¿Por qué necesitamos constante?
Para estudiar el universo en su totalidad de lo infinitamente pequeño (con aceleradores) a lo infinitamente grande (con telescopios).
Las constantes se utilizan como herramientas para poner a prueba los límites de nuestras teorías científicas (teorías de la gravitación de Newton, gravitación newtoniana cuántica, mecánica cuántica, electrodinámica cuántica, Relatividad Especial, Mecánica Newtoniana, Relatividad General).
En el siglo 17 Newton escribió "Principia" (1687), muchos creen que es el fundamento de la física moderna, ya que introduce los conceptos de espacio, de tiempo, de gravitación universal y de universo en el sentido de que las leyes se unifican. Para la física moderna para desarrollar, necesita las leyes universales para poder repetir la experiencia, aquí y en otros lugares, hoy y mañana. Estas leyes universales se ejercen en un marco que es el universo. Fue en esta época que pasamos del concepto del mundo al concepto de universo.
Así pues, las constantes juegan un rol central en las teorías físicas. Paradójicamente las constantes pueden variar en muy grandes períodos de tiempo, sin embargo, las constantes se usan para estructurar el dominio de validez de las diferentes teorías físicas y astrofísicas. Jean-Philippe UZAN clasifica las en 3 categorías :
- Las constantes caracterizan un sistema físico dado, por ejemplo la masa del electrón.
- Las constantes describen una clase de fenómenos, tales como la constante de gravitación.
- Las constantes universales que aparecen en muchas de las leyes físicas, tales como la velocidad de la luz, aunque la velocidad de la luz puede ser clasificado en la categoría de los fenómenos electromagnéticos.
En resumen, caracterizar una constante entre estas tres clases, es función del conocimiento que tenemos de la física, dijo Jean-Philippe UZAN.
Las tres constantes fundamentales de la naturaleza son :
- La velocidad de la luz (electromagnetismo, relatividad) es un límite de velocidad para la difusión de la información, una velocidad que no puede exceder.
- La constante gravitacional (gravitación) es una constante de la fuerza de atracción entre los cuerpos, la fuerza de atracción entre dos cuerpos masivos es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre su centro de masa respectiva.
- La constante de Planck (mecánica cuántica) describe el tamaño de los quanta. Esta constante se utiliza en la mecánica cuántica para enlazar en particular, la energía de un fotón a su frecuencia. En el modelo estándar y la relatividad general, tenemos 20 constantes. Además de estas constantes, se utilizan tres unidades fundamentales de la física, que son kilogramo, metro y segundo. El valor de una constante está estrechamente relacionada con el valor arbitrario del metro, del kilogramo y del segundo. Es por ello que en lugar definimos informes, informes de masa o informes de poderes para evitar errores de cálculo.
Con constantes, por ejemplo, midiendo la distancia entre la Tierra y la Luna, podemos probar la universalidad de la caída libre. Podemos comprobar que la Tierra y la Luna caen de la misma manera en el campo gravitacional. Con constante, puede preguntarse si el espectro de absorción de los diferentes elementos es el mismo que hay 10 millones de años. Los científicos hicieron la medición, y la interacción electromagnética fue inferior al 0,001%.
Sólo la capa externa de la estrella es visible, que es la única fuente de información acerca de la estrella. | | Además, para conocer la constitución de una estrella nos fijamos en la interacción electromagnética entre la luz emitida por la estrella y los elementos que cruza. La luz emitida por la fotosfera es la de un cuerpo incandescente, su espectro es continuo. Pero en realidad, el espectro observado desde la Tierra tiene rayas. El fundo continuo del espectro está surcado por numerosas líneas de absorción. Una parte de la luz emitida es absorbida por la fotosfera. Así esta absorción es la firma de los elementos químicos en la atmósfera de la estrella. | Constants | | Value | | | | | | Speed of light The speed of light in vacuum, c rated for celerity, is a physical constant. The speed of light is the speed of propagation of a wave phenomenon. Its value was set at 299 792 458 m / s in 1983 by the International Bureau of Weights and Measures. | c | 299 792 458 m/s | | astronomical unit The astronomical unit is a unit used to measure distances between objects in the solar system. This unit, established in 1958, represents the distance between the Earth and the Sun. Since the 28th General Assembly of the International Astronomical Union (2012), the astronomical unit is exactly 149 597 870 700 m. | au | 149 597 870 700 m | | Light year A light year is a unit of distance used in astronomy. A light-year is equal to the distance that light travels in a vacuum in the space of one year (31,557,600 seconds), about 10,000 billion kilometers. | a.l. | 9 460 895 288 762 850 m | | Parsec The parsec is a unit of length used in astronomy. Its name comes from the contraction of "parallax-second." The parsec is defined as the distance at which one astronomical unit (AU) subtends an angle of one arc second. A parsec equals 206 270.6904 au or 3.2616 light years or 30 857 656 073 828 900 m. | pc | 30 857 656 073 828 900 m | | Gravitational constant The gravitational constant G is a constant of the force of the attraction between bodies, the force of attraction between two massive bodies is proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between the respective center of mass. | G | 6,673 84×10-11 m³.kg-1.s-2 | | Cosmological constant The cosmological constant is the average energy density of the vacuum on cosmological scales. The magnitude of this constant is inconnue.En 1917, Einstein added a parameter to its equations of general relativity (1915), he called the constant cosmological this to make the theory compatible with the vision of a static universe. Since 1929 we know, thanks to Edwin Hubble that the universe is expanding because when the electromagnetic spectrum all distant cosmic objects analysis, oberserve a redshift. | Λ | free parameter 0 or ≠0 | | Boltzmann constant The Boltzmann constant (k or kB), the name of Ludwig Boltzmann, is a physical constant that links the energy level of the individual particle, with temperature. This fundamental physical constant is equal to R / N. R is the gas constant. N is Avogadro's number equal to N = 6.022 × 1023 mol -1 ), the number of particles in a mole. The sensation of heat or cold is actually a transfer of energy from one body to another in the form of heat. Entropy derived from k. | k | 1,3806488×10-23 J.K-1 | | Hubble constant Hubble constant (H0) is a cosmological constant of proportionality between distance and apparent rate of recession of the galaxies in the observable universe. It is connected to the famous Hubble's Law describing the expansion of the universe. The Hubble constant gives the current expansion rate of the universe. The observations give an approximate value of 73 km / s / Mpc. For example, a galaxy located 1 megaparsec (about 3.26 million light years) moves away due to the expansion of the universe (excluding the effect of the proper motion of the object is negligible at high distance), at a speed of 73 km / s, a 10 galaxy Mpc moves away at a speed of 730 m / s... | h0 | 73 km/s/Mpc | | Planck constant Planck constant h, describes the size of quanta. This constant is used in quantum mechanics to link in particular the energy of a photon to its frequency. | h | 6,62606957×10-34 J.s | | Planck length The Planck length is generally described as the length from which the gravity would begin to exhibit quantum effects, which would require a theory of quantum gravity to be described. Planck length would be the minimum length that is possible to measure significantly. In superstring theory, the Planck length sets the minimum diameter of a string. | lp | 1,616 24(12)×10-35 m | | Planck time Planck time is the time it would take a photon in a vacuum to travel a distance equal to the Planck length. Since the Planck length is the smallest measurable length and the speed of light the fastest possible speed, the Planck time is the smallest time measurement with a physical meaning in the context of our theories. The age of the universe is estimated at about 14 billion years, or 4x1017 seconds. Therefore approximately sixty orders of magnitude separate the Planck scale of the cosmic scale. Our current fundamental theories, quantum mechanics and general relativity, are unable to include in a unified scheme quantities so disproportionate. | tp | 5,19121 71(40)×10-44 s | | Planck mass Planck mass or the mass of a Planck particle is the hypothetical tiny black hole whose Schwarzschild radius is equal to the Planck length. Unlike all other base units Planck and most Planck units derived the Planck mass has a more or less conceivable human scale. Tradition has it that this is the mass of the egg of the flea. The Planck mass is an idealized mass thought to have a special significance for quantum gravity. | mp | 1,672 621 71(29)×10-27 kg | | Planck temperaturePlanck temperature is the highest temperature in the physical theories. At one end of the temperature scale was the lowest temperature possible, the absolute zero (0 K) and on the other the highest possible temperature, which is the Planck equal to 1.416 x 10 32 K. This temperature corresponds to the temperature of the Universe at the time called Planck time is 10 -44 seconds after the bigbang. | Tp | 1.41679 x 1032 K | Fine-structure
constant In physics, the fine structure constant, represented by the Greek letter α is a fundamental constant that governs the electromagnetic force ensuring consistency of atoms and molecules. It was proposed in 1916 by the German physicist Arnold Sommerfeld. In quantum electrodynamics, the fine structure constant serves as the coupling constant, representing the strength of interaction between the electrons and photons. Its value can not be predicted by the theory, but only determined by experimental results. This is actually one of the 29 free parameters of the Standard Model of particle physics. | α | 7,2973525698(24)×10-3 | | Proton mass The nuclei of Atoms are composed of protons and neutrons. around these nuclei, revolves a cloud of electrons. These three elements (protons, neutrons and electrons) are practically all matter. While the electron is considered as a particle "no size", the proton, which is made up of quarks, is an "extended" object. | mn | 1,674 927 28(29)×10-27 kg | | Electron mass The electron is an elementary particle that has a charge of negative sign. This is one of the components of the atom with neutrons and protons but the electron is rather a kind of electric point weighing, which no one knows or where he is or where it goes. He turns on itself like a spinning top without stopping and it has some form of connivance very discrete (weak interaction) with many other particles. | me | 9,109 382 6(16)×10-31 kg | | Muon mass In the standard model of particle physics, the muon is an elementary particle with a negative charge. The muon has the same physical properties as the electron, but with a mass 207 times larger, it is also called heavy electron. | mµ | 1,883 531 40(33)×10-28 kg | | Tau mass Tau or tauon is a particle of the lepton family. its properties are close to those of the electron and the muon, but it is more massive and short-lived. With its associated neutrino and t quarks (top) and b (bottom or beauty), it forms the third series (the most massive) of fermions in the standard model. | mτ | 3,167 77(52)×10-27 kg | | Boson mass Z0 The Gluon is the mediator of the strong interaction, ie of the nuclear force, the photon is the mediator of the electromagnetic interaction, the weak interaction but still has no mediator. The physicist Peter Higgs imagined one in the 1960s. This hypothetical particle called Boson. Thus the Higgs mechanism fills the entire universe and all space, molasses, a field of bosons. | mz° | 1,625 56(13)×10-25 kg | | Boson mass W The Gluon is the mediator of the strong interaction, ie of the nuclear force, the photon is the mediator of the electromagnetic interaction, the weak interaction but still has no mediator. The physicist Peter Higgs imagined one in the 1960s. This hypothetical particle called Boson. Thus the Higgs mechanism fills the entire universe and all space, molasses, a field of bosons. | mw | 1,4334(18)×10-25 kg |
nota : Metro (símbolo m) es la longitud del trayecto recorrido en el vacío por la luz durante 1/299 792 458 segundo.
nota : El kilogramo (símbolo kg) es la unidad básica de masa en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Se define como igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo. Esta es la única unidad que está definida por un objeto físico y no una propiedad física fundamental.
nota : El segundo (símbolo s) es la duración de 9192631770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Es un múltiplo del período de la onda emitida por un átomo de cesio-133 cuando sus electrones cambia de nivel de energía.
nota : Los científicos de la mecánica cuántica : Ludwig Boltzmann, Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger y Paul Dirac.
Los científicos de la relatividad general : Alex Grossmann, Willem de Sitter, Albert Einstein, Arthur Stanley Eddington, Karl Schwarzschild, Alexander Friedmann, Georges Lemaitre. | |  Imagen: Las líneas de absorción de los elementos químicos. Cuando una sustancia química es atravesado por la luz blanca, el espectro de colores que nos llega, se compone de rayas negras. Estas líneas son la firma de los elementos químicos atravesados por la luz. Así podemos conocer la composición química de una estrella como la luz blanca de la fotosfera cruza a través de los iones presentes en la atmósfera. Para un mismo elemento, las líneas de absorción corresponden a las líneas de emisión (ver los dos espectros en la parte inferior de la imagen). Como un elemento químico absorbe la radiación que es capaz de transmitir, las líneas de absorción y de emisión tienen la misma longitud de onda. Las líneas negras en el espectro de absorción de litio corresponden con las rayas de colores del espectro de emisión.
Uso no comercial, educativo solamente.nota : Las tres unidades de medida útiles en astronomía para expresar las distancias:
- una años luz (a.l.) Un año luz es una unidad de longitud utilizada en astronomía. Un año luz es igual a la distancia que recorre la luz en el vacío en un año (31.557.600 segundos), aproximadamente 10 mil millones de kilómetros. es 63 242,17881 au, es exactamente igual a 9 460 895 288 762 850 m.
- un parsec (pc El pársec o parsec (símbolo pc) es una unidad de longitud utilizada en astronomía. Su nombre se deriva del inglés parallax of one arc second (paralaje de un) es igual a 206 270,6904 UA o 3,2616 años luz o 30 857 656 073 828 900 m.
- una unidad astronómica (au (symbol : ua ou au) Fundada en 1958, es la unidad de distancia utilizada para medir las distancias de los objetos en el sistema solar, esta distancia es la distancia de la Tierra al Sol. El valor de la unidad astronómica es exactamente 149597 870.700 m, en su Asamblea General, celebrada en Beijing del 20 al 31 de agosto 2012, la Unión Astronómica Internacional (IAU) adoptó una nueva definición de la unidad astronómica, unidad de longitud utilizada por los astrónomos de todo el mundo para expresar el tamaño del Sistema Solar y del Universo. Nos reservamos unos 150 millones de kilómetros. A años luz es de aproximadamente 63.242 UA. Mercurio : 0.38 AU, Venus : 0.72 AU, la Tierra : 1.00 AU, Mars : 1.52 AU, Cinturón de Asteroides : 2 a 3,5 UA, Júpiter 5,21 UA, Saturno : 9.54 AU, Urano : 19.18 AU, Neptuno : 30,11 ua, Cinturón de Kuiper : 30 a 55 ua, Nube de Oort : 50.000 UA.) es desde 30 de agosto 2012, exactamente 149 597 870 700 metros.
Tabla de equivalencias de unidades de distancia:
|
pc |
al |
au |
km |
| pc |
1 |
3,26 |
206265 |
3,09x1013 |
| al |
0,307 |
1 |
63242 |
9,46x1012 |
| au |
4,85x10-6 |
1,58x10-5 |
1 |
1,50x108 |
| km |
3,24x10-14 |
1,06x10-13 |
6,68x10-9 |
1 |
|
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