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Usos
Vivimos inmersos en un mundo de radiaciones naturales ionizantes y
penetrantes procedentes de las rocas, suelos, aguas, atmósfera y espacio
exterior como resultado de la desintegración de núcleos atómicos inestables.
Además, el hombre ha logrado sintetizar a voluntad, especies nucleares
inestables bombardeando núcleos estables con partículas de alta energía.
Detección
Para detectar las radiaciones se usan diferentes aparatos, entre los cuales
están el contador Geiger, la cámara de niebla, el contador de chispa y las
emulsiones fotográficas.
Daños
Las personas que viven en ciudades altas como Bogotá están más expuestas
a la radiación cósmica, alrededor del triple que las que están al nivel del mar.
Las células de los seres vivos están formadas por estructuras ancladas en el
seno de una sustancia líquida rica en iones. Cuando una radiación está en
ella, provoca caos a nivel atómico que genera una cadena de destrucciones
o transformaciones que resultan dañinas para el proceso vital.

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Un reactor nuclear es un dispositivo en el que se generan reacciones
nucleares a gran escala. Pueden servir para suministrar energía útil,
producir nuevos isótopos o para investigación. El primer reactor nuclear
fue construido en EE.UU. bajo la dirección del físico italiano Enrico
Fermi en 1939, un año después del descubrimiento de la fisión. En 1942
se logró obtener la primera liberación auto sostenida y controlada de
energía nuclear cuya aceleración de los neutrones fue detenida mediante
el uso de grafito.

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En el uranio la fuerza nuclear no es tan intensa, por lo cual las fuerzas
eléctricas pueden ocasionar un alargamiento de su núcleo, de tal forma
que estas fuerzas de repulsión logran vencer las fuerzas nucleares y así
dividir el núcleo en dos. Si esto ocurre, se dice que se presentó una fsión
nuclear.

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Modelos nucleares
¿Alguna vez te has preguntado por qué los protones provistos de carga
positiva no se repelen entre sí, estando tan cerca y siendo la fuerza
gravitacional entre ellos muy débil en comparación con la eléctrica? La
respuesta a esta pregunta es que entre las partículas del núcleo existe una
fuerza llamada fuerza nuclear, cuya parte principal se mantiene unida al
núcleo y se denomina interacción fuerte.

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El modelo atómico de Bohr
El físico danés Niels Bohr (1885-1962) se interesó por ensamblar diferentes
ideas para construir un modelo imaginario de átomo que se acoplara aproximadamente a los resultados de observaciones hechas de átomos reales.
El modelo atómico actual
2.6.1 Dualidad partícula-onda
Así como Einstein propuso una dualidad en el comportamiento de la luz, de
tal modo que al propagarse actúa como onda y al interactuar con la materia
lo hace como partícula, el francés Louis de Broglie (1892-1987) pensó que tal
vez los electrones y otras partículas tuvieran también propiedades ondulatorias. De Broglie presentó estas ideas en su tesis de doctorado, sustentada en
1924 y publicada en 1925.

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La teoría de Einstein
En 1905 Einstein explicó el efecto fotoeléctrico en su artículo “Electrodinámica de los cuerpos en movimiento”, a partir de la hipótesis de Planck y del supuesto de que la luz no se comporta como una onda sino como una corriente de corpúsculos, denominados fotones.

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Espectros de emisión
Los elementos al ser expuestos al calor, la luz, o al ser chocados por otros
electrones emiten luz de colores característicos, es decir, con su propia
distribución de frecuencias. A este conjunto de luces se le denomina espectro visible de emisión. Por ejemplo, si se impregna un hilo muy fino de platino con determinadas sales y se expone a la llama de un mechero, la llama adquiere unas coloraciones características del elemento metálico del cual se encuentra formado.
Espectros de absorción
De igual forma en que se analiza la luz o energía emitida por una sustancia, también puede analizarse la luz o energía absorbida por esa sustancia.
Al iluminar una sustancia con un conjunto de radiaciones aparecerán
en el espectroscopio todas las radiaciones, excepto las absorbidas por la
sustancia.

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La idea de átomo que tenían los estudiosos de la antigüedad era puramente
especulativa, es decir, no tenían ninguna prueba empírica de su existencia.
Alrededor del siglo V a.C. ya se debatía sobre la existencia de los átomos. La
mayoría de los pensadores sostenían que la materia era continua y que no
podía existir ningún vacío en ella, por lo que no aceptaban la existencia de
partículas elementales. Sin embargo, otros filósofos como Tales de Mileto,
Leucipo y Demócrito, defendían la idea del átomo. Estos filósofos griegos
imaginaban que un cuerpo podía dividirse gran número de veces hasta llegar
a una porción pequeñísima, indivisible y sin estructura. A esa mínima porción
de materia la llamaron átomo, que en griego significa “sin división”.

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Este principio de equivalencia hace posible sostener que todo movimiento,
incluso el acelerado, es relativo. Por ejemplo, si un ascensor se mueve en el es-
pacio con una aceleración igual a g, las personas que están en su interior sien-
ten el campo gravitacional terrestre. Este ascensor en el que ocurren todos los
efectos inerciales puede convertirse en un sistema de referencia fijo en reposo.
En este caso, es el universo entero el que se mueve a velocidad acelerada de-
jando atrás al ascensor. Este movimiento acelerado genera un campo gravita-
torio, que es el responsable de que todos los objetos que hay en el interior del
ascensor ejerzan una presión sobre el suelo. Con base en la descripción anterior, podemos establecer el principio de equivalencia.

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Los contradictores aducían que al tomar como marco de referencia la nave espacial, entonces era el gemelo que estaba en la Tierra quien sufría el atraso del tiempo. Por lo que al encontrarse los dos no revestirían diferencias y, por tanto, la paradoja no se presenta, o bien la teoría de la relatividad no existe. La respuesta a esto es que si la
nave siguiera su camino indefinidamente, no habría forma de demostrar el atraso del reloj, pero como la nave tiene que detenerse y dar vuelta para regresar, pasa de un sistema inercial que se aleja de la Tierra a uno que se acerca a la misma. Este cambio va acompañado de enormes fuerzas inerciales que, de hecho, si son muy grandes pueden ocasionar la muerte del astronauta y no la del gemelo que está en la Tierra. La Tierra sigue en el mismo marco inercial con respecto al universo, mientras que la nave no.

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El sustituir el tiempo por la posición de las
manecillas del reloj, está definiendo el tiempo exclusivamente para el
lugar en donde está situado el reloj, pero esa definición no se acomoda
cuando tenemos que conectar en el tiempo una serie de eventos que
ocurren en diferentes lugares, o para evaluar los tiempos de eventos que
ocurren en lugares remotos en donde se encuentra ubicado el reloj.
Por ejemplo, supongamos que en el vagón de un tren que se mueve hacia
la derecha con velocidad v, se producen dos destellos simultáneos en
cada uno de sus extremos.

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Postulados de la teoría de la relatividad

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Postulados de la teoría de la relatividad

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Primer postulado
Si una persona que se encuentra en el interior de un tren, que se mueve con velocidad constante respecto a la Tierra, se pusiera a jugar billar no notaría ninguna diferencia respecto al juego que realizaría estando en el suelo en reposo, ya que los ángulos y las velocidades en las colisiones de las bolas de billar no son afectados en absoluto. Si no fuese por las ventanas que permiten ver el exterior, nunca podría discernir si se encuentra en movimiento o en reposo.
Segundo postulado
Cuando la persona se mantiene sobre el peldaño, sin moverse, avanza a la misma velocidad de la escalera eléctrica, debido a que su velocidad respecto a las paredes de la escalera es nula. Si la persona avanza en el mismo sentido que la escalera eléctrica, su velocidad se sumaría a la de la escalera, debido a que cuando la
persona sube por los escalones, su velocidad relativa respecto a la escalera aumenta.

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Los primeros marcos de referencia inerciales fueron definidos por Galileo,
quien había propuesto que era imposible determinar si un sistema está en
reposo o experimenta movimiento uniforme, a partir del movimiento de los
objetos que hay dentro del mismo sistema.
Newton en su obra Principia definió el reposo como un estado relativo del
movimiento. Para la mecánica newtoniana no es relativa la aceleración, la
fuerza ni la masa, pero los movimientos uniformes sí lo son.
Por ejemplo, si un objeto cae del techo de un bus que se mueve con velocidad
constante, la posición, trayectoria y velocidad que observa una persona que
se encuentra en el interior del bus es muy diferente a la observación que tiene
una persona que se encuentra fuera de él.

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La teoría de la relatividad incluye tanto a la teoría de la relatividad especial como la de relatividad general, formuladas principalmente por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo.