...blau, blau, blau és tot el que jo tinc! ...

I per fi ha arribat el dia. En un matí de ressaca examinil, on tothom que hagi fet un examen de mecànica quàntica i sigui humà, sap que no es pot pensar gaire l'endemà... m'he decidit a escriure el post que feia tan de temps que tenia pendent.

El famós: per què el cel és del color que és???

Bé, tot s'ha de dir, ha ajudat molt el fet que l'altre dia se m'insinués entre birra i birra que potser ja era hora d'anar-lo escrivint... que era una pregunta que pica molt. Doncs fil a l'agulla!!!

LA INVASIÓ DELS FOTONS (o... EL DIA)

Per començar a veure d'on prové el color començarem pel més essencial.
Pensem en el que veiem en el cel de dia, i el que veiem en el cel de nit. Tot i que pugui semblar una tonteria ens ajudarà molt a fixar-nos en el pilar de l'explicació posterior.

Situació 1: Diumenge al matí, hem anat d'excursió ens acabem de llevar. Ens estirem al terra en un matí relaxat... podrem observar el que ens deixen entreveure els propietaris d'aquestes mans. El cel és blau. Amb les variants de núvols que hi poguem trobar i amb el sol com a focus únic i eclipsador de la resta d'estrelles que ens envien la seva llum des dels racons més amagats de l'univers.

Situació 2: Una nit de dissabte. Sortim del cine de veure RAY (per posar un exemple), i quan encara anem tarararejant les seves melodies... ens assentem un moment al banc de la plaça per decidir què fem. Si la contaminació lumínica ens deixa veure alguna cosa, el que veurem serà un espectacle molt diferent. El Sol ja no il·lumina la nostra zona de la Terra i per tant, l'univers que tenim fora no queda eclipsat. Podem observar planetes, galàxies, cúmuls, nebuloses, estrelles... la resta de cel... negre.

Fent la distinció entre els dos casos, podem intuir que el color blau del cel el que el provoca és la llum del Sol. Quan no hi ha llum solar tot és molt senzill, on no hi ha situat cap cos celest veiem el cel negre (o el que és el mateix, absència de llum) i on si que n'hi ha algun el veiem degut a la llum que ens envia a la Terra.

Però quan l'astre més proper ens il·lumina les coses es compliquen i no podem fer tantes simplificacions. Ens veiem immersos la llum ja no podem dir que provingui d'un punt concret, sinó que és una "invasió general" per entendre'ns.

LA CAUSANT: L'ATMOSFERA

Com fem habitualment, anem a veure de més a prop al que suceeix i la física ens conduirà cap a una explicació que fins al moment sembla la raonable.

La llum quan arriba a la terra amb el primer que es troba és amb l'atmosfera. El que trobarem serà una interacció entre llum i les partícules que conformen l'atmosfera. Com ja vaig explicar mentre paràlvem de transparències quan trobem interaccions entre partícules i llum, tractem a la llum amb una barreja de ona-particula.

Quan un fotó (la llum) arriba amb l'atmosfera ha d'interaccionar amb les partícules que la formen. Aquestes encara que estiguin molt separades les unes de les altres hi són. Trobem les diferents molècules i àtoms de tots els gasos que ens protegeixen de radiacions més agressives (els rajos gamma, els X, els ultraviolats) però que a la llum la deixen passar. Però com tot en aquesta vida té un cost, també ho té atravessar l'atmosfera.

Cada partícula amb la que interacciona un fotó és bastant més petita que el "tamany" que a aquest se li adjudica (que va en funció de l'energia que tingui). En el moment de la interacció succeeix el mateix que ja vau llegir en el post anterior.

Però aqui la diferència és que els fotons si que poden aportar quantitats d'energia concretes als electrons dels diferents àtoms. Una vegada els electrons estan en estats d'energia superior a la que els correspon per naturalesa, el que fan és tornar a la seva posició d'equilibri. Per fer-ho òbviament han d'alliberar una quantitat d'energia determinada: la que els separa el seu nivell amb el nivell excitat on són. Aquesta energia serà un altre fotó, que veurem en forma de llum si té l'energia corresponent en l'espectre d'ones electromagnètiques.

UN COLOR => UNA ENERGIA

I aquí és on intervé Lord Rayleigh (que no és cosí de Ray Charles, com algú pugui pensar...), aquest senyor tan simpàtic de l'esquerra. Un baró anglès de principis de segle XX que va trobar una llei de difusió que es dóna quan les partícules que la provoquen són molt més petites que la longitud d'ona de la llum que hi interactua.

I en aquesta llei hi trobem el motiu que explica perquè el cel és blau: la relació que estableix és entre la intensitat de la llum difosa i la seva longitud d'ona.

Concretament la relació és "inversament proporcional a la longitud d'ona elevada a 4". És a dir, que com més gran sigui la longitud d'ona, més petita serà la intensitat que se'n difondrà. I per tant, menys llum d'aquell color veurem.

Com és evident, només ens queda veure a quin color pertanyen les longituds d'ona més curta del visible i aleshores ja tindrem el color que en principi ha de predominar sobre la resta en el cel, ja que és el que és emès en una intensitat més forta amb diferència degut a la difracció de les partícules de l'atmosfera.

Si recuperem el gràfic que ja hem utilitzat altres vegades i que relaciona el tipus d'ona electromagnètica amb la longitud d'ona en nanòmetres que té...

Si els píxels ens deixen (espero que així sigui), podeu comprovar com la longitud d'ona més curta és la de coloooor... BLAU!!!

La transparència... cosa d'electrons i fotons

"El cabdell de llana, fa temps rondava pels prats del pirineu en forma d'abric d'ovella."

Segurament la frase amb que comença aquest post i el títol que té us sonin igual de surrealistes. El repte d'avui és que al acabar de llegir el que ve a continuació, la primera deixi de ser-ho, mentre que la segona segueixi sent producte del deliri d'una ment humana.

Per entendre una frase, el millor és desglossar-la per parts. Comencem pel principi, doncs.

LA TRANSPARÈNCIA ...

Avui ens disposem a intentar averiguar per què alguns materials deixen passar per complet la llum (i per tant, hi podem veure a través d'ells) i d'altres no ho fan en absolut.

Per fer-ho, comencem pensant quins són els materials que anomenem TRANSPARENTS. Bàsicament ens limitaríem a alguns gasos, aigua (i algun altre gas liquat) i el vidre. I pocs més són els agraciats amb aquesta propietat.

Abans de començar a repassar-los un per un, faig un avís a navegants.
En anteriors articles, hem tractat la llum com si fos una ona electromagnètica, doncs bé avui fem un canvi i tractarem la llum com si fos una partícula. Estem utilitzant el que s'anomena "dualitat ona-partícula". Quan s'ha estudiat la llum s'ha observat que a nivell macroscòpic (el nostre nivell quotidià) es comporta com qualsevol altre ona, però que quan interactua amb partícules atòmiques... les coses canvien i es comporta com una partícula més. Molt especial, això si, però partícula al cap i a la fí. (aquesta és la poesia de la física... :P)

Doncs bé, com que tractarem amb interaccions entre llum i partícules atòmiques, xerrarem de fotons a partir d'ara.


Comencem amb els GASOS.

Aquests tenen gaire misteri. Només cal pensar en l' "estructura" que té un gas. Les molècules que el formen no estan lligades, deixant un espai considerable entre elles. Els fotons per tant, ho tindran senzill per atravessar-los.

Però aquest argument, òbviament no serveix ni per LÍQUIDS ni per SÒLIDS. En aquests materials les molècules estan unides molt més rígidament. Aquí baix tenim un esquema de com ens ho podem imaginar.
Òbviament, els fotons no podran atravessar ni el sòlid ni el líquid, el que faran quan arribin a l'objecte serà INTERACTUAR-HI.

I amb les interactuacions... enllacem la segona part de la nostra frase.

... COSA D'ELECTRONS I FOTONS

A partir d'ara, el que explicaré és el model que han elaborat els físics, per poder interpretar el que passa als sistemes més petits amb que convivim a diari: els àtoms i el seu món. No ens ho hem d'imaginar en el sentit literal, ni un electró ni un fotó són pilotetes... però ens serveix molt bé aquest model per explicar el que passa.

Una vegada fet l'aclariment, anem a veure què és el que es troba un fotó quan va a interacutar amb qualsevol sòlid o líquid. Cada fotó s'enfronta a un sol àtom, tot i que cada àtom pot rebre impacte de molts fotons, eh?
El que es troba el fotó quan arriba al material és això:

Aquest és el model d'un àtom de Bari, però la resta d'elements són pràcticament iguals. L'únic que canvia són el nombre d'electrons que orbiten (i de protons i neutrons que tenen al nucli, però avui no ens fixarem en això).

El fet que estiguin situats a nivells diferents, i en la posició que hi són, no és cap caprici de l'autor del dibuix. Malgrat no ser pilotetes... tots els electrons tenen absolutament definida la seva posició. Aquestes que veieu són les posicions que adopten, i no poden ser unes altres. El fet que hi hagi capes d'electrons respon a una realitat. Al voltant d'un àtom hi ha definits uns nivells d'energia i NOMÉS existeixen aquells.

Per exemple, si tenim un nivell 1 i un nivell 2 és IMPOSSIBLE trobar un electró amb l'energia del nivell 1,5. No existeix.

Cada capa representa un valor d'energia, que serà la que tindran els electrons que estiguin allà. Per tant, així veiem clar que un electró només podrà absorvir determinades quantitats d'energia. Les que li permetin saltar a una capa superior. Ni una mica més, ni una mica menys. De la mateixa manera, quan un electró retorni a una capa inferior (pel motiu que sigui) haurà d'alliberar la quantitat d'energia que li sobra, i serà sempre una quantitat determinada i marcada (la diferència entre capes).

I com allibera aquesta energia?
En forma d'uns paquetets anomenats...fotons!!!

Efectivament, el que fa un fotó quan arriba a interactuar amb els electrons d'un àtom és aportar-los energia. Però degut al que ja he explicat, de tot l'espectre d'energies que té la llum, només uns quants fotons seran els afortunats d'aportar la quantitat exacta que necessitin aquells electrons per saltar d'un nivell a un altre...

VOSALTRES MATEIXOS

Senzillament mireu-vos el jersei que porteu. Si us fa mandra, mireu a la samarreta de la foto... (us sona? jeje)
És de color blau? Verd? Vermell? A ratlles?

Ara mateix, ja sabríeu explicar el perquè. Senzillament el vostre jersei està tenyit amb un material que fa que de tot l'espectre d'energies que rep procedents de la llum del sol o de la lluna o de l'habitació on sigueu, el jersei només retornarà fotons que tinguin una energia coincident a la que té la llum del color que estigueu veient.

Si ho recordeu, cada color de la llum respon a una quatitat d'energia diferent que tenen els fotons.

Això, passa amb qualsevol objecte, cada objecte absorveix fotons amb determinades quantitats d'energia i n'allibera d'altres. Tot amb salts dels electrons dins dels àtoms que el formen. O sigui, que imagineu l'activitat frenètica que us envolta!!! Després d'això, queda prohibit estressar-se, no?

I per tant, la pregunta a per què el vidre o l'aigua són transparents es respon per inèrcia, no?

Si un fotó no troba cap electró que per canviar de capa necessiti l'energia que ell porta... què passa?

Que no pot ser absorvit per cap electró... i passa de llarg. Ecco!!!

I si no us ho creieu... mireu per la finestra! Si no està molt bruta... el que esteu veient és llum, que prové de l'exterior i arriba als vostres ulls. Per tant, és obvi: els fotons han atravessat la finestra.

Bé, doncs aquí acabem per avui. Espero que ara per vosaltres el títol ja no sigui surrealista. I pel que fa a la frase...doncs... si voleu entendre-la millor, només us puc fer un suggeriment:

"Hi havia unes quantes diferències entre l'aigua que bebia i l'abric."

:D

1ª RUTA: les dones i la ciència

Dones i ciència, un duet que s'ha resistit a donar-se de fa tan de temps, però que finalment estem aconseguint normalitzar a força de demostrar que (com és normal) fer ciència i ser dona no és res antagònic. El problema ha estat que arribar fins aquí ens ha costat un suplement d'esforç considerable, veiem-ho.

Les primeres científiques no només van haver de "lluitar" amb la ciència per introdir-se en aquest món (que moltes vegades ja dóna molta batalla per si mateix) sinó també, amb una societat que no les considerava capacitades per exercir el que segurament era la seva vocació. Per sort nostra (el col·lectiu femení que estem intentant introduir-nos en el món científic) la societat ha anat evolucionant i avui en dia no hi ha cap mena d'oposició ni objecció a que la dona que ho desitgi i sigui capaç, faci ciència.

Això, però no sempre ha estat així, i el nostre primer recorregut per la ciutat de Barcelona, és una passajada per llocs que segur heu visitat més d'una i més de dues vegades... però que amaguen una història que no sempre se'ns explica. Comencem-la!!!

PRIMERA PARADA:
Generalitat de Catalunya (cr/Sant Honorat)

L'edifici que actualment alberga a la Generalitat de Catalunya, fins que no va ser ocupat per la Diputació General (actual Generalitat) va ser l'habitatge particular d'alguns dels metges jueus del call barceloní. Els jueus van ser els primers que van consentir que una dona pogués accedir a uns estudis i posterior exercici de la medicina.

I dic que van consentir, perquè el 1359 les Corts de Cervera van prohibir que jueus i dones exercicin la medicina. Així de ras, curt i fort. Tot i això, va haver-hi algunes dones jueves que van poder exercir com a metgesses... com? Amb el permís especial dels reis de la Corona d'Aragó.
Dues d'aquestes jueves van ser: Reginó (barcelonina a la que va autoritzar Pere III el Cerimoniós) i Ceti (procedent de València).

Però no només van ser les dones jueves les que van tenir el "privilegi" de ser autoritzades per poder impartir la medicina. Algunes dones cristianes també van ser autoritzades per practicar la medicina general (moltes d'elles, però només es dedicaven a fer de llevadores).

SEGONA PARADA:
Facultat de Medicina Vella - Col·legi de Cirurgia (cr/Carme, 47)

Aquest edifici va ser aixecat entre 1762 i 1764, per Ventura Rodríguez (arquitecte) i Pere Virgili (cirurgià), just al costat de l'Hospital de la Santa Creu. Va ser la primera institució universitària que va acollir dones entre els seus estudiants, i no ho va fer fins el 1872, quan s'hi va matricular Maria Elena Maseras. Tot i això, la primera llicenciada no va arribar fins 10 anys més tard: el 1882 Dolors Areu va ser la primera llicenciada en medicina per la UB i posteriorment, va ser la primera doctora de l'Estat. Estem parlant del 1882, d'això en fa ara...només 125 anys!!!
Aquí ja deixo que cadascú faci les reflexions que cregui oportunes.

TERCERA PARADA:
Paranimf de la Universitat de Barcelona (c/Gran Via, 585)

Elies Rogent, que va ser l'arquitecte de l'Edifici històric de la Universitat de Barcelona, al idear el paranimf de la mateixa, el va voler decorar amb alguns dels grans noms de la cultura que s'havien donat fins al moment. Alguns d'ells lligats especialment a la ciutat de Barcelona.

Quantes dones hi aparèixen??? Una.

Qui va ser la privilegiada que es va guanyar aquest honor? Juliana Morell. Aquesta barcelonina, nascuda al cr de la Cendra el 1594 va fer prous mèrits per aparèixe-hi... i més tenint en compte els antecedents explicats més amunt. De petita ja escrivia llatí, grec i hebreu. Una vegada que la família es va exiliar a Lió va estudiar: filosofia, física, dret civil i canònic. Uns anys més tard, es va traslladar un altra vegada fins a Avinyó, on ja es va treure un grau doctoral en dialèctica i ètica. Per entrar després al monestir de Santa Pràxedes.

Si us hi fixeu, el seu retrat està al paranimf a la paret frontal, a mà dreta. És una dona vestida de monja... la única que hi apareix.

Un altre petit detall que fóra bo comentar, és que el pare de Juliana Morell era banquer. Perquè ho vull resaltar, això? Doncs perquè aquest factor segur que també va ser decisiu perquè pogués arribar a aprendre tot el que va aprendre. L'alre gran dificultat de l'època era l'econòmica i aquesta si que no feia distincions de gènere.
Tot i que hem avançat una mica en aquest aspecte, no en podem estar tampoc molt orgullosos, sobretot perquè l'accés a la universitat (porta d'entrada al món de la ciència experimental, social, al de les humanitats...etc) per part de qualsevol persona que ho desitgi es veu prou amenaçat actualment, amb les condicions que s'estan donant i que es preveuen en un futur per poder estudiar una carrera universitària.

Com veieu, partint de la ciència podem anar enllaçant amb un munt d'aspectes diferenciadíssims de la societat, avui per exemple, ha quedat palès que la igualtat de gènere ha estat un problema fins ben bé els nostres dies (amb les conseqüències que això encara pot tenir actualment).

En el pròxim post, tornarem a fer una mica de física... física.
Mirarem com podem viatjar, lluny, lluny fins a la lluna, fins a estrelles, fins a planetes, nebuloses... sense moure'ns gairebé de casa. I òbviament... perquè ho podem fer.