La Aventura de la Energía

[Avicarlos]

La aventura de la Energía.


Con la finalidad de razonar las teorías sobre el comportamiento del “fotón”, contaré tan básicamente como me sea dada la manera de imaginarlo y cómo se desenvuelve por el Cosmos de una manera coloquial.


Imposible hasta hoy, de poder conocer con exactitud lo que es la Energía,( En física , «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo.) Hace falta imaginación para estudiarla sin poder observarla como un Ente con figura geométrica.
Sabemos pues, a lo que nos referimos, y notamos sus consecuencias en cualquier experimento físico, sin darle una forma material, ni su cuantificación variable.


Se estudia en su versión
Física clásica:
Energía mecánica:
-Cinética (de una masa puntual) y Potencial (Gravitatoria- Electrostática- Elástica)
-Electromagnética: -Radiante-Calórica- Eléctrica
Física relativista : Energía en reposo- De desintegración
Física cuántica : Energía del Vacío
Química : De ionización – De enlace


Por más que designemos bajo el prisma que la contemplamos, siempre la realidad es única. Se trata pues de un Ente que lo abarca TODO, pero que la experiencia nos permite tomar conciencia de su existencia en “cuantos”, o fragmentos de esta Total energía existente en el Cosmos.
Y por las múltiples consultas que llevo realizadas, sin obtener el resultado diáfano apetecible, intuyo que quien más quien menos, debe conformarse con su propia manera de imaginar.
No es nada material. Lo cual nos otorga la facultad de imaginar a un cuanto pequeño, o grande, puntual, sin dimensiones que se manifiesta por una frecuencia a la que otorgamos el beneficio de vibración en una dimensión que llamamos su longitud de onda.
Y que esta vibración es tanto mayor por unidad de tiempo, cuanto mayor es su valor de Energía lo cual nos lleva que considerando que la máxima velocidad es la de la luz, hace que a mayor vibración por segundo, o frecuencia en Hertz, su “cuanto” sea de mayor energía.


Así ya disponemos de una idea respecto al cuanto de energía, también llamado fotón.
Una vibración nula, de un punto adimensional, es la negación de la existencia. No hay materia. No hay dimensiones volumétricas. No hay movimiento. O sea que el fotón en su límite de existencia, es un valor muy pequeño, pero positivo.
Mi deducción, por haber tomado la escala de Planck a pies juntillas, como base de valores en cuántica, sitúo tal valor al de10^-77 J.
Para ello, consideré que la longitud de onda tiende a infinito sin llegar a él, con lo cual a la velocidad de la luz, esta vibración es la de una cada 10^44 segundos, que en la escala de Planck es la inversa del tiempo mínimo 10^-44 s, para los cálculos experimentales.
La vibración de 1 Hz, corresponde a la energía de 6,626 *10^-34 J y es el de la constante de Planck, h.


En el extremo opuesto, la energía mayor es la Totalidad existente en el Cosmos. En este caso la longitud de onda, será mínima, con el límite en cero unidades de longitud. Y consecuentemente, esta Energía Total, tiene como límite el infinito de vibraciones realizadas a velocidad de la luz. Cosa que está fuera de nuestro alcance saber si llega del todo a él.
Como curiosidad, también deduzco, de ello que la Energía sea por cuantos, o por su totalidad, sigue siendo un punto adimensional. Lógicamente, los cuantos con su variada energía debida a su variada longitud de onda, que es la posible ubicación en el espacio del fotón, no se alteran por el hecho de hacinarse. Ninguno estorba a los demás. Pero algo sí sucede entre ellos: su forma de vibrar. La onda, se puede hallar en el espacio en infinitas posiciones. Imaginemos una esfera en la que tales ondas pasan por su centro. Los planos por los que vibran son infinitos.


Luego ya tenemos clara la primera diferenciación entre los fotones. Sus propiedades de manifestación tan dispar por su frecuencia, como la de sonido, calor, color, magnetismo, gravedad etc.
Y otra, que tales ondas se pueden atravesar sin impedimento, por ubicación, pero sí como contrarrestar efectos según la dirección tomada en cada una de ellas. Por ello se estudian las ondas como tales geométricamente, viendo cómo pueden unirse en posición constructiva, o destructiva. Ello da nueva variación de intensidad del fotón en un punto, así como posibles efectos varios por hallarse diversidad de frecuencias. Pueden o no afectarse. Pero estando allí, en otro instante pueden no estar.
Y al final también cuenta que la vibración se halle en planos polarizados, o no.


Con lo ya apuntado, se intuye que la capacidad de los fotones de ejercer su potestad en los experimentos, es muy variada. Se requieren estudios profundos para dominarles a nuestro antojo.



Seguiré con mi supuesto fotón y sus andanzas por el Cosmos.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

La aventura de la Energía (continuación. 1)


Imagino la aventura de un fotón de luz. Es el tipo de cuanto de Energía más fácil de entender, (es un decir, puesto que nadie hasta hoy lo entiende ) pues, para detectar sus efectos, la visión de nuestros ojos basta.
Para el cotejo de los fotones de mayor energía, precisamos la utilización de instrumentos adecuados. Los de menor energía, también, aun cuando los calóricos los nota nuestro tacto y nuestra piel.


Tomo el ejemplo de uno de luz que alcanzó al electrón de un átomo. Al contactar, su avidez se metamorfosea en una agitación del electrón. Como tal efecto le resulta sostenible, una vez asumido el ataque, lo suelta para permanecer en su estado de mínimo esfuerzo en la orbital de su átomo.
Debemos imaginar como este electrón, situado a un nivel energético del átomo, oscila ininterrumpidamente a gran velocidad, dando la apariencia de una nube en la que en un punto de ella se ubica con cierta probabilidad.
Durante el lapso brevísimo en que acusó la intrusión del fotón, aceleró su movimiento orbital lo que aumentó la temperatura del átomo. Una vez desprendido de él, recupera tanto su velocidad de régimen como su temperatura.


Para que el electrón se hubiera comportado de otra manera, debía concurrir el que los fotones fueran de mayor energía, con lo que podían acelerarlo tanto, que se saliera de su orbital, como centrifugado abandonando al átomo. Es lo que se llama ionización del átomo. Y el electrón libre sale despedido a gran velocidad, dependiendo de la fuerza asumida del fotón atacante Se le llama interacción. En este caso se produciría el efecto fotoeléctrico.


Con ello, no se altera la temperatura del átomo pero sí su estructura y propiedad electromagnética.


En el caso que el fotón llegado hubiera sido de débil energía, el electrón lo habría rechazado sin más, comportándose como una superficie en la cual rebotar.
Así, nada modifica al átomo. El electrón sigue en su orbital y el fotón cambió de dirección en su recorrido espacial indemne.

El fotón que contemplamos ene este ejemplo, podía proceder tanto del interior del átomo como del exterior. En definitiva, se hallan en todo el Cosmos interaccionando constantemente, con su entorno. Para ello, solo precisan en su viaje, toparse con masas o partículas con carga eléctrica a una distancia inferior a los 10^-24 cm.

Esta es la distancia en la cual el campo de la masa ejerciendo su fuerza gravitacional, se equipara a la fuerza viva del fotón. De no hallarse ante tal influencia, pasaría de largo.
Pues esta distancia es

d = (m / h*v)^1/2

Con esta simple fórmula dea proximación, para interaccionar,
un neutrino, d = 10^-27 cm
un electrón d= 10^-24 cm
un protón d = 10^-22 cm

Se deduce, que si el fotón pasara a distancia mayor de las partículas, no interaccionaría.
Y teniendo en cuenta que los átomos disponen de distancias nucleares muy superiores en separación entre núcleo y electrones, evidencia que la posibilidad de un determinado fotón lo atraviese sin afectarle, no es nula.
Resulta una indeterminación más a sumar a las del ignorado movimiento de la orbital en el instante de la interacción.


Esto hace ver la diferencia abismal del comportamiento entre los fotones y la masa. Los fotones se paralizan al unirse con la masa. Desaparecen, otorgando la energía de su propio momento, que es la de su velocidad y frecuencia, a la masa. A su vez, la masa adquiere velocidad proporcional. Es como si la masa en reposo, dispusiera de energía apática. Lo que se llama inercia.


Como esta inercia no puede anularse, se precisaría una cantidad infinita de fotones para lograr que alcanzara la misma velocidad de los fotones. Con enorme cantidad de energía, solo se pueden alcanzar velocidades próximas a la de la luz.

[Avicarlos]

La aventura de la Energía (continuación. 2)

Analizo las posibilidades que un fotón luz tiene para atravesar un átomo sin interaccionar.
Tengo en cuenta, que entre el átomo de H con un solo electrón y el del elemento Laurencio con 103 electrones, la dificultad en sortear las orbitales, crece para el fotón de manera superior a la lineal.
No sólo por tener que coincidir su paso en el instante en el que ningún electrón ni los nucleones ofrezcan opacidad sino que coincidan con un hueco de 10^-22 cm diámetro en todo el átomo, lo que redundaría en un hueco de volumen 10^-30 cm^3, sino que además la distribución molecular, acabaría con obstruir tal eventual paso por el primer átomo.
Otra dificultad sería que si los fotones no son lumínicos, sino de altas energías, también obligan a que el hueco fuera de diámetro mayor, como de unos 10^-20 cm.


Casi imposible su paso, por lo que se puede garantizar que los rayos gamma, forzosamente interaccionan con las estructuras atómicas. Unas veces ionizando y otras creando pares.
Y si en lugar de tomar como ejemplo del paso de luz por un átomo, lo hacemos por un medio homogéneo de multitud de átomos, el resultado será similar.


Atravesada una cierta longitud , ya será imposible el paso de fotones sin interaccionar.
Los que interaccionan tal como conté, pueden optar según la dirección que les enfrenta, con la partículas a su paso, por ser absorbidos y de nuevo emitidos en otra dirección.
O, por agitar los electrones incrementando temperatura de las moléculas, que a su vez la pierden al oponerse a nueva absorción.
O seguir sin variación de sentido de dirección, con cierto retraso repitiendo su función, tras cada átomo.


En el primer caso, la energía de los fotones es difundida por todo el medio. Un ejemplo es la luz celeste en nuestra atmósfera. Ello disminuye la energía que sigue su paso sin haber interaccionado.


En el último caso, una vez atravesado el medio, recupera la velocidad con la dirección algo desviada por el retaso sufrida.

El croquis lo representa:

En este croquis, represento una pequeña cantidad de fotones luz obviando cualquier otra frecuencia que en la realidad acompaña normalmente.
Se inicia pues, con lo que se llama un frente de ondas del cual tomo una pequeña sección.
Al inicio, la cantidad existente por cm^2 , su intensidad por unidad de superficie, es mayor que la final por haber sufrido intercepciones que difundieron la energía por la atmósfera.


Sin embargo, esta difusión, hace que parte de ella también llegue al final por caminos indirectos. Con todo, el resultado es que llegan al final los fotones con una intensidad menor. Pero si además consideráramos que la distancia a recorrer por los fotones fuera considerable, esta disminución de intensidad aún se acusaría más, motivada por la expansión del frente de ondas, ya se propaga radialmente a partir del foco emisor.


De ello deduzco que el frente de ondas está compuesto por gran cantidad de fotones que aún sin ser interceptados por el camino, se van separando, abarcando mayor superficie de la onda ideal. Y ello además no implica que lo hagan de manera homogénea y regular, por lo que fragmentos de la onda final pueden disponer de intensidades distintas.


Y tal incertidumbre viene promovida por la no identidad de la emisión. Una minúscula variación en el ángulo de salida, provoca su continuada desviación. Ni siquiera a los rayos láser, se consigue que su coherencia sea perfecta.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

La aventura de la Energía (continuación. 3)




Siguiendo mi concepción del fotón como una cantidad de energía puntual transportada encapsulada en una longitud de su onda, con poder de interacción a la distancia d, según la ecuación expuesta, intento ver cómo actúa fuera de los átomos.


Abandonando la clásica concepción de que la onda ( que realmente, nos referimos a un frente de ondas) no está formada por cantidad de fotones, sino que es solo uno con propiedad de ubicuidad, queda más claro, cómo la industria de telecomunicación, obtiene sus éxitos. Tiene en cuenta la inmensa cantidad de ellos que se encuentran en tal onda.


Además permite entender el falso mito de la doble ranura (paso de los fotones a la vez, en lugar de lo que pasa a la vez es la onda).y la falsa concepción de distinta actuación de los fotones si son, o no, observados.


Sobre esta última errónea concepción, manifiesto que no se trata de negar lo evidente, sino de explicarlo con todos los detalles. Pues el ilusionista, nada consigue contra natura. Sus milagros no son más que las leyes aplicadas, aprovechando la desviación de atención del observador.
Luego puede decir el ilusionista, que lo consigue merced a sus poderes, cuando lo que hizo fue distraer al espectador ( en este caso su poder de engaño). La realidad es una, la explicación varia, con tendencias erróneas.


Los fotones siguen su cometido sean observados, o no. Parece que gusta resaltar este hecho como que realmente difieren, ocultando al lector, o estudioso que la realidad no es el observador quien la altera, sino que para que el observador vea a las partículas, hace falta antes que un rayo, fotón con energía idónea, haya realizado el contacto, llamémosle medición. La respuesta es la que ve el observador.


No fue su ojo, que lanzó un rayo de luz para ver a la partícula. Fue al revés un rayo de luz actuó y lo que ve su ojo es la respuesta, distinta de si no se hubiera lanzado el rayo de luz.
Si no se lanza un rayo de luz para medición, el ojo nada ve y la partícula sigue su camino.
Si no se lanza un rayo de luz y no hay observador, la partícula sigue igual que en el caso anterior.


Si se lanza un rayo de luz y un observador lo constata, se modificó su estatus y no sigue la partícula su anterior camino.
Si se lanza un rayo de luz y nadie lo contempla, a pesar de todo, se modifica el estatus de la partícula, e igual que en el caso anterior, tampoco sigue su anterior camino.


Esto, intuíble, es mejor que aceptar más axiomas inconexos. Las partículas dispondrían de mayores misterios al aceptar que es el observador el que las modifica en lugar de ser las radiaciones que le llegan.
Diríamos que si fuera el observador, ¿qué verían dos observadores síncronos?. Y ¿tres?, y………Y ¿si los animales vivos se pasan el tiempo observando?. Fastidirían la mediciones de los científicos que no podrían cuadrar resultados.


Así, seguiré con la transmisión por cable óptico, y conocer la perfección, del GPS, Los mandos a distancia, o los rayos en aparatos médicos, el control de dirección de los satélites, etc
Intento desvanecer algunos de los clásicos misterios que se adorna a la cuántica, mientras pueda explicarlo con menos artilugios. Y creo que los técnicos que colaboran con la industria mentada, son conscientes de ello.


Saco de Wikipedia: La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos ; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos , por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell . La fuente de luz puede ser láser o un LED.
Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones , ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.






Desarrollaré la explicación de cómo entran y salen los fotones por un cable al que se le pueden dar multitud de formas, dominando con alta perfeción su itinerario y resultados.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

Antes de continuar con la explicación del paso de los fotones por la fibra óptica, remarco de dónde procede mi interpretación sobre la composición de multitud de fotones en una una onda, quizá los lectores no versados en cuántica sean quienes me entiendan mejor, ya que los versados, o callan, o niegan tal posibilidad, sin darme la mejor opción interpretativa:


Mi proceder, fue basado en la observación, que objetos detrás de estrellas, los vemos, por la desviación de sus fotones al paso de su cercanía. Ignoro cuál fue esta distancia de cercanía.(Pero Einstein, lo supo, con un error ínfimo).

Los fotones que impactan con partículas en el aire, ya no siguen el curso inicial sino, el propio que le infiere la interacción con la partícula. En un local oscuro situándonos en posición normal al trayecto de un rayo, vemos tales partículas pululando. El resto de fotones llega a la pantalla y pasaron cerca de las partículas del trayecto, pero no colisionaron.
Las que vemos son las que una vez colisionado el fotón, se difundió y llegó a nuestra retina. Éstos son menos fotones que llegan a la pantalla.
Si las partículas en suspensión fueran de cantidad tal que macizaran la superficie normal a la trayectoria de los fotones, creo en la evidencia de que a la pantalla, no llegaría un solo fotón. (La materia trasparente, no alcanza tal compacidad en la disposición molecular). Solo recordar que los espacios subatómicos entre electrones y núcleos, son del orden de 10^-13 cm muy lejos de la citada 10^-24 cm.

La energía que portan los fotones, debido al medio en que se desplazan, modifican su velocidad, se difunden, se absorben hasta el punto que de ser el medio suficiente longo, desaparecen. Estoy pensando en las profundidades abisales. Allí ni en el mediodía, llegan los rayos solares lumínicos.

Con tal elementalidad se me ocurrió que debía haber una distancia mínima entre la partícula y el fotón en la que se equiparan las fuerzas. Una, la que proviene de la masa, como fuerza atractiva, o de curvatura espacial, con la del momento del fotón.
Si la curvatura espacial (atracción gravitatoria) no alcanza tal valor, el fotón sigue con pequeña variación de su itinerario previo (su reflexión). Pero a partir del instante en que se igualaron fuerzas, se precipita indefectiblemente, interaccionando con la partícula.
Se me ocurrió pues esta ecuación:

d = (m / h*v)^1/2

La distancia en cm. a la que puede interactuar la energía portada por los fotones, ha de ser igual, o menor que el valor que da la raiz cuadrada de dividir su masa en gramos, por la constante de Planck multiplicada por la frecuencia de los fotones.

Así, los fotones que pasan por intersticios de mayor dimensión, siguen su itinerario inicial sin variar.

Con tal reafirmación, arriesgo bastante en credibilidad de tal como entiendo esta física cuántica, por lo que no vendría nada mal que los físicos corrigieran lo que crean conveniente. (Claro, si hay alguno, que me lea).

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

No habiendo más intervenciones, sigo por mi cuenta. Afino un poco más en la averiguación de la distancia anterior confeccionando un baremo.

[

Considero que a la radiación, al carecer de carga eléctrica, no le afecta la atracción electromagnética, ni la débil ni la de color, específica de los quark.
La gravitatoria por ser la más débil se desestima. Pero si en lugar de buscar una nueva fuerza, antes la asumimos por ser pequeña mayor que cero, ésta puede dilucidar la distancia por la cual la radiación llegada a las cercanías de las partículas, no puede escapar sin interaccionar.

Considero pues, que si no existen fuerzas que relacionen a los fotones procedentes de radiación exterior, para con las partículas subatómicas, podría calcularse con esta fuerza gravitatoria la equiparación de su fuerza con la de los fotones tendentes a mantener su dirección invariable.
Podría plantear la ecuación:



Donde M = masa de la partícula a alcanzar por la radiación. Desde el neutrino, hasta el protón.
M´= La equivalencia en masa de la radiación. Valores de fotones X hasta gamma de
Desarrollando la ecuación presentada y existiendo en ambos términos M´ la distancia d obedece a…………


sin olvidar las diferencias posibles de M` y aplicando valores en unidades de cm, g, s
obtengo los resultados lo que me permite este baremo:

partículas y radiación.......................distancia interacción
gramos masa.........................................d en cm_
Protón...............1,67*10^-24…………1,56 *10^-26
Quark u…,,,…....4,27 *10-27…………..7,9 *10^-27
Electrón………...9,1 *10^-28…………..3,64 *10^-28
Neutrino e……...2,76 *10^-33…………6,35 *10^-30
Y de 10^22 Hz..7,42 *10^-33…………10^-30
X de 10^17 Hz..7,42 *10^-38…………3,29 *10^-32
Fotón 1 Hz……..7,42 *10^-55…………10^-41

Teniendo en cuenta queobtuve los valores del baremo.

Ahora este resultado me aligera el entendimiento de lo razonado por Feynman con sus diagramas. Evidencia que los espejos de mínimo grosor que refiere puedo considerarlos como de grosor un átomo. Así un porcentaje elevado de fotones traspasa el medio, en tanto que el 4%, se refleja.
Lo confrontaré con la disminución de su velocidad a tenor del medio que atraviesan, en comparación de la ideal en el vacío. Forzosamente debe relacionarse con el tiempo que tardan los fotones en ser absorbidos y emitidos por los electrones.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

Aventura de la Energía Continuación 5



Para acertar con el Protón, los fotones deben acercarse a él más de 10^-26 cm

Para con los quark, 7,9 *10^-27 cm

Para los neutrinos 6,35 *10^-30 cm
Dando por supuesto que la necesidad de su mayor acercamiento es debido a la debilidad de la gravedad y menor masa de la partícula.

Para los fotones iniciar su libertad , precisaron el transcurso de 300.000 años de Inflación Cósmica con la que la materia se separó más de los 10^-33 cm que según la escala de Planck, es el mínimo valor que puede adaptar una partícula.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

LA AVENTURA DE LA ENERGÍA continuación 6



Con la idea expuesta del comportamiento de los fotones por el interior del átomo y por el Espacio, sigo analizando lo que ocurre a través de la fibra óptica.


El cable que la constituye, revestido por material de diferente índice de refracción, obliga al rayo de luz entrado, a seguir cumpliendo con la ley de refracción.


Según Feynman, y considerando a la superficie del espejo como la del grosor de un átomo, se perdería por cada reflexión 4% de fotones, que en un medio extenso, a base de ir perdiendo el 4% del 4% perdido, por lo traspasado, llegaría a extinguirse.


Con la fibra óptica, perfecta con rendimiento 100%, esto no puede ocurrir. Primero por ser el grosor ínfimo y segundo por cuanto la pérdida del 4% no tiene más espacio por donde vagar que la propia fibra.


Luego este cuatro por ciento se reagrupa con el 96% que sigue en la dirección de la fibra conductora. Esto en la práctica no se consigue con absoluta perfección, sin embargo son miles los kilómetros que pueden recorrer sin apenas pérdida alguna.


Los fotones están obligados a zigzaguear durante todo su recorrido entre las bandas de la fibra, tome ésta la forma que adopte en cada momento.

El punto límite, sería un cambio de dirección del cable de 90º o, su cercanía. Eso materialmente es casi imposible que suceda. Los cables, por su material protector disponen de un grosor que lo impide.

Luego los fotones siguen avanzando hasta el final del cable donde topan con el material a explorar.

Aquí se pierde por reflejo de lo que ilumina, más del 4% ya que se salió de su confín, pero el porcentaje que entra de nuevo al cable, ya sigue el camino inverso hasta el de entrada inicial. Sin estorbarse los de ida con los de vuelta por desfase.


Este logro lo ha sido por aplicar lo conocido del comportamiento cuántico, con su incertidumbre, paliada por la intervención de rayos de miles de millones de fotones agrupados asemejando a partículas macro.


El rayo debe entrar a la fibra, con un pequeño ángulo respecto su eje, que permite ir repitiendo la reflexión. Como si el fotón rebotara en el mismo ángulo de reflexión. Si se aumentara este ángulo, llegaría a no cumplir el cometido.

Con todo, desestimamos las interacciones de la luz con la propia fibra, ya que las moléculas que la conforman, disponen de intersticios moleculares, superiores a los 10^-26 cm.

De existir con alguna frecuencia una coincidencia interactiva, sería la que mermaría la rentabilidad del 100%. Y esto redundaría a pérdida de energía transmitida, convertida en aumento de temperatura de las moléculas afectadas por acelerar el movimiento de sus electrones.

Saludos de Avicarlos.