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Energía, materia y antimateria

Energía y Universo
by

Marcela Herrera Mesa

on 4 August 2014

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Transcript of Energía, materia y antimateria

Relación entre masa y energía
Rayos cósmicos
Temperatura y presión al interior de la estrella impide su colapso
Al alcanzar la superficie de la tierra
Protones llegando a la tierra
Energía, materia y antimateria
Capítulo 4, "De los átomos a los Quarks"
Por:
Fabián Peláez Monsalve
Marcela Herrera Mesa
Partícula virtual
F, intercambio entre partículas virtuales
Antimateria
¿Por qué aparece la velocidad de la luz en esta ecuación y no cualquier otra cosa, como por ejemplo la velocidad del sonido?
Teoría de la relatividad
"Las leyes de la física son las mismas que todo observador, tanto si está en reposo como en movimiento"
Ecuaciones de Maxwell, (1873)
-Leyes que orientan campos eléctrico y magnético
-Cálculos obtenidos al medir fuerzas obtuvo que las velocidad de la onda es:
"Predicen la existencia de ondas que pueden desplazarse a través del vacío y cuya velocidad está relacionada con magnitudes medibles experimentalmente, tales como las fuerzas entre cargas eléctricas y las fuerzas que se ejercen los imanes entre sí"
-Escocia 1831, Inglaterra 1879
-Creador de la electrodinámica moderna
-Unificó dos campos de la física que se consideraban independientes: electricidad y magnetismo
Velocidad de la luz
"Juega un papel transcendental en la física, pues forma parte a la vez de las leyes de la electricidad y el magnetismo"
¿C realmente es la velocidad de la luz?
C:
Velocidad de la radiación electromagnética
¡No sólo es la luz visible!
DIFERENTES FOTONES PARA CADA CLASE
ENERGIA
Se define:
- La capacidad de realizar un trabajo

Se relaciona:
-La capacidad de producir una fuerza que actúe a lo largo de una distancia determinada
Tipos de energía
Teoría de la relatividad y energía
¿Se puede crear materia?
Reactores nucleares:
"La energía está asociada con la posición del objeto (cuanto más alto está, más energía tiene) y recibe el nombre de energía potencial"
Energía potencial gravitatoria
Energía potencial química
Energía cinética
Finales del siglo XIX
-Los científicos conocían dos tipos de energía: cinética y potencial
-También sabían que aunque la energía de un sistema aislado podía cambiar de forma, la energía total del sistema se mantenía constante en el tiempo
PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
"La energía no se crea ni se destruye"
Aunque no modifica el "principio de la conservación de la energía, si le añade una nueva categoría
Masa es otra forma de energía
Energía puede convertirse en materia
Pero:
-C # muy grande
-Pequeñas cantidades de materia producen grandes cantidades de energía
Partícula rápida
Partícula en reposo
Colisiona
Convirtiendo la energía cinética de la partícula rápida en la masa necesaria para formar nuevas partículas
Rayos cósmicos
EL DESCUBRIMIENTO DEL POSITRÓN: Un típico experimento con Rayos Cósmicos
Carl D. Anderson, 1932

-Descubrimiento del primer pedazo de antimateria
-El experimento se diseñó para detectar e identificar aquella parte de las lluvias de rayos cósmicos que llegaban al suelo
-New York 1905, California 1991
-Físico estadounidense
-Descubrió el positrón (1932) y el Muon (1936)
-Investigaciones con fotoelectrones producidos por rayos X
-Premio novel de física en 1936
1. Determinar cuando una partícula pasaba a través del dispositivo experimental
2. Hallar la carga de la partícula
3. Hallar la masa de la partícula
Partícula elemental no es fácil porque es muy pequeña
Se puede construir un dispositivo para interferir en el camino de la partícula
Cámara de niebla (Wilson)
¿Por qué es importante el número de gotas?
¿Cómo sabemos la carga de la partícula?
1. Un cilindro con un pistón deslizante se llena de aire saturado con algo similar al vapor de alcohol
2. Toda partícula cargada que atraviese la cámara dejará, debido a su carga eléctrica, una estela de átomos a los que se ha arrancado el electrón
NOTA: Estos átomos son los iones
3. Si el pistón baja súbitamente cuando la partícula acaba de abandonar la cámara, el alcohol del aire empezará a condensarse en gotas
4. Los iones que se producen por el paso de la partícula actúan como núcleos de condensación y se destaca una estela de gotas visibles en la nebulosa y difusa nube de condensación formada en la cámara
NOTA: La estela se localizará a lo largo del recorrido de la partícula
¡Permitiendo saber su posición en la cámara!
Se relaciona con el número de iones creados por la partícula
Información sobre la velocidad y la masa
Es necesario saber la carga...
Teniendo en cuenta las leyes electromagnéticas...
Entra
Izq
No lo hace en línea recta
formará una curva
Cámara de niebla
N
s
-
+
¡Pero no en línea recta, sino en forma de curva!
Entonces, con la dirección de la partícula sabemos la carga
¿Qué es una cámara de niebla?
-Tiene una serie de imanes para desviar partículas
-Permite observar ratos cósmicos
Carl Anderson, 1932
Habían gran número de partículas que tenían masa parecida al electrón
+
Positrón
Viento solar
Rayos cósmicos
Choque de Protones al entrar a la tierra
Cascada
Lluvia de rayos cósmicos
Antimateria
Positrón
Resulta
Conservación de energía y cargas
Energía cinética principal = energía cinética de partículas creadas

Por cada positrón = se crea un electrón
ANIQUILACIÓN
Cada partícula tiene su antipartícula
Paul A. M. Dirac
Electrón en estados de energía negativa
Electrones en cada uno de los niveles de energía
1. Los electrones no podrían caer a estados energéticos más bajos, porque estos ya estarían ocupados por otros electrones
2. Se plantea que al ente al que se denomina vacío sería un mar de energía negativa con ninguna partícula en los estados de energía positiva
POSTULADOS:
Electrón de energía negativa a energía positiva
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