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Construcción de un adorno muy geek: levitador magnético y escopeta de portales

En el video nos muestran un adorno muy llamativo, fácil de construir y digno de estar en nuestra renombrada lista de juguetes científicos.

Básicamente, se trata de un electroimán de un juguete que se usa para levitar globos terráqueos, que se incorporó a una carcasa más llamativa.

Ahora bien, unas preguntas de física: ¿cómo se comportan las oscilaciones de este iman-electroimán ante la gravedad?, ¿será lo mismo tener este adorno en el espacio exterior?, ¿cómo es su energía? Bueno estas preguntas las responden en el blog Dot-physics con su excelente estilo de divulgación para iniciados en estas artes analíticas.

Manden sus preguntas de física que pueda complementar el estudio de este juguete.

Pregunta abierta,  para pensar

Y si colocamos este juguete en agua, ¿Qué cambia a causa de la fuerza boyante? (No tomes en cuenta cortos circuitos y cosas similares)

¿Cuál es la diferencia entre los modelos geocéntrico y heliocéntrico? (animación intereractiva)

Diseño para el entendimiento, es el acertado lema de dynamicdiagrams. Para muestra un botón, ellos han creado una animación interactiva del sistema solar que cuenta con los dos famosos modelos del sistema solar:

1) El geocéntrico, que sitúa a la Tierra en sistema, complicando la mecánica celeste.

2) El heliocéntrico, que usa al Sol como centro del sistema, que es el más aceptado (sino correcto).

Más aún, esta versión permite escoger el año, y las casas del zodiaco. Creo que será una delicia para quienes gustan de la astronomía y una excelente ilustración para los estudiantes que comienzan a estudiar estos temas apasionantes.

Preguntas para pensar

¿Podría hacerse un modelo donde Marte sea el centro?, ¿u otro plantea?

¿Son prácticos tales modelos?

¿Por qué no me gusta el nombre de láseres aleatorios para medios ópticos híbridos?

Ilustración del concepto de
láser convencional y láser aleatorio.
Vía: Nature

Pues porque creo que se usa mal el nombre: que son más una forma de llamar la atención, que un nuevo concepto en óptica física.

Aclarando que sí es un láser

Un láser es una fuente luminosa que se caracteriza por tres cualidades: 1) una enorme intensidad, 2) una alta mono-cromaticidad, 3) una gran coherencia. Sin importar que sean láseres de gas, diodo (como de los apuntadores), o de cristal; todos ellos cuentan con estas cualidades que los diferencian del Sol, una lámpara de color rojo, la luz de tu monitor.

Entonces, un láser puede usar un colorante orgánico en estado líquido como medio activo. De hecho, estos láseres de colorante (dye-laser system, en ingles) han sido usados por muchos años. Estos medios son isotrópicos y homogéneos: no son cristales.

Más aún, otro material de ejemplo, el nitrógeno es un medio super-radiante, lo que significa que se pueden construir fácilmente láseres a base de este gas. Que por cierto, también carece de estructura cristalina ;)

Aunque no requieren una cavidad-óptica, Si a los dispositivos láser basados en colorantes o nitrógeno se les añade una cavidad óptica, pues la emisión de salida tiene una mejor calidad. Pues para eso se diseña la cavidad-óptica.

Aclarando que es la radiación amplificada de medio activo híbrido

Ahora, si a un colorante (por ejemplo: rodamina-6GB) lo mezclo con nanopartículas (tal vez, de ZnO o de SiO_2) lo que tengo es un medio híbrido: orgánico-inorgánico. Si a este medio lo ilumino con un láser (podría ser un Nd:YAG emitiendo radiación infrarroja a 1064 nm), pues obtendré emisión luminosa. Sin embargo, no será láser.

La emisión de este sistema es:

1) Intensa. Las nano-partículas pueden funcionar como cavidades-ópticas microscopicas que en conjunto amplifican la intensidad del haz. Es decir, el colorante tendrá una emisión luminosa, pero al añadir el compuesto inorgánico se amplifica el efecto. Más aún, si la energía suministrada al medio es muy pequeña, se carece de amplificación; osea, existe un umbral de energía de entrada, al pasarlo se obtiene la amplificación. Por este hecho, muchos investigadores consideran a este sistema un láser.

Sin embargo, aumentar la intensidad óptica de salida es un tema de comparación con otras fuentes convencionales. Pues todos los láseres son poco eficientes en la razón (energía de salida)/(energía de entrada). En este sentido, los más eficientes tienen un 5%. SON NECESARIAS OTRAS CUALIDADES que hacen a  la luz láser especial y la diferencian de concentrar los rayos solares con una lupa.

2) Multicolor. Se requiere una cavidad-óptica para seleccionar un sólo color, o que el entorno absorba todos los colores, excepto el deseado. La composición espectral de las fuentes amplificadas aleatorias es amplia, por lo general emplean filtros externos al sistema para obtener un sólo color.

3) Falta de coherencia. Igual como los casos convencionales de los láseres de colorante o nitrógeno, una cavidad-óptica adecuada le brinda al sistema una mayor coherencia. Sin este elemento, pues nop, no hay radiación láser.

Sin embargo, el hecho que se cuente con una fuente intensa de luz de coherencia despreciable es una buena idea para quienes obtienen fotografías (e.g. microscopistas médicos), pues pueden evitar la formación  de artefactos indeseables en las imágenes, como el efecto speckle, que representa ruido en muchas imágenes. 

Los láseres aleatorios, de los que se mencionan en la literatura corriente, carecen de muchas de las propiedades de los láseres convencionales, pues únicamente se aprovechan las cualidades del medio. Al carecer de una cavidad-óptica macro se pierde la oportunidad de brindarle al sistema cualidades que pueden útiles en varios campos. Con todo, estas fuentes pueden ser útiles en aplicaciones particulares que todavía están en desarrollo. Sera interesante construir uno de estas fuente y estudiar hasta donde pueden llegar.

Pregunta para pensar

¿Qué aplicaciones aprovechan la coherencia óptica de los láseres?

Por cierto, este post participa en la XVIII edición del Carnaval de la Química, que alberga ahora el blog XDCiencia.

¿Cuantos autores deben estar en un artículo científico?

Ejemplo de un articulo con pocos autores,
sólo son dos autores.
Consulta el artículo

 ¿Qué tan significativa debe ser la aportación de un trabajador de la ciencia para aparecer en un artículo?, ¿Es importante el lugar que se ocupe entre los autores?

Estas preguntas sólo son relevantes para la egoteca personal y para la evaluación anual de investigadores. Pues en un sistema que se basa en la cantidad de artículos científicos publicados, ser autor es importante.

Ejemplo de un articulo con muchos autores,
 son más de 20 autores.
Consulta el articulo.

Sin embargo, dependiendo del campo y de la institución donde se trabaje -los biólogos dirían: "dependiendo del ecosistema"- las presiones de ser autor son diferentes. Así hay entornos muy suspirases donde ser autor es insuficiente; además se debe ser el responsable de la correspondencia con el editor (el "corresponding autor"), de preferencia debe ser el primer autor. Más aún, se debe evitar la presencia de "autores colados" (autores que no contribuyeron  significativamente en el trabajo). En estos entornos se lucha mucho por contar con todos los números altos, pues son los fáciles de leer, son los sencillo de evaluar.  De modo que la profundidad y real impacto de artículo es poco considerado en la evaluación. De hecho, por el grado de especialización de estos artículos, esa tarea es mucho más difícil de evaluar la calidad del contenido, por lo que algunos comités la relegan u olvidan.

Otro entornos son muy diferentes, pues todos caben en el articulo -por muy pequeña sea la aportación, fue esencial-, en algunos todavía se usa de regla el orden alfabético -desafortunados Zuritas, suertudos Aceves-. Más aún, hay artículos donde puede ser mayor es el espacio que ocupa la lista de autores, que el área del contenido de tal aportación científica. 

"ni tanto que queme al santo, ni tanto que no lo alumbre", dice un refrán mexicano. De una forma u otra todos luchan por subir de escalafón en el trabajo, darse a notar positivamente. Sin embargo, cada gremio tiene su formas para hacer y presentar sus trabajos. Por eso, pocas veces somos todos evaluados con las mismas reglas. Los intentos de regulación son muchos, pero se basa más en la buena fé de la gente. Pues al final, cuando escribimos nuestro CV ponemos las mejores cualidades, aunque están sean por una aportación  minúscula.

Cada quien debe encontrar el camino más ético que pueda, y ojala ese base en ser el responsable en dirigir, escribir, y presentar sus investigaciones.

¿Y tú qué prefieres ser cabeza de ratón o cola de león?,  Esta otro dicho, ¿aplica para este caso?