenemos problemas para estudiar la superficie. Lo que si podemos hacer es medir las variaciones en la presión que provoca una ola. El efecto es muy pequeño, apenas 100 microbares
, aproximadamente el 0,01 por ciento de la presión normal en la superficie. En comparación la variación de la presión en el fondo del océano puede ser del 0,1 o el 0,2 por ciento. En ambos casos, el cambio queda totalmente oculto entre las variaciones provocadas por el clima y solo cuidadosos análisis estadísticos pueden descubrirla. Incluso la dilatación térmica, provocada por el Sol cuando amanece, genera un cambio de presión 20 veces más intenso en la atmósfera

Pero aunque los resultados sean distintos la causa es la misma. La Luna nos atrae a todo y a todos por igual. A veces tanto como para soñar con visitarla.

Categoría: Física

Los problemas del polvo lunar

Cuando la sonda lunar Surveyor 1 aterrizo en la Luna tenía una primera y urgente misión. Obtener una imagen de sus patas para ver si se estaba hundiendo, si la superficie tenía suficiente consistencia para soportar las futuras misiones Apolo.


¿Como calcular la profundidad de un montón de polvo?. O su consistencia. O el peso que es capaz de resistir desde 384.000 kilómetros de distancia. En 1966 no se trataba de un problema teórico. Quedaban poco mas de tres años que el hombre pisase la Luna, el primer objeto extraterreste en ser pisado y no sabia muy bien como seria el terreno. Naturalmente se multiplicaron los estudios de todo tipo, estimaciones de la composición del regolito que recubre su superficie, simulaciones del comportamiento de los micrometeoritos cayendo sobre la Luna y análisis de la acción de su débil gravedad y la radiación solar para compactarlos. La opinión general era que resistiría, pero la prueba definitiva solo podía proporcionarla una nave que se posase y comprobase la resistencia del terreno. La misión Surveyor fue un éxito, aunque desgraciadamente parece que algunos aun no se han enterado.

Una vez pisado, el polvo lunar siguió ocupando a los científicos por muchas razones. Una de las mas curiosas fue su olor. No era posible oler el polvo a través de los trajes pero se incrustaba en su superficie y acababa invadiéndolo todo. Mas tarde los astronautas respiraron pequeñas partículas dispersas en el aire de su nave. Según el astronauta Charlie Duke el polvo lunar olía a pólvora.

Evidentemente la composición del polvo lunar es totalmente diferente a la pólvora pero algo, nadie sabe bien que, ocasionaba el parecido. Los cambios de temperatura, la desorción de algunos gases, tal vez algunas reacciones químicas, se combinaban hasta generar un olor que desapareció al llegar a la tierra. Una de las muchas incógnitas que aun nos esperan en la Luna.


Y no es la única sorpresa que puede esperarnos. Algunos estudios preliminares indican que las particular mas finas del polvo lunar pueden representar un serio problema de salud. Aquí en la Tierra, finas partículas de polvo de sílice ocasionan graves enfermedades como la silicosis de los mineros. Partículas aun más finas y peligrosas parecen encontrarse en el polvo lunar. Tan pequeñas como para atravesar la barrera pulmonar, su composición rica en hierro podría interferir con el funcionamiento de la hemoglobina y producir una lenta asfixia similar a la ocasionada por el monóxido de carbono.

Esperemos que el problema sea controlable al igual que los riesgos de exposición a la radiación que comentamos en una entrada anterior. Solo más investigaciones podrán decirnos si este miedo desaparece igual que lo hizo el miedo a que la misión Apolo terminase hundida en cuatro metros de regolito lunar.

Categoría: Historia de la ciencia

Mariposas como granos de arena

Dicen que a toda causa le corresponde un efecto y a cada efecto una causa. Si fuese tan sencillo. En realidad la naturaleza puede ser mucho mas complicada. En ocasiones el efecto tiene poco que ver con las causas.

Tomemos unos simples granos de arena. Si los dejamos caer uno a uno van formando una pequeña montaña. Y la montaña es estable pero solo durante un tiempo. Llega un momento en que un simple grano de arena es capaz de provocar una avalancha, un efecto totalmente desproporcionado. Los físicos lo llaman una respuesta no-lineal, un concepto tremendamente interesante que habrá que explicar otro día.

Volviendo a nuestra "montaña" esta claro que el derrumbe tiene que ver con la forma en que se va construyendo. La caída al azar de granos de arena va formado una estructura con forma de "cono" definida por la gravedad. Este cono no es perfecto y aparecen, al azar, zonas inestables tanto pequeñas como grandes. Si un grano cae en estas zonas inestables provoca una pequeña avalancha. Pero con el tiempo van aumentando las zonas inestables hasta que el conjunto de nuestra montaña de arena esta lleno de ellas y llegan a tocarse entre si. En ese momento un simple grano de arena puede provocar una avalancha que se transmite de una zona a otra hasta provocar un derrumbe considerable. Como en los concursos de caída de piezas de domino, donde una sola pieza puede provocar la caída de miles de piezas cuidadosamente ordenadas. Naturalmente en la naturaleza nadie "ordena" las piezas, pero las leyes físicas como la gravedad tienden a producir el mismo efecto. Comprender el comportamiento de un grano de arena escondido dentro de un montículo requirió cuidadosas simulaciones por ordenador realizada por un equipo de físicos dirigidos por Per Bak.

Sus conclusiones crearon una nueva rama de la física. El estudio de los "sistemas de criticalidad autoorganizada". La idea general es que, de forma natural, el sistema va acumulando inestabilidades. Cuando mayor sea de tiempo de acumulación, mas granos de arena sin un derrumbe, mayor es la posibilidad una avalancha y mas graves son sus consecuencias. El conocido "efecto mariposa" seria un ejemplo similar. No es que la mariposa tenga la energía necesaria para provocar una tormenta a miles de kilómetros sino que el sistema se encuentra en un punto donde una mínima perturbación provoca un cambio sustancial en el resultado.

¿Nos afecta esto en la vida diaria? Puede que mucho. Se ha sugerido que la historia o la economía están llenas de procesos similares que podrían responder al mismo principio. Desde las burbujas especulativas en la bolsa o con el precio de los pisos a determinados acontecimiento históricos como la Primera Guerra Mundial donde un asesinato provoco la matanza de millones de personas en cuatro largos años llenos de trincheras. Tal vez estudiar estas condiciones podría evitar las peores consecuencias. Es sorprendente lo que podemos aprender estudiando un humilde montoncito de arena.


Categoría: Física

Premio Joven 2006 de Ciencia y Tecnología

Llega un momento es que tienes que asumir que no vas a cambiar el mundo. Que aunque te guste la ciencia y la tecnología probablemente no seas lo bastante brillante. Que hay que conformarse con una contribución pequeñita. A mi me ha pasado. Pero eso no es válido para todos.


Hace unos días, Antonio López, un amigo y profesor de la Universidad Pública de Navarra recibió el Premio Joven 2006, otorgado por la Universidad Complutense de Madrid, en la categoría de ciencia y tecnología, como mejor investigador menor de 35 de España. No voy a hablaros de como saca tiempo para ser profesor en dos universidades de diferentes continentes. Ni de sus numerosas publicaciones y de patentes aunque él no vea un euro. De los viajes, teleconferencias e innumerables problemas de agenda que implica diseñar chips para Seiko, la NASA y unas cuantas empresas españolas. De las jornadas de quince horas y las semanas con siete días laborables. De sus anuales "vacaciones" de trabajo en la Universidad estatal de Nuevo México. Quien quiera puede hacerse una idea leyendo un resumen de todo lo que ha conseguido.

Solo escribo para animar a los que ahora estudian y sueñan con cambiar las cosas. Seguro que algunos son lo bastante buenos y merece la pena intentarlo. Incluso desde una pequeña ciudad como Pamplona. A pesar de la falta de recursos, de instalaciones o incluso de apoyo social. Aunque estas noticias sólo aparezcan relegadas a pequeños recuadros del periódico. O sean olvidadas entre los titulares de la última pelea política, futbolera o del corazón. Hace veinte años que Antonio y yo somos amigos y puedo decir que es mejor persona que investigador. Y aunque yo no tenga merito en ninguna de las dos cosas no puedo evitar estar orgulloso.

Hágase la luz

Dependemos de la luz que generamos de mil maneras diferentes. Sin embargo, todas ellas se reducen a un principio básico, mover los electrones dentro de un átomo.


Dentro de las radiaciones electromagnéticas solo una pequeña franja de longitudes de onda (entre 380 y 780 nanómetros) forman el espectro visible, lo que conocemos como luz. Entender el mecanismo para generarla nos obliga a descender hasta el nivel de los átomos. Dentro de ellos nos encontramos a los electrones que forma parte de su estructura. Su posición no es fija y varia en función de la energía de poseen, pero su tendencia natural es reducir su nivel de energía al mínimo y para ello deben desprenderse de cualquier exceso. ¿Su método? Exacto. Emitir radiaciones.

Para lograr que un material emita radiación, algo debe proporcionar a los electrones energía suficiente para llegar a órbitas superiores de forma que, al decaer de forma natural, la emitan como radiación. A lo largo de la historia la humanidad ha probado todo tipo de métodos pero podemos resumirlos en solo cinco.

• Energía térmica: Un aumento de temperatura proporciona la energía a los electrones. Un ejemplo habitual seria una bombilla incandescente que dispone de un filamento entre 2000 y 6000 grados. Un ejemplo extremo seria a la sonoluminiscencia, donde la implosión de burbujas generadas por ondas de sonido puede elevar a pequeñas porciones de agua de temperaturas superiores a los 30.000 grados. Pero cualquier cuerpo por encima del 0 absoluto (-273 grados centígrados) emite constantemente radiación infrarroja, con mayor o menos intensidad, enfriándose en el proceso.

• Reacciones químicas: Probablemente el primero que el hombre pudo utilizar. La formación de nuevas moléculas altera la posición de los electrones que emiten radiaciones para volver a la posición de mínima energía. Generalmente también hay un aumento de temperatura, como en el fuego, pero esto no es necesario como en el caso de la bioluminiscencia.

• Bombardeo con partículas: Desde el uso de cañones de electrones, como en un clásico televisor de tubo, hasta la emitida por radiaciones ionizantes. En este caso la transferencia de energía desplaza directamente los electrones que emiten radiaciones al volver a su posición.

• Movimiento de cargas eléctricas, lo que implica el movimiento de los electrones. Un relámpago o cualquier tipo de arco voltaico serian buenos ejemplos. Pero también fenómenos como la triboluminiscencia , donde la fricción provoca la formación de cargas electrostáticas y la emisión de luz al recombinarse dichas cargas.

• Otra fuente de luz con fotones suficientemente energéticos, tanto en radiaciones visibles, de alta frecuencia, etc. Un caso muy especial seria los láseres que pueden ser bombeados con luz hasta que la mayoría de los electrones ocupan posiciones de alta energía.

Hay otros métodos para emitir radiaciones fuera del rango visible. Un radar o un horno microondas utilizan técnicas diferentes. De todas ellas, ninguna es tan potente como la aniquilación entre materia y antimateria. Energía suficiente para llevarnos a las estrellas pero eso queda para otra historia.



Categoría: Física, Química

Mordiendo la moneda - Primera parte

Morder una moneda era una precaución necesaria cuando su valor dependía del material que la formaba. Una capa superficial podía imitar las características del oro, ocultando una composición mucho más barata. Y es que una fina capa de oro puede hacer grandes cosas.

Afortunadamente hay muchísimos usos que no implican un fraude. Conseguir las propiedades del oro para un material barato tiene grandes ventajas pero no esta exento de problemas. El primero es como colocarla y adherirla. El método más fácil es puramente mecánico. El oro es tremendamente dúctil y maleable, lo que permite formar láminas extraordinariamente finas (hasta una diezmilésima de milímetro de espesor). En forma de pan de oro se utilizó durante milenios para decorar todo tipo de objetos.
Aunque es posible utilizar reacciones químicas para recubrir un objeto, son poco útiles para el oro que es un elemento poco reactivo (excepto con el mercurio). Las comentaremos en otra ocasión.

El método más utilizado es la electricidad. La Galvanoplastía consiste en el recubrimiento de un material utilizando la electricidad. Simplificando mucho, seria algo así invertir el funcionamiento de una batería. En lugar de obtener electricidad de una reacción química, se utiliza la electricidad para la formación de una fina capa de material adherido a una pieza que actua como electrodo. Se utilizan muchos materiales como zinc o cadmio pero el oro también tiene su lugar. Su bajísima emisividad (0,02) lo hace muy apreciado como aislamiento térmico frente a radiaciones. ¿Hay que proteger un satélite de la radiación solar? Nada mejor que una lamina de mylar recubierta de oro. Es tan eficaz que se utiliza en espejos infrarrojos cuando se busca la máxima calidad. La fotografía inferior pertenece un espejo que viajo a Marte en la fracasada misión Mars Surveyor .





Naturalmente lo que útil en un espejo también puede aplicarse en un láser . El oro recubre las cavidades resonantes para reducir las perdidas y conseguir la máxima potencia.

Su estupenda conductividad eléctrica y resistencia a la oxidación aconsejan utilizarlos en conexiones eléctricas especialmente importantes, por ejemplo, en los circuitos electrónicos de los airbags. También puede salvar la visión de los astronautas frente a la radiación solar recubriendo sus visores . O puede proteger a la tripulación de algunos aviones de guerra electrónica de las radiaciones electromagnéticas que producen . Pero el oro no solo sirve para ocultar y proteger. Uno de los muchos métodos utilizados para preparar muestras en microscopio electrónico es recubrirlas de una fina capa conductora. Por ejemplo, una capa de oro.
Y si, es cierto. También se utiliza en joyería. Pero aunque consuma gran parte de su producción sigue pareciéndome una aplicación menos interesante.


Categoría: Química

Hélice contra Paletas

El Great Eastern , el mayor buque de su época, completo una misión muy especial en 1866. Era el único capaz de cargar con los 4.260 kilómetros del primer cable telegráfico trasatlántico. Este hito se merece una entrada por si mismo pero hoy toca hablar de la propulsión del barco. Disponía de seis mástiles para velas, dos ruedas de paletas y fue el primero en llevar una hélice. Eso si que es redundancia.

Las paletas fueron propuestas como medios de propulsión mucho antes de las máquinas de vapor. Vitruvio, un ingeniero romano de la época de Julio Cesar, sugirió utilizar la fuerza de los animales para impulsar unas paletas y desplazar un barco. Era una forma de sustituir a los esclavos utilizados como fuerza de propulsión en las galeras romanas.








Pero no fue hasta la llegada de las maquinas de vapor que comenzaron a extenderse. Primero, en combinación con las velas para períodos de calma y, después, como principal fuerza de propulsión. Durante algunas décadas las palas, tanto en la parte trasera como en los laterales de los barcos, constituyeron la forma preferida de propulsión mecánica. Y lo cierto es que tenían muchas ventajas. Las palas eran sencillas de fabricar y fáciles de reparar. Representaban una tecnología probada, conocida y razonablemente eficaz. A cambio estaban muy expuestas, especialmente cuando se montaban en los laterales, lo que ocasionaba problemas en los buques militares. Tampoco eran muy útiles en caso de mal tiempo, ya que las olas podían sacarlas fuera del agua con demasiada frecuencia.





La alternativa eran las hélices pero no estaban libres de problemas y enemigos. Su fabricación era más complicada, sobre todo en grandes tamaños, ya que era necesario definir con gran precisión su forma y dimensiones. Su eje penetraba el casco bajo la línea de flotación y podía provocar filtraciones a través de las juntas o incluso romperse. Por no hablar de las reparaciones. Una hélice dañada tenia que se extraída bajo el agua o reparada en un dique seco. ¿Podía su rendimiento compensar todo esto?

Los británicos decidieron probarlo. En 1845 se realizaron una serie de carreras entre dos corbetas, Rattler y Alecto, muy similares pero dotadas una de hélice y otra de paletas. Entre las pruebas y carreras destaca una donde se engancho a los dos barcos y la Rattler con hélice arrastró a casi 3 millas por hora a la Alecto . La suerte de las palas estaba decidida y todos los nuevos barcos de la Royal Navy se construyeron con hélices y no paletas.


Como podemos ver las hélices en la propulsión marina tienen apenas siglo y medio de historia. Y, como otras, fue una tecnología novedosa y cuyo éxito no estaba claro. Me pregunto cual de las actuales seguirá su camino.


Categoría: Historia de la ciencia

Año nuevo, vida nueva, concurso nuevo.

Por una vez, voy a presentarme a un concurso a ver que tal sale. Se trata del concurso que organiza anualmente el diario digital "20 minutos". En concreto este blog aparece en la categoría "Ciencia y Medioambiente". 103 inscritos, entre ellos algunos de mis favoritos, así que la competencia sera dura. Si creéis que lo merece, podéis votar por Ciencia de Bolsillo en este enlace o directamente pinchando en el icono que aparece en el margen izquierdo.

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20minutos.es

Para familiares, amigos y demás incondicionales (si los hay), recordad que las reglas permiten votar como máximo una vez al día.

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