sábado, 1 de octubre de 2011

Arrolla la sed

Parece mentira, pero hay gente que no "cree" en la mecánica cuántica. Fui abordado por uno de ellos en un parque de Porto Alegre hace poco, un fulano que me preguntó mi "opinión" (!) sobre la mecánica cuántica. Voy a decirlo de una vez por todas, porque en este blog no nos callamos nada. Si quieren saber mi opinión sobre la mecánica cuántica, estoy a favor.

Chistes aparte, forma parte del relativismo cultural que se vive desde hace un tiempo la idea de que las teorías científicas son "opiniones" de los científicos. Tal vez contribuye el hecho de que la palabra "teoría" tiene un significado mucho más vago en el lenguaje cotidiano. "Yo tengo la teoría de que la Selección tendría que jugar con más delanteros", dice un tipo después de ver el partido con Brasil el miércoles pasado. Una teoría científica no es eso, pero es un tema un poco aburrido para tratarlo de manera abstracta. Es mucho mejor señalar algunos fenómenos típicamente cuánticos, fenómenos que no podrían existir si la mecánica cuántica no fuera verdadera. La vida cotidiana moderna tiene varios ejemplos: la electrónica basada en semiconductores que hace funcionar todo hoy en día, el láser que se usa en tantos dispositivos (además de molestar a los arqueros antes del tiro libre). Y la familiar fluorescencia, que también es un típico fenómeno cuántico de la vida moderna.

La fluorescencia, demás está decir, es lo que hace funcionar las lámparas ídem. Hay también una fluorescencia inesperada que está ilustrada en la foto de aquí al lado. ¡El agua tónica es fluorescente! Aquí se ven un par de vasos, el de la izquierda con Paso de los Toros y el de la derecha con agua. Arriba están iluminados por una luz negra y abajo por una luz normal. El ultravioleta de la luz negra hace brillar por fluorescencia la quinina, que es el ingrediente amargo del agua tónica. No dejen de hacerlo en casa, el efecto es más hermoso que lo que la foto muestra. La fluorescencia de la quinina es un efecto inesperado y secundario con respecto a su principal uso como tratamiento de la malaria. Los ingleses popularizaron su uso en la India, y acabaron mezclándola con soda para hacer agua tónica, y con un toque de gin extra para hacer gin tonic. La quinina es un producto natural cuya única fuente conocida es cierto árbol del Perú, y cuando se descubrieron sus propiedades medicinales se convirtió en el principal tratamiento de la malaria desde el siglo XVII al XX. La cantidad que hay en el agua tónica es muy pequeña, pero aparentemente la quinina pura se ve fluorescer a plena luz del sol. Todavía no encontré dónde comprar quinina pura para probar el efecto (¡y hacer mi propia agua tónica!).

La fluorescencia es también la causa de hermosos fenómenos astronómicos, como el ejemplo de aquí al lado. Se trata de la Nebulosa Laguna (número 8 en el catálogo del señor Messier). Es una de las joyitas del cielo cercano al centro de la Vía Láctea, que se cierne casi en el cenit desde nuestras latitudes en esta época del año. La región que va desde la cola del Escorpión hasta el asa de la Tetera de Sagitario explota de estrellas, cúmulos y nebulosas que hasta el principiante más ingenuo, dotado del intrumento más sencillo, puede disfrutar. La Nebulosa de la Laguna es una gran nube de gas y polvo interestelar, de unos 50 años luz de diámetro y a unos 5000 años luz de nosotros, casi exactamente en la dirección del centro de la Galaxia. En esta foto se la ve con el característico color rosado de las regiones de gran actividad de formación estelar. Ese color es el resultado de la intensa radiación ultravioleta de las estrellas jóvenes. El ultravioleta interactúa con el hidrógeno de la nube y lo hace brillar por fluorescencia con un rojo purísimo de 656 nanómetros de longitud de onda. El mecanismo es así: el ultravioleta ioniza los átomos de hidrógeno, es decir les arranca un electrón, que normalmente vive su vida tranquilo en el nivel energético más bajo de su átomo. El electrón supercargado rápidamente se vuelve a ligar a un protón (núcleo del hidrógeno) y va "cayendo" por los sucesivos niveles de energía del átomo que, como explica la mecánica cuántica, son discretos. En cada una de estas caídas pierde un cachito de energía en forma de un fotón de luz, siempre de los mismos colores. En los cursos de cuántica elemental (inclusive cuando uno aprende la física del átomo en la escuela secundaria) se llama serie de Balmer a esta secuencia de transiciones del átomo de hidrógeno. El anteúltimo salto, del nivel 3 al 2, produce el fotón rojo característico, llamado H-α.


La fluorescencia era uno de los temas favoritos del gran Enrique Gaviola en sus años jóvenes, tema en el que hizo contribuciones significativas cuando la mecánica cuántica estaba en formación. Ya prometí hablar más de Gaviola, y ahora lo vuelvo a prometer. Las fotos son mías mías mías, pero si las quieren usar pueden hacerlo, mencionando su origen y avisándome. Gracias.

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2 comentarios:

  1. No sabía que todavía hay quienes "no creen" en la mecánica cuántica. Pero en otros campos de la ciencia es mucho peor. En el link hay una nota interesante sobre método cientíco, planetas de diamante y cambio climático, escrita por uno de los astrónomos que descubrieron un planeta que podría ser de diamante (in english, sorry)

    http://theconversation.edu.au/diamond-planets-climate-change-and-the-scientific-method-3329

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  2. Hola Guillermo:
    Lo del Paso de Los Toros ya lo estoy probando. Muy bueno.
    Aporto mi granito de arena: Un evento de la mecánica cuántica que influye directamente en el mundo macroscópico es el del efecto túnel. Gracias a este efecto la fusión nuclear en las estrellas se produce a temperaturas muy inferiores de las que se necesitarían si no existiese tunelamiento.
    Saludos!

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