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viernes, julio 27, 2007

Los 4 Fantásticos y magnetismo básico

Portada de Fantastic Four #20 vol.1

Seguimos un poco más con campos magnéticos, pero esta vez en otro medio muy diferente: el cómic. Ya he escrito aquí alguna vez sobre los 4 Fantásticos ([1] y [2]). Esta vez, nos remontaremos a sus orígenes, hasta el número 20 de la colección, donde aparece por primera vez el Hombre Molécula, un supervillano con poder para controlar las moléculas (como su nombre indica), aunque dado que puede transmutar objetos, sería mejor decir que puede controlar átomos y partículas subatómicas también. Bueno, es un cómic de superhéroes, así que nos creemos que tiene ese superpoder, y ya está.

En el enfrentamiento con los 4F, nuestro villano «crea» unos imanes a partir de las moléculas de aire, con unas propiedades muy curiosas: se «pegan» a los brazos y piernas de Mister Fantástico, y se repelen con fuerza, estirando al pobre lider del famoso cuarteto. El discurso del Hombre Molécula, es el siguiente (las negritas son del original):

Todo lo que necesito es provocar que las moléculas del mismo aire cambien su forma...

...y así, a partir del aire, creo un par de potentes imanes...

Uno es positivo, el otro negativo. Cada uno se adherirá a tu propio cuerpo flexible, y entonces...

...debido al hecho de que se repelen mutuamente, vuelan en direcciones opuestas. Y así, elimino la amenaza de Mister Fantástico ¡para siempre!

Bueno, bueno, bueno. Vale que es un cómic de superhéroes. Nos creemos que hay personajes con poderes extraordinarios, que desafían la física. Nos creemos que se pueden fabricar imanes (ojo, no electroimanes) tan potentes como para seguir repeliéndose con fuerza a varios metros de distancia. Nos creemos incluso que se «pegan» de forma no explicada a las extremidades de Mister Fantástico. Pero lo que ya no cuela es que se repelan porque tienen polos opuestos. Si hay algún principio físico conocido por todo el mundo, incluso los que catearon la física del cole, es esa conocida frase de polos opuestos se atraen, polos iguales se repelen.

Hay otro detalle importante, y es que, por lo que cuenta, el Hombre Molécula ha creado dos monopolos magnéticos. Dibujo con una imán de barra grande, y a su derecha el mismo imán partido en dos. Tanto el imán original como sus dos mitades, tienen polo norte y sur.¿Cómo? Veamos, imaginemos que tenemos un iman en forma de barra, con su polo norte y su polo sur. Eso sería un dipolo magnético. Si partimos la barra por la mitad, uno puede pensar que hemos separado los polos, de forma que tendríamos dos imanes, cada uno con un sólo polo (norte o sur). Esto sería un monopolo magnético. Pero la realidad es muy diferente. Al partir la barra, en realidad obtenemos dos imanes, cada uno con su polo norte y su polo sur. Si partimos nuevamente uno de esos imanes, volvemos a obtener dos imanes «completos». Podríamos seguir y seguir, hasta llegar a nivel subatómico, y quedarnos sólo con un átomo, o incluso una partícula elemental. Y si aun tiene propiedades magnéticas, estaríamos ante un dipolo, nunca ante un monopolo.

Y es que una consecuencia de las Ecuaciones de Maxwell es que los monopolos magnéticos no pueden existir. Nos lo dice concretamente la segunda ecuación, que expresa la Ley de Gauss para el campo magnético. Según esta ley, el flujo neto magnético a través de cualquier superficie cerrada, es siempre cero, o lo que es lo mismo, las líneas de campo son siempre cerradas. ¿Ein? Bueno, para representar un campo magnético (o eléctrico, o gravitatorio, o cualquier campo vectorial), se utilizan las llamadas líneas de campo, que para no entrar en más formalidades, podemos pensar que nos indican las trayectorias que seguirían partículas virtuales (sin ningún tipo de inercia ni oposición) afectadas por la fuerza correspondiente al campo. Si representáramos el campo gravitatorio terrestre, tendríamos una serie de líneas que surgen del centro de nuestro planeta, atraviesan la superficie de forma perpendicular, y continúan hasta el ínfinito en línea recta. Si representamos el campo eléctrico de una carga aislada, tendríamos la misma distribución. Es evidente que cualquier superficie que envolviera la fuente del campo (una esfera concéntrica, por ejemplo) sería atravesada por estas líneas en una sóla dirección. Una superficie cerrada, que no envuelva la carga, sería atravesada dos veces por cada línea, de forma que el mísmo número de línas que entran, salen también, Es decir, el flujo neto es cero.

Pues bien, lo que ocurre con los campos magnéticos es que sus líneas de campo son siempre curvas cerradas, de forma que es imposible «envolver» un zona con flujo neto distinto de cero. Es decir, no existe nada parecido a una «carga magnética». Haciendo una analogía, podemos pensar que un campo eléctrico es como el flujo del agua en un recipiente, con fuentes y sumideros, de forma que hay agua que entra y agua que sale; mientras que un campo magnético sería como el flujo de agua en un recipiente cerrado.

Hay que decir que hay científicos que siguen buscando la posible existencia de monopolos magnéticos (lo que implicaría que las Ecuaciones de Maxwell no son del todo correctas), más que nada porque algunas teorías, como la Teoría de las Supercuerdas o la Teoría de la Gran Unificación, predicen o necesitan de su existencia. Pero aún no se ha conseguido observar ni obtener ninguno.

18 comentarios:

  1. Buena explicación.

    Sin embargo, se te ha colado una frase al final de cuando hablas de las líneas de campo en cargas eléctricas que corresponde a las de un dipolo magnético, cuando afirmas que el número de líneas que salen es el mismo que las que entran. Un lapsus.

    Como siempre, enhorabuena por el blog.

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  2. De hecho hay en la literatura científica un caso de posible detección de un monopolo (a cargo de un científico con nombre hispano que no recuerdo). Pero como no se ha podido reproducir...

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  3. mak se refiere al "monopolo del día de san valentín"

    A number of attempts have been made to detect magnetic monopoles. One of the simplest is to use a loop of superconducting wire that can look for even tiny magnetic sources, a so-called "superconducting quantum interference detector", or SQUID. Given the predicted density, loops the size of a soup can would expect to see about one monopole event per year. Although there have been tantalizing events recorded, in particular the event recorded by Blas Cabrera on the night of February 14, 1982 (thus, sometimes referred to as the "Valentine's Day Monopole"), there has never been reproducible evidence for the existence of magnetic monopoles. The lack of such events places a limit on the number of monopoles of about 1 monopole per 1029 nucleons.

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  4. Añado un buen link sobre el asunto:

    http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/11/htm/sec_7.html

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  5. Jajajaja, teoría de supercuerdas y los 4F, se sale...

    Si es que solo con lo que Kirby y Lee hicieron te daría para muchos posts...

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  6. Hola me gustaría que enlacemos blogs. El mio es www.silenciosqueaturden.blogspot.com , si te gusta avisame asi me enlazas y yo te enlazo

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  7. Excelente blog. Acabo de descubrirlo, y ya me he engnchado a él. Soy una aficionada a la c/f desde la infancia, pero al ser de letras, pocas veces me habia percatado de los gazapos científicos de las pelis, libros, etc... (a no ser que fuesen tan gordos que los veria un ciego). Ahora sigo disfrutando de la c/f igual, pero aprendiendo (y no fiandome de todo lo que se dice). Gracias.

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  8. Ups, puede que haya cometido un error yo en mi comentario. A la tercera vez de leer esa parte del texto veo que está correcta. Fallo mío.

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  9. esta pelicula es una porqueria

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  10. esta pelicula esta un poco loca

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  11. Termodinámico dominguero31 julio, 2007 01:29

    ¿A alguien se le ocurre qué aplicaciones prácticas tendrían los monopolos magnéticos?

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  12. Una buena explicación sobre los monopolos magnéticos viene en el primer capítulo del libro de Asimov titulado "El monstruo subatómico". Muy recomendable.
    El monopollo "descubierto" por Blas Cabrera (nieto, creo del Blas Cabrera que fue rector de la Universidad Central de Madrid y que acompaño a Einstein en su visita a España) entraba dentro de los cálculos hechos por él sobre las probabilidades de encontrarlo, aunque parece que luego otrs cálculos disminuirían esas probabilidades bastante, por lo que si de verdad se detectó un monopolo, al siguiente aún le queda bastante para pasar por el detector.

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  13. Hoy en "Mala Estrategia" (o "La Lógica en el Culo"):

    ¿Por qué hace ese ataque precisamente a quién mejor puede resistirlo, el más flexible del grupo? Si lo hubiera hecho sobre Sue la hubiera partido por la mitad.

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  14. Tal vez porque tenía en mente otras maneras de "partirla por la mitad"...

    En el juego Alfa Centauri, de Sid Meier, uno de los descubrimientos científicos que se logran es el de magnetos monopolos, que permiten una revolución en la tecnología del juego.

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  15. Es la segunda vez que leo algo de magnetismo en tu blog, y es la segunda vez que encuentro cierta tendencia a explicar las cosas clásicamente. Cuidado que todo lo que decís es cierto, pero, a nivel cuántico (spins) puede haber otros efectos. Por ejemplo el orden dipolar. Si bien es cierto que dos "imanes" no pueden ser positivos y negativos siempre, la fuerza entre ellos depende de los ángulos de Euler, y en ciertas situaciones puede pasar que dos spins no roten y se repelan.
    Encuentro un error aún más obvio en el comic: "uno es positivo y el otro negativo así que se repelen..." Debrían atraerse en ese caso.
    El anterior comentario en contra de tu explicación no me lo publicaron, espero que esta vez sean más flexibles.

    Lichi

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  16. Los comentarios se publican automáticamente, sin ningún tipo de filtro. En alguna ocasión, he eliminado un comentario ya publicado, pero por causas bastante justificadas (como spam, o comentarios sólo con insultos), pero son los menos.

    Puede que no le dieras al botón de publicar, sino al de "vista previa". No sé. Pero te aseguro, que si hay algo mínimamente explicado, no lo censuro.

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  17. Gracias por la aclaración, se vé que fue error mío.

    Lichi.

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  18. Ey, que es el Hombre Molécula, la criatura más poderosa del Multiverso (del nuestro al menos). Si quiere un monopolo TENDRÁ un monopolo.

    ElHombrePancho

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