LA PARTÍCULA O EL BOSÓ DE HIGGS

EL BOSÓ DE HIGGS

És una partícula elemental i indivisible hipotètica, i que té una massa.

Partícula elemental: en física, és qualsevol de les unitats bàsiques constituents de la matèria. Indivisible: partícula simple, sense subdivisió.

Hipotètica: és l’única partícula que no ha estat observada fins al moment, però ocupa un rol important en l'explicació de l'origen de la massa d’altres partícules elementals.

Segons la teoria acceptada actualment, el Model Estàndard de Física de Partícules tindríem:

1.       Partícules de matèria

- Leptons: electró, muó, tauó, i neutrins

- Quarks: 6 tipusà sabors: u, d, s, c, t, b

2.       Partícules mediadores o interventores de força: fotó, gluó, bosons W i Z, gravitó

3.       Partícula de massa: bosó de Higgs

La composició d’aquestes partícules subatòmiques formarien els protons, neutrons, mesons, etc.

La matèria està feta de molècules, i les molècules d’àtoms, que s’organitzen com un núvol d’electrons (100 milionèsimes vegades més petit que un centímetre), que rodegen un nucli ple de neutrons i protons. I totes elles amb les seves masses. Fins aquí tot és clar; però el problema sorgeix en entendre per què les partícules elementals tenen les masses que tenen. Aquí és on apareix el bosó de Higgs: partícula teòricament responsable del valor de la massa a l’Univers.

Peter Higgs (Fig.1), François Englert i Robert Brout l’any 1964 van suposar que tot l’univers està ocupat per un camp semblant a l’electromagnètic: el CAMP DE HIGGS. Un camp quàntic, on la interacció amb les partícules les hi faria adquirir massa. Quan una partícula travessa el camp de Higgs rep per part d'aquest una resistència que, depenent de com sigui, determinarà quina massa tindrà aquesta partícula. 

 Fig.1

Molts models predeien que el bosó de Higgs tindria un valor només lleugerament per sobre dels actuals límits experimentals, a uns 120 GeV o menys, i un valor mínim de 114,4 GeV (amb el 95% de confiança). Si la massa d'aquest bosó es troba entre 115 i 180 gigaelectrons (GeV), llavors el model estàndard pot ser vàlid a totes les escales energètiques. En cas contrari, el model estàndard es torna inconsistent. Moltes teories estan a l'expectativa d'una nova física més enllà del model estàndard que podria sorgir a escales de TeV (tetraelectrons volt).

Un electró volt (eV) o electronvolt és una unitat d’energia. Mesura la quantitat d’energia que adquireix un electró lliure quan travessa un camp electrostàtic amb una diferència d’1 volt de potencial.

Com que l'electró volt és una quantitat molt petita, sovint s'utilitzen els seus múltiples que són:

• El quiloelectró volt: 1 keV = 10³ eV
• El megaelectró volt: 1 MeV = 10⁶ eV
• El gigaelectró volt: 1 GeV = 10⁹ eV
• El teraelectró volt: 1 TeV = 10¹² eV

La setmana passada, els científics van acotar un rang per a la partícula de Higgs (Fig. 2) entre 116 i 130 GeV. Afinat fins a uns 124 GeV (segons el portaveu de CMS) i 125 GeV (segons el portaveu d’Atlas); tot i que el marge d’error estadístic és encara alt.

 Fig.2

La dificultat per trobar el bosó resideix en què té un temps de vida molt curt, i ràpidament decau en altre tipus de partícules. De fet, els investigadors persegueixen aquestes altres partícules, més que la “partícula de Déu” en sí mateixa.

Els investigadors no han publicat resultats ni han escrit cap article científic, i s’haurà d’esperar fins al 2012.

ACCELERADOR DE PARTÍCULES: LHC. OBSERVADORS ALTLAS i CMS.

Tots aquests estudis es realitzen en un LHC o Gran Col·lisionador d’Hadrons. Que no és més que un accelerador de partícules construït per la CERN (Organització Europea per a la Recerca Nuclear), l’any 2008.

Un accelerador de partícules és un aparell que utilitza camps electromagnètics per accelerar partícules subatòmiques amb càrrega elèctrica fins a velocitats molt properes a la de la llum.

El LHC (Fig.3) està en un túnel de 27 km de circumferència, soterrat a 150-175 m, entre les fronteres de França i Suïssa, a Ginebra.

 Fig.3

Dins seu, feixos de protons i de nuclis són accelerats reproduint condicions properes als instants primerencs de l’Univers, el Big Bang. Estudiant així l’origen de la matèria i posant a prova el model estàndard de física de partícules.

La informació és detectada per 4 aparells: ATLAS (Fig.4.1), CMS (Fig.4.2), ALICE i LHCb. On destaquen els 2 primers.

 

     Fig.4.1   

   Fig.4.2

EL BOSSÓ DE HIGGS A LA FICCIÓ.

Aquest tema ha estat sempre molt famós i controvertit des de que la teoria es va proposar l’any 64. A part, se’l va començar a conèixer com a PARTÍCULA DE DÉU o PARTÍCULA DIVINA arrel d’un llibre de divulgació científica del mateix nom, escrit pel físic Leon Lederman (guardonat amb el Nobel l’any 1988, pels seus estudis amb els neutrins).

PEL·LÍCULES I LLIBRES:

-          SOLARIS: George Clooney i Natascha McElhone (protagonistes de la pel·lícula) teoritzen que a l’oceà vivent que troben a Solaris (planeta) estaria format per partícules subatòmiques per un camp de Higgs.

-          ÀNGELS i DIMONIS: llibre de Dan Brown. Cada cop que es refereixen a la partícula de Déu, ho fan basant-se en el bosó de Higgs.

-          RECORDS DEL DEMÀ: escrit per Robert Sawyer al 1999. Dos científics creen una catàstrofe mundial mentre tracten de trobar el bosó de Higgs.

L’APUNT

Un estudi a nivell internacional amb dades sobre l’ensenyament de les matemàtiques destaca que aquestes no tenen sexe. És a dir, no s’ha demostrat amb base científica que les dones tinguin una menor predisposició que el sexe masculí a obtenir grans èxits en les matemàtiques, degut a una diferència biològica. Com proposaven uns estudis de 2005 recolzats per Lawrence Summers, llavors rector de la Universitat de Harvard.

Amb les dades internacionals s’ha relacionat la major presència masculina en els èxits matemàtics a la cultura, i no pas als factors fisiològics. Així mateix s’han fet comparacions en funció de la renda, l’educació, la salut i la participació política en 86 països diferents.

Recull a: 'Proceedings of National Academy of Science'.

NOMBRE AURI I PROPORCIÓ ÀURIA

NOMBRE AURI, PROPORCIÓ ÀURIA, I SECCIÓ ÀURIA

La raó àuria o secció àuria és la relació que guarden dos segments a i b si entre el total i el segment major hi ha la mateixa relació que entre el segment major i el segment menor (Fig.1)

 Fig.1

El quocient d'aquestes dues quantitats resulta ser un número algebraic irracional (decimal infinit no periòdic, com el nombre e o el nombre pi) conegut com a nombre auri o nombre d'or, i designat habitualment per la lletra grega Φ o φ (fi). 

Φ= 1,61803398... (i xifres infinites)

Geomètricament també podem trobar el rectangle auri (Fig.2), que al igual que el segment auri té la peculiaritat de que la proporció entre el seu costat gran i el petit dóna el nombre auri. També hi ha el triangle auri (Fig.2); en aquest cas el nombre auri es veu en la relació entre els seus costats grans i el petit. 

 Fig.2

Les formes definides amb la raó àuria han estat molt sovint considerades estèticament agradables en la cultura d'occident, de manera que s'ha usat freqüentment al llarg de la història, l’art i el disseny. Però la raó àuria també la trobem a la natura.

                                                                                                  Fig.2

Sembla ser que els primers que usaren la raó àuria foren els antics egipcis. El que no està tan clar és si les usaven conscientment o és fruit d'altres raons o l'atzar. Exemple: la piràmide de Keops (Fig.3), a Egipte. Si dividim la hipotenusa del triangle ABC entre l’altura de la piràmide obtenim el nombre d’or aproximat.

Fig.3

En l’antiga Grècia es coneixien bé algunes propietats geomètriques de la raó àuria, sobretot descobertes pels Pitagòrics, gràcies a la seva freqüent aparició en geometria; tanmateix, no sembla cert però que en valoressin la seva vessant estètica. Malgrat tot, en molts monuments, com en el Partenó (Fig.4), hom pot trobar-hi proporcions divines o molt pròximes a ella: la base i l’alçada del Partenó són les d’un rectangle auri. Així mateix, fent subdivisions àuries successives al “rectangle principal” es pot observar com la proporció àuria participa en més detalls de l’estructura del temple.

Fig.4

En l’arquitectura romànica també s'hi poden trobar raons àuries, però tampoc no s'ha provat que fossin expressament emprades en els dissenys.

Va ser al 1509, que Luca Pacioli publicà Divina Proportione, on tractava no només amb les curiositats matemàtiques del nombre d'or, sinó també amb el seu ús en l’arquitectura. Això va propiciar l'acceptació de la idea que molts artistes del Reinaxement, introduïen la raó àuria en els seus dissenys. Exemples:

-          Leonardo Da Vinci: va estudiar les raons àuries en el cos humà, fent així l’home de Vitruvi. En el Vitruvi es veu molt clara la relació del cos humà i del nombre d’or, on observem les relacions perfectes entre diferents parts del cos. Es pot veure com surt el nombre d’or dividint diferents parts del cos entre si. (Fig.5)

La famosa Gioconda també presenta la divina proporció, la figura de la dona està inscrita en un rectangle auri. La zona no negra dels braços i les mans també pot ser limitada per un rectangle auri. El fons del quadre presenta diverses divisions àuries. (Fig.5)

Fig.5

-          Rafael: també emprà la proporció d’or per a les seves obres. Un exemple és la pintura  de la crucifixió, on s’ha emprat el triangle auri (Fig.6)

Fig.6

-          Michelangelo: en el quadre de La Sagrada Família, i en l’escultura del David, també hi surt el nombre auri, fent així del David el cos humà perfecte (Fig.7)

 Fig.7

La raó àuria també ha estat usada en música, tant per la durada de les notes (exemple: Béla Bartók i Olivier Messiaen), com per l'organització de les parts d'una peça (exemple: Silvestre Revueltas,compositor mexicà) o fins i tot en la relació entre les freqüències de noves notes fora de les escales cromàtiques (exemple: For Ann, de James Tenney). El grup de rock progressiu nord-americà Tool, en un dels seus discs (Lateralus-2001) fan referència a aquest nombre: nombre de síl·labes pronunciades, entrades de veu, etc.

Curiosament, el nombre d'or el podem trobar també a la natura:

• En un rusc d'abelles, la relació entre el nombre de mascles i de femelles.
• En la disposició dels pètals de les flors (anomenada Llei de Ludwig a botànica).
• La relació entre el gruix de les branques principals i el tronc, o entre les branques principals i les secundàries.
• En la relació entre els nervis del tall d'una fulla.
• En la disposició de les fulles de moltes plantes, formant una hèlix ascendent amb un angle constant (un angle relacionat amb el nombre d'or).
• En la relació entre els diàmetres de les inflorescències, com el cas del girasol, o bé, les pinyes dels pins. Trobem nombres de la successió de Fibonacci, els quocients dels quals tendeixen al nombre auri.
• En l'espiral dels cargols o dels cefalòpodes "Nautilus": que són espirals d'or, logarítmiques.(Fig.8)
• Fins hi tot en galàxies hi tenim l’espiral logarítmica. (Fig.8)
• En una cadena de ADN si fem un tall transversal veiem que és un decàgon que no és res més que dos pentàgons un  rotat 36º respecte l’altre cosa que fa que hi aparegui la raó àuria. (Fig.8)
• També existeix en el batec del cor: la divisió de la recta blava entre la groga donaria el nombre auri. (Fig.8)

Fig.8

Actualment, la raó àuria ha estat usada en construccions més recents com en escales, edificis i d'altres. Exemple: la seu de l’ONU a Nova York.

També trobem el nombre auri en coses quotidianes com els carnets, com el DNI i targetes de crèdit, el disseny de roba (brusa, faldilla...), parts d’un cotxe (distància dels fars), etc.

Així mateix, es va descobrir que hi havia una màscara de la bellesa, o “phi mask”, que està construïda a partir de la proporció àuria i mitjançant figures com el pentàgon i el triangle auri. Es diu que com més s’adapta una cara (masculina o femenina) a aquesta màscara, més atractiva resulta a la gent. Exemples: Marilyn Monroe, Tom Cruise, Angelina Jolie, etc.

L’APUNT

Una investigació publicada la setmana passada a la revista “Science” destaca que un tipus de vespes (les del paper: Polistes fuscatus- Fig.9) són capaces de reconèixer-se per la cara com fan els humans, els primats i alguns mamífers.

Segons aquest estudi, malgrat posseir tant els ulls com el cervell diferents als mamífers, aquestes vespes són capaces d’aprendre a identificar les imatges dels rostres més ràpidament i amb major precisió que altres imatges.

Tot això, probablement té beneficis per a les colònies on viuen, ja que construeixen nius en forma de bresca i viuen en colònies amb múltiples reines, i per tant, múltiple descendència que treballa conjuntament.

 Fig.9

ELS 10 INVENTS CIENTÍFICS MÉS IMPORTANTS

Ja que estem de mig pont, de pont sencer o d'aqüeducte ahir vaig parlar d'un tema una mica més distès.

Aquesta classificació està feta segons una enquesta del Museu de la Ciència de Londres. S’hi engloben invents d’enginyeria, medicina i tecnologia.

POSICIÓ 10- TELÈGRAF ELÈCTRIC

És un dispositiu de telecomunicació. Es transmeten senyals a distància.

L’any 1883, Johann Gauss i Wilhelm Weber van ser els primers en instal·lar una línea telegràfica, i un telègraf (inventat per Samuel Morse). Va ser la base de tota l’evolució posterior en les telecomunicacions.  

POSICIÓ 9- FORD MODEL T

Anomenat així perquè Henry Ford va decidir aplicar les teories de Taylor, sobre la perfecta combinació entre l’home i la màquina, per la creació d’aquest model. Conegut també com el Tin Lizzie o Flivver. Era un automòbil de baix cost produït des de 1908 a 1927. (360 dòlarsà el normal eren uns 850 dòlars). Van ser els començaments de la producció en cadena, popularitzant la fàcil l’adquisició d’automòbils (societat treballadora industrial): l’any 1921 quasi el 57% de la producció mundial d’automòbils corresponia al Ford T fabricat en altres països pels 5 continents.  

POSICIÓ 8- MÀQUINA DE VAPOR

És un motor de combustió que transforma l’energia tèrmica d’una quantitat de vapor d’aigua en energia mecànica.

El desenvolupament de la màquina de vapor fou impulsat per la seva aplicació en els camps fonamentals de la industrialització, com els transports (ferrocarrils, i vaixells) i l'energia de tracció de les indústries.

Les primeres màquines de vapor descrites daten del 1601 i 1663, però no aconseguiren aplicacions pràctiques. El 1705, Thomas Newcomen, seguint el projecte de Denis Papin, construí una màquina de vapor, però no va ser entre 1769-1774 (dades no determinades) que James Watt, intentant de resoldre el problema de la pèrdua d'energia ja presentà un model amb força millores.  

POSICIÓ 7- ORDINADOR PILOT ACE

Va ser un dels primers ordinadors construïts al Regne Unit, al Laboratori Nacional de Física.

Tot i que originalment va ser concebut com un prototipus. El Pilot ACE va executar el seu primer programa al maig del 1950 i va ser presentat al desembre del mateix any. Però no va entrar en servei fins a finals del 1951.

La seva mida original era de 128 paraules (32 bits), però es va ampliar a 352 paraules i finalment, al 1954 es va afegir una memòria tambor (drum memory) de 4096 paraules.

El Pilot ACE es va apagar finalment al maig del 1955 i es troba al Museu de Ciències de Londres. 

POSICIÓ 6- COET STEPHENSON O LOCOMOTORA ROCKET

Va ser una de les primeres locomotores a vapor, construïda per Robert Stephenson l’any 1829. Va ser la més avançada de l’època i va ser l’estàndard per un segle i mig de locomotora de vaporà estil stephensonià.

Una locomotora de vapor està impulsada per l’acció del vapor d’aigua. Aquest tipus de locomotora van ser dominants per a la tracció dels ferrocarrils fins a mitjans del segle XX. 

POSICIÓ 5- COET V2

Coet alemany desenvolupat a principis de la segona guerra mundial. El seu significat és arma de venjança 2. Va ser el primer artefacte de combat de llarg abast i el primer que va fer un vol suborbital. Va ser el progenitor de tots els coets moderns, inclosos els utilitzats per EEUU i la Unió Soviètica.   

POSICIÓ 4- CÀPSULA DE L’APOL·LO 10

Desè vol del programa Apol·lo. Dintre hi viatjaven en Thomas Stafford, en John Young i l’Eugene Cernan. Va ser llançat el 18 de maig de 1969. Missió: situar el mòdul lunar “Snoopy” en una òrbita pròxima a la Lluna, i realitzar maniobres que només s’havien efectuat en l’òrbita de la Terra.

Aquesta missió va ser l’assaig final del posterior descens a la Lluna. 

POSICIÓ 3- LA DOBLE HÈLIX DE L’ADN

L’àcid desoxiribonucleic és una macromolècula que forma part de totes les cèl·lules, i conté la informació genètica dels organismes vius i alguns virus, usada en el seu desenvolupament i el seu funcionament.

La seva estructura en doble hèlix va ser descoberta per James Watson i Francis Crick el 1953, basant-se en el treball de Rosalind Franklin. L’estructura de doble hèlix d’un àcid nucleic sorgeix com a conseqüència de la seva estructura secundària.

El terme va entrar a la cultura popular amb la publicació, l’any 1986, de “La Doble Hèlix” per James Watson. 

POSICIÓ 2- LA PENICIL·LINA

Les penicil·lines són antibiòtics utilitzats en el tractament d'infeccions provocades per bacteris que hi són sensibles.

Existeix una gran diversitat de penicil·lines. Algunes espècies de fongs del gènere Penicillium sintetitzen penicil·lines de forma natural.

Tot i que generalment s'atribueix a Alexander Fleming el descobriment de la penicil·lina, moltes cultures diferents d'èpoques diferents arribaren a conèixer i emprar les propietats bactericides de les floridures mitjançant l'observació i l'experiència. Se n'han descobert precedents a Grècia i l'Índia antigues, així com els exèrcits de Ceilan del segle II. També ha estat present en les cultures tradicionals de regions tan diferents i distants com Sèrbia, Rússia o la Xina, així com els nadius nord-americans. 

POSICIÓ 1- LA MÀQUINA DE RAJOS X

Els raigs X o radiació X designa una part de l'espectre electromagnètic que correspon a radiació menys energètica que els raigs gamma, però més que els raigs ultraviolats.

El mètode bàsic de produir raigs X és mitjançant l'acceleració d'electrons per fer-los xocar amb un blanc metàl·lic (normalment un aliatge de tungstè, reni i molibdè). Dins del material els electrons es veuen sobtadament frenats i, si tenen prou energia, poden expulsar electrons dels nivells més interns dels àtoms.

Els raigs X s'utilitzen per diagnòstic mèdic (com les radiografies i d'altres tècniques més sofisticades com el TAC) i en cristal·lografia. Els raigs X són una radiació ionitzant.

El físic Wilhelm Röntgen els va descobrir l’any 1895 i els va anomenar “rajos incògnita”, perquè no sabia què eren ni com estaven provocats.  

L’APUNT

Altres classificacions:

-   - Els 10 invents científics més revolucionaris de l’any 2010

La primera vacuna per inhalació, contra el xarampió , la casa amb «energia solar personalitzada», una esponja de «fum congelat» per netejar marees negres, un nanogenerador per recarregar l’iPod i el mòbil amb un simple gest amb la mà, una pintura que mata els microbis, una vacuna produïda amb una planta de tabac, una píndola mensual contra las puces de las mascotes, una molècula que mesura l’escalfament global que produeix cada producte, un «còctel de gambetes» per biofuel , un nas electrònic per a detectar la malaltia renal. 

-  - Els 10 invents més importants del món actual

La tecnologia GPS, el ‘walkman’, el codi de barres, menjars preparats, la Playstation, les xarxes socials Facebook, Tuenti, Twitter o MySpace, els SMS, microones, les sabatilles per fer esport.