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jueves, febrero 02, 2006

Rayos cósmicos y los 4 Fantásticos

Carátula de Los Cuatro FantásticosHace poco he podido ver en DVD la peli de los 4F, pese a las advertencias en contra. Pero un friki está obligado a ver cualquier película basada en un cómic (sobre todo si es de superhéroes). Como ya había comentado Fernando (en un envío sobre Cara a Cara), lo primero ante lo que alcé las cejas fue ante la existencia de una nube de rayos cósmicos que sigue una órbita alrededor de la Tierra.

Venga, vale, es una película de superhéroes. Hay que creerse que los rayos cósmicos te pueden dar superpoderes, o que existen trajes de algo llamado "moléculas inestables" que adquieren los mismos poderes. Pero cuando se habla de algo que sí existe, como los rayos cósmicos, qué menos que hacerlo con un poco de propiedad.

¿Qué son los rayos cósmicos? Pues es un nombre genérico que se le da a todo tipo de partículas elementales de alta energía, y radiación gamma de alta frecuencia. La radiación gamma es radiación electromagnética, es decir, fotones, y por tanto difícilmente pueden formar una nube y orbitar alrededor de algo (recordemos que los fotones viajan a la velocidad de la luz).

¿Y el resto de partículas? Pues son en su mayoría protones y partículas alfa (núcleos de helio, es decir, dos protones y dos neutrones juntitos), con algunos electrones y neutrinos ocasionales. La energía de los rayos cósmicos formados por estas partículas, corresponde a la energía cinética de las mismas. Por definición, los rayos cósmicos tienen muy alta energía, lo que quiere decir que las partículas que lo forman viajan a gran velocidad.

¿Cómo de rápido viajan? Bueno, la energía de los rayos cósmicos oscila entre un margen enorme, de unos 14 órdenes de magnitud (es decir, los de más alta energía son tienen 100 billones de veces más energía que los de más baja). Los rayos cósmicos de más baja energía (y por tanto, los mas lentos), son precisamente los que provienen de nuestro sol, cuya energía oscila entre 10 KeV y lo 100 KeV. ¿Qué es eso de KeV? Cuando se habla de la energía de partículas elementales, se suele utilizar una unidad de energía llamada electronvoltio (eV) que equivale a unos 1,6 × 10-19 julios.

Conociendo la energía cinética y la masa, podemos calcular la velocidad de cualquier partícula con la conocida ecuación E = (1/2) mv2. Puesto que los rayos cósmicos son en su mayoría protones, vamos a empezar por ahí. La masa de un protón es de unos 1,67 × 10-27 kg. La energía más baja de un rayo cósmico es de 10 KeV, que corresponde a unos 1,6 × 10-15 julios. Eso me sale (si no me he equivocado con los cálculos) una velocidad de 1,38 × 106 m/s, es decir 1.380 km/s. Esta velocidad supera con creces la velocidad de escape de la Tierra, que es de 11,2 km/s. Supera también la velocidad de escape del Sistema Solar (desde nuestro planeta) de 42,1 km/s, e incluso ¡la de la Via Láctea! (siempre desde nuestra posición) que es de unos 1.000 km/s. Obviamente, una partícula viajando a esa velocidad, nunca podrá orbitar en torno a la Tierra, ni a nuestro Sistema Solar.

¿Y las partículas alfa? Son más pesadas, por lo que para tener la misma energía cinética necesitan menos velocidad. Veamos, una partícula alfa está formada por dos protones y dos neutrones. Un neutron tiene aproximadamente la misma masa que un protón, por lo que una partícula alfa tiene 4 veces la masa de un protón. Puesto que la energía cinética es directamente proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad, si la masa es 4 veces mayor, la velocidad será 2 veces menor (22 = 4). Es decir, la velocidad de una partícula alfa de 10 KeV sería de unos 690 km/s, que si bien ya no supera la velocidad de escape de nuestra galaxia (desde el Sol), sigue siendo mucho mayor que la velocidad de escape del Sistema Solar (desde nuestro planeta). No digamos la de la Tierra.

Así pues, es imposble que exista algo parecido a rayos cósmicos que orbitan nuestro planeta, ya que la energía de dichas partículas deben ser más de 60 veces menor, y por definición, ya no serían rayos cósmicos. En este aspecto, el cómic original era más acertado, ya que los cuatro protagonistas reciben una dosis de rayos cósmicos simplemente porque el cohete espacial no estaba bien blindado contra ellos.

11 comentarios:

  1. Estos de "jolivud" siempre tienen que estar metiendo mano a peor, aunque no sea mala-ciencia. Como el hecho de que Peter Parker no se pudiese fabricar el mismo los lanza telarañas, cito de memoria las palabras del productor: "...porque pareceria un superdotado y un friki de la ciencia...". Pues claro! Ese es Peter Parker!!

    En fin, me quedo con la frase de Ciclope cuando Lobezno se queja de su traje negro:
    "-Que preferirias... licra amarilla?" (sic)

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  2. Yo tenía las cosas muy claras: 4 fantásticos, rayos cósmicos: Hulk, gamma. ¿Y ahora me dices que los cósmicos son también gamma? me tiras los esquemas, pero en fin, para eso está la ciencia ¿no?

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  3. Gracias por nombrarme. Te sigo desde hace mucho, tu blog es de mis favoritos.

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  4. He topado por casualidad con este blog y me ha encantado. De echo en cuanto tenga un hueco te linkeo al mio. Enhorabuena por tan estupendo trabajo.

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  5. Me imagino que lo que se hace es suponer toda la masa concentrada en el centro de gravedad y calcular así la velocidad de escape de todo el sistema solar. Por supuesto que es un sistema móvil, pero supongo que la velocidad de escape que se calcula es una especie de media de todas las posiciones de todos los planetas.

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  6. El 99,86% de la masa del Sistema Solar está en el Sol, así que supongo que simplemente suponen que toda la masa está concentrada en el centro del Sol.

    Influye muchísimo más la distancia. La cifra que puse es la velocidad de escape del Sistema Solar desde la Tierra. Desde Marte es de 34,1 km/s, por ejemplo, y desde Mercurio de 67,7. Y desde la superficie misma del Sol, ¡de 617,5 km/s!

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  7. ¿Habéis visto la película?
    La actriz que hace de La Mujer Invisible es Jessica Alba.

    O sea:

    Será una paradoja, o un juego de palabras...

    ...pero la Mujer Invisible está de muy buen ver!!

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  8. Muy buen post ;-)
    Sobre la pelí? sólo decir que afortunadamente no pagué por verla y que no pude terminarla. Me pareció LA-MEN-TA-BLE, y lo dice uno que es fan/friki de los 4F desde pequeño y tiene una buena colección de los originales (esos de Jack Kirby y Stan Lee ;-)

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  9. Pues a mí me gustaría un buen polvo con la Mujer Invisible (Jessica Alba)

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  10. No has considerado que la tierra tiene campo magnetico? Las particulas están cargadas: no orbitan pero si se quedan atrapadas en el campo magnetico! (centurones de van hallen)
    http://en.wikipedia.org/wiki/Van_Allen_radiation_belt
    Sabes como se forman las auroras boreales??

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  11. La nube que aparece en la peli no tiene nada que ver con los Cinturones de Van Allen. Se dice literalmente que es una nube que orbita. Ni mención a los cinturones.

    Y aunque tanto los rayos cósmicos como los cinturones de radiación están formados por partículas cargadas, son cosas distintas.

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