domingo, 1 de julio de 2012

Resumen de actividades en la edición XXXII del carnaval de la Fisica


Cordiales saludos estimados lectores. Excelentes artículos que se han publicado en esta  edición XXXII del carnaval de la Fisica, que Ciencia tuvo el placer de organizar. A continuación el resumen acostumbrado con un enlance a cada uno de los artículos y las webs en las que se hallan albergados y que hemos recibido desde todas partes del mundo con temas muy variados e interesantes, pues sin mas demora, aquí los artículos:

RESUMEN DE EXPOSICIONES EN LA  EDICIÓN XXXII

JUEVES 14 DE JUNIO - LAS CARGAS ELECTRICAS: ELECTROSTATICA RECREATIVA
Desde España Marisa Alonso Nuñez en su web HABLANDO DE CIENCIA nos escribió un divertido e interesante artículo en el que nos explica detalladamente y paso a paso como funcionan las cargas eléctrostáticas con orientación a la recreatividad en algunos experimentos sencillos que se pueden realizar en casa. Están también incluidos dentro de su artículo enlaces a las dos primeras entradas sobre el mismo tema: "el inquieto electrón" y "no me toques que echo chispas" ¿quien dijo que la fisica es aburrida y dificil? todo lo contrario, Marisa nos demuestra que aprender es divertido mas aún tratandose de ciencia. Para demostrar los diferentes tipos de electrización que existen y otros fenómenos tales como que la carga se distribuye siempre en la superficie y que cargas opuestas se atraen y similares se repelen ha utilizado materailes caseros. Todos estos experimentos salen mucho mejor cuánto más seco esté el ambiente. Si hay mucha humedad, lo más probable es que estos sencillos “trucos de magia” no salgan todo lo bien que debieran o incluso fracasemos por completo al intentarlos.

DOMINGO 17 DE JUNIO - CUANDO EINSTEIN SE VOLVIO UN CIENTIFICO MARGINAL
Desde Argentina Droby Ariel en su blog HUMANIZANDO LA CIENCIA no relata en un atrapante artículo: los años dificiles que vivio un ícono intelectual en la historia de la humanidad: Albert Einstein en donde podemos apreciar desde un marco histórico toda la perspectiva que llevo a muchos científicos a inicios del siglo XX a escribir artículos que explicaban el mundo tal como era concebido y entendido en aquellos dias, Einstein por su lado prefirió reescribir su propia concepción de la naturaleza publicando su famosa Teoría de la Relatividad, un verdadero portento de la mente humana. Vale indicar que el propio Einstein siempre creyó en un universo estático y no comulgaba con la mecánica cuántica, su famosa frase "Dios no juega a los dados" así lo resume.
 
LUNES 18 DE JUNIO - LANZAMIENTO DE UNA NAVE ESPACIAL EN CHINA:
Desde España Antonio Gregorio Montes en su blog FISICA E QUIMICA EN RIBADEO nos comparte un interesante artículo acerca del lanzamiento del SHENZHOU IX en China con una mujer a bordo. Se trata de Liu Yang la primera mujer en ser lanzada en el cuarto lanzamiento de una nave espacial por parte de China. Yang fue seleccionada de entre un conjnto de mujres casadas y sin hijos entre otras cosas debió superar pruebas fisicas de rigor antes de ser seleccionada. De esta forma, China el gigante asiatico se situa en segundo lugar en lanzamientos espaciales tras Rusia.

MARTES 19 DE JUNIO - MONOPOLOS MAGNÉTICOS Y FISICA DE LA MATERIA CONDENSADA
Desde Argentina Gerardo Blanco desde su blog ULTIMAS NOTICIAS DEL COSMOS nos trae un interesantísimo artículo acerca de monopolos magnéticos en hielos de espín, trabajo por el cual el fisico argentino el Dr. Santiago Grigera fue premiado por la sociedad Europea de Fisica. El premio de este trabajo también tienen reconocimiento los fisicos Steven Bramwell, Claudio Castelnovo, Roderich Moessner, Shivaji Sondhi y Alan Tennant. En este trabajo sobre monopolos magnéticos en hielos de espín ; lo que se conoce como hielos de espín son una clase de sistemas magnéticos con gran entropía residual a bajas temperaturas. Este material no se encuentra en la naturaleza, sino que se sintetiza en el laboratorio a partir de compuestos como el titanio, el oxígeno y el disprosio. Podría ser utilizado en el futuro en un sinfin de aplicaciones tecnológicas como ya ha sucediso antes con otras investigaciones y trabajos.


MIERCOLES 20 DE JUNIO - LAS TRES ABERRACIONES DE LA FISICA: CROMATICA, ESFERICA Y ESTELAR
Desde España Germán Fernandez desde su blog EL NEUTRINO nos hace llegar un muy interesante artículo en el que nos explica detalladamente que son las tres aberraciones de la fisica, con enlaces a las dos primeras (cromática y esférica) la tercera aberracion de la fisica, la llamada aberración estelar o aberración de la luz,  consiste en el cambio de la posición aparente de una fuente luminosa cuando el observador se mueve en una dirección transversal con respecto a aquélla. Es un fenómeno análogo al que observamos cuando corremos o viajamos en un vehículo bajo la lluvia. Las gotas de lluvia parecen llegar siempre desde delante, y con más inclinación cuanto más deprisa nos movemos.

 JUEVES 21 DE JUNIO - OLAS GIGANTES, FISICA SENCILLA PERO COMPLEJA  Y NUBES EN EL CIELO
Desde México Luis Garma en el blog IMPERIO DE LA CIENCIA creado por estudiantes de diferentes carreras de la UNAM nos hacen llegar  un interesante artículo acerca de olas gigantes. Este es un interesante fenómeno que se produce en alta mar y del cuál  aùn no sabemos a ciencia cierta porque se producen. Lo cierto es que se trata de olas gigantes (no son tsunamis) que llegan hasta los 30 m de altura y que podrían ser los causantes de la desaparición de muchos barcos en todos los tiempos, y de los cuales muchos marineron nos hablan a través de la historia; ahoa porfín existe una hipótesis para basar sus argumentos. Su descubrimiento se debe gracias a los satélites dispersos por todo el mundo. Realmente interesante; los estudios para determinar su orígen y formación continuan y florecen hoy en dia.

Desde España Francis nuestro amigo desde su blog FRANCIS (th)E MULE SCIENCE's NEWS nos comparte en un par de videos sorprendentes acerca de las cosas aparentemente sencillas de la fisica a veces resultan increiblemente dificiles. En camara super lenta; no se puede hacer mas lento podemos observar como un slinky al permitirsele caer libremente desde una altura determinada completamente desde el reposo, curiosamente y en camara super lenta se observa como primero cae la parte superior empujando cada vez mas hacia la parte inferior (porque lo que cae es el centro de gravedad del slinky) en este enlace dentro del mismo artículo se puede hallar una explicacion mas detallada. Adicionalmente también tenemos otro video en el cuál un vaso casi lleno de agua al invertido sobre una mesa (superficie lisa) luego al retirarse el vaso.... deben ver lo que sucede...

Desde Mexico Luis Garma en su segunda aportación a esta edición en su blog IMPERIO DE LA CIENCIA nos comparte un super interesante artículo en el que nos enseña la clasificación y formación de las nubes que aparecen en el cielo. En esta primera entrada de dos que estan programadas para hablar sobre este tema. Realmente muy informativo y didactico, incluye fotografias de cada tipo de nube a todo color (incluidas las grises)

LUNES 23 DE JUNIO -  ¿QUE ES UNA LLAMA?
Desde España Daniel Martín Reina desde su blog LA AVENTURA DE LA CIENCIA nos comparte este novedoso e intersante artículo en el mediante un video se explica detalladamente el proceso fisico y quimico que tiene lugar una reacción para producir fuego. Fué el actor americano Alan Alda la edad de 11 años cuando le preguntó a su maestra que era una llama, la respuesta que recibió no fue del todo convincente (en palabras del propio Alda fué deplorable). Así nació The Flame Challengue una iniciativa de aprendizaje en el que se le hace la misma pregunta a cientificos y profesores que deseen participar pero las respuestas deben ser dadas de forma que un niño de 11 años las pueda pueda enteder. El objetivo último no es otro que “encender la llama del conocimiento en la gente a través de la ciencia”. en colaboración con el Center for Communicating Science y la Universidad de Stone Brook en New York. El ganador de este concurso fué Ben Armes un estudiante de doctorado en óptica cuántica de la Universidad de Innsbruck quien realizó un video muy entretenido en el que se explica el proceso, para niños de 11 años o edades similares, claro está.

Son un total de nueve exposiciones en esta edición, cada una de las cuales merece un reconocimiento en base a labor y esfuerzo, en este sentido se destacan para mi algunas de ellas. Gracias a Carlo Ferri  que desde Gravedad Cero estos eventos para cada mes.

Cordiales saludos amigos y hasta una proxima oportunidad, Gracias por sus amables colaboraciones.

B. David.

viernes, 1 de junio de 2012

Bienvenidos a la edición XXXII del CARNAVAL DE LA FISICA

"Proyecta lo dificil partiendo de donde aún es fácil, realiza lo grande partiendo de donde aún es pequeño, todo lo dificil comienza siempre facil, todo lo grande comienza siempre pequeño, por eso el sabio nunca hace nada grande y realiza lo grande sin embargo, el arbol de ancho tronco esta ya en el pequeño brote, un gran edificio se basa en una capa de tierra, el camino hacia lo eterno comienza ante tus pies"
(Lao Tsé)

Estimados lectores:

Me permito informales e invitarles también que: A partir de hoy viernes 1 de junio del 2012 este blog CIENCIA  tiene el honor de ser anfitrión en el conocido y prestigioso evento de divulgación científica denominado CARNAVAL DE LA FISICA que mensualmente se viene realizando desde el año 2009. Este evento convoca a cientos de miles de personas al rededor del mundo que gustan de leer los artículos y compartir sus conocimientos y curiosidades en fisica en cualquier campo de la misma una ves al mes a manera de "casa abierta" bien pues en esta ocación tengo el privilegio de albergar el mismo en este sencillo espacio. 

Normas para participar en este evento:

La participación para esta edición de junio que Ciencia alberga y organiza empieza hoy viernes 1 de junio y finaliza en dia lunes 25 de junio del 2012, el dia sabado 30 de junio se publicará una entrada con un resumen de todas las contribuciones y enlaces a los mismos para que todos podamos leerlos. La única regla para participar contribuyendo con uno o más artìculos es muy sencilla:

Escribir un artículo relacionado con la fisica (es válido cualquier campo que tenga relación con la fisica) en su blog incluyendo la siguiente información: Una nota indicando que van a participar en el carnaval de la fisica en su edicion No. 32 con un enlace al blog anfitrión y un enlace al blog oficial del carnaval de la fisica. Una vez escrito el post deben enviar un correo electrónico con un enlace del mismo a esta direcciòn: barcedavid2000 @ yahoo . com. Si el participante NO tiene blog puede igualmente participar enviado su artículo al mismo correo, dicho artìculo sera publicado igualmente en este blog y se indicará el autor de la contribución con la información señalada anteriormente.

Como tema principal en esta edición propongo que hagamos énfasis en FISICA DE PARTICULAS, pero este tema no es vinculante, es decir que se aceptan todo tipo de entradas relacionadas con fisica (puede ser un tema, un video, una biografia, una anecdota histórica o todo aquello que esté relacionado de alguna forma con esta diciplina científica) asi no sean de fisica de partículas.

Normas para la proteccion de la difusión de la ciencia.

Es importante señalar las siguientes restricciones y normas para una adecuada participación:

  1. No es válido dejar un comentario en el blog del anfitrión (este blog) indicando el artículo con el cual desean participar. Las contribuciones señaladas a través de este método no serán tomadas en consideración para participar en el Carnaval de la Física.
  2. La intención del Carnaval de la Fisica NO ES HACER CIENCIA SINO DIVULGARLA por lo que cada participante es libre de tratar cualquien tema (historico, literario, artistico, etc) que esté relacionado con la fisica
  3. La exposición de teorías propias no será aceptada. Quienes quieran hablar sobre nuevas teorías de la física o de la ciencia en general deberán haber superado al menos un proceso de revisión por pares (peer-review, en inglés) en una revista nacional o internacional reconocida por la comunidad científica internacional.
  4. Se realizará un estricto control de contenido de cada una de las entradas participantes para evitar la publicación de teorias que no tienen relacion alguna con la fisica.
  5. TEORIAS PSEUDOCIENTIFICAS O HIPOTESIS NO SERAN ACEPTADAS BAJO NINGUN MOTIVO.
Para cualquier duda o comentario pueden escribir a:

carlo @ gavedad-cero . org
barcedavid2000 @ yahoo . com

y bueno, sin mas ni mas.... QUE EMPIECE LA DIVERSIÓN DE APRENDER!

saludos cordiales y espero sus entradas.

B. David.



sábado, 28 de abril de 2012

Sir Andrew Wiles y la demostración del último teorema de Fermat


(Esta entrada participa en la edicion 3.141 del carnaval de matemáticas cuyo anfitrion para este mes de abril es DesEquiLIBROS)
Hace algún tiempo habiamos hablado de el último teorema de Fermat mediante un singular desafio, el desafio del último teorema de Fermat que ni el diablo pudo resolver del libro de cuentos de Arhtur Poges vimos como un inteligente y astuto Simon Flag pacta con el diablo entregarle su alma en un plazo de 24 horas si éste (el diablo) era capáz de decirle con total certeza si es o no es verdad el último teorema de Fermat. Pasadas las 24 horas regresa el diablo y le dice a Flag "tu ganas Simon, ni siquiera yo soy capaz en tan poco tiempo de aprender las matemáticas necesarias para tan complicado problema, pues mientras más lo analizo mas dificil se torna"

Bueno, el diablo no pudo resolverlo en 24 horas (y perdio su apuesta) pero en 1995 Sir Andrew Wiles, un matemático inglés si pudo hacerlo, en muchisimo más que 24 horas, claro está (7 años para ser exacto fue lo que le llevó a Wiles demostrar la veracidad del teorema) no sin antes utilizar complejos procedimientos matemáticos y sofisticadas herramientas de análisis numérico con las cuales poco a poco construyó una demostración completa de 98 paginas. (Wiles literalmente se encerró en su casa y trabajo arduamente en un problema que frustró a matemáticos por mas de 300 años desde la muerte de Fermat en 1665)

En esta oportunidad hecharemos un vistazo al trabajo de Sir Andrew Wiles, la demostración del último teorema de Fermat que le valio un lugar en la historia de la ciencia en un documental subtitulado que relata resumidamente el trabajo metódico de Wiles y otros matemáticos que contribuyeron con este objetivo.

Luego los invito a leer una sencilla pero objetiva biografía de Pierre de Fermat, un jurista de profesión y matemático de afición que entre otros trabajos que realizó le valieron un lugar en la historia de ésta diciplina.

El último teorema de Fermat (llamado así por ser el último de los resultados que a Fermat se atribuía pero no había sido demostrado) afirma que si n > 2, entonces la ecuación xn + yn = zn no tiene soluciones enteras positivas. Cuando n = 2, se tiene el teorema de Pitágoras y a los enteros que lo cumplen se les conoce como 'ternas pitagoricas'. Por ejemplo, 32 + 42 = 52.


"duos cubos, aut quadrato-quadratum in duos quadrato-quadratos, et generaliter nullam in infinitum ultra quadratum potestatem in duos eiusdem nominis fas est dividere cuius rei demonstrationem mirabilem sane detexi. Hanc marginis exiguitas non caperet"
(Es imposible dividir un cubo en suma de dos cubos, o un bicuadrado en suma de dos bicuadrados,
o en general, cualquier potencia superior a dos en dos potencias del mismo grado;
he descubierto una demostración maravillosa de esta afirmación.
Pero este margen es demasiado angosto para contenerla
.)

Pierre de Fermat

BIOGRAFIA

El padre de Pierre Fermat era un rico comerciante y cónsul segundo de Beaumont - de - Lomagne. Pierre tuvo un hermano y dos hermanas y casi de seguro creció en el lugar dónde nació.
Nació: 17 de agosto de 1601 en Beaumont-de-Lomagne, Francia
Murió: 12 de enero de 1665 en Castres, Francia
Aunque hay poca evidencia respecto a su educación escolar, debe haber sido educado en el monasterio franciscano del lugar.
 
Asistió a la Universidad de Toulouse antes de mudarse a Burdeos durante la segunda mitad de la década de 1620. En Burdeos comenzó sus primeras investigaciones científicas serias y en 1629 le dio a uno de los matemáticos de allí su restauración del Plane loci de Apolonio. Sin duda estuvo en contacto con Beaugrand en Burdeos y durante esa época produjo importantes trabajos sobre máximos y mínimos que le entregó a Étienne d'Espagnet quien compartía con Fermat sus intereses matemáticos.
Desde Burdeos, Fermat fue a Orleáns donde estudió leyes en la Universidad. Obtuvo el grado en ley civil y compró las oficinas de consejero en el parlamento de Toulouse. Así que para 1631, Fermat era abogado y oficial gubernamental en Toulouse y gracias al puesto que ocupaba tuvo el derecho de cambiar su nombre de Pierre Fermat a Pierre de Fermat.
El resto de su vida la pasó en Toulouse pero además de trabajar allí también lo hizo en su pueblo natal, Beaumont-de-Lomagne, y en la cercana ciudad de Castres. Desde su nombramiento el 14 de mayo de 1631, Fermat trabajó en la cámara baja del parlamento pero el 16 de enero de 1638 fue nombrado a la cámara alta; en 1652 fue promovido ala nivel más alto de la corte criminal. Más promociones parecen indicar una subida casi meteórica en su profesión pero estas se daban mayormente por antigüedad y como la peste azotó la región a principios de la década de 1650, muchos hombres mayores murieron. Fermat mismo sufrió la peste y en 1653 su muerte fue erróneamente anunciada y después corregida:
Le informé antes de la muerte de Fermat. Él está vivo y ya no tememos por su salud, aunque lo habíamos contado entre los muertos no hace mucho.
El siguiente reporte, hecho a Colbert, la figura principal en Francia en ese entonces, tiene un dejo de verdad:
Fermat, un hombre de gran erudición, tiene contacto con hombres de conocimiento por todos lados. Pero él está más bien preocupado, no reporta bien sus casos y está confundido.
Por supuesto que Fermat se preocupaba por las matemáticas. Mantuvo su amistad matemática con Beaugrand después de mudarse a Toulouse pero allí encontró un nuevo amigo matemático, Carcavi. Fermat lo conoció profesionalmente ya que ambos eran consejeros en Toulouse pero como compartían el amor por las matemáticas, Fermat le contó a Carcavi sobre sus descubrimientos.
En 1636 Carcavi fue a Paris como bibliotecario real e hizo contacto con Mersenne y su grupo. Las descripciones que Carcavi hizo de los descubrimientos de Fermat sobre cuerpos que caen, despertaron el interés de Mersenne, quien le escribió a Fermat. Fermat contestó el 26 de abril de 1636 y, además de decirle a Mersenne sobre errores que él creía que había hecho Galileo en su descripción de la caída libre, también se refirió a su trabajo sobre espirales y su restauración del Plane loci de Apolonio. Su trabajo sobre espirales había sido motivado al considerar la trayectoria de los cuerpos que caen libremente y había usado métodos generalizados a partir de la obra sobre espirales de Arquímedes para calcular áreas bajo las espirales. Además Fermat escribió:
También he encontrado muchos tipos de análisis para diversos problemas, tanto numéricos como geométricos, para los que el análisis de Viète no hubiera bastado. Voy a compartir todo esto con usted cuando guste y lo haré sin ambición alguna, ya que estoy más exento y distante de ella que ningún hombre en el mundo.
Resulta un tanto irónico que este contacto inicial entre Fermat y la comunidad científica se haya dado a través de su estudio de la caída libre ya que Fermat tenía poco interés en las aplicaciones de las matemáticas a la física. Aun con sus resultados sobre la caída libre, estaba mucho más interesado en probar teoremas geométricos que en la relación entre éstos y el mundo real. No obstante, esta primera carta sí contenía dos problemas sobre máximos que Fermat pidió a Mersenne que pasara a los matemáticos de Paris y esto se convertiría en es estilo típico de las cartas de Fermat: retar a otros a encontrar resultados que él mismo ya había conseguido.
Roberval y Mersenne se dieron cuenta de que los problemas en esta carta de Fermat, y en las subsecuentes, eran extremadamente difíciles y por lo general no podían resolverse usando las técnicas de la época. Le pidieron divulgar sus métodos y Fermat envió a los matemáticos de Paris sus Métodos para encontrar máximos y mínimos y tangentes1 de líneas curvas, su texto restaurado del Plane loci de Apolonio y su acercamiento algebraico a la geometría, Introducción a los lugares geométricos2 planos y sólidos.
Su reputación como uno de los principales matemáticos del mundo creció rápidamente pero los intentos de publicar su obra fracasaron, sobre todo porque Fermat nunca quiso realmente pulir sus trabajos. Sin embargo, algunos de sus métodos sí fueron publicados; por ejemplo, Hérigone añadió un suplemento con los métodos de Fermat para máximos y mínimos a su obra más importante, Cursus mathematicus. La amplísima correspondencia entre Fermat y otros matemáticos no encontró elogios generalizados. Frenicle de Bessy se molestó con los problemas de Fermat que él encontraba imposibles. Le escribió enojado pero, aunque Fermat le dio más detalles en su contestación, Frenicle de Bessy creía que Fermat se estaba casi burlando de él.
A pesar de esto, Fermat pronto se vio involucrado en una controversia con un matemático mucho más importante que Frenicle de Bessy. Beaugrand le había enviado una copia de La Dioptrique de Descartes a la cual Fermat le puso poca atención ya que estaba ocupado con su correspondencia con Roberval y Étienne Pascal sobre los métodos de integración y usándolos para encontrar centros de gravedad. Mersenne le pidió que le diera su opinión sobre La Dioptrique, obra que Fermat describió diciendo que
                                  anda a tientas en la obscuridad.
Afirmó que Descartes no había deducido correctamente su ley de la refracción3 ya que era inherente a sus supuestos. Decir que Descartes no quedó complacido, sería quedarnos cortos. Descartes pronto encontró motivos para enojarse aún más ya que consideró que la obra de Fermat sobre máximos, mínimos y tangentes reducía la importancia de su propio trabajo La Géométrie, del cuál Descartes estaba orgullosísimo.
 Descartes atacó el método de Fermat para máximos, mínimos y tangentes. Roberval y Étienne Pascal se involucraron en la discusión y finalmente también lo hizo Desargues, a quien Descartes pidió que actuara como árbitro. Se demostró que Fermat estaba en lo correcto y al final Descartes lo admitió, escribiendo que:
al ver el último método que usted usa para encontrar tangentes a líneas curvas, no puedo contestar más que es muy bueno y que, si lo hubiera explicado de este modo desde el principio, nunca lo hubiera contradicho.
¿Fue esto el fin del asunto y aumentó la fama de Fermat? En lo absoluto ya que Descartes trató de dañar la reputación de Fermat. Por ejemplo, aunque le escribió a Fermat alabando su trabajo para determinar la tangente de una cicloide4 (que era correcto), Descartes se escribió a Mersenne afirmando que era erróneo y diciendo que Fermat era pobre como matemático y pensador. Descartes era importante y respetado y por ello logró dañar severamente la reputación de Fermat.
Durante el periodo de 1643 a 1654, Fermat no tuvo contacto con sus colegas científicos de París. Hay varias razones para ello. En primer lugar, la presión del trabajo le impidió dedicarle tanto tiempo a las matemáticas. En segundo, Francia vivió la Fronde, una guerra civil y desde 1648 Toulouse se vio fuertemente afectada. Finalmente, estuvo la peste de 1641 que debe haber tenido terribles consecuencias tanto para la vida en Toulouse como sus casi fatales consecuencias para Fermat. A pesar de ello, fue durante estos años que Fermat trabajó en la teoría de números5.
 Fermat es más famoso por este trabajo en teoría de números, en particular por el último teorema de Fermat6. Este teorema afirma que:
xn + yn = zn
no tiene soluciones enteras distintas de cero para x, y y z cuando n > 2. Fermat escribió, en el margen de la Arithmetica de Diofanto, traducida por Bachet, que:
He descubierto una prueba verdaderamente maravillosa pero este margen es demasiado pequeño para contenerla.
Estas notas al margen solo salieron a la luz cuando Samuel, el hijo de Fermat, publicó una edición de la Arithmetica de Diofanto, traducida por Bachet, con las notas de su padre en 1670.
Hoy se cree que la 'prueba' de Fermat estaba equivocada aunque es imposible estar completamente seguros. La veracidad de la aseveración la probó el matemático británico Andrew Wiles en junio de 1993, pero Wiles retiró su afirmación de tener una demostración cuando surgieron problemas más adelante en ese mismo año. En noviembre de 1994, Wiles de nuevo afirmó tener la demostración correcta, la cual ya ha sido aceptada.
 Intentos infructuosos de demostrar el teorema durante 300 años llevaron al descubrimiento de la teoría de anillos conmutativos y abundantes otros descubrimientos.
 La correspondencia de Fermat con los matemáticos de París se reinició en 1654 cuando Blaise Pascal, hijo de Étienne Pascal, le escribió pidiéndole la confirmación de sus ideas sobre probabilidad7. Blaise Pascal sabía de Fermat gracias a su padre, quien había muerto tres años antes, y estaba consciente de las sobresalientes habilidades matemáticas de Fermat. Su breve correspondencia sentó las bases de la teoría de probabilidad y por ellos hoy se les considera como los cofundadores de la materia. Fermat, sin embargo, sintiendo su aislamiento y queriendo aún adoptar su antiguo estilo de retar a los matemáticos, trató de cambiar el tema de la probabilidad a la teoría de números. Pascal no estaba interesado pero Fermat, al no darse cuenta de ello, le escribió a Carcavi diciendo:
Estoy encantado de haber tenido las opiniones del Sr. Pascal, ya que tengo en gran estima a su genio. [...] ustedes dos podrían emprender esa publicación, de la cual consiento que ustedes son los maestros, pueden aclarar o complementar lo que les parezca demasiado conciso y liberarme a mí de una carga que mis obligaciones me impiden tomar.
Sin embargo, no cabe duda de que Pascal no iba a editar el trabajo de Fermat y después de este momentáneo deseo de publicar su obra, Fermat abandonó la idea. No obstante, fue mucho mas lejos que nunca en sus problemas-reto:
Dos problemas matemáticos que el Señor Fermat, consejero del Rey en el Parlamento de Toulouse, planteo como irresolubles a matemáticos franceses, ingleses, holandeses y de toda Europa
Sus problemas no consiguieron despertar mucho interés ya que la mayoría de los matemáticos parecían pensar que la teoría de números no era un tema importante. El segundode los dos problemas, encontrar todas las soluciones de Nx2 + 1 = y2 para N que no sea un cuadrado, fue sin embargo resuelto por Wallis y Brouncker quienes desarrollaron fracciones continuas8 en su solución. Brouncker produjo soluciones racionales9 las cuales provocaron discusiones. Frenicle de Bessy fue talvez el único matemático de la época que estaba realmente interesado en la teoría de números pero no tenía el talento matemático suficiente que le permitiera hacer una contribución importante.
Fermat planteó más problemas como que la suma de dos cubos no puede ser un cubo (un caso especial del Último Teorema de Fermat, lo que puede indicar que para ese entonces Fermat se había dado cuenta que su prueba del resultado general era incorrecta), que hay exactamente dos soluciones enteras a x2 + 4 = y3 y que la ecuación x2 + 2 = y3 tiene sólo una solución entera. Planteó problemas directamente a los ingleses. Ninguno logró ver que Fermat tenía la esperanza de que sus problemas específicos los llevaran a descubrir, como lo había hecho él, resultados teoréticos más profundos.
Por ese entonces, uno de los discípulos de Descartes estaba recolectando su correspondencia para publicarla y pidió a Fermat ayuda con las cartas entre Fermat y Descartes. Esto llevó a Fermat a revisar de nuevo los argumentos que había usado veinte años antes y revisó también sus objeciones a la óptica de Descartes. En particular, había estado descontento con la descripción de Descartes de la refracción de la luz y ahora se conformó con un principio que de hecho produjo la ley de los senos de la refracción que Snell y Descartes habían propuesto. Sin embargo, Fermat la había ya deducido a partir de una propiedad fundamental que el proponía, que la luz siempre sigue el camino más corto posible. El principio de Fermat, hoy en día una de las propiedades básicas de la óptica, no fue bien recibido por los matemáticos de la época.
 En 1656, Fermat había empezado a tener correspondencia con Huygens. Esto surgió del interés de Huygens por la probabilidad y las cartas pronto fueron dirigidas por Fermat hacia temas de teoría de números. Este tema no le interesaba a Huygens pero Fermat intentó insistentemente y en Nuevo recuento sobre descubrimientos en la ciencia de los números le envió a Huygens en 1659, vía Carcavi, reveló más de sus métodos de lo que había hecho con otros.
Fermat describió su método de descenso infinito y dio un ejemplo de cómo podía usarse para demostrar que cada primo10 de la forma 4k + 1 podía escribirse como la suma de dos cuadrados. Supongamos que algún número de la forma 4k + 1 no pudiera escribirse como la suma de dos cuadrados. Entonces hay un número más pequeño con la misma forma que no puede escribirse como la suma de dos cuadrados. Continuando el argumento, se llega a una contradicción. Lo que Fermat no consiguió explicar en esta carta es cómo se construye el número más pequeño a partir del grande. Se supone que Fermat sabía hacer este paso pero nuevamente su fracaso al revelar el método hizo que los matemáticos perdieran interés. Los pasos faltantes solo fueron completados cuando Euler retomó estos problemas.
 Fermat es descrito en [6] como:
Reservado y taciturno, no le gustaba hablar de sí mismo y odiaba revelar mucho de su pensamiento. ... Sus ideas, sin importar cuán originales o novedosas, operaban dentro de un rango de posibilidades limitado por su época [1600 - 1650] y su lugar [Francia].
Carl B Boyer, escribiendo en [2], dice:
El reconocimiento de la importancia del trabajo sobre análisis de Fermat fue tardío, en parte por que se adhirió al sistema de símbolos matemáticos creado por François Viète, notaciones que la Geometría de Descartes había vuelto mayormente obsoletas. La desventaja impuesta por notaciones difíciles fue menos severa en el campo de estudio favorito de Fermat, la teoría de números, pero aquí, desafortunadamente, no encontró un corresponsal con quien compartir su entusiasmo.
Hacia 1660, su salud empieza a flaquear, y el 12 de enero de 1665 muere en la ciudad de Castres donde pocos días antes ha asistido a la sesión del tribunal del Edicto.
Artículo de: J J O'Connor y E F Robertson
MacTutor History of Mathematics Archive
Glosario de términos
1.      Una tangente a una curva en el punto p es la mejor aproximación lineal a la curva cerca de ese punto. Puede verse como el límite de todas las secantes desde el punto p a otros puntos cercanos a p. Si dos curvas tienen una tangente común en el punto de intersección, entonces se dice que las curvas se tocan o son tangentes.
2.      Un lugar geométrico es el conjunto de puntos que comparten una propiedad común.
Por ejemplo, una circunferencia es el lugar geométrico de los puntos cuya distancia a un punto fijo (centro) es constante; a esa distancia se le llama radio.
3.      La refracción es el cambio de dirección de un haz de luz cuando pasa de un medio a otro como, por ejemplo, del aire al agua o vidrio.
4.      Una cicloide es la curva que se traza un punto fijo sobre una circunferencia cuando esta gira, sin resbalar, sobre una recta.
5.      La teoría de números es la rama de las matemáticas que estudia las propiedades de los números naturales N. Incluye temas como los números primos (incluyendo el teorema de los números primos), la reciprocidad de cuadrados, las formas cuadráticas, la aproximación diofantina y las ecuaciones diofantinas, los campos de números algebraicos, el último teorema de Fermat y los métodos desarrollados para demostrarlo.
6.      El último teorema de Fermat (llamado así por ser el último de los resultados que Fermat se atribuía pero no había sido demostrado) afirma que si n > 2, entonces la ecuación xn + yn = zn no tiene soluciones enteras positivas.
Cuando n = 2, se tiene el teorema de Pitágoras y a los enteros que lo cumplen se les conoce como 'ternas pitagoricas'. Por ejemplo, 32 + 42 = 52.
7.      La teoría de probabilidad estudia los posibles resultados de eventos o sucesos aleatorios junto con su distribución. De hecho hay un debate importante sobre lo que significa probabilidad en la práctica. Algunos matemáticos la consideran una simple componente de una teoría abstracta mientras que otros le dan una interpretación basada en las frecuencias de ciertos resultados.
8.      La expansión en fracciones continuas de un número x es una expresión que tiene la forma: [*] Si x es un número racional, esta expansión termina.
9.      Un número racional es un número real que puede escribirse como el cociente (división) de dos números enteros. Ejemplos: 2/3, 0.333333..., 2
10.  Un número entero > 1 es primo si es divisible solamente por sí mismo y la unidad (1). Al número 1 no se le considera primo. Todo entero positivo puede escribirse como un producto de primos de manera única.
 [*] expansión en fracciónes continuas
Curiosidades:
· Nunca ejerció las matemáticas de forma profesional, dedicaba a ellas su tiempo libre
· Solía escribir en los márgenes de los libros que leía.
· Cinco años antes de su muerte, se anunció erróneamente su muerte por una epidemia de peste.
· Durante siglo los matemáticos más famosos han intentado demostrar su último teorema.
· Nunca quiso realmente pulir sus trabajos.
· Euler rompió la hipótesis sobre sus números primos.
· Newton afirmo que se había apoyado en los descubrimientos de Fermat sobre tangentes, máximos, mínimos y su notación para sus trabajos.
· Dominaba la mayoría de los idiomas de su época.
· Existe una leyenda (falsa) que dice que murió durante una audiencia en el propio tribunal, en realidad murió poco después de la misma.
· Usaba E para designar Dx.
· No está clara la razón de la negativa de Fermat a publicar.
· Mersenne le preguntó si el número 100895598169 era primo o no, después de varios años, le respondió que ese número es el producto de 112303 por 898433 y que ambos son primos. Hoy día no se sabe todavía como lo pudo hacer.
· Tuvo una controversia matemática (sobre cómo obtener máximos, mínimos y tangentes) con Descartes, que al final se demostró que él tenía razón y Descartes estaba equivocado.
· La irritación que Fermat producía en Descartes queda muy bien reflejada en una frase de este último: “Fermat es gascón. Yo no.”
· En su honor hay un cráter lunar que lleva su nombre: Cráter Fermat.
· Hoy se cree que la 'prueba' de Fermat (para su último teorema) estaba equivocada aunque es imposible estar completamente seguros.
· El matemático británico Andrew Wiles en noviembre de 1995 demostró este teorema.
Bibliogragfia:
Biografía en Encyclopaedia Britannica.
Biografía en Dictionary of Scientific Biography (New York 1970-1990).
http://vimeo.com/el ultimo teorema de fermat
http://www.educared.org/global/premiointernacional/finalistas/710/biograf/Bfermat.html
http://www.astroseti.org/articulo/3550/



lunes, 26 de marzo de 2012

FUSION NUCLEAR: ¿es posible reproducir la energia del sol en la tierra?

El sol, nuestro mejor ejemplo de fusión nuclear.

(Esta entrada participa en la edición XXIX del carnaval de la fisica evento coordinado por Carlos Angosto desde su ZURDITORIUM y gracias también en esta ocación a Carlo Ferri en Gravedad Cero por sus geniales aportes en la comunidad, y a todos, sigamos con este proyecto adelante)

ENERGIA 
Cuando los astrofisicos rastrean la galaxia en busca de pruebas de la existencia de otras civilizaciones, las categorizan según su huella energética.
La energía es necesaria para la supervivencia, el desarrollo y la vida y ayuda  a decidir las capacidades de una civilización, dentro de éste marco hay tres tipos de civilizaciones:

Civlización tipo 1.- aquella que controla todas las fuentes de energía
de su planeta, esto es el clima, los oceanos, huracanes, erupciones volcanicas, y todas las producidas de forma natural.
Civilización tipo 2.- Este tipo de civilización ha agotado todos los recursos naturales de su planeta y obtiene su energía consumiendo lo que emite su estrella.
Civilización tipo 3.- Este tipo de civilización es galáctico, usa la energía de miles de millones de sistemas solares de su galaxia y se mueve por el espacio en sus naves.

pero ¿porqué hay tres tipos de civilizaciones? porque hay tres tipos de fuentes de energía en la galaxia. Los planetas, las estrellas y la galaxia en si misma. ¿Donde nos deja esta categorización? pues bien, somos una civilización tipo cero, tan primitivos aún que nisiquiera somos capaces de controlar las fuentes de energía de nuestro planeta y obtenemos nuestra energía de plantas muertas como el petroleo y el carbón.

Nuestro progreso como civilización depende de si podemos ir mas allá de nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

En esta oportunidad hablaremos un poco de la fusión nuclear la cuál es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
Ya hemos hablado anteriormente de la fisión nuclear y la radiactividad. Hemos visto que la misma (la fisión nuclear) tiene lugar cuando se divide el núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones. La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein E=mc²

Un poco de historia...

Mucho antes que se iniciara el siglo XX los cientificos sabían que no era correcta la vieja imagen del Sol como bola de fuego, alimentada con madera u otro material combustible. La dificultad principal estriba en el tipo de combustible aparentemente inagotable pero habia otros problemas, por ejemplo. Todos los combustibles conocidos por el hombre como la madera, el carbón y las grasas vegetales y animales generan CO o CO2 por oxidación, pero según los datos espectroscópicos, la atmosfera que rodea al sol parecia no contener ninguno de esos residuos de combustión.Años antes del descubrimiento de la fisión, los cientificos reconocieron que la energía liberada en una reacción nuclear es un millón de veces mayor que la de una reacción quimica, por ejemplo cuando dos átomos de hidrógeno se combinan para formar la molécula de H2 se liberan unos 4.5 eV (electron voltios) contrastando con esto en la reacción:

2      3        4         1
    H + H →  He  +  n
1      1        2         0
en la que un deuterón y un núcleo de tritio se funden para formar una particula alfa y un netrón, en este caso se liberan 17.6 millones de eV.

La precencia de helio gaseoso en la fotosfera del sol soportaba la hipótesis de que la energía solar y de otras estrellas se origina en la síntesis nuclear del helio. En 1938 Hans A. Bethe en una publicación tan breve como famosa describía el ciclo más probable de fusión en el que el núcleo de:
12
      C
6
actua como catalizador. La energía liberada al completarse un ciclo, durante el que cuatro protones se combinan para formar un núcleo de helio y dos positrones, es mas de 26.7MeV; esto es más de 6X10^8 Kcal/mol de He.
 Aproximadamente desde 1948, se llevó a cabo un esfuerzo organizado para producir una fusión controlada en la tierra. El problema de tener ésta se puede visualizar considerando a la reacción deuterón-tritio. Estas dos partículas ordinariamente se repelen por interacción electrostática, y se debe suministrar mucha energía a los dos núcleos para forzarlos hasta el alcance de la fuerza nuclear fuerte.En el interior del sol, esta gran energía la dá la agitación térmica: la temperatura en el nucleo solar probablemente sea mas de 2X10^7 K (mas de 20 millones de grados kelvin). Desde luego es imposible confinar al hidrógeno gaseoso dentro de un recipiente ordinario a temperaturas que remotamente se parezcan a la anterior. Se han probado varios esquemas sofisticados para el confinamiento de un gas caliente, ionizado (llamado PLASMA) incluyendo el uso de campos magnéticos inhomogeneos intensos. Se ha hecho algún progreso hacia la fusión controlada aunque a costa de enormes esfuerzos y quizá con una lentitud deseperante.
Evolución histórica
Los orígenes de la fusión nuclear se localizan hacia 1929 cuando Atkinson y Houtemans plantearon la posibilidad de obtener energía de las reacciones de fusión. Sin embargo, los conceptos más importantes de fusión nuclear y su aplicación real, se desarrollaron a partir de 1942 con los trabajos de H. Bethe, E. Fermi, R. Oppenheimer y E. Teller, entre otros. A través del proyecto Sherwood se llevaron a cabo los primeros avances tecnológicos, que permitieron desarrollar el concepto de confinamiento magnético, obteniéndose los primeros diseños: z-pinch, stellarator y espejos magnéticos.En 1961, J. Nuckolls (EEUU) y N. Basov (URSS) desarrollaron una técnica mediante la cual se podrían obtener reacciones de fusión nuclear mediante altas compresiones provocadas por la cesión de energía. Se desarrollaron así programas secretos en EEUU y Rusia. Posteriormente, Francia se une a este desarrollo, también secreto. Otros países como Alemania, Japón, Italia y EEUU (Rochester) desarrollaron programas abiertos.
  • En 1965, Artsimovich presentó los resultados de sus investigaciones, en la “2ª Conferencia de Plasma y Fusión Controlada”, sobre el concepto TOKAMAK (Toroidal KAmera MAgnetiK). En el concepto TOKAMAK, el campo magnético necesario para confinar el plasma es el resultado de la combinación de un campo toroidal, de un campo poloidal, ambos creados por bobinas toroidales, y de un campo vertical (creado por un transformador). El plasma actúa como secundario de un transformador por donde se induce corriente que lo calienta. Por el primario del transformador circula una intensidad de corriente variable.
  • En 1968, el Premio Nobel N. Basov, informó de la obtención de temperaturas de ignición y de la producción de neutrones en las reacciones de fusión nuclear empleando láseres. A partir de entonces, se pudo disponer de una gran cantidad de aparatos en construcción y operación bajo el concepto TOKAMAK como los siguientes: TFR (Francia), T-4 y T-11 (URSS), ALCATOR y ORMAK (EEUU). Otros como el T-10 (URSS), PLT (EEUU), DITE (GB), ASEDX (RFA) y FRASCATI (EURATOM-Italia) comenzaron a construirse.
  • En la década de los 70 comenzó a producirse la primera serie de publicaciones sobre FCI (Fusión nuclear por Confinamiento Inercial). En EEUU, los principales investigadores fueron Brueckner, Nuckolls, Kidder y Clark. En Rusia, Basov y su equipo consiguieron el experimento más avanzado, alcanzándose cerca de 3 millones de neutrones en la implosión de esferas de CD2.  Basados en este concepto existen y han existido multitud de instalaciones con láser que han permitido avanzadas investigaciones sobre la fusión nuclear. De ellas se pueden destacar: NOVA (40 kJ, EUUU), OMEGA (30 kJ), GEKKO-XII (10 kJ, Japón), PHEBUS (3 kJ, Francia), VOLCAN (UK), ISKRA-5 (Rusia). A partir de estas instalaciones de láser se han desarrollado dos grandes proyectos para demostrar altas ganancias: National Ignition Facility (NIF) en EEUU y Laser Megajoule (LMJ) en Francia. Pero el láser no es el único dispositivo capaz de producir implosiones, también se observa que electrones y haces de iones ligeros y pesados son serios candidatos a la fusión nuclear por confinamiento inercial. Nacen así los siguientes proyectos con iones ligeros: ANGARA y PROTO (Rusia), PBFA-I y PBFA-II (EEUU). En relación con los iones pesados, al no existir experimentos no se han podido alcanzar resultados exactos, aunque se han realizado ciertas predicciones mediante simulaciones teóricas como las realizadas en el Proyecto HIDIF (Heavy Ion Design of Ignition Facility) patrocinado por varios laboratorios e institutos europeos y por el Lawrence Berkeley Laboratory americano.
    En la década de los 90, las instalaciones de tipo TOKAMAK: JET (EURATOM), TFTR (EEUU) y JT-60 (Japón), permitieron obtener cierta potencia. El primero fue el JET, que con una mezcla de D (90%) y T (10%) consiguió en 1991, una potencia de 1,7 MW. Posteriormente, en 1993, el TFTR con una mezcla de DT al 50% llegó hasta los 6 MW, alcanzándose temperaturas de 30 keV. En el calentamiento se gastaron 29 MW. En la actualidad, el TFTR está clausurado. Hasta la fecha, se han llegado a producir hasta 12 MW de potencia en reacciones de fusión nuclear controladas durante más de un segundo (JET, 1997) y existe la confianza de que con los avances tecnológicos actuales sea posible llegar al rango comercial de cientos de MW de forma mantenida.
  • Desde este instante, la investigación ha progresado de manera constante, y así, en 1994 se puso en marcha el primer dispositivo de fusión nuclear construido totalmente en España: el Stellerator TJ-I upgrade, que fue cedido en 1999 a la Universidad de Kiel al entrar en operación el TJ-II. El TJ-II supuso un gran salto científico con respecto a los experimentos anteriores considerándose uno de los tres stellerators más avanzados del mundo junto con el alemán Wendelstein 7-AS del Instituto Max Planck en Munich y el japonés LHD de la Universidad de Nagoya.
¿QUE ES LA FUSION NUCLEAR?
Como ya mencioné al inicio de este artículo la fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado liberando una gran cantidad de energía. Un ejemplo claro lo vemos a diario en la energía solar que tiene su origen en la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética.
Para efectuar las reacciones de fusión nuclear, se deben cumplir los siguientes requisitos:
  •     Temperatura muy elevada para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y átomos altamente ionizados se denomina PLASMA.
  •     Confinamiento necesario para mantener el plasma a elevada temperatura durante un tiempo mínimo.
  •     Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca unos de otros y puedan lugar a reacciones de fusión.
Los confinamientos convencionales, como las paredes de una vasija, no son factibles debido a las altas temperaturas del plasma. Por este motivo, se encuentran en desarrollo dos métodos de confinamiento:
    Fusión nuclear por confinamiento inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí. Una pequeña esfera compuesta por deuterio y tritio es impactada por un haz de láser, provocándose su implosión. Así, se hace cientos de veces más densa y explosiona bajo los efectos de la reacción de fusión nuclear aprovechando la inercia mecánica de pequeñas esferas sólidas y densas de Deuterio-Tritio para calentarlas hasta la temperatura de fusión mediante la inyección de breves e intensos pulsos de energía (radiación láser o partículas muy energéticas procedentes de un acelerador). El bombardeo de estas esferas provoca su calentamiento y la posterior compresión de su superficie a una altísima temperatura, formando un plasma caliente. El plasma se escapará libremente hacia fuera, pero por conservación del impulso, parte de las partículas tendrá que ir hacia dentro. Esa implosión será capaz de comprimir la mezcla de gas Deuterio-Tritio que puede colocarse dentro de la esfera, y juntamente con el calor producido provocar una fusión termonuclear. En este proceso, las fases de calentamiento y confinamiento se efectúan al mismo tiempo, usando el mismo dispositivo suministrador de la energía.
  1. Fusión nuclear por confinamiento magnético (FCM): Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado (hasta ahce algunos años) tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK. Esta Tecnología provoca la fusión manteniendo el plasma de Deuterio-Tritio confinado mediante un campo magnético de la configuración e intensidad adecuadas. Con el uso de los campos electromagnéticos se consigue que las partículas del plasma se aceleren, evitando que sigan caminos aleatorios y puedan reaccionar con más facilidad. Las fases de calentamiento y confinamiento se hacen por separado. El confinamiento magnético más simple es un campo magnético uniforme, donde las partículas realizarán trayectorias espirales alrededor de la dirección del campo Esto sería suficiente para confinar las partículas en sólo dos direcciones. Para evitar la pérdida de las partículas a lo largo del eje del campo hay dos posibles opciones: Se puede construir un toro –configuración cerrada– o se puede crear en los extremos una zona de alta densidad de líneas de campo magnético que reflejaría las partículas dentro de la región donde el campo es inferior. Serían los espejos magnéticos.
View inside the ASDEX upgrade tokamak (Axially Symmetric Divertor EXperiment) by the Max Planck Institute, Germany. Source

Elementos básicos para producir la fusión nuclear.

Todo esto de la fusión nuclear suena genial porque podemos obtener energia inagotable de nuestras fuentes de agua marina en todo el planeta, analicemos: Para lograr la fusión necesitamos agua y nuestro planeta esta compuesto en sus 3/4 partes de este abundante elemento en los oceanos que nos rodean. Las moléculas de agua estan compuestas por dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno. Necesitamos entonces para la fusión deuterio y tritio (de acuerdo a la teoría que la sustenta). El primero se puede extraer (como se indicó) del agua de los oceanos. Su abundancia es de un átomo por cada 6.500 átomos de Hidrógeno, lo que significa que con el contenido de deuterio existente en los oceanos (34 gramos por metro cúbico) es posible obtener una energía inagotable mediante la fusión nuclear, y cuyo contenido energético es tal que con la cantidad de deuterio existente en cada litro de agua de mar, la energía obtenida por la fusión nuclear de estos átomos de deuterio equivale a 250 litros de petróleo.
Cápsula de combustible preparada para el reactor de fusión de confinamiento inercial NIF, rellena de deuterio y tritio…
El otro elemento empleado en la fusión nuclear es el Tritio, es el isótopo inestable o radiactivo del átomo de hidrógeno. Está compuesto por un protón y dos neutrones y se desintegra por emisión beta con relativa rapidez, y aunque es escaso en la naturaleza, puede ser generado por reacciones de captura neutrónica con los isótopos del Litio, material abundante en la corteza terrestre y en el agua del mar.
Fusion Nuclear (1/2)

Fusion Nuclear (2/2)

Nuestro problema se reduce entonces a obligar a estos dos elementos (deuterio y tritio) a fundirse para generar la tan ansiada energía... el problema consiste básicamente en que para lograr la unión son necesarias cantidades de energía enormes cuyo coste esta de momento fuera del alcance de presupuesto económico de muchas economias a nivel mundial a demas de que la tecnología necesaria para lograr y mantener la misma aun esta en fase de desarrollo y es objeto de estudio. Para esto grandes potencias a nivel mundial como China, UE, India, Japón, Sur Korea, Rusia y EEUU han unido esfuerzos económicos e intelectuales para lograr vencer las barreras presupuestarias y continuar con la investigación y desarrollo de la tecnología minima para la obtención de la energía de fusión para lo cual se escogio a Francia para albergar el proyecto y actualmente se contruye el ITER (International Thermonuclear Experimental reactor) para las inventigaciones y desarrollo de esta energía.

 
Vista longitudinal del ITER (International Thermonuclear Experimental reactor)  es un reactor nuclear de fusión que se está contruyendo al sur de Francia para el desarrollo de la fusión nuclear.

Este reactor, el ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), actualmente en fase de diseño y construyendose en Francia, está concebido para producir diez veces más energía de la necesaria para inducir la fusión, mediante el modelo Tokamak. Para el diseño y construcción de este gran reactor se han asociado la Unión Europea, Rusia, EE.UU. China, Corea del Sur, India y Japón, ya que el esfuerzo tecnológico y económico no puede ser afrontado por un solo país (El costo estimado total del proyecto se calcula en unos 10.300 millones de euros en los próximos 10 años, es decir para el 2018 y empezar a producir quizá para el 2030). Con una altura total de 30 metros y una anchura de 40, la vasija del ITER, en forma de donut, tendrá un radio de 6,2 metros, 5.400 toneladas de peso, y una capacidad de generación de 500 MW, el equivalente a la producción de una planta eléctrica de tamaño medio. El sistema de confinamiento magnético, fabricado con materiales superconductores, inducirá una corriente eléctrica en el plasma para mantenerlo en condiciones estables. Las temperaturas tan elevadas cambian la materia de estado y la convierten en plasma (muy parecido a los relámpagos). Este plasma, si es rodeado convenientemente por una serie de campos magnéticos, se conseguiría separar la temperatura del interior del reactor, culminando definitivamente el sueño de la fusión. Si bien, algunas particulas de rayos X escaparían de los campos magnéticos calentando el entorno. Para esto, en torno a la reacción, se han construido unas paredes de acero de varios metros de grosos, con tuberias llenas de agua fría. Esto permite que el calor residual sea convertido rápidamente en vapor de agua y, a su vez, el vapor sirva para mover unas turbinas y generar la energía suficiente para mantener encendida la fusión. La reacción de fusión se mantiente, por tanto, por sí misma.

VENTAJAS DE LA FUSION NUCLEAR



Como hemos visto la fusión nuclear no solo plantea soluciones al problema de la energía a nivel mundial, sino que acabaría para siempre con el consumo de combustibles fosiles tales como el petroleo y el carbón, lo cual reduciría el impacto ambiental a nivel mundial ofreciendonos nuevas y mejores oportunidades de desarrollo y sustentabilidad a escala global para siempre.


Entre las ventajas mas destacables de este tipo de energía podemos señalar:
  •     La fusión nuclear es una energía limpia ya que no produce gases nocivos y ademas su generación de residuos nucleares es de muy baja actividad.
  •     Un reactor de fusión nuclear es intrínsecamente seguro ya que la propia reacción se detiene al cortar el suministro de combustible. No depende de ningún sistema externo de seguridad susceptible de errores. tan simple como eso ya que se sustenta a si misma.
  •     Es una fuente inagotable de energía ya que el Deuterio existe en abundancia en la naturaleza y el Tritio es generado dentro del propio reactor a partir del Deuterio. ¿no suena fabuloso?
Aquí un cuadro estadístico comparativo entre la energía generada por tres de las fuentes mas conocidas en la actualidad:
 Con un gramo  de hidrógeno lograríamos, mediante la fusión nuclear, en una hora, más de 11 veces la energía que en un reactor nuclear produciría actualmente mediante fisión y 49 veces más que la energía solar que se consume en un año en España. Concretamente, obtendríamos 173.000 KW/h con un gramo de hidrógeno, mediante fusión nuclear; 3500 KW con la energía solar; y 15000 KW/h en un reactor de fisión nuclear.
Entonces con todos estos antecedentes.... ¿es posible reproducir la energía del sol en la tierra?...

 REFERENCIAS:
http://energia-nuclear.net/ 
http://www.cienciapopular.com/n/Ciencia/Fusion_Nuclear/Fusion_Nuclear.php
http://globedia.com/
Fisica para ciencias e ingenieria - Raymond Serway
Fisica contemporanea - Jones & Childers - Ed Mc Graw Hill
 

10 AÑOS DEL BLOG DE CIENCIA DE DAVID

Este 2016, hace 10 años hice mi primera entrada en este blog de CIENCIA mi objetivo siempre es difundir, enseñar y explicar ciencias de form...