TRABAJO DE CONSULTA DE FÍSICA DE PARTICULAS

Ø  Qué es la relatividad clásica?

Se entiende por la teoría de la relatividad clásica o relatividad de Galileo al estudio del movimiento de una partícula condicionado a un sistema de referencia arbitrariamente escogido. De este modo se establece que la percepción y la medida de las magnitudes físicas varían en función al sistema de referencia escogido. Para poner un ejemplo: no es lo mismo observar la caída de una manzana que está moviéndose en un tren si lo vemos desde fuera del tren (la manzana hace una parábola) o desde dentro (la manzana cae en vertical).

Esta dependencia de la percepción del movimiento según el sistema de referencia escogido es lo que se conoce como relatividad clásica. Fue descrita por Galileo Galilei en el siglo XVII.

La teoría clásica de la relatividad establecía que las magnitudes físicas eran dependientes del sistema de referencia escogido, pero presuponía que el tiempo era un ente absoluto e independiente del sistema de referencia escogido. Sin embargo, tras el experimento de Michelson y Morley quedo demostrada la invariabilidad de la velocidad de la luz lo cual condujo al descubrimiento de la relatividad de ambos espacio y tiempo.

Ø  El principio de la relatividad galileana:

‘Dos sistemas de referencia en movimiento relativo de traslación rectilínea uniforme son equivalentes desde el punto de vista mecánico; es decir, los experimentos mecánicos se desarrollan de igual manera en ambos, y las leyes de la mecánica son las mismas.’

Ø  Que son las transformadas de Lorenz?

Las transformaciones de Lorentz, dentro de la teoría de la relatividad especial, son un conjunto de relaciones que dan cuenta de cómo se relacionan las medidas de una magnitud física obtenidas por dos observadores diferentes. Estas relaciones establecieron la base matemática de la teoría de la relatividad especial de Einstein, ya que las transformaciones de Lorentz precisan el tipo de geometría del espacio-tiempo requeridas por la teoría de Einstein.

Ø  Experimento de Michelson-Morley.

En la base de un edificio cercano al nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Se compone de una lente semi-plateada o semi-espejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro.

Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o caminos ópticos iguales) y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada.

Ø  Principales conclusiones del experimento de Michelson-Morley.

Los resultados obtenidos en todas ellas fueron nulos: en ningún momento hubo ningún dato que apuntase a que la velocidad de la luz hubiera variado, o lo que es lo mismo, que el éter no tenía ninguna velocidad apreciable.

Sin embargo, esto mismo fue lo que condujo a que fuera uno de los más importantes experimentos, ya que con estos resultados se comenzó a pensar que dicho éter podría no existir, y se planteó que la luz podría viajar en el vacío, sin ningún medio de por medio, lo cual derivó finalmente en la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein, donde ya se impuso la no existencia de dicho éter.

   

Ø  Qué es el efecto fotoeléctrico?

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material al incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).

Ø  Cual es el fenómeno físico del efecto fotoeléctrico?

La emisión de electrones por metales iluminados con luz de determinada frecuencia fue observada a finales del siglo XIX por Hertz y Hallwachs. El proceso por el cual se liberan electrones de un material por la acción de la radiación se denomina efecto fotoeléctrico o emisión fotoeléctrica.

Ø  Principios físicos que fundamentan el efecto fotoeléctrico.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz, en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck.

Ø  Qué es un fotón?

Partícula mínima de energía luminosa o de otra energía electromagnética que se produce, se transmite y se absorbe.

        

Ø  Qué son los Rayos X?

Radiación electromagnética que atraviesa cuerpos opacos a la luz ordinaria, con mayor o menor facilidad, según sea la materia de que estos están formados, produciendo detrás de ellos y en superficies convenientemente preparadas, imágenes o impresiones.

Ø  ¿Cómo se producen los rayos X?

Los rayos X se pueden observar cuando un haz de electrones muy energéticos se desaceleran al chocar con un blanco metálico. Según la mecánica clásica, una carga acelerada emite radiación electromagnética, de este modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X a partir de cierta longitud de onda mínima dependiente de la energía de los electrones. Este tipo de radiación se denomina Bremsstrahlung, o ‘radiación de frenado’. Además, los átomos del material metálico emiten también rayos X monocromáticos, lo que se conoce como línea de emisión característica del material. Otra fuente de rayos X es la radiación sincrotrón emitida en aceleradores de partículas.

Para la producción de rayos X en laboratorios y hospitales se usan los tubos de rayos X, que pueden ser de dos clases: tubos con filamento o tubos con gas.

Ø  ¿Cuál es la aplicación de los rayos X?

En la medicina (radiografías), en la exploración de la estructura de la materia cristalina y para determinar defectos en componentes técnicos, como tuberías, turbinas, motores, paredes, vigas, y en general casi cualquier elemento estructural.

Ø  ¿Qué es la difracción de rayos X? y ¿Cuál es su aplicación?

La difracción de rayos X es uno de los fenómenos físicos que se producen al interaccionar un haz de rayos X, de una determinada longitud de onda, con una sustancia cristalina. La Difracción de Rayos X (DRX o XRD) es útil si quiere realizar entre otras cosas: Identificación de fases (Composición de una muestra), la determinación de parámetros de red y la determinación de espesores de recubrimientos y/o películas delgadas.

      

Ø  Que es la onda corpúsculo?

La dualidad onda corpúsculo, también llamada onda partícula, resolvió una aparente paradoja, demostrando que la luz y la materia pueden, a la vez, poseer propiedades de partícula y propiedades ondulatorias. La dualidad onda-corpúsculo es un fenómeno cuántico, bien comprobado empíricamente, por el cual muchas partículas pueden exhibir comportamientos típicos de ondas en unos experimentos mientras aparecen como corpúsculos compactos y localizados en otros experimentos.

Ø  ¿Qué determina el concepto de las ondas corpúsculo?

Actualmente se considera que la dualidad onda-partícula es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa”. (Stephen Hawking)

Ø  Onda de Broglie.

Ondas de materia. En 1924, el físico francés, Louis-Victor de Broglie, formuló una hipótesis en la que afirmaba que: Toda la materia presenta características tanto ondulatorias como corpusculares comportándose de uno u otro modo dependiendo del experimento específico.

Ø  Principio de incertidumbre.

Werner Heisenberg enunció el llamado principio de incertidumbre o principio de indeterminación, según el cual es imposible medir simultáneamente, y con precisión absoluta, el valor de la posición y la cantidad de movimiento de una partícula.

            Ø  Cuadro comparativo de modelos atómicos.

           

MODELOS ATOMICOS
RUTHERFORD	BOHR	SCHRÖDINGER
Modelo atómico o teoría sobre la estructura interna del átomo propuesto por el químico y físico británico-neozelandés Ernest Rutherford para explicar los resultados de su "experimento de la lámina de oro", realizado en 1911	Es un modelo clásico del átomo, pero fue el primer modelo atómico en el que se introduce una cuantización a partir de ciertos postulados.	Es un modelo cuántico no relativista.
· Fue el primer modelo atómico que consideró al átomo formado por dos partes: la "corteza”, constituida por todos sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de un "núcleo" muy pequeño; que concentra toda la carga eléctrica positiva y casi toda la masa del átomo. · Rutherford llegó a la conclusión de que la masa del átomo se concentraba en una región pequeña de cargas positivas que impedían el paso de las partículas alfa.	· Los electrones describen órbitas circulares en torno al núcleo del átomo sin irradiar energía. · El electrón solo emite o absorbe energía en los saltos de una órbita permitida a otra. En dicho cambio emite o absorbe un fotón cuya energía es la diferencia de energía entre ambos niveles	· En este modelo los electrones se contemplaban originalmente como una onda estacionaria de materia cuya amplitud decaía rápidamente al sobrepasar el radio atómico. · Concebía originalmente los electrones como ondas de materia · El modelo de Schrödinger ignora los efectos relativistas de los electrones rápidos. · El modelo de Schrödinger si bien predice razonablemente bien los niveles energéticos, por sí mismo no explica por qué un electrón en un estado cuántico excitado decae hacia un nivel inferior si existe alguno libre.

Ø  ¿Qué se demostró con el experimento de Frank-Hertz?

Como resultado de esta experiencia, nos es posible representar la evolución de la diferencia de potencial que resulta de un convertidor de corriente - tensión (dispuesto a la salida del ánodo) con respecto a la diferencia de potencial de extracción de los electrones (desde el cátodo). Dicho de mejor forma, el experimento de Frank y Hertz tiene por objeto probar la cuantización de los niveles de energía de los electrones en los átomos.

   

Ø  ¿Qué es la radiación de cuerpo negro?

La "Radiación de cuerpo negro" se refiere a un objeto o sistema que absorbe toda la radiación incidente sobre él, y re-irradia energía que es característica solamente de este sistema radiante, no dependiendo del tipo de radiación que incide sobre ella.