Albert Einstein y la relatividad

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Albert Einstein y la relatividad
Las teorías de la relatividad, general y especial, de Albert Einstein pretenden hacer compatibles otras dos: la mecánica de Isaac Newton y el electromagnetismo de James Clerk Maxwell.
Según las leyes del movimiento establecidas por primera vez con detalle por Isaac Newton hacia 1680-89, dos o más movimientos se suman de acuerdo con las reglas de la aritmética elemental.
Supongamos que un tren pasa a nuestro lado a 20 kilómetros por hora y que un niño tira desde el tren una pelota a 20 kilómetros por hora en la dirección del movimiento del tren. Para el niño, que se mueve junto con el tren, la pelota se mueve a 20 kilómetros por hora. Pero para nosotros, el movimiento del tren y el de la pelota se suman, de modo que la pelota se moverá a la velocidad de 40 kilómetros por hora.
Como resulta evidente, no se puede hablar de la velocidad de la pelota a secas. Lo que cuenta es su velocidad con respecto a un observador particular. Cualquier teoría del movimiento que intente explicar la manera en que las velocidades (y fenómenos afines) parecen variar de un observador con relación a otro sería una "teoría de la relatividad".
La teoría de la relatividad de Einstein nació del siguiente hecho: lo que funciona para pelotas tiradas desde un tren no funciona para la luz. En principio podría suponerse que la luz se propagara, o bien a favor del movimiento terrestre, o bien en contra de él. En el primer caso parecería viajar más rápido que en el segundo (de la misma manera que un avión viaja más aprisa, en relación con el suelo, cuando lleva viento de cola que cuando lo lleva de cara). Sin embargo, medidas muy cuidadosas demostraron que la velocidad de la luz nunca variaba, fuese cual fuese la naturaleza del movimiento de la fuente que emitía la luz.
Einstein dijo entonces: supongamos que cuando se mide la velocidad de la luz en el vacío, siempre resulta el mismo valor (unos 299.793 kilómetros por segundo), en cualesquiera circunstancias. ¿Cómo podemos disponer las leyes del universo para explicar esto? Einstein encontró que para explicar la constancia de la velocidad de la luz había que aceptar una serie de fenómenos inesperados.
Halló que los objetos tenían que acortarse en la dirección del movimiento, tanto más cuanto mayor fuese su velocidad, hasta llegar finalmente a una longitud nula en el límite de la velocidad de la luz; que la masa de los objetos en movimiento tenía que aumentar con la velocidad, hasta hacerse infinita en el límite de la velocidad de la luz; que el paso del tiempo en un objeto en movimiento era cada vez más lento a medida que aumentaba la velocidad, hasta llegar a pararse en dicho límite; y, finalmente, que la masa era equivalente a una cierta cantidad de energía y viceversa.
Todo esto lo elaboró en 1905 en la forma de la "teoría especial de la relatividad", que se ocupaba de cuerpos con velocidad constante. En 1915 extrajo consecuencias aún más sutiles para objetos con velocidad variable, incluyendo una descripción del comportamiento de los efectos gravitatorios. Era la "teoría general de la relatividad".
Los cambios predichos por Einstein sólo son notables a grandes velocidades. Tales velocidades han sido observadas entre las partículas subatómicas, viéndose que los cambios predichos por el genial científico se daban realmente, y con gran exactitud. Es más, sí la teoría de la relatividad de Einstein fuese incorrecta, los aceleradores de partículas no podrían funcionar, las bombas atómicas no explotarían y habría ciertas observaciones astronómicas imposibles de hacer.
Pero a las velocidades corrientes, los cambios predichos son tan pequeños que pueden ignorarse. En estas circunstancias rige la aritmética elemental de las leyes de Isaac Newton; y ,como estamos acostumbrados al funcionamiento de estas leyes, nos parecen ya de "sentido común", mientras que las leyes de Albert Einstein se nos antojan "extrañas" y difíciles de comprender
Explicación de la teoría de la relatividad general de Einstein
En 1907 Albert Einstein llegó a la conclusión de que a su teoría de la relatividad especial le faltaba algo que no estaba de acuerdo con la realidad que vivimos. Es por eso que tuvo que ir un poco más allá y realizar una nueva teoría: la teoría de la relatividad general, que analizaremos qué plantea a continuación.-
Diferencia entre la relatividad especial y general 
La teoria de la relatividad especial, llamada también relatividad particular o restringida, es una teoría que describe bien el movimiento de los cuerpos, pero solo a velocidades constantes, y en un espacio plano, de tres dimensiones espaciales y una temporal.
En el universo la gravedad acelera a todos los cuerpos, poniéndolos en movimiento. Ademas, la gravedad es una fuerza universal, en el sentido de encontrarse en todo lugar. Entonces, dada esta realidad, podemos afirmar que nada está en reposo: todo en el universo se mueve y con aceleración. Einstein se dio cuenta entonces de que era necesario generalizar su teoría.
Interacciones a distancia
La teoría de Newton de la gravedad solo explica que los objetos se atraen con una fuerza proporcional al producto de las masas, e invesamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Según la ecuación de Newton, la fuerza tenía que actuar instantáneamente. Esto significaba que las ondas o partículas que interactuan entre los cuerpos, viajaban con velocidades infinitas para hacerla correcta, asi, si estos, distaban años luz, la fuerza tenia que arreglárselas para actuar inmediatamente, si uno de los dos o ambos eran alterados.
Pero como la fuerza tenia que adivinar si los objetos habian sido alterados, la teoria de la reltividad especial puso limite a la velocidad en que los cuerpos debian moverse y esta era el valor de c: la velocidad de la luz.
Equivalencia entre fuerza de contacto y a distancia
Einstein imaginó un cajón moviéndose a velocidad constante en el espacio, alejado de toda influencia gravitacional. Pensó que si en el interior del cajón ubicamos un hombre, este flotaría. Y si aplicamos una fuerza de contacto en cualquier lado del cajón concluyó que el cuerpo de este hombre descansaría en el punto de aplicación de la fuerza de contacto, que se convertiría en el suelo o el piso para el hombre, por la ley de acción y reacción.
Lo que lo llevó a pensar que la fuerza de contacto es equivalente a la fuerza de gravedad.
Ecuación y explicacion
Esta es la ecuación propuesta por Einstein:
Gmv = -kTmv
Aclaremos que en esta ecuación T debe ser mayúscula, G mayúscula, y solo k es minúscula. Las letras m y v son subíndices de G y T. 
Gmv : Tensor de curvatura de Riemann
Tmv : Tensor de energía, que tiene que ver tambien con la masa en el universo
k : Es una constante de gravitacion, y k = 8PIK/c2
K = 6,7x10 -8
Esta ecuacion esta simplificada y generalizda, pero explica muy bien cómo se relacionan el espacio y la materia/energía.
Los objetos masivos se deforman el espacio y una vez deformados se dirijen a los objetos, marcando el camino o trayectoria que deben recorrer. La fuerza de gravedad segun la teoria de la relatividad general, afecta a la cuarta dimension; el tiempo.
REACTOR NUCLEAR
Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce una reacción nuclear en cadena controlada. Se puede utilizar para la obtención de energía en las denominadas centrales nucleares, la producción de materiales fisionables, como el plutonio, para ser usados en armamento nuclear, la propulsión de buques o de satélites artificiales o la investigación. Una central nuclear puede tener varios reactores. Actualmente solo producen energía de forma comercial los reactores nucleares de fisión, aunque existen reactores nucleares de fusión experimentales.
También podría decirse que es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal producción de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disiparel calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.
La potencia de un reactor de fisión puede variar desde unos pocos kW térmicos a unos 4500 MW térmicos (1500 MW "eléctricos"). Deben ser instalados en zonas cercanas al agua, como cualquier central térmica, para refrigerar el circuito, y deben ser emplazados en zonas sísmicamente estables para evitar accidentes. Poseen grandes medidas de seguridad. No emiten gases que dañen la atmósfera pero producen residuos radiactivos que duran decenas de miles de años, y que deben ser almacenados para su posterior uso en reactores avanzados y así reducir su tiempo de vida a unos cuantos cientos de años.
El primer prototipo de reactor nuclear fue construido por Enrico Fermi, sin embargo no fue el primero que funcionó en la Tierra. Las minas de uranio en Oklo, Gabón presentan evidencias[1] de que en la Tierra se produjeron reactores nucleares naturales hace unos Cómo funciona un reactor nuclear?
En las centrales nucleares, la energía se produce mediante la fisión en un reactor. El calor que se libera en la reacción nuclear transforma el agua líquida en vapor que mueve las turbinas que, a su vez, accionan los generadores eléctricos, , por último, dan electricidad a las grandes poblaciones.
Los reactores nucleares son, por tanto, una de las partes fundamentales dentro de una central nuclear, junto con el generador de vapor, la turbina y el condensador.
Las partes más importantes de un reactor nuclear son el combustible, el reflector, el sistema refrigerante, el sistema de control, y la protección contra la radiación.
El combustible
Se trata de un elemento pesado molecularmente, cuyo núcleo atómico puede ser desintegrado mediante la fisión. Este material está constituido por mezclas de uranio o de plutonio en forma sólida o líquida.
La producción de energía se mantiene constante gracias a la reacción en cadena producida por la perpetua liberación de neutrones, que al desprenderse de un núcleo atómico, colisionan con otro, provocando sucesivas fisiones nucleares.
Por eso existe una cantidad mínima de combustible para mantener la reacción en cadena, esta cantidad se denomina masa crítica. Cuanto más compacto sea el combustible, menos neutrones escapan sin fisionar, y por lo tanto, menor es la cantidad de combustible necesario para hacer funcionar una planta nuclear.
El reflector
Mencionamos la existencia natural de neutrones que escapan sin colisionar en otros núcleos. Estos neutrones que escapan, rebotan en el reflector, que puede estar constituido por grafito.
De esta forma, se garantiza una utilización más eficiente de los neutrones que escaparon, que colisionan luego de rebotar en el reflector.
El sistema refrigerante
Elimina el calor que se forma en el reactor, sirve para evitar el recalentamiento, pueden estar constituidos por un gas, como el dióxido de carbono, por agua normal o especial, o metal fundido (como el sodio).
El sistema de control
Está compuesto principalmente por las barras o varillas de control, y las varillas de seguridad, fabricadas todas con materiales capaces de absorber neutrones, como el cadmio. Sirven para poner en marcha el funcionamiento del reactor, y controlar la reacción en cadena tal como se la busca.
Si se sacaran las varillas, la reacción se aceleraría, pudiendo provocar una explosión atómica.
Protección contra la radiación
Se trata de una defensa biológica contra la radiación desprendida en la fisión nuclear. Se construye generalmente una gruesa pared de hormigón que rodea el reactor y evita, junto a otras medidas, que la radiación escape al exterior.
Como precaución de seguridad ante cualquier posible accidente, mucho de los grandes reactores están completamente aislados de la atmósfera mediante una estructura, una burbuja, que es impermeable a los gases.
La construcción de una planta nuclear, contrario a lo que muchas veces parece, es un proyecto que implica una extrema seguridad y varios planes de contención ante el peor de los escenarios posibles.
Todos los humos que salen de las grandes chimeneas, y el aire que sale de los sistemas de ventilación de la planta nuclear son filtrados especialmente para evitar cualquier tipo de dispersión radiactiva.
Si el nivel de radiación excede el nivel de seguridad, una alarma general se enciende automáticamente. De modo que el funcionamiento general de un reactor nuclear moderno es altamente seguro, aunque el destino de los residuos radiactivos es un tema mucho más controvertido.
Tipos de reactores nucleares
De momento los reactores nucleares usados para producir energía consumible por el ser humano son de fisión, aunque ya existen algunos que experimentan con la fusión nuclear. Entre los reactores de fisión podemos distinguir:
LWR – Light Water Reactors: Los más comunes. Funcionan a base de uranio enriqucido.
FBR – Fast Breeder Reactors: Utilizan plutonio como combustible.
CANDU – Canada Deuterium Uranium: Usan como combustible uranio natural.
AGR – Advanced Gas-cooled Reactor: Hya unos 20 en todo el mundo. Funcionan con uranio y utilizan gases como refrigerante.
ADS – Accelerator Driven System: Basados en la aceleración de partículas. En fase experimental.
RBMK – Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny: Tipo de reactores casi en desuso, solo quedan una decena en todo el mundo. El de Chernobyl era uno de ellos.
Informacion general, química nuclear
La química nuclear es la rama de la química que tiene que ver con radioactividad, procesos y propiedades nucleares.
Es la química de los elementos radioactivos tales como los actínidos, radio y radón junto con la química asociada con el equipo (tales como los reactores nucleares), los cuales son diseñados para llevar a cabo procesos nucleares. Esto incluye la corrosión de superficies y el comportamiento bajo condiciones tanto normales como anormales de operación (un ejemplo de este último es durante un accidente nuclear). Un área importante es el comportamiento de los objetos y materiales después de ser dispuestos en un depósito de desechos nucleares o un sitio de eliminación de desechos.
Incluye el estudio de los efectos químicos como resultado de la absorción de radiación dentro de los animales, plantas y otros materiales. La química de radiación controla gran parte de la biología de radiación ya que la radiación tiene un efectos es los seres vivos a un nivel molecular, para explicarlo de otra forma, la radiación altera los bioquímicos dentro del organismo, la alteración de las biomoléculas cambian la química que ocurre dentro del organismo; es así como este cambio en la bioquímica puede generar un resultado biológico. Como resultado, la química nuclear asiste de manera significativa a la comprensión de tratamientos médicos (tales como cáncer, radioterapia) y ha permitido que estos tratamientos sean mejorados.
Incluye el estudio de la producción y uso de fuentes radioactivas para cierta gama de procesos. Esto incluye radioterapia en aplicaciones médicas, el uso de trazadores radioactivos dentro de la industria, ciencia y medio ambiente y el uso de la radiación para modificar materiales tales como polímeros.[1]
También incluye el estudio y uso de procesos nucleares en áreas no radioactivas de la actividad humana. Por ejemplo, la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) es comúnmente utilizada en síntesis de química orgánica, fisicoquímica y para análisis estructural en química macromolecular.