{"id":190256,"date":"2015-03-13T16:28:19","date_gmt":"2015-03-13T19:28:19","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=190256"},"modified":"2015-07-10T16:35:46","modified_gmt":"2015-07-10T19:35:46","slug":"sol-de-laboratorio-3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/sol-de-laboratorio-3\/","title":{"rendered":"Sol de laboratorio"},"content":{"rendered":"
\"El

L\u00c9O RAMOS<\/span>El l\u00e1ser sobre burbujas jab\u00f3n genera un patr\u00f3n luminoso similar al parhelio solar: manchas, c\u00edrculo y l\u00edneas retasL\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

Con agua, detergente lavavajilla y un puntero l\u00e1ser, de los que se utilizan en conferencias, la pareja de f\u00edsicos compuesta por Adriana y Alberto Tufaile cre\u00f3 un modelo experimental y aport\u00f3 una nueva explicaci\u00f3n para un fen\u00f3meno natural que fascina a la humanidad hace al menos 2.300 a\u00f1os, desde los tiempos de Arist\u00f3teles: la aparici\u00f3n de un conjunto de efectos luminosos alrededor del Sol al que t\u00e9cnicamente se le denomina parhelio. En zonas fr\u00edas, la luz solar interact\u00faa con peque\u00f1os cristales de hielo en suspensi\u00f3n en la atm\u00f3sfera y, en determinadas condiciones, hace surgir pares de manchas brillantes (los llamados falsos soles), un halo (c\u00edrculo parh\u00e9lico) y l\u00edneas rectas (pilares del Sol) alrededor del astro. En ocasiones a\u00fan m\u00e1s raras, esas formaciones tambi\u00e9n ocurren en los alrededores de la Luna.<\/p>\n

Los profesores del Laboratorio de Materia Blanda de la Escuela de Artes, Ciencias y Humanidades (EACH) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), del campus de la zona leste de la capital paulista, realizaban a mediados de 2013 ensayos sobre la dispersi\u00f3n de la luz en espuma formada por jab\u00f3n, uno de sus campos de estudio, cuando se depararon con esa misma serie de figuras proyectadas al fondo del experimento. \u201cNo ten\u00edamos idea de que podr\u00eda ser\u201d, dice Alberto Tufaile. \u201cHicimos una larga investigaci\u00f3n y el \u00fanico fen\u00f3meno similar era el parhelio, uno que no conoc\u00edamos\u201d. El descubrimiento apareci\u00f3 en un art\u00edculo publicado el 9 de diciembre en la versi\u00f3n electr\u00f3nica de la revista cient\u00edfica Physics Letters A.<\/em> \u201cHasta ahora, las explicaciones para el fen\u00f3meno atmosf\u00e9rico se rigieron seg\u00fan la \u00f3ptica geom\u00e9trica, que trata a la luz como part\u00edcula y sigue las ideas de Newton\u201d, afirma Adriana Tufaile. \u201cPero nuestro estudio sugiere que el c\u00edrculo parh\u00e9lico es fundamentalmente fruto de la caracter\u00edstica ondulatoria de la luz.\u201d<\/p>\n

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Reproducci\u00f3n de V\u00e4dersolstavlan, de Urban M\u00e5lare, 1535\/ Wikipedia <\/span>El cuadro V\u00e4dersolstavlan<\/em>, de 1535: el lienzo retrata el parhelio sobre los cielos de EstocolmoReproducci\u00f3n de V\u00e4dersolstavlan, de Urban M\u00e5lare, 1535\/ Wikipedia <\/span><\/p><\/div>\n

Las figuras pr\u00e1cticamente an\u00e1logas a las manchas brillantes, l\u00edneas rectas y un c\u00edrculo que se forman alrededor del Sol se observaron en laboratorio cuando los f\u00edsicos iluminaron con el haz de l\u00e1ser el llamado borde de Plateau, justamente el punto de contacto entre tres delgadas pel\u00edculas de burbujas de detergente. La regi\u00f3n de intersecci\u00f3n recibe ese nombre en homenaje al f\u00edsico belga Joseph Plateau. En el siglo XIX, \u00e9ste observ\u00f3 que las burbujas siempre se encuentran en tr\u00edos y forman una especie de arista que sostiene sus tenues paredes. Al cambiar el \u00e1ngulo de incidencia de la luz debajo del borde de Plateau formado en el interior de una caja de acr\u00edlico cerrada (c\u00e9lula de Hele-Shaw) que contiene una soluci\u00f3n de agua y detergente, Adriana y Alberto Tufaile notaron que aparec\u00edan m\u00e1s o menos figuras, de distintos tama\u00f1os y con distinta nitidez. Intrigada con el patr\u00f3n luminoso que generaba el l\u00e1ser en el experimento realizado en la USP Este, Adriana resolvi\u00f3 un d\u00eda intentar reproducir el ensayo en su casa. Llen\u00f3 una fuente con agua y jab\u00f3n, agit\u00f3 la mezcla para formar burbujas y apunt\u00f3 con el puntero l\u00e1ser en direcci\u00f3n hacia el borde de Plateau, hacia el punto de encuentro entre tres pel\u00edculas de espuma. Y no qued\u00f3 otra: las manchas luminosas, las l\u00edneas y el c\u00edrculo surgieron en la pared de su casa. \u201cEn un ambiente abierto, el borde de Plateau se deshace m\u00e1s r\u00e1pido\u201d, explica la f\u00edsica. \u201cPor eso usamos la c\u00e9lula de Hele-Shaw.\u201d<\/p>\n

Una de las claves para entender la analog\u00eda entre ambos fen\u00f3menos, el atmosf\u00e9rico y el de las pompas de jab\u00f3n, se relaciona con la extrema simetr\u00eda existente entre los cristales de nieve y los bordes de Plateau, seg\u00fan la pareja de la USP, cuyos estudios se enmarcan en el trabajo del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda de Fluidos Complejos (INCT-FCx), financiado por la FAPESP y por el Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq). Los cristales tienen un formato hexagonal y los bordes son triangulares. Esas dos figuras geom\u00e9tricas exhiben una \u00edntima relaci\u00f3n: un hex\u00e1gono regular puede ser visto tambi\u00e9n como la conjunci\u00f3n de seis tri\u00e1ngulos equil\u00e1teros. Por ende, al incidir sobre esas dos estructuras, la luz del Sol y la del l\u00e1ser se propagan de acuerdo con el mismo principio. \u201cResulta sumamente dif\u00edcil estudiar en detalle la formaci\u00f3n de las im\u00e1genes en ese raro fen\u00f3meno atmosf\u00e9rico\u201d, explica Alberto. \u201cY capturar los cristales de hielo implicados en el fen\u00f3meno resulta pr\u00e1cticamente imposible.\u201d Como la pareja de cient\u00edficos hab\u00eda detectado un fen\u00f3meno an\u00e1logo al parhelio del Sol en sus ensayos con burbujas de detergente y l\u00e1ser, decidi\u00f3 investigar a fondo el mecanismo inherente a la formaci\u00f3n de ese patr\u00f3n de im\u00e1genes luminosas.<\/p>\n

\"F\u00edsicos

L\u00c9O RAMOS<\/span>F\u00edsicos de la USP afirman que el c\u00edrculo y las l\u00edneas rectas del patr\u00f3n luminoso se deben al car\u00e1cter ondulatorio de la luzL\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

Tras repetir el experimento varias veces en el laboratorio, usando incluso l\u00e1seres de tres colores distintos (verde, azul y rojo) para cerciorarse de que la longitud de onda de luz no interfer\u00eda en el resultado, y estudiar la literatura cient\u00edfica sobre el fen\u00f3meno atmosf\u00e9rico, Adriana y Alberto Tufaile arribaron a la conclusi\u00f3n de que la explicaci\u00f3n de las figuras formadas pasaba esencialmente por el car\u00e1cter ondulatorio de la luz. M\u00e1s espec\u00edficamente, creen que, al chocarse con el punto de encuentro de las tres burbujas de jab\u00f3n, el haz de l\u00e1ser dispersa la luz mediante dos procesos similares, de interferencia y difracci\u00f3n, especialmente el segundo. La difracci\u00f3n es un fen\u00f3meno visto durante la propagaci\u00f3n de diferentes tipos de ondas, tales como las sonoras, las electromagn\u00e9ticas y hasta las que se forman en el agua. Sucede cuando el sonido o la luz encuentran un obst\u00e1culo o una hendija de dimensiones diminutas, m\u00e1s o menos del mismo tama\u00f1o de su longitud de onda, y ese choque altera su \u00e1ngulo de propagaci\u00f3n. El resultado de la difracci\u00f3n consiste en provocar un desv\u00edo en el camino del haz de ondas o su dispersi\u00f3n. Este fen\u00f3meno es m\u00e1s f\u00e1cil de observarse con las ondas sonoras, mayores que las de la luz visible.<\/p>\n

En el caso del l\u00e1ser que ilumina las burbujas de jab\u00f3n, el haz de luz incide sobre el borde de Plateau, un \u00e1rea de algunos nan\u00f3metros de longitud que forma un peque\u00f1o tubo triangular capaz de dispersar la luz. Y \u00e9sta llega al punto donde se juntan las tres pompas en forma de un solo haz de l\u00e1ser, recto y concentrado. Tras chocarse con el tenue obst\u00e1culo, \u00e9sta da origen a una serie de haces menos potentes y m\u00e1s delgados que formar\u00e1n el patr\u00f3n luminoso asociado con el fen\u00f3meno. Una parte del l\u00e1ser inicial pr\u00e1cticamente pasa en forma recta por el borde y origina \u2012en una superficie blanca situada detr\u00e1s del experimento\u2012 un punto luminoso m\u00e1s fuerte, el equivalente al Sol original que se ve en la versi\u00f3n atmosf\u00e9rica del fen\u00f3meno. La luz de esa mancha se refleja en las burbujas de jab\u00f3n y produce dos o cuatro im\u00e1genes espejadas, menos vigorosas que la original, los mencionados falsos soles en el caso del fen\u00f3meno celeste. \u201cResulta interesante notar que esos puntos luminosos siempre se forman sobre la l\u00ednea que delimita el c\u00edrculo\u201d, afirma Adriana Tufaile.<\/p>\n

\"Dos

GOPHERBOY6956 \/ WIKIPEDIA<\/span>Dos falsos soles alrededor del astro verdadero en Dakota del Norte, EE.UU.: el fen\u00f3meno se registra durante el clima fr\u00edoGOPHERBOY6956 \/ WIKIPEDIA<\/span><\/p><\/div>\n

Hasta ese punto, la explicaci\u00f3n de la pareja de brasile\u00f1os es m\u00e1s o menos igual a las ideas de otros cient\u00edficos para dar cuenta del parhelio solar. Pero su aporte cobra importancia cuando introducen la cuesti\u00f3n de la difracci\u00f3n de la luz provocada por delgadas pel\u00edculas de espuma. Las l\u00edneas rectas, en general tres, que cortan el punto principal, el \u201csol original\u201d del experimento, se forman debido a la difracci\u00f3n de parte de la luz que incide sobre la estructura triangular del borde de Plateau. Es como si la pared de cada una de las tres burbujas que se encuentran apoyadas unas sobre otras diese origen a una l\u00ednea recta. Para que se forme tambi\u00e9n el halo del fen\u00f3meno, es necesario un requisito extra: el l\u00e1ser debe incidir en forma oblicua sobre el borde de Plateau. De este modo, otra fracci\u00f3n de la onda de luz difractada se esparce en un formato c\u00f3nico, formando as\u00ed un c\u00edrculo perfecto. \u201cNuestra explicaci\u00f3n es m\u00e1s sencilla que las otras teor\u00edas que se valen \u00fanicamente de la reflexi\u00f3n y la refracci\u00f3n de la luz, y no de su car\u00e1cter ondulatorio, para explicar el fen\u00f3meno atmosf\u00e9rico\u201d, dice Alberto Tufaile.<\/p>\n

El Sol y sus r\u00e9plicas de menor intensidad constituyen un fen\u00f3meno celeste que ha fascinado al hombre desde hace mucho tiempo, de acuerdo con registros escritos e incluso con representaciones pict\u00f3ricas del evento. En el siglo IV a. C., Arist\u00f3teles hace referencia a ese tipo de evento en el libro Meteorologica<\/em>. Considerado como la primera representaci\u00f3n de Estocolmo, el cuadro V\u00e4dersolstavlan<\/em>, de 1535, retrata el fen\u00f3meno en su plenitud en los cielos de la capital sueca. A\u00fan en el siglo XVI, el dramaturgo ingl\u00e9s William Shakespeare hace referencia al parhelio en la tercera parte de la obra Enrique VI<\/em>. El franc\u00e9s Ren\u00e9 Descartes fue a Roma en 1629 para ver el fen\u00f3meno y tambi\u00e9n escribi\u00f3 al respecto. En algunos momentos de la historia, ciertas culturas llegaron a asociar la ocurrencia del parhelio con la inminencia de la guerra. Adriana y Alberto Tufaile, cuando vieron la versi\u00f3n con l\u00e1ser y pompas de jab\u00f3n del fen\u00f3meno en su laboratorio en la USP Este, evaluaron que se encontraban delante de un interesante \u2013y milenario\u2013 tema de investigaci\u00f3n.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nInstituto Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda de Fluidos Complejos (INCT-FCx) (n\u00ba 2008\/ 57685-7<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico \u2013 INCT; Investigador responsable<\/strong> Ant\u00f4nio Martins Figueiredo Neto (IF-USP); Inversi\u00f3n<\/strong> (en todo el INCT): 2.522.238,07 (FAPESP) y 2,5 millones (CNPq).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nTUFAILE, A. y TUFAILE, A. P. B. Parhelic-like circle from light scattering in Plateau borders<\/a>. Physics Letters<\/strong> A. 4 dic. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Cient\u00edficos crean modelo de fen\u00f3meno atmosf\u00e9rico luminoso","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[101],"class_list":["post-190256","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/190256","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=190256"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/190256\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=190256"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=190256"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=190256"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=190256"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}