PHdC 7: anocheceres, bosón de Higgs, leche + zumo y botes suicidas.

Nueva publicación de Pregunta a HdC, que se presenta cada miércoles en vuestras pantallas, siempre que os animéis a seguir mandándonos vuestras dudas, claro está. Aprovecho para dar las gracias por su interés a todos aquellos que ya lo han hecho y que nos permiten que esta sección salga adelante.

No os preocupéis si vuestra pregunta no se responde inmediatamente. Se publican sólo algunas respuestas cada semana (en función de la extensión de éstas) así que es posible que la vuestra esté en cola esperando ser publicada. También es posible que sea una pregunta que le esté dando más quebraderos de cabeza de lo normal a nuestros expertos compañeros y necesite de más investigación que el resto. Os pedimos paciencia. De todas formas, cada miércoles podréis revisar si vuestra pregunta está entre las publicadas de esa semana y, sino, siempre se puede aprender algo de las preguntas de los demás.

Os recuerdo el enlace en donde podéis encontrar las distintas formas de hacernos llegar todas vuestras dudas. ¡Atrévete con todas esas preguntas que nunca te atreviste a hacer o que nadie te supo responder!

Estas son las preguntas de esta semana. Esperamos que os resulten de interés.

¿Por qué la luz del Sol es diferente cuando amanece que cuando anochece? ¿o es una sensación mía?

-Pregunta llegada vía Facebook por Ciro Prieto–

No es una impresión tuya, el cielo es más rojo al atardecer que al amanecer.

Para entenderlo mejor, hay que explicar en primer lugar porqué el cielo es azul. En realidad, debería ser violeta, que es la radiación de luz más corta y por lo tanto la que menos se difracta en la atmósfera al atravesar gotas de agua y chocar contra partículas de polvo. Pero la luz solar tiene mayor intensidad en la radiación azul que en la violeta, y además nuestros ojos son más sensibles al color azul, de ahí que veamos el cielo de ese color.

Esto es así cuando la luz del sol incide perpendicularmente sobre nosotros, o con un ángulo casi vertical; es decir, durante la mayor parte del día.

Pero al amanecer o al atardecer, los rayos del sol llegan con un ángulo muy pequeño, por lo que han de atravesar un espesor mayor de atmósfera. Los fenómenos de difracción son así más intensos y sólo los rayos de longitud más larga (los de color rojo) llegan a la superficie terrestre; los demás se pierden. El resultado es que la luz que llega del sol a esas horas es roja, y de ese color se ven tanto el propio sol como el cielo. A veces se llegan a ver nubes altas de color rojo cuando en la superficie ya reina la oscuridad, por el mismo motivo.

Y con esto ya puedo responder a la pregunta. Ya que el color rojo se debe a la difracción, cuanto mayor sea ésta más intenso será el rojo. Y al atardecer hay más polvo en suspensión que al amanecer. ¿El motivo? Pues que durante todo el día el suelo se ha recalentado y secado, emitiendo gran cantidad de polvo al aire; durante la noche, al refrescar, parte del polvo sedimenta y vuelve al suelo.

Aún más. Cuando hay mayor cantidad de polvo por algún fenómeno atmosférico adverso (como la calina que viene del desierto africano), los atardeceres son aún más rojos. Lo mismo si hay mucho polvo por algún gran incendio cercano (algo muy frecuente en estos últimos meses), o por una erupción volcánica, incluso lejana. Cuando la última erupción del Pinatubo (Filipinas) en 1991, se emitió gran cantidad de polvo a la atmósfera; incluso en España se llegaron a observar atardeceres muy intensos en esa época.

¿Qué es el bosón de Higgs? ¿Y qué es eso de que el bosón de Higgs detectado en el CERN pueda ser “exótico”?

-vía Twitter por Jose/@cheoblue y vía HdC por Miguel González Cabañas–

Túnel del LHC en el CERN

Para describir el comportamiento de las partículas elementales y sus interacciones, los físicos utilizan el llamado modelo estándar, una teoría que han confeccionado y perfeccionado durante la segunda mitad del siglo XX. Esta teoría nos ha funcionado muy bien, pero hay una cosa que no explica: el valor de las masas de esas partículas elementales. Sabemos, por ejemplo, que la masa del electrón vale 9,10938291·10^-31 kg, ya que la hemos medido experimentalmente. Pero ¿por qué toma este valor en concreto y no otro? En general, ¿cómo adquieren las partículas elementales su masa?

En 1964, el físico inglés Peter Higgs propuso la existencia de un campo de energía que impregnaría todo el Universo, y que se conoce desde entonces como campo de Higgs. Este campo interaccionaría con las partículas elementales y les daría su masa; cuanto más interaccionasen, mayor sería su masa. Por tanto, la masa de una partícula elemental no dependería de lo grande o pequeña que sea esa partícula (las partículas elementales se consideran puntuales), sino de lo mucho o poco que interaccionase con el campo de Higgs. Si el protón y el neutrón tienen más masa que el electrón, es porque interaccionan más con el campo de Higgs.

En caso de existir el campo de Higgs, éste debe tener una partícula asociada, el bosón de Higgs. Esta partícula sería la porción más pequeña del campo de Higgs, igual que el fotón lo es del campo electromagnético, un mediador entre el campo y el resto del Universo. Imagínate que el agua del mar representa al campo de Higgs, entonces los bosones de Higgs serían las moléculas que componen el agua.

Todo esto (y más) está explicado de forma muy clara y sencilla en el vídeo Bosón de Higgs: el secreto está en la masa

Damos ahora un salto al momento en el que el LHC anuncia, el pasado 4 de julio de 2012, el descubrimiento del bosón de Higgs. O, para ser exactos, “una partícula consistente con el bosón de Higgs”. ¿Qué quiere decir eso? Pues que todavía no se puede asegurar al 100% que la partícula encontrada sea el bosón de Higgs predicho por el modelo estándar. De acuerdo con la masa encontrada para esta partícula, unos 125GeV/c², la teoría predice que debe desintegrarse de diversas maneras, cada una de ellas con una probabilidad distinta. Por ejemplo, el bosón de Higgs puede desintegrarse en dos fotones, o bien hacerlo en dos bosones Z. Estos dos canales de desintegración son los que ha estudiado el LHC, debido básicamente a las características de sus detectores ATLAS y CMS. Pero hay más posibilidades: que decaiga en dos bosones W o en dos partículas tau… Hasta que no se compruebe que la partícula encontrada cumple las previsiones teóricas en todos los canales de desintegración no podremos afirmar que es el bosón de Higgs del modelo estándar. Sin ir más lejos, la supersimetría predice hasta cinco bosones de Higgs, dos de los cuales podrían adecuarse a esta señal. A eso se refiere cuando se dice que el bosón de Higgs encontrado es o no “exótico”: si se desvía de lo predicho por el modelo estándar o no. Para salir de dudas necesitamos producir bosones de Higgs de forma cotidiana, y no unos pocos como hasta ahora. Seguramente todavía pasarán varios años hasta que se consiga.

¿Por qué se empeñan que para desayunar no se tome leche y zumo de naranja a la vez? ¿es cierto que puede cortarse?

-vía HdC por Ununcuadio–

Efectivamente, la leche se corta al mezclarla con zumo de naranja o de cualquier cítrico ya que estos contienen ácido. El ácido hace que las proteínas de la leche se hagan insolubles y se agreguen. Es por eso que la leche cortada tiene “cositas” flotando, son algunas de las proteínas de la leche. Pero hay que tener en cuenta una cosa: el estómago tiene un pH sobre 2, es decir, es muy ácido y cuando la leche se junte con el ácido gástrico se cortará, siempre y cada vez que tomas leche se corta en tu estómago y no por eso es perjudicial.

Sabiendo que la leche no sufre ningún cambio químico ni biológico, sólo físico, al cortarse, ya podemos intuir que no es perjudicial para la salud, que es lo que dicen los estudios.

La leche cuando caduca se corta. Eso ocurre porque las bacterias que hacen la leche perjudicial para la salud la fermentan, dejando ácido láctico como residuo y por tanto, cortando la leche. En Hablando de Ciencia ya hablamos de este proceso cuando explicamos cómo se fabrica el queso, que se basa precisamente en esto.

Así que, puedes tomar leche y zumo de naranja, incluso leche cortada, con total tranquilidad. Puedes encontrar mucha más información sobre esto en Gominolas de Petróleo.

Si lanzamos dos botes de vidrio de igual tamaño, con la misma fuerza y de la misma manera al suelo, pero uno está cerrado al vacío, y el otro no, ¿se rompe uno antes que el otro?

-vía HdC por Joan–

La mejor forma de responder a esta pregunta sería usando el método experimental. Es decir, hacer la prueba con dos botes de vidrio, por ejemplo dos potitos infantiles, uno abierto (que haga “plop” y ya está) y el otro intacto. Pero en mi casa no me dejan, así que me conformaré con usar la lógica y razonar un poco.

El vidrio es resistente a la presión global, es decir a la fuerza aplicada de forma uniforme sobre un área relativamente extensa (mejor si es toda la del objeto). Pero si aplicamos presión sobre un espacio pequeño, ya no lo resiste; es lo que sucede si, por ejemplo, golpeamos con un martillo. O si lo dejamos caer al suelo.

Un envase sin abrir resiste la presión atmosférica, que es superior a la interior (porque está “al vacío”). Si ha sido abierto, se igualan las presiones dentro y fuera. Pero no veo porque en cualquiera de los dos casos la resistencia a la rotura deba ser diferente.

En resumen, a mí me parece que no debe de haber diferencia alguna. Pero para salir de dudas, hay que hacer el experimento. Eso sí, para que los resultados sean extrapolables, debería repetirse la experiencia un número significativo de veces, de tal forma que podamos aplicar valores estadísticos, eliminando posibles errores. Vamos, que habría que comprar un buen montón de potitos y romperlos.

Yo sin embargo sí que creo que tal vez haya una diferencia, en el caso del bote al vacío, ya que la diferencia de presión con el exterior respecto a la del interior (que es nula) es mayor que cuando el bote ya se ha abierto, y tal vez esto haga que se rompa con más facilidad. Pero no entiendo suficiente de materiales como para afirmarlo. Como bien dice Félix, en este caso es el método experimental el que nos podría sacar de dudas. ¿Alguien se anima?

PreguntaHdC