Bienvenidos! en esta sección encontrarás noticas relacionadas a temas de radiación. Las encargadas de publicar esta semana son:
Zharich Gaviria, Camila Melo, Angela Teran.
NOTICIA 1:
Fotones alocados frente a fotones reflexivos
Los astros muy calientes, como el Sol, emiten fotones en el rango óptico del espectro electromagnético.
NASA NASA (REUTERS)
Ya casi no nos acordamos del verano ni de aquellos días cuando nos poníamos unas gafas de sol, nos sentábamos en la orilla del mar, y nos relajábamos. Muchos de nuestros lectores sabrán que es mucho mejor abordar esa actividad contemplativa de la inmensidad del océano con unas gafas de sol polarizadas. Pues bien, eso mismo es lo que hacemos a veces los astrofísicos para estudiar mejor el cosmos: colocarle gafas polarizadas al telescopio. Explicamos qué es eso de la polarización (en física, no en política).
Todo en el universo, por el hecho de estar a una determinada temperatura, emite luz, fotones. Los astros muy calientes, como el Sol, o las bombillas incandescentes, emiten fotones en el rango óptico del espectro electromagnético; nuestros cuerpos, por otro lado, son máquinas de crear fotones menos energéticos, en el infrarrojo
El mecanismo que crea esos fotones es el resultado de que partículas como los electrones, o los propios átomos y moléculas, cambian de energía, que la física cuántica nos dice que no puede ser cualquiera. Cuando los electrones en un átomo pasan de un nivel energético más alto a otro más bajo emiten esa diferencia de energía en forma de radiación electromagnética, fotones. Como analogía, en una escalera solo podemos estar a alturas determinadas, las de los escalones; si queremos subir, necesitamos energía, de nuestras piernas; si bajamos, justo lo contrario, la perdemos. Esa pérdida de energía entre niveles cuánticos, que serían los escalones para los electrones, se traduce en emisión de fotones. Algo parecido pasa con las moléculas, que tienden a vibrar con unas características concretas (cuantizadas, se dice), cada una con su energía característica. En el proceso de vibración emiten fotones. En este caso, las moléculas son como un diapasón, pero emitiendo ondas electromagnéticas, que es lo mismo que los fotones, en vez de ondas sonoras.
La radiación electromagnética es una onda en la que un campo eléctrico oscila entre 2 valores de manera periódica, acoplado con otra onda formada por un campo magnético, y ambos campos son siempre perpendiculares. ¿Qué es el campo eléctrico? Pues no es más que algo que le dice cómo moverse a una carga eléctrica, por ejemplo, un electrón. Es como una cinta transportadora, que nos dice en el aeropuerto en qué dirección movernos (podríamos ir al contrario, pero nos costaría mucha energía).
Imaginemos una onda electromagnética creada sobre una mesa, de tal manera que el campo eléctrico es siempre perpendicular a la superficie. Un electrón en un determinado punto de la mesa se verá forzado a moverse en perpendicular, hacia arriba separándose de la mesa o hacia abajo metiéndose en ella, por la acción del campo eléctrico. Como estamos hablando de una onda, a veces el campo le dice que se mueva hacia arriba y a veces hacia abajo, oscila periódicamente. La luz que vemos vuelve bastante loco a nuestro electrón del ejemplo, le manda para arriba y para abajo del orden de 600 billones de veces por segundo. Como además la onda se transmite a la velocidad de la luz, al final el electrón se queda más o menos en el mismo sitio. Lo mismo pasa con el campo magnético, que estaría oscilando y apuntando hacia un lado o hacia otro en el plano de la mesa, coordinado con el eléctrico.
En resumen, un fotón es una onda electromagnética oscilando en una dirección determinada. Volviendo a los creadores de luz, los cuerpos no crean un solo fotón, crean multitud de ellos, cada uno con unas propiedades que dependen de cómo estaban vibrando (en qué plano, dirección, o con qué intensidad) los cuatrillones de partículas que hay en la parte más pequeña de un cuerpo que podamos imaginarnos. Normalmente, no todas las moléculas en un cuerpo vibran de la misma forma, las propiedades de cada uno de esos osciladores son bastante aleatorias, así que los fotones creados son ondas cuyo plano de oscilación es aleatorio también. Se dice que la luz no está polarizada cuando los campos no están orientados en ninguna dirección específica. Cada fotón va a su bola, con una alocada combinación de direcciones de oscilación, o sea, polarizaciones. En nuestro ejemplo, el campo eléctrico a veces apunta en perpendicular a la mesa, a veces formando un ángulo diferente, la dirección e intensidad en cada momento están variando continuamente sin ningún patrón.
Si lo normal es que la luz creada por los cuerpos, como es el caso de la del Sol, no tenga ningún plano preferido, ¿por qué usar gafas polarizadas? Volvamos al mar. Las moléculas de agua de la superficie del agua vibran en un plano, el que separa el agua del aire. Así que la radiación no polarizada que viene del Sol incide en las moléculas de agua y estas absorben parte, vibran y emiten en forma de luz reflejada otra parte de la radiación incidente. La radiación reflejada en la superficie del mar está, por tanto, en parte polarizada horizontalmente (que es la dirección de la superficie del agua), tanto más cuanto más grande es el ángulo de incidencia de la luz del Sol o cuánto más lisa es la superficie del agua. Esa luz polarizada es la que vemos como destellos en el mar que normalmente no permiten distinguir lo que está debajo del agua. Unas gafas de sol compuestas por un material cuyas moléculas solo oscilan en una determinada dirección, vertical, solo dejarían pasar los fotones asociados a un campo oscilando verticalmente, con lo que podemos filtrar esa luz polarizada horizontalmente, librarnos de muchos destellos, no deslumbrarnos y ver mucho mejor lo que está debajo del agua. Unas gafas de sol normales no harían el mismo trabajo, la clave es que sean polarizadas. Algo parecido pasa también con la luz no reflejada sino refractada por un medio gaseoso como el aire en la atmósfera, pero con un efecto mucho menos marcado.
Hacer unas “gafas polarizadas” para un telescopio profesional no es tan fácil, normalmente menos de un uno por ciento o incluso menos de solo un uno por mil de la radiación que nos llega de una fuente astronómica puede tener algún tipo de polarización. Pero el potencial es inmenso. Podríamos estudiar las atmósferas de planetas distantes, quizás alguno no muy diferente a la Tierra, evitando ser deslumbrados por la luz de la estrella; o incluso se podrían descubrir exo-océanos, mares en planetas extrasolares. Lo contaremos más en detalle en próximas entregas, por hoy ya hemos hablado mucho de física.
Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)
Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología.
Fuente: Fotones alocados frente a fotones reflexivos | Vacío Cósmico | EL PAÍS (elpais.com)
Gracias a esta tecnología es posible reducir al máximo la
radiación en Chernóbil en cinco años, en lugar de tener que esperar 24.000 años
a su descomposición natural.
Esta tecnología llamada Nucleus Separation Passive System
(NSPS), en español Sistema Pasivo de Separación de Núcleos, se ha estado
probando en una zona de una hectárea entre noviembre de 2019 y septiembre de
2020 y al final de este periodo han comprobado que los niveles de contaminación
por radiación en el suelo se han reducido en un 37 % y en el aire en un 47 %.
Si bien a la naturaleza le tomará 24.000 años para que los contaminantes radiactivos se descompongan, esta nueva tecnología podría acortar este periodo y dejarlo en solo cinco años, según los resultados de la prueba.
Esta nueva tecnología utiliza conceptos de física de
partículas y energía nuclear sin el uso de productos químicos o materiales
dañinos para así poder abordar la contaminación severa y acelerar la
descomposición de los elementos radiactivos.
En términos generales, la tecnología NSPS aprovecha los
positrones (antipartícula del electrón), que son partículas de alta velocidad,
para dirigir esta fuerza natural hacia los isótopos radiactivos en el suelo y
así romper los enlaces que los mantienen unidos. Una vez que el positrón entra
en contacto con el isótopo radiactivo vuelve a unir un electrón y aniquila la materia
radiactiva.
Sergiy Kireiev, director General de SSE Ecocentre en Chernóbil, afirma que “estos resultados son notables. Es la primera vez en 35 años que la tecnología ha logrado reducir el nivel de radiactividad en el suelo y el aire de manera tan significativa. Esta es una verdadera esperanza para toda la zona”.
Exlterra señala que la reducción de 12 meses en los niveles de radiactividad les permitirá devolver el área a su estado original en un periodo de cinco años.
No obstante están tan convencidos de estos avances, que no descartan ofrecer dicho servicio a nuevas zonas de Chernóbil o incluso ofrecer también esta solución a otros sitios que han experimentado problemas similares como Fukushima en Japón.
Además de para tratar la radiactividad, la tecnología también se puede utilizar para tratar otros tipos de contaminaciones del suelo como metales pesados y sustancias como los perfluoroalquilos.
Noticia 3:
Investigadores diseñan sensor para medir radiación emitida por teléfonos móviles.
Científicos del Instituto
Nacional de Investigación y Capacitación en Telecomunicaciones (INICTEL - UNI)
presentaron una sonda para ser utilizada en la medición de la radiación
producida por los teléfonos móviles (conocida como radiación no ionizante o
RNI), lo que permitirá determinar la cantidad de RNI que emiten equipos de diversas
gamas, generaciones y bandas, como la 5G.
El ingeniero Javier Samaniego
Manrique, investigador y miembro de la Dirección de Investigación y Desarrollo
Tecnológico, explica a la Agencia Andina que, a diferencia de la radiación
ionizante, la RNI no produce daños al organismo de los seres vivos, aunque sí
podrían presentarse ciertos efectos biológicos.
"La energía electromagnética
del universo se divide en dos tipos de radiación: la ionizante y no ionizante.
Esta última se caracteriza por no romper la estructura molecular del cuerpo
humano o de cualquier ser en la Tierra; pero la ionizante sí, como los rayos
ultravioleta, gamma o beta que, al incidir sobre el cuerpo, produce mutaciones
o la muerte", señala el experto.
En contraste, la RNI no tiene la
capacidad de romper ni modificar nuestra estructura molecular, pero sí provoca
calor. Cuando la frecuencia es alta, por ejemplo, como sucede con las de
telefonía móvil, se produce un aumento de temperatura. Las frecuencias bajas,
como las que se producen en los enchufes, generan una corriente interna en el
cuerpo. "Solo cuando este calor es demasiado alto se pueden producir daños
al cuerpo humano".
Lo que sí pueden haber son
efectos biológicos cuando estemos expuestos a RNI. "Cuando hablamos por
teléfono móvil por mucho tiempo, podemos experimentar un aumento del calor
interno o desorientación. Pero luego de terminar la llamada volvemos a un
estado normal", afirma Samaniego.
Cabe resaltar que el horno
microondas, los monitores de computadoras e incluso los seres humanos también
producen RNI, aunque la intensidad varía. "Cuando somos irradiados con
estos tipos de energía, es importante saber con cuánta intensidad o potencia se
está expuesto para evitar efectos adversos", detalla.
La radiación de la telefonía móvil
es bastante baja y solo produce un leve incremento temporal del calor. El
tiempo de exposición a esta RNI y la frecuencia de uso (es decir, cada cuánto
tiempo hablamos por teléfono o usamos diferentes periodos) también son
importantes de determinar.
Posibles efectos biológicos de
antenas y teléfonos móviles
Los investigadores emprendieron
el estudio de la RNI producida por la telefonía móvil desde 2010, según relata
Samaniego. "Nos hemos puesto a indagar sobre este tema porque hay una
alerta técnica-científica y popular. La primera con base de estudios, y tenemos
certezas de que podrían o no causar daños. Por ejemplo, está científicamente demostrado
que las estaciones base [antenas] no ocasionan daños a la salud".
Pero en cuanto a los teléfonos
móviles, sí hay una alerta por parte de la Organización Mundial de la Salud que
ha denominado a su RNI como posible cancerígeno. "No está comprobado
fehacientemente, pero hay una posibilidad. Es decir, que no hay estudios
contundentes, pero eso no quiere decir que no tomemos las debidas
precauciones", sostiene.
Este es el motivo por el cual el
equipo de investigación ha desarrollado un sensor para medir la RNI que emiten
diversos teléfonos móviles. Así, una sonda detecta estos niveles y los
convierte en otro tipo de energía (voltaje) que luego es medida con un multímetro.
Mediante un software se calcula el valor del SAR [Specific Absorption Rate],
que determina el porcentaje de cuánta RNI estamos absorbiendo.
"Lo que medimos es el SAR
[Specific Absorption Rate], que nos dice cuánta de esa energía que emite el teléfono
móvil estamos recibiendo. Actualmente existen límites normados
internacionalmente y también en el país que propone el Ministerio de
Transportes y Comunicaciones", apunta el ingeniero.
Afortunadamente, el equipo pudo
observar que, conforme surgen nuevas generaciones de teléfonos móviles, el
índice de RNI y el SAR ha ido disminuyendo. "Hicimos una prueba no
académica en 2017, pero sin arrojar resultados contundentes. Aun así, notamos
que algunos teléfonos que vinieron de forma clandestina al país sí superaban
los niveles de radiación, a diferencia de los comprados en tiendas oficiales.
Pero es un indicio, no es nada contundente".
Cabe resaltar que estos altos
niveles fueron detectados durante la etapa del timbrado. "Cuando uno llama
por teléfono, el timbrado transmite mayor potencia. Cuando contestamos y
hablamos, la intensidad baja", puntualiza.
Para lograr que la sonda sea más
accesible, se usaron materiales alternativos de bajo costo, obteniendo buenos
resultados.
"La misión es tener sensores
que cumplan una labor preventiva. Es decir, primero medimos con este sensor y
vemos qué valor nos arroja. Si es muy alto, usamos el sensor
convencional", concluye Samaniego.
Polémica por móviles 5G
Actualmente, el equipo de
investigación se encuentra midiendo el SAR y la RNI de teléfonos de segunda
generación (2G). El próximo año continuarán con los 3G hasta llegar al 5G
"El tema del 5G en los
teléfonos móviles es controversial. Hay entidades científicas que han pedido
que se detenga su implementación porque no se han hecho estudios adecuados que
permitan determinar cuál es su nivel de absorción [SAR] de radiación. Se han
hecho estudios en los teléfonos móviles, pero no encuentran una certeza, por
eso, se ha pedido que se detenga su distribución mientras se amplían los
estudios al respecto", remarca Samaniego.
Es importante precisar que las
empresas de telefonía hacen sus propios estudios, pero pueden ser sesgados (por
ser juez y parte) y es por este motivo que la comunidad científica espera poder
contribuir a este panorama de manera imparcial. "Primero vamos a medir
emisiones en antenas de 5G. Luego, queremos hacer la medición de los teléfonos
móviles, que toma más tiempo porque necesitamos adecuar nuestro sistema para
ello".
Posteriormente, el INICTEL - UNI espera continuar usando los sensores para medir el SAR de dispositivos inalámbricos aplicados a Internet de las Cosas (IoT) que se usan muy próximo al cuerpo humano, tanto en el ámbito medico e industrial.
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