Han sido indispensables para la F\u00edsica actual, experimentos que por su sencillez resultan ser los m\u00e1s bellos de la historia seg\u00fan la encuesta que realiz\u00f3 Robert Crease en 2002. El catedr\u00e1tico Miguel Cabrerizo los recrea en su Departamento de F\u00edsica Aplicada de la Universidad de Granada. Todos caben en un laboratorio de pocos metros cuadrados porque su grandeza -algunos han sido fundamentales para medir la circunferencia de la Tierra, deducir el movimiento gravitatorio de los planetas o demostrar que algo existe aunque no podamos verlo- radica en que cambiaron la mentalidad cient\u00edfica de hace cientos de a\u00f1os con much\u00edsima inteligencia y muy pocos recursos.<\/p>\n
A Galileo, Erat\u00f3stenes y Newton les bastaron elementos tan simples como las tripas de gato (un material que se utiliz\u00f3 para hacer cuerdas de guitarra), una simple varilla o un juguete popular all\u00e1 por el siglo XVII, el prisma, para cambiar la visi\u00f3n del mundo.<\/p>\n
1. La interferencia de la luz (Young, 1801)<\/p>\n
M\u00e9dico, cient\u00edfico y matem\u00e1tico, a Thomas Young adem\u00e1s de los jerogl\u00edficos egipcios le obsesion\u00f3 demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz. Para este experimento s\u00f3lo necesit\u00f3 una fuente de luz y dos rendijas. La sombra que deja un haz de luz a trav\u00e9s de una rendija reproduce la forma de la rendija aunque con un borde difuso por la difracci\u00f3n de la luz (desviaci\u00f3n del rayo luminoso al rozar el borde de un cuerpo opaco). Lo mismo ocurrir\u00e1 a trav\u00e9s de una segunda rendija si la tapamos con un dedo. Sin embargo, si son dos las rendijas abiertas, la sombra resultante es un patr\u00f3n de zonas brillantes y oscuras por la interferencia entre las ondas.<\/p>\n
2. La difracci\u00f3n del electr\u00f3n en una doble rendija (J\u00f6nsson, 1961)<\/p>\n
Claus J\u00f6nsson repiti\u00f3 el experimento de Young cambiando la luz por un haz de electrones. \u00bfPod\u00eda comportarse una part\u00edcula como una onda de luz? Si se lanzan part\u00edculas de una en una a trav\u00e9s de una rendija se formar\u00e1 una mancha semejante a su sombra. Lo mismo ocurrir\u00e1 con una segunda rendija muy cercana a la primera. Pero al abrirse las dos, lo que se observa no es la superposici\u00f3n de dos manchas, sino otro patr\u00f3n de interferencias como ocurr\u00eda con la luz. La explicaci\u00f3n es que la part\u00edcula se comporta tambi\u00e9n como un paquete de densidad de probabilidad que puede pasar por las dos rendijas a la vez y que interacciona consigo misma. Este efecto obedece a las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y est\u00e1 considerado como el m\u00e1s bello de todos los experimentos en la encuesta de Crease.<\/p>\n
3. La descomposici\u00f3n de la luz solar (Newton, 1665)<\/p>\n
Basado en el principio del arco iris, donde las gotas de agua suspendidas en el aire hacen las veces de prismas esf\u00e9ricos, Isaac Newton utiliz\u00f3 un prisma de vidrio, prepar\u00f3 una habitaci\u00f3n a oscuras donde entraba por un agujero de la ventana un \u00fanico rayo de luz solar, coloc\u00f3 el prisma delante del rayo de modo que se reflejara en la pared opuesta, a 7 metros, y consigui\u00f3 que en la pared apareciesen los colores del arco iris. Al hacer pasar la luz por un prisma de cristal, las distintas longitudes que componen el haz de luz viajan dentro de \u00e9l a diferente velocidad y se curvan al entrar y al salir dando como resultado un haz desviado de la direcci\u00f3n inicial y con sus componentes separados.<\/p>\n
4. La torre de Pisa (Galileo, siglo XVII)<\/p>\n
Dice la leyenda que Galileo subi\u00f3 a lo alto de la torre de Pisa y dej\u00f3 caer dos objetos, de diferente forma, tama\u00f1o y masa. Pero el cient\u00edfico despreci\u00f3 el efecto viscoso del aire. La aceleraci\u00f3n de la gravedad, como cualquier otra aceleraci\u00f3n, es independiente de la masa (inercia) y la gravedad no es la \u00fanica fuerza que act\u00faa sobre un cuerpo en ca\u00edda libre. Existe otra fuerza que se opone a la ca\u00edda, y es el rozamiento del aire. Lo que demostr\u00f3 Galileo es que en todos los cuerpos la aceleraci\u00f3n de la gravedad es igual sin importar su peso.<\/p>\n
5. La gota de aceite (Millikan, 1909)<\/p>\n
El estadounidense Robert A. Millikan demostr\u00f3 en su experimento de la gota de aceite que los electrones poseen una carga el\u00e9ctrica definida y adem\u00e1s consigui\u00f3 medirla. Usando un atomizador de perfume desparram\u00f3 gotitas de aceite dentro de una c\u00e1mara transparente. Basta dispersar un aerosol cargado negativamente en aire y someterlo a una diferencia de potencial que puede cambiar de signo. Observando la velocidad terminal de las gotitas del aerosol se puede medir la carga de cada gota. Esto permiti\u00f3 observar que todas esas cargas (no nulas) eran m\u00faltiplos enteros de otra.<\/p>\n
6. La balanza de torsi\u00f3n (Cavendish, 1798)<\/p>\n
El f\u00edsico y qu\u00edmico brit\u00e1nico demostr\u00f3 que la escala no importa y determin\u00f3 que la densidad de la Tierra era 5,45 veces mayor que la densidad del agua, hoy en d\u00eda se sabe que es s\u00f3lo un poco mayor (5,5268 veces). La constante universal de gravitaci\u00f3n permite predecir el movimiento planetario, el de las galaxias, el de una manzana en ca\u00edda libre en la Tierra o en cualquier otro planeta. Por ello se puede medir a escala de laboratorio, midiendo la fuerza gravitatoria entre dos objetos de masas conocidas y a distancias conocidas. Ya que esta fuerza es muy peque\u00f1a, debe utilizarse un instrumento con sensibilidad suficiente como una balanza de torsi\u00f3n equilibrada, donde las fuerzas se traducen en desplazamientos angulares.<\/p>\n
7. El plano inclinado (Galileo, siglo XVII)<\/p>\n
Galileo no ten\u00eda cron\u00f3metros ni fotodetectores pero s\u00ed un buen sentido del ritmo. Un objeto m\u00f3vil describiendo un movimiento rectil\u00edneo uniformemente acelerado con una velocidad inicial nula debe recorrer una distancia proporcional al cuadrado del tiempo, siendo la constante de proporcionalidad la aceleraci\u00f3n dividida por dos. Us\u00f3 un plano inclinado con el que regulaba el tiempo de ca\u00edda total de una esfera. Galileo observ\u00f3 que los espacios recorridos r\u00edtmicamente (us\u00f3 tripas secas de gatos como topes) segu\u00edan una sucesi\u00f3n impar (1d, 3d, 5d, 7d…) de manera que la distancia total era igual al n\u00famero de tramos recorridos al cuadrado (1d+3d+5d+7d= 16d= 4\u00b2d= d(t\/t0)\u00b2= a t\u00b2), lo que se traduce en que el espacio recorrido es directamente proporcional al cuadrado del tiempo. A esto Galileo le llam\u00f3 la ley de los n\u00fameros impares.<\/p>\n
8. El descubrimiento del n\u00facleo (Rutherford, 1911)<\/p>\n
Mientras se debat\u00eda el modelo at\u00f3mico, Rutherford decidi\u00f3 bombardear con part\u00edculas alfa (con carga +2e y a alta velocidad) una delgad\u00edsima l\u00e1mina de oro (red cristalina de \u00e1tomos). Lo esperable, seg\u00fan el modelo at\u00f3mico de Thomson, es que todas las part\u00edculas alfa atravesaran la red de \u00e1tomos bien por pasar entre ellos o a trav\u00e9s de ellos. Pero, unas pocas part\u00edculas se desviaban significativamente de su direcci\u00f3n de incidencia, incluso rebotando hacia atr\u00e1s, retrodispers\u00e1ndose. Una vez descartado cualquier artificio experimental, la \u00fanica explicaci\u00f3n posible es que dentro del \u00e1tomo debe haber algo que repele fuertemente las part\u00edculas alfa. Conociendo c\u00f3mo se dispersan las part\u00edculas alfa es posible medir el radio de ese misterioso objeto: el n\u00facleo at\u00f3mico (con carga +Ze). Hay que saber que un n\u00facleo en un \u00e1tomo es como una canica en el centro de un campo de f\u00fatbol.<\/p>\n
9. El p\u00e9ndulo de Foucault (Foucault, 1851)<\/p>\n
Dentro de un vag\u00f3n de tren, si se observa que un p\u00e9ndulo, inicialmente en reposo, se desplaza misteriosamente hacia atr\u00e1s, el tren estar\u00e1 acelerando. Si se desplaza hacia delante, estar\u00e1 frenando, y si se desplaza hacia un lado, estar\u00e1 tomando una curva con una concavidad contraria hacia donde se inclina el p\u00e9ndulo. En estos t\u00e9rminos, Foucault decidi\u00f3 utilizar un p\u00e9ndulo simple en oscilaci\u00f3n para demostrar que la Tierra gira, incluso pudiendo medir en qu\u00e9 latitud se realiza el experimento (incluso hemisferio), sabiendo la velocidad de giro de la Tierra sobre su propio eje.<\/p>\n
10. La medici\u00f3n de la circunferencia terrestre (Erat\u00f3stenes, siglo III a.C.)<\/p>\n
Con s\u00f3lo algo de trigonometr\u00eda, en el siglo III a.C. un astr\u00f3nomo, poeta y fil\u00f3sofo griego logr\u00f3 medir el radio de la Tierra con bastante precisi\u00f3n. En el solsticio de verano los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el Tr\u00f3pico de C\u00e1ncer, donde se encuentra Siena (Asu\u00e1n). En Alejandr\u00eda, m\u00e1s al norte, Erat\u00f3stenes midi\u00f3 la altura de una varilla y la longitud de su sombra proyectada, con lo cual se puede determinar el \u00e1ngulo formado con el plano de la ecl\u00edptica, en el que se encuentran el Sol y la ciudad de Siena. Este \u00e1ngulo es la diferencia de latitud entre ambas ciudades. Conocida \u00e9sta se mide el arco de circunferencia (aproximadamente 7,2\u00ba) y se extrapola el resultado a la circunferencia completa (360\u00ba). Sabiendo que entre Siena y Alejandr\u00eda hab\u00eda unos 500 estadios y que ambas est\u00e1n aproximadamente en el mismo meridiano, el resultado daba una medida para la circunferencia terrestre de 39.614,4 kil\u00f3metros, frente a los 40.008 considerados en la actualidad, esto es, un error de menos del 1%.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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