Cierre de la XX Edición del Carnaval de Física

Otro mes pasa, y con él termina otra edición del Carnaval de la Física.



En esta XX Edición del Carnaval, 16 blogs han participado con una gran variedad de temas en sus entradas: hemos tenido mucha astrofísica, algo de mitología, biología, química, biografías, consejos prácticos para experimentos...

Os dejo, sin más, con la recopilación de las entradas enviadas al blog. Si hay cualquier error, escribidme a rnumantinablog(arroba)gmail.com y lo intentaré solucionar cuanto antes. He ordenado a los diferentes blogs en orden cronológico de su primera participación, junto a todas sus aportaciones:

• Para dar ejemplo, el carnaval comenzó con una aportación de servidor, en la que os hablé de la peculiar vida del físico suizo Auguste Piccard. Más adelante, escribí sobre la problemática de comunicarse con submarinos, y las gigantescas estructuras necesarias para ello.
• El segundo participante fue La Vaca Esférica, que nos habló primero sobre la posibilidad de los viajes en el tiempo, y posteriormente sobre la energía del vacío, que predice efectos como la radiación de Hawking o el efecto Casimir.
• El tercer blog en mandar una entrada fue el Blog de Emilio Silvera Vazquez, que ha vuelto a batir su propio record de participación. Algunas de sus participaciones han sido "De lo pequeño a lo grande, todo la misma cosa",  "Diferentes maneras para no saber lo que el tiempo es","La física y sus maravillas", "Otra vez: Einstein", "Recordando a Enrico Fermi", "Las fuerzas fundamentales y la materia", "Ese mundo misterioso", "Las escalas del universo no son humanas", "Los núcleos, la masa, la energía, la materia", "El núcleo atómico", "Modelos científicos", Los océanos de Higgs", "Detalle insignificante pero podría cambiar el curso del mundo", "Recordemos a un personaje, unos hechos", "La física que a nivel básico debería ser obligatoria", "Cómo dejó Hilbert en su tumba", "Necesitamos nuevas teorías", "Las estrellas, materiales complejos y la vida", "El universo y la vida", "Consecuencias biológicas si las constantes fuesen variables", "Paul Dirac, gran físico y matemático", "Desvelar los secretos del Universo", "Einstein qué personaje", "Las unidades de Max Planck".. Podeis leer estos y más artículos en la recopilación que nos manda el propio autor.
• El blog Noticias del Cosmos nos explicaba cómo hacer un reloj de sol, usando para ello un programa que se puede obtener de forma gratuita por internet.
• El blog Física e Química en Ribadeo nos explica en su breve entrada "A física de hoxe" cómo la física está presente en nuestro día a día.
• La Aventura de la Ciencia nos hace partícipes, en una nueva serie de entradas, de imágenes misteriosas del espacio que den excusa a explicar algo curioso. En este caso le ha tocado el turno a una imagen del asteroide Vesta. 
• El blog El neutrino nos explicó a continuación las nuevas medidas realizadas en Imperial College, que confirman "la extrema esfericidad" del electrón. Posteriormente, en "Ni Física ni Química" nos daba su opinión sobre una serie de televisión que, al parecer, no hace honor a su nombre.
• Desde BioUnalm nos hablaron de la construcción del primer láser basado en elementos biológicos.
• El blog "Ese punto azul pálido" presenta para esta edición del carnaval la octava entrega de "La influencia de la mitología en la ciencia". Esta vez le toca el turno a Neptuno, protector de la Atlántida y que da nombre a un planeta y un elemento químico.
• Experientia Docet nos presenta una reacción química que tiene lugar gracias al efecto túnel, predicho por la mecánica cuántica. Posteriormente nos habló sobre la extraordinaria presencia de Iridio en ciertas capas del estrato geológico, lo que dio una pista sobre la causa de la extinción de los dinosaurios.
• Astrofísica y física nos hacía conocedores de unos curiosos efectos observados gracias a la interacción entre el planeta enano Haumea y su luna interior Namaka.
• El blog Manzanas Entrelazadas nos daba una visión crítica sobre la popular Teoría de Cuerdas.
• En la Enciclopedia Galáctica, la contribución al carnaval estuvo centrada en la naturaleza de las leyes físicas.
• En el blog Vega 0.0 calcularon para nosotros la duración de un eclipse solar en Plutón, causado, claro está, por su relativamente gran luna Caronte.
• La página Curiosidades de la Microbiología nos habló de la pila de bioenergía más pequeña fabricada hasta la fecha.
• Finalmente, Francis (th)E Mule Science's News escribió sobre la física del hula-hoop.

Votad en los comentarios aquella entrada que os haya gustado más. No valen los autovotos, y la fecha límite es el 12 de Julio. El blog ganador podrá exhibir orgulloso el distintivo diseñado por Carolina, de OK Infografia.

Tras esta conclusión, nos unimos a la ya larga lista de ediciones del Carnaval de la Física:

I Edición (noviembre de 2009) en Gravedad Cero.
II Edición (diciembre de 2009) en Astrofísica y física.
III Edición (enero de 2010) en Leonardo Da Vinci.
IV Edición (febrero de 2010) en RTMF.
V Edición (marzo de 2010) en Cienciamia.
VI Edición (abril de 2010) en Noticias del Cosmos.
VII Edición (mayo de 2010) en El Navegante.
VIII Edición (junio de 2010) en Pirulo Cósmico.
IX Edición (julio de 2010) en Experientia Docet.
X Edición (agosto de 2010) en Cienciamia.
XI Edición (septiembre de 2010) en El Neutrino.
XII Edición (octubre de 2010) en Francis (th)E mule Science’s News.
XIII Edición (noviembre de 2010) en Gravedad Cero.
XIV Edición (diciembre de 2010) en Las historias Eulerianas.
XV Edición (enero de 2011) en Curiosidades de la Microbiología.
XVI Edición (febrero de 2011) en Tecnoloxia.
XVII Edición (marzo de 2011) en Vega 0.0.
XVIII Edición (abril 2011) en La Aventura de la Ciencia.
XIX Edición (mayo 2011) en Scientia.

La XXI Edición, que se celebrará durante este próximo mes de Julio, correrá a cargo del blog La Vaca Esférica, un habitual en anteriores ediciones del Carnaval.

Y ahora, votad vuestra entrada favorita. El día 12 sabremos quién ha ganado la XX edición del Carnaval. Un saludo y ¡hasta entonces!

Actualizado a 16 de Julio:

Pues nada, con el 100% escrutado, estos son los resultados de la votación:

"Comunicación con submarinos: la Tierra como antena" 3 votos
"Fenómenos mutuos entre Haumea y su satélite Namaka" 3 votos
"Una reacción química que tiene lugar gracias al efecto túnel" 1 voto 
"Auguste Piccard, un físico de altura" 1 voto
"Teoría de Cuerdas ¿Ciencia o Pseudociencia?"  1 voto

Así que declaro ganadores de la XX edición a los blogs "Resistencia Numantina" y "Física y Astrofísica". ¡Ahora queda decidir si nos tendremos que repartir el logo del premio o podemos usar uno cada uno!

Enhorabuena a todos los votados, y a Verónica en particular; y muchas gracias a todos por la participación.

De cadenas doradas y patas de caballos

Supongamos que tenemos unos recursos limitados y queremos construir una cadena con un cierto número de eslabones. Nos preguntamos cuánto material tenemos que poner en cada eslabón para que la cadena tenga la máxima probabilidad de aguantar una tracción determinada. Si todos los eslabones son del mismo metal, bajo condiciones muy generales la estrategia ganadora es hacer todos los eslabores iguales, invirtiendo los mismos recursos en cada uno de ellos.

La cosa cambia cuando los eslabones son de metales diferentes. Imaginemos que queremos que la mitad de ellos sean de oro, y la otra mitad de acero. Hacer un eslabón de oro va a costar mucho más que uno de acero de la misma resistencia mecánica, y la estrategia óptima (la cadena más resistente por el mismo precio) será ahora gastar menos "dinero" en los eslabones de oro y hacer que sean un poco más débiles que los de acero.

Esto, que parece un problema bobo, tiene una aplicación muy interesante en biología. Cuando el Flying Spaghetti Monster (o quizás la evolución, para no herir sensibilidades) diseñó la pata de un caballo se encontró con un problema parecido. Los huesos más próximos a la pezuña (periféricos) se aceleran más durante el galope que los próximos al cuerpo. Mayores aceleraciones implican un mayor gasto energético, y por lo tanto podemos considerar que los huesos periféricos son el equivalente a los "eslabones de oro" de la pata del caballo.

Si el sistema está diseñado bajo la condición de que la resistencia de la pierna sea máxima para un gasto energético dado, los diferentes huesos tendrían que tener diferente resistencia, como ocurre en el ejemplo de la cadena. Y en efecto es esto lo que se observa en los registros de caballos de carrera: los huesos "caros" (periféricos) son más finos y se rompen hasta 14 veces con más frecuencia que los más "baratos". Toda una demostración del poder de la Evolución (o del Flying Spaghetti Monster, claro).

Fuentes: Alexander R. McN "Symmorphosis and Safety factors" en "Principles of Animal Design: the Optimization and Simmorphosis debate" (E.R. Weibek, C.R. Taylor and L. Bolis)

Este post participa en la V edición del Carnaval de la Biología, que este mes organiza Feelsynapsis.

Instalando Latex en Blogger

Ahora ya puedo escribir palabrotas del tipo:

$$\begin{align} \nabla \times \vec{\mathbf{H}} - \frac{\partial\vec{\mathbf{D}}}{\partial t} &= \vec{\mathbf{j}} \\ \nabla \cdot \vec{\mathbf{D}} & = \rho \\ \nabla \times \vec{\mathbf{E}} + \frac{\partial\vec{\mathbf{B}}}{\partial t} & = \vec{\mathbf{0}} \\ \nabla \cdot \vec{\mathbf{B}} & = 0 \end{align}$$
y todo gracias a MaxTax. Sólo hay que copiar en la cabecera del blog (En Diseño > Edición de HTML, tras la etiqueta <head>) el siguiente código:

<script type="text/javascript" src="http://cdn.mathjax.org/mathjax/latest/MathJax.js">
MathJax.Hub.Config({
extensions: ["tex2jax.js","TeX/AMSmath.js","TeX/AMSsymbols.js"],
jax: ["input/TeX", "output/HTML-CSS"],
tex2jax: {
inlineMath: [ ['$','$'], ["\\(","\\)"] ],
displayMath: [ ['$$','$$'], ["\\[","\\]"] ],
},
"HTML-CSS": { availableFonts: ["TeX"] }
});
</script>

Cualquier código escrito en $\LaTeX$ en la entrada, será compilado y sustituído por el resultado. Así, por ejemplo, $\frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla \cdot \vec{\mathbf{j}} = 0$ se convierte en $\frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla \cdot \vec{\mathbf{j}} = 0$

Si queréis que la ecuación aparezca en una nueva línea y centrada, basta ponerla entre los símbolos \[ \] o de $$ $$ en vez de entre los símbolos simples del dólar.

Dictadura vs Democracia

"Dictadura":

"Democracia":

La principal diferencia es que nunca vi medio Trotsky en una foto de la Enciclopedia Soviética... ¡En la URSS sabían cómo usar el Photoshop en condiciones!

PS: Parece muy probable que se trate sólo de problemas producidos por intentar montar una panorámica con la gente en movimiento. Sin embargo, sí que han elegido una parte de la plaza en la que parece que hay menos gente.

Un trabajo especial para los cazafantasmas

"Vamos a tener que cruzar los rayos esta vez..."

Fuente

Y luego dirán que fue la LOGSE

Pero lo cierto es que los problemas vienen de largo:

"En Edinburgo y en las otras universidades, muy a menudo los estudiantes son incapaces de leer por sí mismos y no tienen nadie quién les ayude. Como consecuencia, el profesor tiene que ir desgranándoles (grind them up) todo el temario de su asignatura... El problema no es el sistema, sino que los hombres que enseñan las asignaturas más importantes no dominan la materia que imparten y no se ocupan lo suficiente de ser competentes en su trabajo. Cómo podemos remediar esto, lo desconozco."

John Scott Burdon-Sanderson (Biólogo, Univ. Oxford), 1870s

Hoy hace 48 años...

la ciudadana soviética Valentina Tereshkova viajaba al espacio en el Vostok 6 para convertirse en la primera mujer astronauta. Poyéjali!

Via @gabriel_hgs

Comunicación con submarinos: la Tierra como antena

Las ondas electromagnéticas tienen la desagradable propiedad de atenuarse exponencialmente al pasar por un medio conductor, cómo por ejemplo el agua salada del océano. A frecuencias de radio habituales, la atenuación es casi completa bajo la superficie. Esto las hace muy inadecuadas para comunicarse con un submarino sin que éste tenga que subir a la superficie.

Resolver adecuadamente el problema de la comunicación con los submarinos tiene, como bien os imaginaréis, gran importancia estratégica. Se intentaron diferentes soluciones. Aparte de las investigaciones en comunicación telepática, sin ninguna base científica, quizás una de las más fantasiosas fue plantear el uso de neutrinos. Los neutrinos son partículas estables subatómicas de masa muy pequeña y sin carga eléctrica. Esas tres características hace que puedan viajar sin atenuación a través de la materia. Se calculó que usando el Fermilab, se podrían trasmitir 15 bits de información en cada ciclo de 8 segundos del acelerador.

Una idea que sí que se llegó a aplicar es el uso de ondas sonoras. El sonido se propaga con mayor velocidad y menor atenuación a través del agua que en el aire. Si un submarino está en las proximidades de un altavoz y un hidrófono (como el de la imagen de la derecha), entonces podría comunicarse a través de ellos. Se sabe, por ejemplo, que el gobierno de los EEUU instaló una decena de estas estaciones en el Atlántico Norte, y actualmente sigue investigando esta posibilidad con programas como el Deep Siren Tactical Paging (DSTP).

Más eficiente es el uso de ondas de muy baja frecuencia (VLF, decenas de kilohertzios), que permite la comunicación con submarinos que estén a menos de 20m de la superficie. La OTAN tiene una red de decenas de emisoras VLF en todo el mundo. Rusia ha construído seis, dos de ellas en los países vecinos Bielorrusia y Kyrgyztan.

Desafortunadamente, la comunicación por ondas sonoras o electromagnéticas VLF no es posible con submarinos que estén lejos de la superficie. Para llegar a grandes profundidades, hay que hacer uso de ondas electromagnéticas de extremada baja frecuencia (SLF/ELF). A frecuencias menores de 100 Hz, un submarino puede detectar una emisión en SLF/ELF incluso cuando está sumergido a grandes profundidades (varios centenares de metros).

Sin embargo, el uso de SLF/ELF plantea un importante problema técnico. Para emitir con una eficiencia aceptable, se requieren antenas de dimensiones similares a la longitud de onda de la radiación emitida. Así, por ejemplo, mientras la telefonía móvil usa longitudes de onda de sólo una decena de centímetros, y la radio AM de centenares de metros, SLF/ELF usa longitudes de onda de miles de kilómetros.

Es imposible, por el momento, construir una antena emisora de ese tamaño. La solución ideada por el científico griego Nicholas Christofilos no podía ser más elegante: usar parte de la Tierra como antena.

LA TIERRA COMO ANTENA

Esta fue la solución que adoptaron finalmente las dos superpotencias de forma independiente. Rusia construyó ZEVS, su emisora de 82Hz, en la península de Kola, mientras que EEUU emitía a 76Hz desde el estado de Michigan con su WMT/MTF. Reino Unido estudió construir una estación similar en Glengarry, Escocia, algo que fue abandonado, igual que un faraónico proyecto de EEUU (Sanguine) que involucraba una gigantesca estructura con 10.000 Km de líneas de cable.

ZEVS está formado por dos largos cables de 60 Km de longitud cada uno, enterrados una zona con un terreno de una extraordinariamente pequeña conductividad eléctrica. WMT/MTF tiene 5 de estas estructuras, que en este caso no están enterradas. Los extremos de cada cable se hunden en la tierra hasta una profundidad de cientos de metros.

Cuando el generador de onda se activa, la corriente de 200-300A que genera cierra el circuito a gran profundidad, en capas más conductoras, formando una enorme antena de tipo dipolo magnético. En el ZEVS esto ocurre a unos 10Km de profundidad. Aun así, la antena es demasiado pequeña como para emitir eficientemente: se requiere toda una central eléctrica para poder alimentar la antena, y la potencia final emitida es apenas de un Watio.

A pesar de ello, la señal resultante se puede detectar en cualquier lugar del globo, ya que a esas frecuencias tan bajas, la ionosfera y la superficie terrestre se comportan efectivamente cómo una guía de ondas, que trasmite la señal por todo el mundo sin que escape al espacio.

La baja frecuencia y débil señal emitida por estas antenas hace que no se pueda enviar información a mucha velocidad a través de ellas. Velocidades típicas serían del orden de los bits por segundo y servirían para trasmitir órdenes simples (e.g. comenzar holocausto nuclear) o pedir al submarino que emerja, de modo que se pueda establecer contacto usando otros sistemas más rápidos.

La Guerra Fría ha terminado y estas gigantescas estructuras no son tan necesarias. El gran coste de mantenerlas y operarlas durante 24h, y la alarma que suscitan entre la población (aunque nunca se pudo demostrar que afectasen a la salud), están provocando su cierre. EEUU ha decomisionado ya su sistema SLF/ELF, y ya sólo puede comunicarse con sus submarinos cuando están cerca de la superficie. Desde 1995 el sistema ruso ZEVS no es de exclusivo uso militar, y se usa también para la investigación geológica.

La imagen del hidrófono ha sido publicada bajo licencia CC por Hannes Grobe. El resto de las imágenes son de dominio público.

Fuentes:

ELF Communications Program (FAS)
Popular mechanics, Septiembre de 1978
ELF/VLFILF Radio Propagation and Systems Aspects, AGARD
ZEVS, The Russian 82Hz ELF transmitter
"The world largest radio station" Carlos A. Altgelt


Esta entrada participa en la XX Edición del Carnaval de la Física, que este mes es acogido por este blog, Resistencia Numantina.

Actualización: esta entrada es una de las dos votadas como ganadoras a mejor entrada en la XX Edición del Carnaval de la Física. La otra entrada ganadora es "Fenómenos mutuos entre Haumea y su satélite Namaka" del blog Astrofísica y Física.

El metro de Moebius

En el blog personal de Claudi Mans han colgado la curiosa imagen que aparece sobre estas líneas. Es un cartel del metro de Barcelona y, como muy bien se explica en el artículo, en él figura un tren que parece estar circulando en una cinta de Moebius (aunque eso, sólo lo parece).

Un guiño (aunque sea involuntario) a una película muy geek dirigida en 1996 por la Universidad de Cine de Buenos Aires, en la que el "subte" bonaerense se vuelve tan complejo que se convierte en una gigantesca cinta de Moebius donde los trenes desaparecen. Entre los diálogos de la película encontramos joyitas como:

"Creo que todo esto lo causó el nuevo ramal: El sistema es de una gran complejidad topológica. Ya lo era desde las últimas ampliaciones, pero el perimetral la hizo algo... absolutamente singular. Todavía no lo comprendo del todo, pero creo que el nuevo ramal ha llevado la conectividad de todo el sistema a un nivel tan alto que no sé cómo calcularlo: supongo que ha llegado a ser infinito. De ser así, señores, podríamos deducir que el sistema se comporta como una cinta de Moebius"

La infamia de los videntes

Una abuela llama a un vidente televisivo preocupada por la salud de su nieta. Antes de que la señora explique el problema concreto, el interfecto dice que detecta problemas respiratorios, pero nada grave. Cuando la señora le dice que su nieta sufre de la enfermedad de Crohn (un trastorno intestinal crónico), el vidente se saca de la manga que esa enfermedad tiene que ver con los trastornos respiratorios. Acto seguido, recomienda a la señora llevar a su nieta a un homeópata. 

La conversación completa se puede encontrar en este articulo de enchufa2 (los primeros en dar la voz de alarma), y podeis verlo en el siguiente vídeo a partir del minuto 2:05: 

Para que luego digan que las pseudociencias son inócuas. El pelo se les tendria que caer a estos estafadores que se aprovechan de la desesperación ajena....

Las máquinas de Shannon

Claude Shannon, el padre de la Teoría de la Información, fue uno de los científicos con mejor sentido del humor que han existido. Esto sea dicho con permiso de otros grandes científicos bromistas como Richard Feynman (del que os recomiendo leer sus apuntes autobiográficos), pero lo cierto es que en el arte de hacer bromas prácticas, Shannon tenía una gran ventaja: sabía cómo diseñar y construir autómatas.

Personaje 3: Auguste Piccard, un físico de altura

Muchos de vosotros habréis reconocido la foto superior, que bien pudiera ser la foto más famosa de la historia de la ciencia. Se hizo durante la conferencia Solvay de 1927, a la que acudieron muchas de las mentes más preclaras del momento. Einstein, Bohr, Born, Lorentz, Marie Curie... todos ellos se pueden reconocer entre los asistentes. Hoy voy a hablar de uno de ellos, concretamente del señor alto de la izquierda: el genial físico suizo Auguste Piccard.

Auguste Piccard nació en Basilea en 1884. Estudió en la ETH de Zurich, y se trasladaría posteriormente a Bélgica, donde aceptó una posición como Catedrático de Física en la Universidad Libre de Bruselas. A finales de los años 20, el objeto de estudio de Auguste eran eventos de alta energía detectados de forma natural: los rayos cósmicos.

Hoy sabemos que los rayos cósmicos son producidos por partículas subatómicas muy energéticas procedentes del espacio, y la cascada de partículas secundarias que producen al interactuar con la atmósfera, pero en aquella época no estaba nada claro. Había quien proponía, como por ejemplo el propio Piccard, que los rayos cósmicos se originaban en la estratosfera.

Otro científico cualquiera hubiese encontrado el modo de estudiar el problema sin moverse de su laboratorio, o al menos de la superficie terrestre. Sin embargo, no estamos hablando de un científico normal: Auguste decidió que él mismo iría a las capas medias de la atmósfera para hacer los experimentos.