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martes, agosto 04, 2009

Impact: (IV) Electromagnetismo

Hoy volvemos con la miniserie Impact, y veremos uno de los platos fuertes del argumento: el magnetismo interfiere en la gravedad, o atrae a las personas, o algo similar. La verdad, es que el propio argumento es confuso al respecto.

Empecemos por el principio, el famoso fragmento de enana marrón que impacta contra la luna, está fuertemente magnetizado, y modifica el campo magnético lunar, de forma que interfiere con el terrestre. Aquí hay que decir que, si bien la Luna tiene un campo magnético, éste es muy tenue, irregular y producido a la presencia de minerales magnéticos en nuestro satélite. No es producido por un nucleo en rotación, como en el caso de nuestro planeta, y su intensidad es menos de una centésima parte del nuestro.

La cuestión es que según los científicos protagonistas, al interactuar el nuevo campo magnético lunar con el terrestre, en sus momentos de máxima aproximación, se producen anomalías gravitatorias. Bueno, no hay forma alguna en que un campo magnético pueda interferir con la gravedad. Son cosas totalmente diferentes, que no interactuan entre sí.

Es cierto que según la Teoría del Todo estas dos fuerzas serían aspectos distintos de una misma cosa. Pero esta unificación se produciría a unas energías imposibles de conseguir en la Tierra. Para hacernos una idea, todos habéis oído hablar del famoso LHC, conocido por ser el mayor acelerador de partículas construido hasta la fecha. Pese a ello, la máxima energía que puede proporcionar a las partículas (7·109 eV), es una birria comparada con las energías que pueden llegar a alcanzar partículas procedentes de rayos cósmicos al penetrar en nuestra atmósfera. Concretamente, se han detectado partículas con una energía 100.000 millones de veces superior a la del LHC (3.1020 eV). Pues bien, esta máxima energía detectada, es a su vez una birria comparada con la necesaria para unificar la gravedad con el resto de interacciones (entre ellas, el magnetismo), que es unas 100 millones de veces superior (1028 eV).

Por tanto, en lo que nos atañe ahora, no importa si la gravedad y el electromagnetismo están relacionados o no. En el «nivel» en el que nos movemos, son interacciones totalmente independientes.

Un poco más adelante, parece darse a entender que realmente no es que el electromagnetismo afecte la gravedad, sino que se producen atracciones púramente magnéticas. Uno de los personajes pregunta si eso no debería afectar únicamente a los metales, pero el científico protagonista responde que todos estamos hechos de electromagnetismo.

Bueno, es verdad que a nivel subatómico, toda la materia está compuesta por partículas electromagnéticas. Los protones y electrones que forman los átomos tienen carga eléctrica, y además, momento magnético. De hecho, si pensamos por ejemplo en un vaso sobre una mesa, la fuerza que se opone a la gravedad que tira del vaso hacia abajo, es la repulsión electromagnética entre los electrones de la zona de contacto entre el vaso y la mesa (simplificando mucho).

Pero nuestra experiencia cotidiana nos muestra que el magnetismo sólo afecta a determinados materiales (al menos, de forma apreciable). Esto es porque aunque las partículas tienen un momento magnético, estos momentos están orientados en todas direcciones, de forma que se cancelan entre sí, y a nivel macroscópico el magnetismo es nulo. Es fácil comprobar que un iman no se pega a nuestra mano, por ejemplo (y si se pega, es debido a un problema de higiene). Existen materiales, como el hierro, en el que estos minúsculos momentos magnéticos se pueden orientar en la misma dirección, de forma que aparece un campo magnético macroscópico (como en el caso de los imanes). Este comportamiento se denomina ferromagnetismo. Existen también materiales en los que si bien sus momentos magnéticos están desordenados, en presencia de un campo magnético externo se alinean con él, de forma que son atraídos (paramagnetismo) o repelidos (diamagnetismo) por la fuente del campo. Pero nuestro cuerpo no presenta ninguna de estas características.

Y llegamos al final. Como sabéis, para arreglar el desaguisado, se manda una misión a la Luna para expulsar el fragmento de enana marrón, utilizando un aparato que inventó en su día el protagonista: un supuesto artefacto «anti-gravedad» pero que en realidad lo que emplea es simple repulsión magnética. La idea es colocar un aparato en el centro de la Luna, de forma que genere un campo magnético que repera el fragmento de enana marrón.

Para que se entienda bien el plan, los protagonistas lo explican mostrando una pequeña animación, en la que se puede ver claramente cómo el fragmento de enana marrón y el núcleo lunar, están etiquetados con un signo «+». Y no aparece un «-» en ninguna parte. Tenemos entonces que el fragmento es un monopolo magnético, y que el aparato del prota es capaz de crear otro. ¿Y eso qué es? Bueno, hace tiempo lo expliqué. Básicamente sería el equivalente de una carga eléctrica, pero trasladado al magnetismo. Imaginad uno de los polos de un imán, pero aislado.

Sin embargo, los monopolos magnéticos no existen. De hecho, una de las Ecuaciones de Maxwell lo impide expresamente. Al igual que ocurría con la interacción entre gravedad y magnetismo, existen teorías que predicen su existencia (también relacionadas con la unificación de interacciones). Pero lo cierto es que a día de hoy, no se ha encontrado ninguno. Y no por falta de intentarlo. Si alguien observa uno (y lo demuestra), se lleva el Nobel seguro.

14 comentarios:

  1. ¡Y tanto que está relacionado el magnetismo con la gravedad! Basta pensar en que si una chica logra "atraerme", "caeré" en sus brazos.

    Cambiando de tercio: enhorabuena por el blog. Hace mucho que lo sigo con interés.

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  2. Yo juraría que antes de que sucediera ninguna catástrofe "levitatoria" en la miniserie, alguien mencionaba a otro el experimento que realizaron determinados científicos, en el que hacían levitar una rana entre otros objetos usando el diamagnetismo (todas las sustancias tienen un cierto diamagnetismo). Se puede encontrar el vídeo de la rana en YouTube.

    Sin embargo, utilizaban un electroimán enorme concentrando toda su potencia en un pequeño hueco, que era donde se hacían levitar los objetos. Dudo muchísimo que un campo magnético orientado en una dirección arbitraria consiga hacer levitar humanos así porque sí (y menos dejando intactos los objetos a su alrededor que sí son ferromagnéticos) :P

    Saludos!

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  3. Lo del monopolo magnetico no me parece del todo correcto. Resulta que me toca algo de familia en esto:

    http://es.wikipedia.org/wiki/Monopolo_magn%C3%A9tico

    http://www.elpais.com/articulo/sociedad/CABRERA/_BLAS_/FiSICO_E_INVESTIGADOR_/ESTADOS_UNIDOS/Blas/Cabrera/descubrimiento/Monopolo/magnetico/unificara/todos/campos/fisica/elpepisoc/19830130elpepisoc_8/Tes/

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  4. antes de poner un reparo, quisiera decir que agradezco el trabajo de mantener tu blog, siempre lo leo aunque nunca comente.

    Pero, ahora comento para decirte que respecto a que no es muy seguro, hasta donde yo sé, que el campo magnético de la tierra sea producido por un nucleo en rotación. La paradoja de esa explicación surge que la geofísica ha descubierto que el campo magnético de la tierra se ha invertido varias veces, osea, donde ahora esta el polo norte magnético, antes estuvo el polo sur, y al parecer, en "poco" tiempo más volverá a invertirse, lo cual implicaría que el nucleo rotase hacia el otro lado, y como eso no puede pasar porque el momento angular se conserva, es dudoso que esa sea la explicación del magnetismo de la tierra.

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  5. "Cambiando de tercio: enhorabuena por el blog. Hace mucho que lo sigo con interés." (Amkiel)

    "antes de poner un reparo, quisiera decir que agradezco el trabajo de mantener tu blog, siempre lo leo aunque nunca comente." (Malkredisto)

    - Comparto con Amkiel y Malkredisto (y con cuántos más me imagino). Ya llevo buenos meses revisando MalaCiencia, y esperando actualizaciones, aunque nunca comento. Aprovecho entonces la ocasión para saludar a MalaCiencia y a su autor, y que continúe por mucho más con su trabajo.

    ;)

    Saludos desde Chile.

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  6. Felicidades por tu entrada, veo que vuelves a los clásicos :) . La verdad es que el tema del electromagnetismo y la levitación de las personas no la llegué a entender. Para mi habría sido más creíble decir que levitaban porque la luna les atraía con más fuerza, al estar más cerca y tener más masa que la tierra.

    Malkredisto: La inversión de los polos es precisamente una consecuencia de la interacción de un nucleo solido interno que gira rápidamente dentro de un nucleo líquido exterior. Como sabrás, ni siquiera nuestro campo magnético actual es constante, cada año se mueve. Para que varíe el campo magnético habría que tener en cuenta no solo el núcleo sólido, sino también la parte líquida, que es la otra responsable del campo. Así que si se varían las corrientes del núcleo fluido también variarán los efectos en el campo magnético. No soy experto, pero para mi es lo mismo que explicar el efecto mariposa, una pequeña variación en el sistema hace que varíe completamente el resultado final.

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  7. Lo del imán que se pega a la mano me recuerda una anécdota de cuando iba al instituto:
    El profesor de física, para explicar la gravedad a alumnos de ESO, antes de comenzar la explicación cogió un trozo de plastilina y, lanzándolo al aire una y otra vez, repetía "todo lo que sube baja, todo lo que sube baja" ... hasta que lanzó la plastilina con tanta fuerza que se quedó pegada al techo. Cuando terminé Bachillerato la plastilina seguía ahí.

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  8. El monstruo subatómico.

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  9. Es verdad!!! El Monstruo Subatómico, un libro de Isaac Asimov. En el primer capítulo habla de los intentos de Blas Cabrera por encontrar el monopolo magnético. Un libro muy interesante.

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  10. wau! me encanto tu entrada, disculpa,pero fuera de este tema,me gustaria que explicaras en una entrada "la escala musical" en terminos físicos, es para un trabajo de la escuela y me cuesta un poco este asunto

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  11. Anais, en su día dediqué una entrada justo a eso:

    http://www.malaciencia.info/2006/03/la-fsica-de-la-msica.html

    Posteriormente, mejoré el texto con aportaciones de algunos comentarios (sin vosotros, esto no sería lo mismo, de verdad) y lo publiqué en el blog Hal 9000:

    http://www.lorem-ipsum.es/blogs/hal9000/?p=27

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  12. ai! eres un encanto,te juro que me has salvado la vida,leí toda la entrada y me parecio un trabajo excelente.Muchas gracias por la ayuda.Tu pagina es INCREIBLE.

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  13. Estupendo blog, enhorabuena!!!
    Por cierto, el agua es ligeramente diamagnética. Con campos magnéticos suficientemente intensos (16 Tesla!!!) podemos levitar todos (somos un 80% de agua):
    http://www.hfml.ru.nl/froglev.html

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  14. Hola
    Primero que nada, nobleza obliga: felicidades por el blog.

    Una puntualización. Ante las frases: "Existen también materiales en los que si bien sus momentos magnéticos están desordenados, en presencia de un campo magnético externo se alinean con él, de forma que son atraídos (paramagnetismo) o repelidos (diamagnetismo) por la fuente del campo. Pero nuestro cuerpo no presenta ninguna de estas características" he de decir que esto no es del todo cierto. Un ejemplo de esto es la resonancia magnética funcional.
    Brevemente: Esta técnica mide la actividad hemodinámica cerebral como respuesta a una actividad neuronal. Nuestra querida wikipedia lo explica de forma clara y sencilla: "Si se necesita ver qué áreas del cerebro intervienen cuando se mueve, por ejemplo, la mano derecha, se introduce a un voluntario, con la instrucción de mantenerse completamente inmóvil dentro del aparato, y mover únicamente los dedos cuando se le tres minutos hará movimientos de los dedos en forma intermitente. La región cerebral que comanda el movimiento de la mano sufrirá vasodilatación, y ocasionará que cambie la concentración de desoxihemoglobina local. Esto causará un cambio del magnetismo local que a su vez es detectado por el resonador. Así, el área puede ser demostrada como una zona de color sobre el fondo de grises de la resonancia convencional.

    Las neuronas al requerir energía demandan oxígeno, que es transportado por la hemoglobina en forma de oxihemoglobina, que posee propiedades diamagnéticas. Estas células degradan rapidamente el oxígeno local y aumenta el nivel de desoxihemoglobina, paramagnética, en la región. Este desbalance se compensa enviando un sobre-flujo de oxihemoglobina, que luego va disminuyendo hasta alcanzar el equilibrio al cabo de aproximadamente 24s".

    Como curiosidad, añadir que estas variaciones hemodinámicas también pueden monitorizarse de forma óptica (fNIRS) basándose en el hecho de que la oxihemoglobina es "roja" (acerca el índice a una bombilla) y la deoxihemoglobina es "azul".

    Un saludo

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