Rutherford

1) Como has podido leer J.J. Thomson fue profesor de Rutherford, que a su vez fue profesor de Hans Geiger. ¿Cómo valoras el hecho de que los investigadores científicos formen a los estudiantes?

El hecho de que los científicos transmitan sus conocimientos y experiencias a sus alumnos me parece una idea muy acertada, ya que los estudiantes tienen a sus profesores no solo como una fuente de donde extraer conocimientos, sino también como un modelo a seguir, unas personas que han llegado muy lejos gracias a su esfuerzo. Los profesores enseñan a sus alumnos todo lo que necesitan para llegar a alcanzar una buena formación, que es exactamente lo que los alumnos esperan de ellos. Por una parte una formación académica (de conocimientos) y por el otro una formación como personas.

El hecho de que en una asignatura tengas, por suerte, un profesor con ganas de explicar y enseñar sus vivencias y deducciones, influye directamente en la manera en la que tratas esa asignatura y como la abordas.

¿Quién si no iba a motivarles y a transmitirles más ilusión? que aquellas personas que han recorrido sus mismos pasos y que han vivido lo que ellos están viviendo…

¿Cuáles son las diferencias entre la Fisica y la Química? Da una interpretación a ambas frases del científico, ¿por qué crees que le otorgaron el premio Nobel de Química y no el de Física?

La física es la ciencia que estudia las propiedades de la naturaleza utilizando un lenguaje matemático. La física se encarga de las propiedades de la materia, la energía, el tiempo etc.…Estudia desde las partículas hasta el nacimiento de las estrellas en el universo.
Esta ciencia no es solo teórica se trata también de una ciencia experimental. Como toda ciencia busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría puede servir para realizar predicciones futuras. Esta ciencia incluye dentro de su campo de estudio la química, la biología, la electrónica…

La química es la ciencia que se dedica al estudio de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, partículas fundamentales (protones, electrones, neutrones) junto a los cambios que experimentan estas durante las reacciones químicas y su relación con la energía.
La química pertenece a las ciencias básicas, ya que aportan conocimientos a numerosos campos (biología, medicina, farmacia etc.…)


“Toda ciencia, o es física, o es coleccionismo de sellos."

Con esto Rutherford quiere decir que toda la ciencia que no se ajusta a la física no es realmente una ciencia, con lo que matiza que la física lo es todo. Esto lo incrementa haciendo una ironía en la que compara el coleccionismo de sellos que no tiene nada que ver con ninguna ciencia.
La física es considerada una ciencia que engloba gran parte de las demás, por lo que Rutherford, al darle tanta importancia a esta ciencia, afirma que todo lo que no pueda ser demostrado con la física, no es ciencia, es decir, como Rutherford lo llama, es coleccionismo de sellos.



“He cambiado muchas veces en mi vida, pero nunca de manera tan brusca como en esta metamorfosis de físico a químico”

Con esta frase Rutherford pretende ironizar acerca del hecho de que a él, un físico, le otorgaran el premio Nobel de química, haciendo bastante referencia, por otra parte, a la anterior cita. Rutherford no solo se queja de el hecho de ser un físico con un Nobel de química, también trata de hablar sobre la mayor importancia que tiene, no solo para él sino para el mundo en general, la Física frente a otras ciencias en concreto la Química. Las razón para que esto sucediera (el hecho de que Rutherford recibiera el Nobel de química), independientemente de lo que Rutherford pensara de su descubrimiento y en general de que la química no era más que una rama de la Física, es que la Academia sueca debía entregar premios a varios trabajos que habían destacado ese año. La institución consideró que el experimento que ganó el Nobel de Física en el año 1908 (fotografía mediante ondas) era aún más físico que el de Rutherford (Sus investigaciones sobre la desintegración de los elementos y los distintos “tipos” de radiaciones como hablaremos a lo largo de la pregunta 4) que, a efectos prácticos, era realmente un experimento mucho más cercano a la química que a su bienamada física. Investigando hemos visto que dos años más tarde casi podría decirse que no existe un premio a un experimento físico ya que el premio Nobel de Física se le otorga a Johannes Van der Waals (ecuación de estado de los gases y los líquidos) solo porque es un poco más “físico” que los avances de Otto Wallach en química orgánica que reciben el Nobel de Química.

TABLA DE PREMIOS NOBEL DE FÍSICA DE LA PRIMERA DÉCADA DEL SIGLO XX:

http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Premio_Nobel_de_F%C3%ADsica#1901-1910

TABLA DE PREMIOS NOBEL DE QUÍMICA DE LA PRIMERA DÉCADA DEL SIGLO XX:

http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Premio_Nobel_de_Qu%C3%ADmica#1901-1910

Sobre todo en estos primeros años podemos observar que cosas como esta ser repiten. Como el hecho de que a Marie Curie le dieran dos premios Nobel en campos diferentes.


3)Investiga sobre la biografía de Nikola Tesla

Tesla fue uno de los inventores más importantes de toda la historia, tanto que llegó a decir que fue el hombre que inventó el siglo xx. Realizó numerosas aportaciones al mundo de la física, aunque estas hayan pasado desapercibidas y camufladas por los inventos de otros inventores.
El instinto desarrollador de su madre le inspiró para estudiar ingeniería mecánica y eléctrica en Australia. Gracias a esto invento: la robótica, el motor eléctrico, las bobinas, los rayos x, el laser básico
el neón, el control remoto, la comunicación inalámbrica, la tecnología del radar...
En 1884, un socio en Europa de Edison le hizo saber acerca de Tesla y Edison decidió contratarle para que el mejorara el diseño de los generadores de la corriente continua. Cuando Tesla alcanzó sus objetivos Edison se negó a pagarle lo prometido lo que hizo de Tesla demitiera.
Pasado el tiempo Tesla debido a su mala situación económica recibió ayuda de la Western Union Company y con estos fondos pudo dedicarse a trabajar en el desarrollo de los componentes necesarios para generar y transportar corriente alterna a largas distancias. Esto le puso en competencia, y disputa directa con Edison que defendía su idea de la corriente continua. Al cabo del tiempo se decidió utilizar la de Tesla ya que veían en ésta un mayor uso y futuro.
Después se dedicó al estudio del campo de las ondas de radio y de las altas frecuencias. Fue poco después cuando apareció en la vida de Tesla Marconi a quien se le atribuyó el premio nobel por su aparato de radio, un aparato que contaba con 17 aportaciones tecnológicas de Tesla, lo que hizo que entraran en disputa. Pero esto no sirvió para derrotar a Tesla, todo lo contrario, fue entonces cuando centró todas sus fuerzas en la construcción de un barco teledirigido y se
Dedicó a la transmisión de energía de forma aérea.

Aquí encontramos un video sobre los puntos tratados en el texto.

dejamos aquí el link de nuestro eje cronológico, aunque pedimos disculpa porque no incluya únicamente los descubrimientos científicos.

www.dipity.com/mariluz

4)
4a) ¿Qué diferencia la fluorescencia de la fosforescencia?

Según el libro, la fluorescencia es extraña luz azulada que esta estimulada por una radiación externa, como al recibir la luz del sol. Esta radiación emana de ciertos minerales e incluso de sustancias orgánicas.

Y sin embargo, la fosforescencia es aquella radiación verdosa que emana de un objeto, y no tiene la necesidad de estar en contacto con otros rayos para que estas radiaciones continuaran iluminando, pero tenían que estar estimuladas por luz normal.

Se pensaba que la presencia de flúor y de fósforo en ambas radiaciones era decisiva, aunque no era una condición vital ni se dependía de ello.


4b) ¿Qué son los Rayos X? ¿Cómo se descubrieron?

Los Rayos X son aquellas radiaciones invisibles que son penetrables en ciertos cuerpos opacos como la piel, tejido, etc. y con ellos es posible realizar fotografías con, normalmente, fines médicos.
Estos rayos fueron descubiertos por Wilhelm Röntgen en 1895, un científico alemán que observó una radiación que surgía del ánodo con unas propiedades especiales mientras experimentaba con los rayos catódicos. Se le llamaron rayos incógnita, al no saber qué eran, de ahí lo de Rayos X, al ser la X la incógnita.
Más tarde, algunos científicos como Becquerel, Rutherford,… empezaron a trabajar con estas radiaciones, y gracias a las cuales hicieron otros muchos descubrimientos.


4c) ¿Qué es la Radiactividad? ¿Cómo fue descubierta?

La Radiactividad es una radiación natural, presente en algunos elementos o minerales, producto de una agitación en los átomos de esa sustancia que lo contiene, especialmente, del núcleo atómico, como descubrió Rutherford.
Sus propiedades son similares a las de los Rayos X, por ejemplo, también puede atravesar cuerpos opacos.
Cada tipo de emisión esta formada por distintas partículas y tiene distintas propiedades.


Fue descubierta por la familia Becquerel y el matrimonio Curie. Antoine Henri Becquerel, descubrió en 1896, para ello tapó una tapa fotográfica de papel negro, para que no le impresionara la luz del Sol, ponía una moneda encima y cubría todo con sal de uranio. Cuando lo exponía al Sol se emitía radiación. Se excitaba la fosforescencia de la sal y había una imagen en la placa. Decidió probar esto en los distintos estados físicos y químicos y el resultado era el mismo. La conclusión fue que era sólo el uranio el que emitía algún tipo de radiación nueva.
Por esto, el matrimonio Curie investigó sobre ello y dedujeron que el origen de la radiación era atómico.

4d)¿Por qué fueron importantes las aportaciones del matrimonio Curie y de Rutherford al trabajo de Becquerel?

La importación de estos científicos fue muy importante, el matrimonio Curie demostró que varias sustancias tenía radiactividad y Rutherford le encontró varias aplicaciones a esta radiactividad y gracias a esto el núcleo atómico. Así, fueron de gran importancia para Becquerel, ya que adquirió mucha importancia su descubrimiento. Sin esta ayuda, no hubiera llegado a tener tanta importancia.

4e)¿Qué son las radiaciones alfa, beta y gamma? Ordénalas energéticamente.

Son tres tipos distintos de radiaciones dependiendo de la radiactividad de nu material. Estas emisiones se diferencian por sus propiedades energéticas y por su composición:

· Alfa: formada por átomos de helio, están cargadas positivamente y son las menos penetrantes.
· Beta: formada por electrones. Es más penetrante que las partículas alfa.
· Gamma: radiación electromagnética y muy energética. Es el más penetrante de los tres tipos de radiaciones.

De tal manera que la menos penetrante es la menos energética, y la más penetrante la que es más energética.

4f)¿Qué es la ley de desintegración atómica?

La ley de la desintegración atómica es una ley formulada por Rutherford gracias a la cual podemos saber con precisión la vida media de los átomos radiactivos.
Por ejemplo, esta desintegración consiste en que un elemento pesado se convierte en uno ligero, y el tiempo que tarda en hacerlo. El uranio tras unos siglos se convierte en plomo, porque el uranio se va transformando en otros elementos radiactivos que también se desintegran y así llega a convertirse en plomo.

CARBONO 14

El carbono-14 es un isótopo del carbono que se utiliza para datar la edad de materiales que contienen carbono. Al ser un isótopo significa que tiene distinto número de protones, y esto le hace radiactivo.

Los organismos biológicos, perdemos carbono-14 continuamente, y cuando morimos, si conocemos la cantidad de carbono-14 que tenemos, podemos datar la fecha de nuestra muerte, e incluso realizar otro tipo de pruebas.
Para calcular estos datos se necesita el objeto y el ritmo de desintegración. Actualmente, sabemos que a los 5730 años de la muerte, el carbono-14 se ha reducido a la mitad.

4g)¿Para qué sirve un contador Geiger?

El contador Geiger fue creado por Geiger y Rutherford en 1908, aunque en un principio únicamente detectaba las partículas alfa. Aunque posteriormente fue mejorado y podía captar un número mayor de radiaciones ionizantes.

Este contador sirve para medir la radiactividad de un objeto o de un lugar, permite contar y registrar todas las partículas alfa emitidas.
Normalmente, está formado por un hilo metálico contenido en un tubo del mismo material, entre ambos dos, hay un espacio relleno de gas.
Cuando una sustancia es radiactiva, uno o varios iones o electrones entran en el tubo y desprenden electrones, éstos son atraídos al hilo gracias a su carga positiva.
Así, empieza a ganar energía y a liberar cada vez más electrones.
Cuando una partícula radiactiva se introduce en un contador Geiger, se produce un breve impulso de corriente eléctrica, y así, gracias a estos impulsos se puede medir la radiactividad.



5) Explica cómo se llevó a cabo el experimento de Rutherford. Si quieres, puedes hacerlo con un pequeño vídeo, que simule el experimento. ¿Por qué no funcionó con Mica, sí con pan de oro y mejoró mucho con pan de platino? Comenta la frase: "Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara"





Hemos encontrado dos vídeos que explican el experimento de Rutherford, están en inglés, el primer vídeo amplia mucho más la información, el segundo lo hace más sencillo.

El modelo atómico de Rutherford mantenía el planteamiento de Thomphson, de que los átomos están constituidos (en parte) por unas partículas electrones, pero su explicación sostenía que todo átomo estaba formado por un núcleo y una corteza. El núcleo debía tener carga positiva, un radio muy pequeño y en él se concentraba casi toda la masa del átomo. La corteza estaría formada por una nube de electrones que orbitan alrededor del núcleo.
Según Rutherford, las órbitas de los electrones no estaban muy bien definidas y formaban una estructura compleja alrededor del núcleo, dándole un tamaño y forma indefinida. También calculó que el radio del átomo, según los resultados del experimento, era diez mil veces mayor que el núcleo mismo, lo que implicaba un gran espacio vacío en el átomo.


El experimento consistió en "bombardear" con un haz de partículas alfa una fina lámina de oro y observar cómo las láminas de diferentes metales afectaban a la trayectoria de dichos rayos.
Las partículas alfa se obtenían de la desintegración de una sustancia radiactiva, el polonio. Para obtener un fino haz se colocó el polonio en una caja de plomo, el plomo detiene todas las partículas, menos las que salen por un pequeño orificio practicado en la caja. Perpendicular a la trayectoria del haz se interponía la lámina de metal. Y, para la detección de trayectoria de las partículas, se empleó una pantalla con sulfuro de zinc que produce pequeños destellos cada vez que una partícula alfa choca con él.
El átomo esta constituido por una zona central, a la que se le llama núcleo, en la que se encuentra concentrada toda la carga positiva y casi toda la masa del núcleo.
Hay otra zona exterior del átomo, la corteza, en la que se encuentra toda la carga negativa y cuya masa es muy pequeña en comparación con la del átomo. La corteza esta formada por los electrones que tenga el átomo.
Los electrones se están moviendo a gran velocidad en torno al núcleo.
El tamaño del núcleo es muy pequeño en comparación con el del átomo (unas 100.000 veces menor)


La mica estaba hecha de átomos de carga eléctrica positiva con electrones. Desde el punto de vista eléctrico, los átomos no tenían porque desviar la partícula alfa. La mica es muy gruesa, es por eso que dificulto el experimento ya que como las partículas alfa era tan grandes, deterioró la mica.Al realizarlo con pan de oro, el experimento salió mejor ya que éste es menos grueso(era uno de los elementos de la época que se podía hacer en láminas más finas) y las partículas alfa si pudieron atravesar el pan de oro. Y al realizarlo con platino los resultados obtenidos fueron asombrosos ya que al ser el platino tan fino, las partículas alfa pudieron atravesar el platino con mucha facilidad.

"Es como si se disparara un obús naval de buen calibre sobre una hoja de papel y rebotara"

Rutherford quiso hacer una comparación como si estuviera describiendo la forma en la que la partícula alfa que en un principio se creyó una partícula extremadamente poderosa y potente, y la hizo rebotar contra la lámina de platino tan fina como se podía hacer, que parecía carecer de todo tipo de resistencia, y está partícula alfa rebotó de esta lámina. Fue tan sorprendente e inimaginable que Rutherford enunció esta frase.

6)Describe el modelo de Rutherford y sus limitaciones. ¿Por qué el equipo de Rutherford se puede considerar el padre de la interacción nuclear (piensa en qué lo ocurriría a los protones si no existiera dicha interacción)? ¿Qué son las 4 interacciones fundamentales de la naturaleza?


Para Rutherford, el átomo era un sistema planetario de electrones girando alrededor de un núcleo atómico pesado y con carga eléctrica positiva que posee un núcleo central pequeño, con carga eléctrica positiva, que contiene casi toda la masa del átomo.
Para él, los electrones giran a grandes distancias alrededor del núcleo en órbitas circulares y la suma de las cargas eléctricas negativas de los electrones debe ser igual a la carga positiva del núcleo, ya que el átomo es eléctricamente neutro.
Rutherford no solo dio una idea de cómo estaba organizado un átomo, sino que también calculó cuidadosamente su tamaño (un diámetro del orden de 10-10 m) y el de su núcleo (un diámetro del orden de 10-14m). El hecho de que el núcleo tenga un diámetro unas diez mil veces menor que el átomo supone una gran cantidad de espacio vacío en la organización atómica de la materia lo cual da mucho que pensar. Podría decirse que la materia está fundamentalmente vacía, al menos de partículas materiales.

A Rutherford se le considera el padre de la interacción ya que gracias a él sabemos que gracias a la interacción nuclear fuerte la fuerza hace que los núcleos permanezcan unidos.

Existen cuatro tipos de interacciones fundamentales: La interacción gravitatoria, la interacción electromagnética, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. Estas 4 interacciones son, por ahora, las que rigen nuestro universo y decimos por ahora y nuestro porque están sujetas al cambio y porque no sabemos nada del universo.

Interacción gravitatoria:

Sir Isaac Newton, aupado a los hombros del gigante Galileo, lanzó la siguiente hipótesis que más tarde se comprobaría: Los movimientos de dos cuerpos en la Tierra están regido por las mismas leyes físicas que el movimiento de los planetas. Así, en su libro Principia, expone lo que hoy es llamado ley de la gravitación universal (producto de las masas que se atraen y de la inversa del cuadrado de la distancia) y que se da en todo nuestro universo y afecta a toda partícula que tenga masa. Es la menos intensa de todas pero con alcance infinito (a medida que avancemos en la explicación explicaremos estos conceptos). Como hemos dicho afecta a todo lo que tenga masa y la hipotética partícula inmaterial que permite la interacción es el gravitón. Hipotética porque no se ha demostrado su existencia.

Interacción electromagnética:

Es la interacción que se establece entre las partículas con carga eléctrica atrayéndose o repeliéndose.
Las partículas interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre esas partículas cargadas. Es decir con respecto a la anterior fuerza la condición para que se diese esta interacción sería la carga frente a la masa y la vía para que se establezca una interacción es el fotón frente al hipotético gravitón.
El electromagnetismo también tiene un alcance infinito pero es más intensa que la gravedad. Esto se puede observar haciendo un sencillo experimento: Si frotamos un globo contra nuestro pelo durante un rato y lo ponemos en la pared el globo se quedará adherido a la misma y no caerá. La fuerza establecida entre la pared y el globo es mayor que la que hace el globo caer.

Interacción nuclear Fuerte:

Si nos hemos parado a pensar alguna vez en la estructura atómica nos hemos podido dar cuenta de que, según lo que sabíamos, el sistema no funcionaba: Como podían coexistir en un mismo núcleo dos o más partículas con la misma carga (protones (+)). La fuerza nuclear fuerte es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protón y neutrón) que coexisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo (positiva) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y a los protones. Es, por lo tanto, más intensa que las otras dos pero su alcance es mínimo (10-15m) que es aproximadamente el radio de un núcleo. Todo núcleo se ve afectado por esta interacción y, si rebuscamos en lo que sabemos hoy de los átomos, todos los hadrones (partículas con quarks) se ven afectados. Dentro del átomo tenemos los leptones (indivisibles hasta día de hoy) encabezados por los electrones y, por otra parte contamos con los hadrones, partículas divisibles en otras más pequeñas (quarks), como lo son los protones y los neutrones. Los leptones no se ven afectados pero los hadrones si, es decir, todo lo que se salga de ese núcleo no se ve afectado. La interacción se transmite mediante unas partículas inmateriales denominadas gluones.

Interacción nuclear débil:

Es la más “rara” de todas. A grandes rasgos podemos decir que un protón tiene la capacidad de desintegrarse espontáneamente dando lugar a un neutrón. Esto rompe con nuestros conocimientos de conservación de la energía por lo que los científicos investigan y deducen que el protón (+) al desintegrarse da lugar a un neutrón más un electrón y un neutrino, que hace que se conserve la carga eléctrica. Es la que se encarga de “romper” espontáneamente núcleos atómicos. El efecto más familiar es la radiactividad y es la base de la energía nuclear de fisión. La palabra "débil" deriva del hecho de que su intensidad con respecto a la fuerte es 1013 veces menor. Aun así esta interacción es más fuerte que la electromagnética y que, obviamente, la de gravitación a cortas distancias.


7)Crea tu propio "escudo científico" (buscando tu propio lema científico) tal y como hizo Rutherford al ser nombrado varón.

La curiosidad mato al gato, pero sin esta el gato no se hubiera comido al ratón.
Este es el lema de nuestro escudo, es un escudo muy simbólico, ya que está formado por símbolos que representar la ciencia y a su vez a nosotras.
El lema es probablemente, lo más importante del escudo, ya que sin él no habríamos podido ser capaces de elaborar el resto del escudo.
La frase es bastante reflexiva, con este lema, queremos decir que los científicos, especialemente Rutherford (como hemos podido apreciar en el capítulo 9 del libro), llegaron a ser tan importantes y a realizar tales descubrimientos gracias a su curiosidad e interés. Sin estos factores tan importantes no habría llegado a ningún tipo de deducción, fue el experimentar, es decir, la curiosidad por lo que nos rodea, lo que le hizo darse cuenta de tales cosas, aunque no siempre fuera afortunado en el sentido científico. Por ejemplo, no recibió el Premio Nobel de Física aún habiendo realizado unos descubrimientos espectaculares que sin duda alguna sin éstos los demás científicos no podrían haber llegado a ningún tipo de deducción.

Hemos colocado en parte superior una corona, representado así a Rutherford, considerado por muchos como el padre de la física por sus grandes avances en la ciencia.
El árbol y los mundos que se encuentran a los lados se refieren a la naturaleza, especialmente del privilegio tan grande que tenemos, sease la Tierra. De esta forma hacemos honor a la biología.
Queremos representar de alguna manera la química dibujando un Erlenmeyer, siendo un herramiento casi vital en el laboratorio químico.
Las órbitas hacen referencia al gran avacen que hizo Rutherford, descubriendo que los átomos estaban formados por núcleos con carga postiva y a su alrededor giraban partículas(electrones) con carga negativa. Este nuevo modelo atómico cambió completamente las antiguas ideas que había sobre la estructura de los átomos. A su vez, estas órbitas hacen que en centro del escudo sea haga como núcleo atómico de este.
El gato con el ratón dentro se refieron al nuestro lema que consideramos tan importante y vital en cualquier científico.
No sabemos si se puede apreciar bien, pero el gato tiene una lengua, como la famosa fotografía de Albert Einstein, un gran, importantey memorable científico.