Automoción por pantografía inteligente en catenaria

Hace unos días leí una noticia sobre el proyecto eHighway que Siemens está poniendo en práctica en Suecia. Se trata de electrificar un tramo de carretera pública de modo que por él circulen camiones de mercancías híbridos (con motor eléctrico y convencional de combustión). La clave del éxito de este proyecto está en los pantógrafos inteligentes. Un pantógrafo es ese armatoste plegable, que poseen todos los tranvías y algún que otro tren, para alimentar desde una catenaria (un cable) de energía sus motores eléctricos. Se les llama pantógrafos inteligentes a aquellos que son capaces de conectarse (o desconectarse) a la catenaria por sí mismos, cuando el vehículo entra o sale del alcance de la misma.

Evidentemente los objetivos de este proyecto eHighway de Siemens son básicamente dos, los cuales se complementan:
1. Liberar a los vehículos (esencialmente camiones pesados de mercancías) del consumo de combustibles fósiles (gasoil, gasolina, etc).
2. Suministrar energía eléctrica a las infraestructuras e catenarias que sea limpia y renovable y libre de emisiones (energías como la eólica, la fotovoltaica, la hidroeléctrica, la geotérmica, etc).

Pero yo añadiría unos cuantos objetivos y estrategias más. Por ejemplo. Los tramos de autopistas electrificados con catenarias, además de suministrar directamente energía eléctrica a los motores de los vehículos podrían también ir recargando unas baterías, de modo que cuando el vehículo saliera de la catenaria tendría más autonomía y no sólo podría hacer uso del motor de explosión convencional sino que podría seguir usando también su motor eléctrico.

Además, yo añadiría también, una amplia red de estaciones de servicio en las que los vehículos cambiaran sus baterías usadas o semi-usadas por otras del mismo modelo completamente cargadas. He dicho cambiar, no recargar baterías. Eso significa, que los vehículos no pierden tiempo estacionados mientras recargan sus baterías, sino que directamente se les cambia la carga por otra llena en menos de un minuto.

La pantografía inteligente por catenaria será en un futuro próximo la solución mas limpia y eficiente a la escasez de combustibles fósiles.

Saludos pantográficos a todos 😛

NO ESTAMOS SOLOS EN EL UNIVERSO

Existen muchas civilizaciones alienígenas más avanzadas tecnológicamente que la nuestra, saben que estamos aquí, pero no nos visitan porque no somos nada interesantes para ellos.

1. Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre: Existen varios programas SETI de búsqueda de vida inteligente extraterrestre. Dicha búsqueda se hace de forma activa, enviando mensajes al espacio exterior, y de forma pasiva escuchando las señales que nos llegan y analizándolas para saber si tiene origen natural o artificial.

Pero, una civilización extraterrestre muy avanzada tecnológicamente, podría ser potencialmente un peligro inmenso para nuestra propia civilización si nos visitaran. Eso fue lo que nos dijo el prestigioso astrofísico y matemático inglés,Stephen Hawking. El cree firmemente en la existencia no sólo de vida extraterrestre, sino en la existencia de civilizaciones alienigenas muy avanzadas tecnológicamente. Piensa que no sólo la vida en la Tierra estaría en peligro, sino la misma Tierra como planeta, ante una potencial invasión de ingentes enjambres de naves alienígenas formados por cientos de miles de naves nodrizas interestelares, conteniendo cada una miles de drones equipados con armas letales de destrucción masiva. En concreto, el profesor Hawking confesó que: “Quizás esas civilizaciones alienígenas, que viven en colonias nómadas interestelares, estén en constante movimiento por toda la galaxia en busca de recursos materiales y energéticos para construir y mantener sus naves y todos sus sistemas de pervivencia. Una eventual visita a la Tierra de una de esas colonias nómadas resultaría en un cataclismo de proporciones bíblicas …”

2. La ecuación de Drake: Según una primera estimación de la ecuación de Drake, existen en nuestra galaxia al menos diez civilizaciones alienígenas más avanzadas tecnológicamente que nosotros. La ecuación de Drake es la siguiente:

y una primera estimación es la siguiente:

10/año (10 estrellas se forman cada año)
0.5 (la mitad de esas estrellas cuentan con planetas)
2 (cada una de esas estrellas contiene dos planetas)
1 (el 100 % de esos planetas podría desarrollar vida)
0.01 (solo el 1 % albergaría vida inteligente)
0.01 (solo el 1 % de tal vida inteligente se puede comunicar)
10 000 años (Cada civilización duraría 10 000 años trasmitiendo señales)

10 posibles civilizaciones detectables.

3. La paradoja de Fermi: La Paradoja de Fermi nos dirá que si hay al menos 10 civilizaciones alienígenas en nuestra galaxia, ¿dónde están?, no nos han visitado, no dan señales de vida. Esta supuesta paradoja se resuelve muy fácilmente: No nos han visitado porque el planeta Tierra, y en particular la vida en él y nuestra civilización humana, no les motiva especialmente. Es como si nosotros visitamos un desierto donde no hay prácticamente nada de interés. ¿por qué tenemos que aventurarnos hacia lugares remotos si sabemos a ciencia cierta que no tienen nada nuevo allí que no sepamos?. La respuesta a la paradoja de Fermi implica que existe al menos una civilización alienígena cercana muy avanzada, una civilización muy antigua, que quizás ya esté extinguida, que alcanzó su cúspide de avances tecnológicos y científicos hace aproximadamente unos ocho mil millones de años, cuando el sistema solar aún estaba en su más temprana etapa de formación. Quizás, fue esa civilización alienígena la que “sembró” el planeta Tierra de vida, convirtiéndolo en un santuario.

4. No son como nosotros: ¿Te imaginas a un ser alienígena super inteligente poseyendo el cuerpo de un gusano pestilente del tamaño de una anaconda arrastrándose por el fango?. El contacto con esos seres no sería muy agradable para nosotros, sería algo vomitivo, y lo mismo sentirían ellos de nosotros. Nuestros cuerpos, nuestros hábitats, nuestras costumbres gastronómicas, serían para esos seres algo repulsivo. ¿Te imaginas a un inteligente y avanzado alien con un cuerpo muy semejante al de una cucaracha y del tamaño de un elefante, desprendiendo un insoportable y extraño hedor?. Como poder, sí se puede imaginar, pero no sería algo muy agradable de sentir cerca de nosotros, y ese ser alienígena sentiría algo muy parecido al vernos a nosotros.

Saludos cucarachescos a todos 😛

Neutrinos superlumínicos: desintegración de un pión

Hola amigos de Tardígrados. Hoy vamos a ver cómo se desintegra un pión (pi mesón). En concreto veremos el modo principal en que decae un pión con carga eléctrica positiva. Los pi mesones con carga tienen una masa de 139.6 MeV/c², y una vida media de 2.6 × 10?8 s. Se desintegran debido a la interacción débil. El modo de desintegración más común es una desintegración leptónica hacia un muón y un muón neutrino, la cual ocurre el 99% de las veces:

(1)

Un pión π⁺ está constituido por un par de quarks, en concreto, un quark up y un quark anti-down, y el modo de desintegración principal es como muestra el siguiente diagrama:

Este pi mesón decae en reposo, por lo tanto, las leyes de conservación serán estas:

Pero, en el capítulo anterior vimos cómo los neutrinos no pueden estar en reposo auque sean producto de la desintegración de partículas que estaban en reposo. Para este cálculo teórico usaré la relación de dispersión neutrínica descubierta por mi en el capítulo anterior: Así, tendremos:

Observamos también que si el momento del neutrino no es cero, entonces tampoco debe ser cero el momento del muón. En concreto, ese momento debe ser exactamente opuesto e igual en magnitud al del neutrino. Escalarmente serían:

Si suponemos que el muón se mueve con una velocidad sublumínica, por ejemplo, con una β = 1/20, obtendremos una β para el neutrino muónico de:

Es decir, ese neutrino muónico superaría en 4 veces la velocidad de la luz en el vacío. Para un rango de velocidades muónicas que van desde β = 0 hasta β = 1, tendríamos la siguiente gráfica del intervalo de velocidades para el neutrino:

Saludos

¿Por qué el cuadrado de la masa de un neutrino es un valor negativo?

Desde hace muchos años se sabe que el cuadrado de las masas (medidas) de los neutrinos es siempre un valor negativos, lo que resulta extraño, ya que matemáticamente tendríamos una masa imaginaria. Para reconciliar este aparente sinsentido con la razón, se propuso ya desde hace tiempo que los neutrinos debían ser fermiones que se mueven a velocidades superluminicas.

El cuadrado de la masa de un neutrino se midió sistemáticamente en experimentos donde tenia lugar la desintegración del Tritio, que produce emisiones beta de baja energía. Esas mediciones de la masa de los neutrinos se realizaba ajustando la forma del espectro de emisión las partículas beta cerca de sus puntos extremos. En muchos de esos experimentos se encontró que los cuadrados de esas masas daban significativos e inequívocos valores negativos. La mayoría de esos datos están registrados en ”Review of Particle Physics, 2000” (Review of Particles Physics, Euro. Phys. Jour. C15, 350-353 (2000).). Dos de esos experimentos en 1999 dieron en sus medias ponderadas el siguiente valor:

(1)

Sin embargo, otras nueve medidas de experimentos realizados entre 1991-1995 no se usan como medias. Por ejemplo, el valor de:

(2)

con un 95% de nivel de confianza se midió en el LLNL en 1995. El valor negativo del cuadrado de las masas de los neutrinos significa que la relación de dispersión de la energía total y el momento es simplemente:

(3)

Desde la teoría de la Relatividad Especial todo esto conduce a pensar que las velocidades de esos neutrinos es superior a c. Por ejemplo, la energía total es desde el punto de vista de esa teoría:

(4)

implicaría que esa energía es un número complejo puro. Y lo mismo ocurriría con su momento lineal:

(5)

y eso implicar, a su vez, que ha de ser:

(6)

Todo este sinsentido ocurre cuando usamos los formalismos de la Relatividad Especial para describir la energía y el momento lineal de los neutrinos. Veamos ahora, qué ocurre cuando usamos los formalismos de la Relatividad Galileana Completa:

(7)

(8)

Observamos, con agrado, que con estos formalismos matemáticos de la Relatividad Galileana Completa, no obtenemos absurdos como energías y momentos que sean magnitudes imaginarias, sino que son números reales, y con la única condición de que la inecuación (6) se cumple para los neutrinos. Por lo tanto los neutrinos podrían ser taquiones, una clase de partículas, que viajarían a velocidades superluminicas. La relación de dispersión entre energía y momento para los fermiones (tardiones) y para los taquiones, se puede representar gráficamente de forma paramétrica así:

Vemos que son hipérbolas, donde, obviamente, el parámetro es la β = v/c, y las lineas discontinuas, son las asíntotas, que representa la velocidad de la luz, c (es decir para β = 1) . La ecuación de una hipérbola es:

(9)

y en forma paramétrica con coseno y seno hiperbólicos es:

(10)

Esto significa que, para los fermiones, la relación de dispersión entre energía y momento es:

(11)

Para partículas que sean taquiones, como supuestamente son los neutrinos, la relación de dispersión entre su energía y momento obedece a una transformación de inversión como la siguiente:

(12)

Es decir, la gráfica es una hipérbola orientaba norte-sur, como la representada en la figura anterior. Por lo tanto, para los neutrinos tenemos la relación:

(13)

La conclusión de todo esto es clara: si aplicamos a los neutrinos las mismas leyes y relaciones entre energía y momento que aplicamos a los fermiones, obtenemos masas imaginarias o velocidades superluminicas. Es decir, los formalismos fermiónicos aplicados a neutrinos nos ofrecen valores negativos para los cuadrados de sus masas. Pero si aplicamos una relación de dispersión energía-momento distinta, no obtenemos esos valores imaginarios sino valores reales. Los neutrinos, no tienen por que viajar a velocidades superluminicas, simplemente obedecen la relación E²- p²c² = – m²c4. Por el contrario, los leptones, que tampoco tienen por que viajar a velocidades superlumínicas, poseen esta otra relación de dispersión: E²- p²c² = m²c4.

Analicemos brevemente una desintegracion de Michel para un muón:

En dicha desintegración, el muón decae hacia un electrón, más un antineutrino electrónico y un muón neutrino. Si desglosamos la dispersión leptónica, obtenemos:

esas relaciones ya no nos ofrecen ni velocidades superlumínicas, ni masas imaginarias, ni valores negativos de cuadrados de masas, porque las relaciones de dispersión para los neutrinos que usamos aquí son distintas a las que propone la Relatividad Especial. Si suponemos que esa desintegración del muón se realizó en reposo, entonces las leyes de conservación son:

(14)

Donde E_μ = m_μc², y p_μ = 0, porque el muón se supone en reposo.

Si observamos detenidamente la relación de dispersión entre energía y momento para los neutrinos aquí propuesta, nos daremos cuenta de que si suponemos que un neutrino está en reposo entonces su momento lineal no sería cero, sino:

(15)

Esto implica ni más ni menos que un neutrino en reposo es simplemente una partícula que viaja a la velocidad de la luz, c. ¿Contradicción?. ¿Cómo es posible que una partícula esté moviéndose a una velocidad c si hemos dicho que está en reposo?. En realidad, le pasa lo mismo que a los fotones, lo que ocurre es que los neutrinos sí poseen masa y aún así se mueven a velocidad c. Este fenómeno no puede ser descrito con los formalismos de la Relatividad Especial.

Saludos

Un atajo en nuestro viaje interestelar a Alfa Centari

Hola amigos incondicionales de Tardígrados. Aviso, como siempre, que lo que sigue no debe ser tomado como astrofísica oficial, que puedas encontrar en un libro de texto o en algún ensayo científico del mainstream. Lo que sigue son sólo elucubraciones mias, (elucubración según la tercera acepción de la RAE, que dice: “trabajar velando y con aplicación e intensidad en obras de ingenio.“) 😛

Estos días he estado pensando sobre las distancias que hay ahi afuera, hacia los objetos del espacio profundo, como estrellas, galaxias, nebulosas, cuásares, etc. Me he estado preguntado si tales distancias, que la astrofísica actual nos dice que son inmensas, son realmente tan largas o si por alguna otra explicación, distinta a la oficial, podrían ser significativamente más cortas. La conclusión a la que llegué es que sí. Por ejemplo, la astrofísica oficial nos informa de que la distancia al sistema estelar más próximo a nosotros, que es Alfa Centauri (Rigil Kentaurus), es de 4,37 años-luz, es decir, 41,3 billones de kilómetros. Y para que nos hagamos una idea de lo inmensa que es esa distancia, una sonda espacial como la Pioneer 11, la cual está escapando del sistema solar a una velocidad de 40.960 km/h, si su dirección fuera hacia Alfa Centauri (que no lo es), llegaría en unos 115 mil años. Pero, esa distancia podría ser significativamente menor si descubrimos de qué forma la luz nos engaña. En este pequeño artículo que estoy escribiendo razonaré que nuestra distancia a Alfa Centauri no sería de 4,37 años-luz, sino de tan sólo 32 días-luz. Eso significaría que si podemos disponer de un cohete que acelerase en linea recta con una aceleración de 1 g (que son 9,8 m/s²) durante 1 año, alcanzaría ese sistema estelar con una velocidad final cercana a la de la luz y en poco menos de 2 años. Pero, alguien dirá que la distancia a Alfa centauri está más que comprobada por diferentes métodos, el principal de ellos es el del paralaje estelar. Ya he dicho que la luz puede que nos esté engañando y el efecto llamado paralaje podría ser uno más de sus engaños cuando consideramos distancias interestelares.

Alfa Centauri es básicamente un sistema binario de una estrella enana amarilla (Alfa Centauri A) y una enana naranja (Alfa Centauri B). Pero, existe otra estrella que orbita alrededor de ese sistema binario, aunque muy alejada. Es una enana roja llamada Próxima Centauri. Es decir, ese sistema estelar está formado en realidad por tres estrellas enanas. Al ser un sistema de tres cuerpos, los posibles exoplanetas que orbiten en él podrían poseer órbitas poco estables. Eso nos hace pensar que posiblemente haya pocos exoplanetas allí.

Pero, vayamos al grano. Voy a definir el espacio por donde se mueve la materia, en contraposición al espacio por donde se propagan las ondas electromagnéticas, de la siguiente forma:

Sea φ el potencial gravitatorio del sistema solar (o de cualquier otro sistema material). Sabemos que el potencial gravitatorio posee dimensiones de una velocidad al cuadrado. Por lo tanto si dividimos ese potencial por una aceleración constante a₀, obtenemos una distancia. Es decir, hemos expresado el potencial gravitatorio como si fuera una distancia:

donde la variable r es una distancia estándar en el espacio electromagnético, y p(r) es la nueva distancia en el espacio de las ondas de materia, como función de la anterior.

Pero, lo que queremos es calcular una longitud, un intervalo de esa curva de potencial. Así, aplicamos una integral definida en el intervalo (x₁, x₂) que deseemos:

donde f‘(r) es la derivada del potencial respecto a r. Pero esa derivada es precisamente la intensidad gravitatoria del campo, que posee dimensiones de una aceleración, a:

Por lo que, lo que hay dentro de nuestra raíz cuadrada es adimensional:

Ahora hablemos un poco de la constante a₀. Esta constante aparece en la Teoría MOND y fue hallada por su autor, Mordehai Milgrom en 1983. El valor numérico es :

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío, y R_h, es el radio de Hubble, es decir, el radio de nuestro universo observable.

Esta teoría MOND usa una función de interpolación, la cual es una función de la aceleración a y de la constante a₀. Esa función de interpolación se llama μ, y una de sus formas estándar es la siguiente:

Esta función μ se usa para los casos limite en que la aceleración a es mucho mayor que a₀, o cuando es mucho menor que ella. Es decir, la interpolación es que, para todo valor real positivo de x, μ (x) ? x, cuando x << 1, y μ (x) ? 1, cuando x >> 1. Además, es fácil ver que esa función de interpolación estándar de arriba, se puede expresar también así:

Con lo cual nuestra integral definida puede ser expresada de la siguiente forma

Esta última expresión nos da la clave para entender nuestro cálculo. Así, para un régimen MOND donde la aceleración a es mucho menor que la constante a₀, tendremos que la función de interpolación sería μ (x) = x, y nuestra integral definida se simplificaría y se resolvería así:

lo cual quiere decir que en ese régimen extremo de MOND, con a << a₀, nuestra distancia electromagnética coincidiría con nuestra distancia matérica. Resulta interesante destacar que precisamente en esas regiones donde las distancias de ambos espacios coinciden, la física actual presupone en ellas la existencia de materia oscura. Básicamente, esas regiones se sitúan en los halos de las galaxias y en los bordes de los cúmulos galácticos. Pero, ¿qué ocurriría en un régimen MOND donde a >> a₀, con la función de interpolación simplificandose a μ (x) = 1?. Pues que nuestra integral definida quedaría así:

Pero, la integral de la aceleración gravitatoria es precisamente nuestro potencial gravitatorio inicial. Por lo que la solución a esta última integral definida sería precisamente la siguiente diferencia de potencial:

Ahora podemos hacer fácilmente nuestro cálculo de la distancia matérica entre el sistema solar y Alfa Centauri, si usamos el potencial gravitacional Newtoniano como la mejor aproximación. El intervalo de distancia matérica a calcular será el siguiente:

Hemos multiplicado por 2, ya que se asume que la masa del sistema Alfa Centauri es aproximadamente la misma que la del sistema solar

Kg, masa del Sol, m³ Kg^-1 s^-2, constante gravitacional, m s², constante de aceleración MOND m, distancia estándar de 2.185 años-luz m, distancia estándar de 1 UA

Con estos dato, nuestro cálculo daría:

es decir, obtenemos una distancia mucho mayor que la distancia estándar de 4.37 años-luz. Exactamente la ratio es de:

Eso se debería al hecho de que 1 metro en nuestra región local cerca del Sol no sería igual que 1 metro en una región más externa. La ratio anterior nos dice que, 1 metro de una región externa equivale efectivamente a casi 50 metros de nuestra región local cercana al Sol. Por lo tanto, un viaje a Alfa Centauri, que la ciencia actual calcula que tardaría unos 115 mil años a una velocidad de 40960 km/h, según la hipótesis que aquí contemplo, duraría tan sólo unos 2300 años. Igualmente, la velocidad de la luz en esa región externa sería unas 50 veces mayor que la que se supone es una constante universal.

Saludos interestelares a todos 😛