1. CIENCIAS PARA O MUNDO CONTEMPORÁNEO ESCALAS DE LONXITUDES NO UNIVERSO: . DENDE MÁIS PEQUENO Ó MÁIS GRANDE (e viceversa) Jaime Álvarez Muñiz e Carlos Pajares Vales Depto. Física de Partículas, USC
2. Nas seguintes diapositivas verás un cadrado vermello coma éste: A lonxitude do lado do cadrado é aproximadamente igual a lonxitude que aparecerá indicada na diapositiva.
4. Vamos facer unha viaxe a moi alta velocidade, aumentando o lado do cadradro de 10 en 10.
5. Comezamos con 10 -2 metros = 1 centímetro, e aumentamos as distancias en múltiplos de 10, ou sexa: 10 -2 metros = 0,01 m = 1 centímetro = 1 cm 10 -1 m = 0,1 m = 10 cm 10 0 m = 1 m = 100 cm 10 1 m = 10 m 10 2 m = 10 x 10 = 100 m 10 3 m = 10 x 10 x 10 = 1.000 m = 1 km 10 4 m = 10 x 10 x 10 x 10 = 10 km ... e así sucesivamente ... ... ata os confíns do Universo.
18. A órbita da Lúa en torno á Terra. 10 9 m 1 millón de km !
19. Parte da órbita da Terra ó redor do Sol (en azul) 10 10 m 10 millóns de km
20. 10 11 m 100 millóns de km Órbitas de Venus , Terra e Marte
21. Órbitas de: Mercurio, Venus , Terra , Marte e Xúpiter 10 12 m 1.000 millóns de km
22. Chegamos ó límite do Sistema Solar, podemos observar a órbita de todos os planetas... ... Plutón incluído 10 13 m 10.000 millóns de km
23. 10 14 m 100.000 millóns de km Decimos adeus ó Sistema Solar que comeza a desaparecer no medio do universo...
24. O Sol pasa a ser unha pequena estrela no medio doutras miles... 10 15 m 1 billón de km !!
25. Mediremos a partir de agora as distancias en “anos-luz” A “nosa estrela” o Sol aparece moi pequena, hai centos de miles de estrelas !! 10 16 m 1 ano-luz
31. Comezamos a ver os bordes da Via-Láctea 10 21 m 100.000 anos-luz 1 trillón de km !!!
32. Xa se ven toda a Via-Láctea e tamén outras galáxias !! 10 22 m 1 millón de anos-luz
33. A nosa galaxia non é máis que unha de tantas no universo, con inmensos espazos baleiros entre elas.... Poderíamos aumentar todavía máis o lado do noso cadrado pero xa é hora de volver a casa.... 10 23 m 10 millóns de anos-luz
34. 1 m 100 m 100 km 10.000 km 10.000 millóns de km 1 ano-luz 1 millón de anos-luz
68. Un novo cambio de unidades: 0,0001 micras = 1 Angström Aparecen as nubes de electróns do átomo de Carbono... 10 -10 m 1 Angström
69. Perdidos na nube de electróns do átomo de Carbono... ou perdidos entre as estrelas? 10 -11 10 picómetros 0,1 Angström
70. Un inmenso espazo baleiro entre o núcleo atómico e as órbitas de electrones. Se a catedral de Santiago fose do tamaño dun átomo, o núcleo sería do tamaño dunha mosca... 10 -12 m 1 picómetro 0,01 Angström
71. O núcleo do átomo de Carbono é visible, e parece ter algo dentro... 10 -13 m 0,1 pico-metros 0,001 Angström
72. O núcleo está formado de partículas chamadas nucleóns: protóns e neutróns. 10 -14 m 0,01 picómetros
73. Cambiamos de unidades: 0,001 picómetros = 1 fentómetro ou 1 fermi Estamos vendo o interior dun protón. Os protóns están constituídos por partículas ‘quark’ de “cor”, todavía máis pequenas... 10 -15 m 1 fentómetro
74. É o límite da materia... polo de agora non sabemos que hai dentro dos quarks... 10 -16 m ? 0,1 fermi
75. Unha boa pregunta na que reflexionar... ¿Haberá algo despois destos límites? ¿Hai límites?
76. Partículas elementais e a orixe do Universo Jaime Álvarez Muñiz e Carlos Pajares Vales - Depto. Física de Partículas, USC Ciencias para o Mundo Contemporáneo
77. ¿De qué está feito o mundo que nos rodea? ¿Cómo se mantén unido? Dúas preguntas fundamentais:
78. ¿De qué está feita a materia ? 1 1/2 1/2 2 1/2 3 1/2 4 1/2 5 1/2 6 1/2 7 1/2 8 1/2 9 1/2 10 1/2 11 1/2 12 1/2 13 1/2 14 Se facemos esto mismo otras 70 veces !! chegaremos a conseguir UN ÁTOMO. Collamos un trozo de materia, por exemplo… 16384 trociños CHOCOLATE
79. Helio (He) Neon (Ne) Todos os átomos teñen un núcleo con carga positiva, e electróns con carga negativa orbitando ó seu arredor . O átomo pódese dividir !
80. Evidenc ia de sub e structur a no átomo (Rutherford 1911) Partículas alpha (carga positiva) Pero… ¿e o núcleo?, ¿es indivisible ? 1 Angström =10 -10 m
81. O núcleo se pode dividir ! O núcleo atómico contén protóns de carga positiva e neutróns sen carga. 10 -14 m Pero… ¿e os protóns e neutróns?, ¿son indivisibles ?
82. Pois non… os protóns e neutróns tamén se poden dividir ! Protón Neutrón 1 fermi = 10 -15 m Neutróns e protóns cont eñen “quarks” up e down Pero… ¿e os quarks?, ¿tamén se poden dividir? u d u u d d
83. < 10 -18 m ? Non hai evidencia experimental Pero… ¿e os quarks?, ¿tamén se poden dividir? ¿E os electróns?, ¿se poden dividir? Hai evidencia experimental de que non… u d d
84. … hoxe sabemos que a materia está feita de átomos , os átomos están feitos de protóns , neutróns e electróns , os protóns e neutróns están feitos de quarks e éstos, a súa vez, ó igual que os electróns, pode (ou non) que estean feitos de partículas incluso MÁIS elementais... En resumo… NUCLEÓN ~ 10 -15 m NÚCLEO ~ 10 -14 m ÁTOMO ~ 10 -10 m QUARKS Quarks Neutrón Electrón Protón Átomo
85. Outra partícula elemental: o fotón O efecto fotoeléctrico: Un raio de “luz” pode arrancar electróns da materia porque a “luz” está formada por partículas chamadas fotóns Luz incidente Electróns arrancados Einstein (1905)
86. Ademáis da materia existe a antimateria + = 1 gramo de materia 1 gramo de antimateria Liberan una enerxía equivalente á da explosión dunha bomba atómica E = m c 2
87. A antimateria prodúcese en aceleradores de partículas… mais non hai perigo !! Se collemos toda a antimateria producida nos aceleradores nun ano e a desintegramos contra materia, a enerxía liberada só chegaría para quentar unha taza de café
88. ¿Qué mantén unida á materia? Existen 4 forzas fundamentais na Naturaleza: Gravitatoria Electromagnética Forte Feble As interaccións entre partículas se producen por intercambio de outras partículas elementais.
91. É como nunha radiografía… Bombardeamos partículas (fotóns = raios X) contra un branco (o corpo humano) e do que observamos no detector (a radiografía) sacamos conclusións acerca do que hai no interior…
92. Exemplo dun acelerador de partículas: a TV No tubo dunha TV aceléranse electróns que ó chocar contra a pantalla da TV producen a imaxe que vemos. ! Un acelerador de partículas na miña propia casa !
99. O descubrimento de Hubble No ano 1929 o astrónomo estadounidense Edwin Hubble fixo un dos descubrimentos máis importantes do século XX Hubble observou que as galaxias no ceo non estaban quietas, polo contrario se moven e de feito aléxanse unhas das outras !!
100. A expansión do Universo As galaxias se alexan unhas das outras porque o Universo se está expandindo a medida que o tempo pasa, e arrastra ás galaxias consigo na súa expansión. Imaxina un globo no que pintamos puntos que representan as galaxias e o inflamos
101. O “Big Bang” Se vamos hacia atrás no tempo, no pasado as galaxias estiveron máis xuntas, e o Universo era máis pequeno. Chegaríamos así a un instante no tempo no que toda a masa, a enerxía, e o espacio do Universo están concentrados nun punto de densidade enorme… a orixe do Universo , o Big Bang ou Gran Explosión. É debido ó Big Bang que o Universo está todavía expandíndose. O Big Bang ocorreu fai ~ 13.700 millóns de anos !! Big Bang Tempo
