Fisica General Burbano

24 FÍSICA. MAGNITUDES FÍSICAS. SISTEMAS DE UNIDADES. ERRORES EN LAS MEDIDAS
ta, la máxima precisión con que se ha llegado a medir el tiempo ha sido con el llamado reloj atómico,
que se basa en el hecho de que con haces de rayos láser se pueden frenar átomos hasta una
velocidad correspondiente a una millonésima de grado kelvin por encima del cero absoluto. Estos
átomos fríos constituyen excelentes «péndulos» para los relojes atómicos porque a bajas temperaturas
se puede medir su frecuencia natural con gran precisión.
En la actualidad se consigue una precisión de una parte en 10 14 (atraso o adelanto de un segundo
en 3 millones de años). En el 2005 se colocará en la Estación Espacial Internacional un reloj
de cesio, llamado PARCS (Primary Atomic Reference Clock in Space), capaz de funcionar con un
margen de error de un segundo en 10 16 , que probará algunas predicciones de la Teoría de la Relatividad
General de Einstein al funcionar más lentamente que uno en la superficie terrestre debido
a la diferencia de la intensidad del campo gravitatorio en ambas posiciones.
La tecnología probada en el PARCS permitirá en el 2006 una nueva generación de relojes, llamada
RACE (Rubidium Atomic Clock Experiment) que conseguirá una precisión de una parte en 10 17 .
I – 28. Medidas indirectas de tiempos elementales y máximos
Las medidas más pequeñas de las que podemos hablar, se realizan por la técnica de la medida
de distancias y velocidades. Un experimento realizado en estos últimos años por esta técnica ha
sido el cálculo del tiempo de vida de la partícula mesón p 0 , observando la señal microscópica, del
orden de 10 – 9 m, dejada en una emulsión fotográfica, en la cual habían sido creados mesones p 0 ,
y sabiendo que éstos viajan a una velocidad muy aproximada a la de la luz, deducimos que «vivió»
durante unos 10 – 16 segundos.
Con esta técnica, podremos hablar de la longitud del núcleo de hidrógeno, recorrida a la mayor
velocidad conocida (la luz) y obtendríamos un tiempo de 10 – 24 segundos.
Actualmente se admiten en el lenguaje científico, cantidades tan pequeñas como 10 – 43 s, tiempo
transcurrido después del gran estallido, conocido habitualmente con la expresión inglesa big
bang con el que se cree se comenzó a formar el Universo, hasta que aparecen los quarks. Más cerca
del big bang, ni siquiera las teorías más recientes permiten ir más allá, por lo que hemos de detenernos
en el umbral del tiempo en tal cantidad.
Para la medida de tiempos largos que tengan un posible significado físico, vamos a emplear
como unidad el EON = 10 9 años (mil millones de años), que simbolizaremos por e.
El procedimiento para la medida de tiempos largos, está basado en las leyes de la radiactividad
y concretamente en la vida media de distintos elementos de la tabla periódica. Esta técnica
aplicada al análisis de los vestigios dejados por el Homo erectus en el África central y al que se
llamó Toumai («Monos del sur», aunque se hallasen más próximos a los seres humanos que a los
monos), nos confirman que su primera evolución se produjo hace 7 × 10 6 años. Aplicadas estas
técnicas a determinadas rocas nos llevan a la conclusión de que la edad de la Tierra es de 4,6 e.
Al Universo se le atribuye una edad de unos 15 e, tiempo en que tuvo lugar el big bang. Este no es
el máximo de tiempo del que se puede hablar, puesto que hay posibilidad de más tiempo en el futuro;
así por ejemplo el Sol puede permanecer por los menos durante 12 eones en la secuencia
principal en que estaba desde poco después de su formación; dado que el Sol se formó hace
4,6 e, sólo han transcurrido tres octavas partes de la vida de su secuencia principal. Existen estrellas
como la Barnard y la Próxima Centauro que tienen unas vidas de secuencia principal, goteando
sus débiles fragmentos de radiación, durante un total de 200 e. Más allá de este tiempo sólo
cabe prolongar su duración, en conexión con las vidas medias de miles de millones de eones de
algunos átomos radiactivos; naturalmente, cuanto más larga sea la vida media, más difícil será detectar
las pocas descomposiciones que se producen y medir el valor actual de la vida media. Se supone
para el elemento llamado Molebdeno-130 una vida media de 600 millones de eones; como
consecuencia de ello, ¿es posible que cada átomo se pueda descomponer si se espera un tiempo
suficiente? Aparentemente, todos los átomos se han formado a partir de Hidrógeno-1 cuando se
produjo el big bang y posteriormente en el núcleo de las estrellas; como el núcleo del Hidrógeno-1
es un protón ¿se descompondrán en protones individuales todos los átomos si esperamos lo suficiente?
¿es posible que ni los protones sean estables, descomponiéndose en partículas de menor
masa y el Universo esté compuesto sólo de electrones, neutrinos, fotones, quarks y, quizás, gravitones?
Según las teorías actuales se le supone al protón una vida media de 10 22 e. La cosmología
actual no puede predecir si el Universo finalmente se contraerá en un proceso inverso al que sigue
actualmente para terminar en el «big crunch», o si seguirá expandiéndose indefinidamente, en
cuyo caso la magnitud del tiempo se haría infinita.
I – 29. Masa
A medida que vayamos estudiando los fenómenos físicos en los que interviene la materia,
tendremos que distinguir entre masa pesante o gravitatoria y masa inerte; sus definiciones serán
comprendidas por el lector cuando haya llegado en sus estudios al capítulo V, sin embargo vamos
a adelantar éstas, que serán comprendidas por aquellos que hayan estudiado un curso de Física
elemental.
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