LICEO METROPOLITANO EN GUTEMALA

Nombre: Edwin Raúl Tihu Trigueros

Grado: 4to. Bachillerato en Computación

Profesor: Fredy Josué Romero Musul

Tema:

“PORTAFOLIO DE FISICA FUNDAMENTAL 5”

Fecha de Entrega: 29/Septiembre/2010

INTRODUCCION:

En el presente PORTAFOLIO, se detallarán las características de los diferentes temas sobre la Física sus aplicaciones sobre las distintas ciencias y la vida cotidiana. El principal objetivo de este PORTAFOLIO es poder entender el uso de las funciones y así poder utilizarlas frente a los problemas diarios.

INDICE:

1. ESPIN2. CASTASTROFE ULTRAVIOLETA3. COLAPSO DE LA FUNCION DE ONDA4. ÉMILE CLAPEYRON5. HENRI BECQUEREL

6. MICHAEL FARADAY7. MODELO DE HODKIN Y HUXLEY8. ESTRELLA BINARIA9. PROCESO ADIABATICO10. GRUPO DE RENORMALIZACION11. NIELS BOHR12. LOUIS VICTOR DE BROGLIE13. MAZ BORN14. BARIOGENESIS15. EFECTO TUNEL16. NUMERO LEPTONICO17. CAPA ELECTRONICA18. RADIACION DE CHERENKOV19. UNA TEORIA DEL TODO

EXCEPCIONALMENTE SIMPLE20. RUPTURA ESPONTANEA DE SIMETRIA

1.Espín:Se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular intrínseco de valor fijo. Eso implica que cualquier observador al hacer una medida del momento angular detectará inevitablemente que la partícula posee un momento angular intríseco total, difiriendo observadores diferentes sólo sobre la dirección de dicho momento no sobre su valor. Se trata de una propiedad intrínseca de la partícula como lo es la masa o la carga eléctrica.

Como propiedad mecanocuántica, el espín presenta una serie de cualidades que lo distinguen del momento angular clásico:

En primer lugar el valor de espín está cuantizado, lo que significa que no pueden encontrarse partículas con cualquier valor del espín, sino que el espín de una partícula siempre es un múltiplo entero de   (donde   es la constante de Planck dividida entre 2π, también llamadaconstante de Dirac).

En segundo lugar, cuando se realiza una medición del espín en diferentes direcciones, sólo existen dos posibles valores iguales y de signo contrario, que son sus posibles proyecciones sobre una dirección predeterminada. Por ejemplo, la proyección del momento angular de espín de un electrón, si se mide en una dirección particular dada por un campo magnético externo, puede resultar únicamente en los valores   o bien .

EJEMPLO:

La colisión de un quark (la esfera roja) desde un protón(la esfera naranja) con un gluón (la esfera verde) desde otro protón con espín opuesto. El espín está representado por las flechas azules alrededor del protón y del quark. Los signos de interrogación azules alrededor del gluón representan la pregunta: ¿Están los gluones polarizados?: Las partículas expulsadas de la colisión son una lluvia de quarks y un fotón(la esfera púrpura).

2.Catástrofe ultravioleta:

Es un fallo de la teoría clásica del electromagnetismo al explicar la emisión electromagnética de un cuerpo en equilibrio térmico con el ambiente.

De acuerdo con las predicciones del electromagnetismo clásico, un cuerpo negro ideal en equilibrio térmico debía emitir energía en todos los rangos de frecuencia; de manera que a mayor frecuencia, mayor energía.

Así lo mostraron Rayleigh y Jeans, por quienes la catástrofe de ultravioleta también se conoce como catástrofe de Rayleigh-Jeans. De acuerdo con la ley que ellos enunciaron, la densidad de energía emitida para cada frecuencia debía ser proporcional al cuadrado de la última, lo que implica que las emisiones a altas frecuencias (en el ultravioleta) deben portar enormes cantidades de energía.

Tanto es así, que al calcular la cantidad total de energía radiada (es decir, la suma de las emisiones en todos los rangos de frecuencia), se aprecia que ésta es infinita, hecho que pone en riesgo los postulados de conservación de la energía.

Posteriormente, cuando se desarrollaron técnicas de medición apropiadas, se estudió la radiación en el visible y en el ultravioleta, y la observación experimental mostró claramente que la predicción del electromagnetismo clásico, resumida en la ley de Rayleigh-Jeans, no se cumplía en dichos intervalos de radiación. En realidad, aunque la energía aumenta con el cuadrado de la frecuencia cuando esta es baja, al aumentarla más, la energía tiende a cero.

A menudo el análisis del caso se hace teniendo en cuenta la longitud de onda en lugar de la frecuencia, lo que resulta equivalente, ya que las dos cantidades son inversamente proporcionales.

EJEMPLO:

Energía radiada como función de la longitud de onda para varios cuerpos a diferentes temperaturas.

3.Colapso de la función de onda:

El colapso de la función de onda es un proceso físico relacionado con el problema de la medida de la mecánica cuántica consistente en la variación abrupta del estado de un sistema después de haber obtenido una medida.

La naturaleza de dicho proceso es intensamente discutida en diferentes interpretaciones de la Mecánica cuántica

El aspecto no local de la naturaleza sugerido por el Teorema de Bell, se ajusta a la teoría cuántica por medio del colapso de la función de onda, que es un cambio repentino y global de la función de onda como sistema. Se produce cuando alguna parte del sistema es observada. Es decir, cuando se hace una observación/medición del sistema en una región, la función de

onda varía instantáneamente, y no sólo en esa región de la medida sino en cualquier otra por muy distante que esté.

En la interpretación de Copenhague, este comportamiento se considera natural en una función que describe probabilidades. Puesto que las probabilidades dependen de lo que se conoce como el sistema, si el conocimiento que se tiene del sistema cambia como consecuencia del resultado de una observación, en ese caso la función de probabilidad deberá obviamente cambiar. Por esta razón, ante el aumento de información, un cambio de la función de probabilidad en una región distante es normal incluso en la física clásica. Refleja el hecho de que las partes de un sistema están correlacionadas entre sí y, por lo tanto, un incremento de la información aquí está acompañado por un incremento de la función del sistema en cualquier otra parte. Sin embargo en la teoría cuántica este colapso de la función de onda es tal que aquello que ocurre en un lugar distante, en muchos casos tiene que depender de lo que el observador eligió observar.

EJEMPLO:

Esquema de una función de onda monoelectrónica u orbital en dos dimensiones.

4.Émile Clapeyron:Fue un ingeniero y físico francés , padre de la teoría termodinámica. Nacido en París, Clapeyron estudió en la École polytechnique y la École des Mines, antes de mudarse a San Petesburgo en 1820 para enseñar en la École des Travaux Publics. Tras laRevolución de 1830 volvió a París, donde supervisó la construcción de la primera vía de ferrocarril de Francia, que comunicaba París conVersalles y Saint-Germain-en-Laye.

En 1834 realizó su primera contribución a la creación de la termodinámica moderna al publicar un documento titulado La fuerza directora del calor (Puissance motrice de la chaleur), en el que desarrollaba el trabajo del físico Nicolas Léonard Sadi Carnot, fallecido dos años antes. Aunque Carnot había desarrollado un

atractivo análisis de un motor térmico, había empleado la engorrosa teoría calórica.

Clapeyron, en su honor, presentó la obra de Carnot de una forma más accesible y gráfica, que mostraba el ciclo de Carnot como una curvacerrada en un diagrama indicador, una gráfica de la presión en función del volumen (que más tarde tomaría el nombre de gráfica de Clapeyron).

En 1843 Clapeyron extendió la idea de proceso reversible, ya sugerida con anterioridad por Carnot, y realizó la enunciación definitiva delprincipio de Carnot, conocido también como segunda ley de la termodinámica.

Este trabajo fundamental le permitió extender sustancialmente la obra de Clausius, incluyendo la fórmula, conocida hoy en día comoRelación de Clausius-Clapeyron, que caracteriza la transición de fase entre dos estados de la materia. Siguió tratando la cuestión de las transiciones de fase en lo que se denominaría más tarde problemas de Stefan.

EJEMPLO:Benoit Paul Émile Clapeyron.

5. Henri Becquerel:Fue un físico francés descubridor de laradiactividad y ganando con el Premio Nobel de Física del año 1903. En el año 1896 descubrió accidentalmente una nueva propiedad de la materia que posteriormente se denominó radioactividad. Este fenómeno se produjo durante su investigación sobre la fotosintesis. Al colocar sales de uranio sobre una placa fotográfica en una zona oscura, comprobó que dicha placa se ennegrecía. Las sales de uranio emitían una radiación capaz de atravesar papeles negros y otras sustancias opacas a la luz ordinaria. Estos rayos se denominaron en un principio rayos Becquerel en honor a su descubridor. También este personaje gracias a sus valiosas investigaciones y descubrimientos hizo aportes al modelo atómico.

Tras el descubrimiento, a finales de 1895, de los Rayos X por Wilhelm Röntgen, Becquerel observó que éstos, al impactar con un haz derayos catódicos en un tubo de vidrio en el que se ha hecho el vacío, se tornaban fluorescentes. A raíz de esta observación, se propuso averiguar si existía una relación fundamental entre los rayos X y la radiación visible, de tal modo que todos los materiales susceptibles de emitir luz, estimulados por cualquier medio, emitan, así mismo, rayos X.

Para comprobar esta hipótesis, colocó cristales sobre una placa fotográfica envuelta en papel opaco, de tal forma que sólo la radiación invisible, correspondiente a los rayos X, pudiera revelar la emulsión contenida en la placa; previamente excitó los cristales mediante exposición a la luz solar. Al cabo de unas horas comprobó que la placa revelaba la silueta perfilada por los cristales.

EJEMPLO:Antoine Henri Becquerel

6. Michael Faraday:

Fue un físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica. En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica (ya descubierto por Oersted), y ese mismo año descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra, e introdujo el concepto de líneas de fuerza, para representar los campos magnéticos. Durante este mismo periodo, investigó sobre la electrólisis y descubrió las dos leyes fundamentales que llevan su nombre:

La masa de sustancia liberada en una electrólisis es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que ha pasado a través del electrólito masa = equivalente electroquímico, por la intensidad y por el tiempo (m = c I t)

Las masas de distintas sustancias liberadas por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a sus pesos equivalentes.

Realizó contribuciones en el campo de la electricidad. En 1821, después de que el químico danés Oersted descubriera elelectromagnetismo, Faraday construyó dos aparatos para producir lo que el llamó rotación electromagnética, en realidad, un motor eléctrico. Diez años más tarde, en 1831, comenzó sus más famosos experimentos con los que descubrió la inducción electromagnética, experimentos que aún hoy día son la base de la moderna tecnología electromagnética.

EJEMPLO:Michael Faraday

7. Modelo de Hodgkin y Huxley

El modelo de Hodgkin y Huxley describe cómo se inician y transmiten los potenciales de acción en las neuronas. Consiste en un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales que aproxima las características eléctricas de células excitables como las neuronas o los miocitos cardíacos.

Alan Lloyd Hodgkin y Andrew Huxley propusieron el modelo en 1952 para explicar los mecanismos iónicos que subyacían a la iniciación y propagación de los potenciales de acción el axón

gigante del calamar. En 1963 recibieron el Premio Nóbel en fisiología - medicina por este trabajo.

La derivada en el tiempo del potencial a lo largo de la membrana (

) es proporcional a la suma de las corrientes en el circuito:

Donde Ii denota las corrientes iónicas individuales del modelo.

EJEMPLO:Curso temporal de los cambios en las conductancias de sodio y potasio durante un paso de despolarización a -9 Mv

8. Estrella binariaEs un sistema estelar compuesto de dos estrellas que orbitanmutuamente alrededor de un centro de masas común. Estudios recientes sugieren que un elevado porcentaje de las estrellas son parte de sistemas de al menos dos astros. Los sistemas múltiples, que pueden ser ternarios, cuaternarios, o inclusive de cinco o más estrellas interactuando entre sí, suelen recibir también el nombre de estrellas binarias, como es el caso de Alfa Centauri A y B y Próxima Centauri.

Gracias a la gran cantidad de estrellas binarias existentes en el Universo, los astrónomoshan podido desarrollar formas para distinguirlas de los sistemas ópticos que parecen vincular erróneamente dos o más estrellas. Esta confusión surge cuando dos astros separados por grandes distancias y sin relación

gravitatoria mutua, se ven muy cercanos desde nuestra perspectiva. También han existido ocasiones en las que estrellas de luminosidad cambiante parecieron ser binarias eclipsantes cuando en realidad no lo eran.

Si bien existen pares de estrellas orbitando tan alejadamente una de otra como paraevolucionar de forma independiente, en muchas ocasiones las binarias se encuentran a distancias tan cortas que su progreso individual se ve alterado por los cambios que sufre su compañera. Esos sistemas evolucionan entonces como un todo, creando objetos que de otra forma serían imposibles.

EJEMPLO:Imagen de la estrella binaria Sirio tomada por el Hubble. Debajo y a la izquierda de la gigantesca Sirio A, se distingue su pequeña compañera Sirio B.

9. Proceso adiabáticoEs aquél en el cual el sistema no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina como proceso isotérmico.El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gases ideales.

Existen, tres relaciones en el enfriamiento adiabático del aire:

1. La relación ambiente de la atmósfera, que es la proporción a la que el aire se enfría a medida que se gana altitud.

2. La tasa seca adiabática, es de unos -1° por cada 100 metros de subida.

3. La tasa húmeda adiabática, es de unos -0,6° - 0,3º por cada 100 metros de subida.

La primera relación se usa para describir la temperatura del aire circundante a través del cual está pasando el aire ascendente. La segunda y tercera proporción son las referencias para una masa de aire que está ascendiendo en la atmósfera. La tasa seca adiabática se aplica a aire que está por debajo del punto de rocío, por ejemplo si no está saturado de vapor de agua, mientras que la tasa húmeda adiabática se aplica a aire que ha alcanzado su punto de rocío. El enfriamiento adiabático es una causa común de la formación de nubes.

EJEMPLO:

Gráfico de un proceso adiabático en función de p y V.

10. Grupo de Renormalización

 Es una técnica usada en física matemática para realizar cálculos sobre sistemas con un gran número de elementos simples en interacción. Es especialmente importante en teoría cuántica de campos y física estadística.

Existen dos formas alternativas de entender dichas técnicas:

Consideremos una agrupación de los elementos simples en bloques, cada uno de los cuales será considerado un nuevo elemento simple. En ocasiones es posible desarrollar una teoría sobre el comportamiento de estos nuevos elementos simples sin hacer referencia a los antiguos. En este caso se habla de una teoría renormalizada, en la que el número de elementos a considerar será, sin duda, menor.

Muchas teorías contienen un parámetro que especifica la escala espacial mínima a considerar. Un aumento de dicho parámetro sería equivalente a observar la teoría con menor resolución espacial. En ocasiones, dicho aumento da lugar a una nueva teoría del mismo tipo que la anterior, que llamamos también teoría renormalizada.

En el año 1966, cuando la técnica era ya empleada normalmente en física de partículas elementales, Leo P. Kadanoff desarrolló la explicación moderna del mismo, y que sirvió para dar un nuevo impulso a sus aplicaciones. El RG, según Kadanoff, se basa en el concepto de bloque.

EJEMPLO:

Consideremos un plano en el que hay situados   átomos, formando una red bidimensional. Procedamos ahora a agruparlos, o encapsularlos mentalmente, en bloques de   átomos y sustituir cada bloque por un átomo gordo o renormalizado. El nuevo sistema de átomos renormalizados tendrá 4 veces menos átomos que el anterior. La transformación antedicha se conoce como una transformación de grupo de renormalización (RGT). Podemos iterarla, y el número de átomos efectivos se dividirá por 4 cada vez.

11. Niels Bohr

Fue un físico danés que realizó fundamentales contribuciones para la comprensión de la estructura del átomo y la mecánica cuántica. Basándose en las teorías de Rutherford, publicó su modelo atómico en 1913, introduciendo la teoría de las órbitas cuantificadas, que en la teoría mecánica cuántica consiste en las características que, en torno al núcleo atómico, el número de electrones en cada órbita aumenta desde el interior hacia el exterior.

En su modelo, además, los electrones podían caer (pasar de una órbita a otra) desde un orbital exterior a otro interior, emitiendo un fotón deenergía discreta, hecho sobre el que se sustenta la mecánica cuántica.

Basándose en las teorías de Rutherford, publicó su modelo atómico en 1913, introduciendo la teoría de las órbitas cuantificadas, que en la teoría mecánica cuántica consiste en las características que, en torno al núcleo atómico, el número de electrones en cada órbita aumenta desde el interior hacia el exterior.

En su modelo, además, los electrones podían caer (pasar de una órbita a otra) desde un orbital exterior a otro interior, emitiendo un fotón deenergía discreta, hecho sobre el que se sustenta la mecánica cuántica.

En 1922 recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación. físicos, basándose en este principio, concluyeron que la luz presentaba una dualidad onda-partícula mostrando propiedades mutuamente excluyentes según el caso.

EJEMPLO:

Niels Henrik David Bohr

12. Louis-Victor de Broglie

Físico francés conocido a veces en castellano como Luis de Broglie. De Broglie era un físico teórico alejado de los experimentalistas o los ingenieros. En 1924 presentó una tésis doctoral titulada: Recherches sur la théorie des quanta ("Investigaciones sobre la teoría cuántica") introduciendo los electrones como ondas. Este trabajo presentaba por primera vez la dualidad onda

corpúsculo característica de la mecánica cuántica. Su trabajo se basaba en los trabajos de Einstein y Planck.

Fue profesor de física teórica en la Universidad de París (1928),en el Instituto Henri Poincaré, hasta 1962. Miembro de la Academia de Ciencias (1933) y de la Academia francesa (1943), Secretario permanente de la Academia de Ciencias (1942) y consejero de la Comisión de Energía Atómica Francesa (1945).

Fue galardonado en 1929 con el Premio Nobel de Física, por su descubrimiento de la naturaleza ondulatoria del electrón, conocida como hipótesis de De Broglie. También recibió la Legión de Honor, en 1961 fue nombrado Caballero de la Gran Cruz de la Legión de Honor.

La asociación de partículas con ondas implicaba la posibilidad de construir un microscopio electrónico de mucha mayor resolución que cualquier microscopio óptico al trabajar con longitudes de onda mucho menores.

EJEMPLO:

Prince Louis-Victor Pierre Raymond de Broglie

13. Max Born

Fue un matemático y científico alemán. Ganó el Premio Nobel de Física en 1954, compartido con el físico alemán Walter Bothe. Inicialmente, educado en el König-Wilhelm- Escuela, Born se fue a estudiar a la Universidad de Breslau seguido de la Universidad de

Heidelberg y la Universidad de Zurich . Durante los estudios para su doctorado Ph.D. Su tesis en matemáticas fue defendida en la Universidad de Göttingen el 13 de junio de 1906: Estudios sobre la estabilidad de la línea elástica en el plano y el espacio, bajo diferentes condiciones de contorno.1 El 23 de octubre de 1909:Un modelo atómico de Thomson Highest hizo el grado de doctorado un día antes (FAM, 1909).En la Universidad de Gotinga, entró en contacto con muchos destacados científicos y matemáticos incluyendo a Klein, Hilbert, Minkowski, Runge, Schwarzschild, y Voigt. En 1908-1909 estudió en la Gonville and Caius College, Cambridge.

Cuando llegó a Göttingen en 1904, Klein, Hilbert y Minkowski Hilbert y Klein fueron colegas en la Universidad de Königsberg. Klein trajo Hilbert a Göttingen. Luego, Hilbert trajo Minkowski. fueron los sumos sacerdotes de la matemática y eran conocidos como "mandarinas". Muy pronto después de su llegada, Born formo lazos estrechos con estos dos hombres. Desde la primera clase que tomó con Hilbert, Hilbert nacio identificado como tener habilidades excepcionales y lo eligió como el escriba de conferencias, cuya función era la de redactar las notas de clase. Para la habitación de los estudiantes de matemáticas de lectura en la Universidad de Göttingen.

EJEMPLO:

Max Born

14. Bariogénesis

Es el término genérico utilizado para referirse a los hipotéticos procesos físicos que produjeron unaasimetría entre bariones y anti-bariones durante los primeros instantes de la creación del

universo, resultando en cantidades elevadas demateria ordinaria residual en el universo hoy en día. Las teorías de bariogénesis emplean sub-disciplinas de la física, como la teoría cuántica de campos y la física estadística, para describir estos posibles mecanismos. La diferencia fundamental entre las teorías de bariogénesis está en la descripción que hacen de las interacciones entre partículas fundamentales.

El paso siguiente a la bariogénesis es la nucleosíntesis primordial la cual esta mucho mejor entendida y explica la formación de núcleos atómicos ligeros.

El teorema CPT garantiza que una partícula y su anti-partícula tienen exactamente la misma masa y vida media pero carga exactamente opuesta. Dada esta simetría, es sorprendente que el universo no tenga cantidades iguales de materia y antimateria. Efectivamente, no hay ninguna evidencia experimental de concentraciones significativas de antimateria.

EJEMPLO:

MATERIA ANTIMATERIA

15. Efecto túnelEl efecto túnel es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula viola los principios de la mecánica clásica penetrando una barrera potencial o impedancia mayor que la energía cinética de la propia partícula. Una barrera, en términos cuánticos aplicados al

efecto túnel, se trata de una cualidad del estado energético de la materia análogo a una "colina" o pendiente clásica, compuesta por crestas y flancos alternos, que sugiere que el camino más corto de un móvil entre dos o más flancos debe atravesar su correspondiente cresta intermedia si dicho objeto no dispone de energía mecánica suficiente como para imponerse con la salvedad de atravesarlo.A escala cuántica, los objetos exhiben un comportamiento ondular; en la teoría cuántica, un cuanto moviéndose en dirección a una "colina" potencialmente energética puede ser descrito por su función de onda, que representa la amplitud probable que tiene la partícula de ser encontrada en la posición allende la estructura de la curva. Si esta función describe la posición de la partícula perteneciente al flanco adyacente al que supuso su punto de partida, existe cierta probabilidad de que se haya desplazado "a través" de la estructura, en vez de superarla por la ruta convencional que atraviesa la cima energética relativa. A esto se conoce como efecto túnel.EJEMPLO:El diagrama compara el efecto de túnel con el movimiento clásico de un objeto. Por analogía con la gravedad, el objeto tiende a desplazarse en dirección al centro de la tierra. Clásicamente, para alcanzar el estado mínimo, debe proveerle con energía adicional. Bajo la ley de la mecánica cuántica, sin embargo, el objeto puede ocasionalmente "atravesar" el estado energético representado por las dos pendientes y la cresta hasta lograr un estado de mínimo de potencial energético.

16. Número leptónico:

En la física de altas energías, el número leptónico es el número de leptones menos el número de antileptones.

En forma de ecuación,

Así todos los leptones tienen asignado el valor de +1, antileptones −1, y partículas no leptónicas 0. El número leptónico es un número cuántico aditivo, esto significa que su suma es preservada en interacciones.

Muchos modelos, incluyendo el modelo estándar de la física de partículas confía en la conservación del número leptónico: el número leptónico perdura constante a través de la interacción. En el modelo estándar, el número de la familia leptónica (LF por sus siglas en inglés) puede ser preservado si los neutrinos carecen de masa. Sin embargo, debido a que los neutrinos tienen una masa diferente de cero, la oscilación de neutrinos ha sido observada y las leyes de conservación para LF son por ahora solo aproximadas. Esto significa que la ley de conservación ha sido violada, porque en la pequeñez de la masa del neutrino ellos todavía no mantienen a muchos grados de la interacción contenida en los leptones cargados. Sin embargo, la conservación del número leptónico puede todavía mantenerse. Ya que la ley de conservación del número leptónico es violada por la anomalía quiral, hay problemas aplicando esta simetría universalmente en todas las escalas energéticas. Sin embargo, el número cuántico B-L es mejor para trabajar y existen en diferentes modelos como el modelo de Pati-Salam.

EJEMPLO:

casi el 100% de el tiempo de desintegración de un muón es:

17. Capa electrónica:

Un átomo está compuesto de un núcleo rodeado de capas electrónicas, cada una con un número determinado de electrones. Las capas electrónicas son simbolizadas mediante letras,

sucesivamente, partiendo de la más cercana al núcleo. La capa K posee hasta dos electrones, la capa Lpuede tener hasta 8 electrones, la capa M 18, la capa de N 32, la capa de O 50, la capa P 72 y la capa Q 98 .. El número de capas de un átomo depende del número de electrones del átomo. Los electrones se disponen con prioridad en la capa más cercana al núcleo hasta que ésta se satura (se alcanza el número máximo de electrones), los electrones restantes se colocan en la siguiente capa hasta que está saturada y así sucesivamente, hasta que ya no hay electrones. Por lo tanto, un átomo de hidrógeno, que tiene un electrón, sólo tiene una capa , la capa K que está parcialmente llena (un electrón de un máximo de dos). Un átomo de helio, que tiene dos electrones, éstos se distribuyen en la capa K que está completamente llena (dos electrones de un máximo de dos). Por lo tanto, el átomo de litio, que tiene tres electrones, tiene una capa K saturada (con los dos primeros electrones), y una capa L que contiene el tercer electrón.

Una capa se dice que está saturada si contiene su número máximo de electrones. La capa K de los átomos de helio y litio está pues saturada.

El sodio tiene once electrones. Su estructura electrónica es la siguiente:(K)2 (L)8 (M)1. Las capasK y L están saturadas.

EJEMPLO:

Estructura del átomo de sodio

18. Radiación de Cherenkov:

Es una radiación de tipo electromagnético producida por el paso de partículas en un medio a velocidades superiores a las de la luz en dicho medio. La velocidad de la luz depende del medio, y alcanza su valor máximo en el vacío. El valor de la velocidad de la luz en el vacío no puede superarse pero sí en un medio en el que ésta es forzosamente inferior. La radiación recibe su nombre del físico Pavel Alekseyevich Cherenkov quien fue el primero en caracterizarla rigurosamente y explicar su producción. Cherenkov recibió el Premio Nobel de Física en 1958 por sus descubrimientos relacionados con esta reacción.

La radiación Cherenkov sólo se produce si la partícula que atraviesa el medio está cargada eléctricamente, como por ejemplo, un protón. Para que se produzca radiación Cherenkov el medio debe ser un dieléctrico. Es decir; debe estar formado por átomos o moléculas capaces de verse afectados por un campo eléctrico. Por tanto, un protón viajando a través de un medio hecho de neutrones, por ejemplo, no emitiría radiación Cherenkov.

La radiación Cherenkov es un tipo de onda de choque que produce el brillo azulado característico de los reactores nucleares. Éste es un fenómeno similar al de la generación de una onda de choque cuando se supera la velocidad del sonido. En ese caso los frentes de onda esféricos se superponen y forman uno solo con forma cónica. Debido a que la luz también es una onda, en este caso electromagnética, puede producir los mismos efectos si su velocidad es superada. Y esto, como ya se ha dicho, solo puede ocurrir cuando las partículas en un medio distinto del vacío, viajan a velocidades superiores a la de los fotones en dicho medio.

EJEMPLO:

Radiación de Cherenkov en el núcleo de un reactor TRIGA.

19. Una teoría del todo excepcionalmente simple:

Es el título de un artículo de física teórica enviado a arXiv library el 6 de noviembre de 2007 por Antony Garrett Lisi. El artículo es aún más sorprendente por cuanto su autor no pertenece al mundo habitual de la física académica, sino que se dedica la mayor parte del año a la práctica del surf enHawái.2 Su Teoría del todo afirma que puede unificar todos los campos del modelo estándar con la gravedad utilizando una red de 248 puntos (red de geometría E8). Aún no se ha sometido a una revisión por pares ni publicada en ninguna revista científica académica; no obstante, ha producido un gran revuelo y reacciones variadas, al tiempo que ha atraído el interés del público por el mismo y por su autor. Lisi advierte que la teoría está incompleta y que "terminará siendo la correcta o bien una especulación errónea."3 Así pues, a diferencia de la mayoría de las teorías de cuerdas, es verificable en un futuro próximo, cuando el Gran Colisionador de Hadrones comience a estar operativo. El título es una paronomasia matemática sobre la clasificación de la geometría E8, como grupo simple y como grupo excepcional.

En la teoría de Lisi, existirían 20 elementos a partir de los 248 elementos base del grupo de Lie E8 que no corresponde con partículas o fuerzas conocidas. Esto requeriría la existencia de nuevas interacciones y partículas, aunque el número exacto de nuevas partículas dependería de la mezcla de estos estados básicos con los de las partículas convencionales conocidas (tal mezcla se define exactamente por la estructura de E8 pero aún no ha sido determinada).

EJEMPLO:

Convergencia de las tres fuerzas. Se marca la energía máxima del LHC.

20. Ruptura espontánea de simetría:

En física la ruptura espontánea de la simetría ocurre cuando un sistema definido por una lagrangiana simétrica respecto a un grupo de simetría cae en un estado vacío que no es simétrico. Cuando eso sucede el sistema no se comporta más de forma simétrica.

El grupo de simetría puede ser discreto como el grupo espacial de un cristal, o continuo como un grupo de Lie como la simetría rotacional del espacio. Sin embargo, si el sistema solo tiene una dimensión espacial entonces solo las simetrías discretas pueden romperse en un estado vacío de la teoría cuántica, aunque también una solución clásica puede romper una simetría continua.

La ruptura de la simetría conlleva la aparición de nuevas partículas (asociados a nuevos términos de masas en el nuevo lagrangiano como losbosones de Nambu-Goldstone o los bosones de Higgs) y la aparición de términos de masas de partículas ya existentes en el lagrangiano.

Un ejemplo común para explicar este fenómeno es el de un balón situado en reposo en la cima de una colina lo cual significa que el balón está en un estado de simetría, sin embargo, este estado es inestable ya que a la menor perturbación el balón rodaría abajo de la colina en una dirección particular alrededor de la cima.

Generalmente, podemos tener ruptura espontánea de simetría en situaciones donde no hay estados vacíos y para sistemas que no están descritos por una acción).

EJEMPLO:

Gráfica de la ruptura de simetría espontánea de la función

CONCLUSIONES:

Tras el estudio de el tema principal: “FISICA FUNDAMENTAL”, podemos concluir en que son muy importantes sus subtemas tanto para las misma FISICA como para muchas otras ciencias, en especial la física y la química.

El objetivo planteado en la introducción se cumplió, ya que se pudo observar a lo largo del desarrollo los diferentes usos de las funciones en la vida diaria y, al haber también estudiado la mayoría de sus subtemas nos queda un modelo que podemos aplicar frente a cierta problemática.

Creemos que el resultado obtenido tras este PORTAFOLIO fue positivo, ya que se cumple la consiga en cuanto a la información teórica, y creemos que también este  será útil en la practica.

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