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Thursday, 24 September 2020

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La física de la materia condensada surgió a partir de la física del estado sólido, que ahora se considera uno de los principales subcampos. El término física de la materia condensada aparentemente fue acuñado por Philip Anderson cuando cambió el nombre de su grupo de investigación, anteriormente teoría del estado sólido, en 1967. En 1978, el nombre de la división de física del estado sólido de la Sociedad Estadounidense de Física se cambió a Departamento de Física de la Materia Condensada. La física de la materia condensada tiene una gran superposición con la química, la ciencia de los materiales, la nanotecnología y la ingeniería.

Astrofísica

La astrofísica y la astronomía son la aplicación de las teorías y métodos de la física al estudio de la estructura estelar, la evolución de las estrellas, el origen del sistema solar y problemas relacionados con la cosmología. Debido a que la astrofísica es un tema amplio, los físicos suelen aplicar muchas disciplinas de la física, incluida la mecánica, el electromagnetismo, la mecánica estadística, la termodinámica, la mecánica cuántica y de la relatividad, la física nuclear y la física atómica y molecular.

El descubrimiento en 1931 por Karl Jansky de que las señales de radio emitidas por los cuerpos celestes comenzaron la radioastronomía. Más recientemente, las fronteras de la astronomía se han ampliado gracias a la exploración espacial. Las perturbaciones y la interferencia de la atmósfera terrestre hacen que las observaciones espaciales sean esenciales para la ciencia infrarroja, ultravioleta, gamma y de rayos X.

El Big Bang fue confirmado por el éxito de la síntesis nuclear del Big Bang y el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas en 1964. El modelo del Big Bang se basa en dos pilares teóricos: la relatividad general de Albert Einstein y el principio cosmológico. Los cosmólogos crearon recientemente un modelo Lambda-CDM para la evolución del universo, que incluye inflación cósmica, energía oscura y materia oscura.

Se espera que surjan muchas posibilidades y descubrimientos a partir de nuevos datos del Observatorio de Rayos Gamma Fermi durante la próxima década y para refinar sustancialmente o aclarar los modelos existentes del universo.

En particular, la posibilidad de un descubrimiento masivo sobre la materia oscura es posible en los próximos años. Fermi buscará evidencia de que la materia oscura está compuesta de partículas de interacción débiles masivas, completando experimentos similares con el Gran Colisionador de Hadrones y otros detectores subterráneos.

Física Médica (también llamada Física Biomédica, Biofísica Médica, Física Aplicada en Medicina, Aplicaciones de la Física en Ciencias Médicas, Física de Radiación o Física de Radio Hospitalaria)

Generalmente es la aplicación de conceptos, teorías y métodos físicos de la medicina o la atención médica. Los departamentos de física médica se pueden encontrar en hospitales o universidades.

Tuesday, 15 September 2020

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Cuando se trabaja en un hospital, el término "físico médico" es el título de una profesión sanitaria específica, que suele trabajar en un hospital. Los físicos médicos a menudo se encuentran en las siguientes especialidades de atención médica: radiología de diagnóstico e intervencionista (también conocida como imágenes médicas), medicina nuclear, protección radiológica y oncología radioterápica.
Los departamentos de especialización de la universidad son de dos tipos. El primer tipo se ocupa principalmente de preparar a los estudiantes para una carrera como físico médico hospitalario y la investigación se centra en mejorar la práctica de la profesión. En cuanto al segundo tipo.
Tiene un alcance mucho más amplio y puede incluir la investigación de cualquier aplicación de la física a la medicina, desde el estudio de la estructura biomolecular hasta la microscopía y la nanomedicina. Por ejemplo, el físico Richard Feynman habló sobre el futuro de la nanomedicina. Libros sobre la idea del uso médico de máquinas biológicas. Feynman y Albert Hipes sugirieron que algunas máquinas de reparación podrían algún día reducir su tamaño hasta el punto en que sea posible (como dijo Feynman) "ser a nanoescala". La idea se discutió en el ensayo de Feynman de 1959 “Hay suficiente espacio en la parte inferior
En física de la materia breve, un importante problema teórico no resuelto es el problema de la superconductividad a alta temperatura. Muchos experimentos de materia condensada están destinados a fabricar microelectrónica y ordenadores cuánticos viables En física de partículas, las primeras pruebas experimentales de la física están empezando a aparecer fuera del modelo estándar. Además de estas indicaciones, los neutrones tienen una masa distinta de cero. Estos resultados experimentales parecen haber resuelto el antiguo problema de los neutrinos solares, y la física de los neutrinos masivos sigue siendo un área de activa investigación teórica y experimental. El Gran Colisionador de Hadrones ha encontrado el bosón de Higgs, pero la investigación futura tiene como objetivo probar o refutar la supersimetría, que amplía el Modelo Estándar de la física de partículas. La investigación sobre la naturaleza de los principales misterios de la materia oscura y la energía oscura también continúa en la actualidad.
Los intentos teóricos de unificar la mecánica cuántica y la relatividad general en una teoría de la gravedad cuántica, un programa que ha estado en marcha durante más de medio siglo, aún no se han resuelto de manera decisiva. Los principales candidatos actuales son la teoría M, la teoría de supercuerdas y la gravedad cuántica toroidal.
Muchos fenómenos astronómicos y cósmicos aún no se han explicado satisfactoriamente, incluido el origen de los rayos cósmicos de súper energía, la asimetría bariónica, la aceleración del universo y las velocidades anómalas de rotación de las galaxias.
A pesar de los importantes avances en física de altas energías, cuántica y astrofísica, muchos fenómenos cotidianos que involucran complejidad, caos o turbulencias aún no se comprenden bien. Los problemas complejos que parecen resolverse mediante la aplicación inteligente de la dinámica y la mecánica siguen sin resolverse; Los ejemplos incluyen la formación de masas de arena y nodos en el agua que fluye, la forma de las gotas de agua, los mecanismos de los desastres de tensión superficial y la autoclasificación en grupos heterogéneos.

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Partículas elementales (como quarks, neutrinos y electrones) en los supercúmulos más grandes de galaxias. En estos fenómenos se incluyen las cosas básicas que componen todas las demás cosas. Por lo tanto, la física a veces se llama "ciencia básica".
La física tiene como objetivo describir los diferentes fenómenos que ocurren en la naturaleza en términos de los más simples. Por lo tanto, la física tiene como objetivo relacionar las cosas que se pueden observar en los seres humanos con las causas fundamentales y luego vincular estas causas.
Por ejemplo, los antiguos chinos notaron que algunas rocas (piedra caliza, magnetita) eran atraídas entre sí por una fuerza invisible. Este efecto se denominó más tarde magnetismo, que se estudió a fondo por primera vez en el siglo XVII. Pero incluso antes de que los chinos descubrieran el magnetismo, los antiguos griegos sabían de otras cosas como el ámbar que cuando se frotaba sobre el pelaje provocaba una atracción invisible similar entre los dos.
Esto también se estudió por primera vez en el siglo XVII y se llamó electricidad. Así, la física llegó a comprender dos observaciones de la naturaleza en términos de algunas causas fundamentales (electricidad y magnetismo). Sin embargo, trabajos posteriores en el siglo XIX revelaron que estas dos fuerzas eran solo dos aspectos diferentes de una fuerza, el electromagnetismo. Este proceso de "unión" de fuerzas continúa hoy, y el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil se consideran ahora dos aspectos de la interacción electrodébil. La física espera encontrar una causa final (teoría del todo)
Áreas de investigación
La investigación contemporánea en física puede dividirse ampliamente en física nuclear y molecular; Física de la Materia Condensada; Física atómica, molecular y óptica; Astrofísica. Y Física Aplicada. Algunos departamentos de física también apoyan la investigación en educación física y la comunicación de la física Desde el siglo XX, los campos individuales de la física se han vuelto cada vez más especializados y, en la actualidad, la mayoría de los físicos trabajan en un campo a lo largo de sus carreras. Los "internacionalistas" como Albert Einstein (1879-1955) y Lev Landau (1908-1968), que trabajaron en varios campos de la física, son ahora muy raros.
La física de partículas es el estudio de los componentes elementales de la materia y la energía y las interacciones entre ellos. Además, los físicos de partículas diseñan y desarrollan aceleradores, detectores y software informático de alta energía necesarios para esta investigación. El campo también se llama "física de alta energía" porque muchas partículas elementales no ocurren naturalmente sino que solo se crean durante colisiones de alta energía de otras partículas. Actualmente, las interacciones de partículas y campos elementales se describen en el Modelo Estándar. El modelo explica las doce partículas conocidas de materia (quarks y leptones) que interactúan a través de las fuerzas fundamentales fuertes, débiles y electromagnéticas. La dinámica se describe en términos de partículas de materia que intercambian bosones de escala (gluones, bosones W y Z y fotones, respectivamente). El modelo estándar también predice la existencia de una partícula conocida como bosón de Higgs. En julio de 2012, el CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas, anunció el descubrimiento de una partícula compatible con el bosón de Higgs, una parte integral del mecanismo de Higgs.

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La física nuclear es el campo de la física que estudia los componentes e interacciones del núcleo atómico. Las aplicaciones más comunes de la física nuclear son la generación de energía nuclear y la tecnología de armas nucleares, pero la investigación ha proporcionado aplicación en muchos campos, incluidos los relacionados con la medicina nuclear, la resonancia magnética y la implantación de iones en la ingeniería de materiales y la historia del radiocarbono en geología y arqueología.
La Física Atómica, Molecular y Óptica (AMO) es el estudio de las interacciones de la materia y la materia ligera a escala de átomos y moléculas individuales. Las tres regiones están agrupadas debido a sus interrelaciones, la similitud de los métodos utilizados y la interdependencia de las respectivas escalas de energía. Las tres áreas incluyen tratamientos clásicos, semiclásicos y cuantitativos; Pueden tratar su tema desde un punto de vista microscópico.
La física atómica estudia las capas electrónicas de los átomos. La investigación actual se centra en las actividades de control cuántico, enfriamiento y captura de átomos e iones,
Dinámica de colisión a baja temperatura y efecto de enlace electrónico sobre la estructura y la dinámica. La física atómica está influenciada por el núcleo, pero los fenómenos dentro de la energía nuclear como la fisión y la fusión se consideran parte de la física nuclear.
La física molecular se centra en las estructuras poliatómicas y sus interacciones internas y externas con la materia y la luz. La fotofísica se diferencia de la óptica en que tiende a centrarse no en controlar los campos de luz clásicos mediante objetos microscópicos, sino en las propiedades básicas de los campos ópticos y sus interacciones con la materia en el campo microscópico.
La física de la materia condensada es el campo de la física que se ocupa de las propiedades físicas macroscópicas de la materia. En particular, se ocupa de las fases "condensadas" que aparecen siempre que el número de partículas en un sistema es extremadamente grande y las fuertes interacciones entre ellas. Los ejemplos más comunes de fases condensadas son sólidos y líquidos, que surgen de la unión a través de la fuerza electromagnética entre átomos. Las fases condensadas más exóticas incluyen los condensadores superfluidos y Bose-Einstein que se encuentran en algunos sistemas atómicos a temperaturas muy bajas, la fase superconductora mostrada por los electrones de conducción en algunos materiales y las fases magnética y antipirética en los ciclos de la red atómica.
La cosmología física es el estudio de la formación y el desarrollo del universo a mayor escala. La teoría de la relatividad de Albert Einstein juega un papel importante en todas las teorías cosmológicas modernas. A principios del siglo XX, el descubrimiento de Hubble de que el universo se está expandiendo, como se muestra en el diagrama de Hubble, compite con interpretaciones conocidas como el universo de estado estable y el Big Bang.

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Los físicos aplicados utilizan la física en la investigación científica. Las personas que trabajan en física de aceleración pueden buscar construir mejores detectores de partículas para la investigación en física teórica.
La física se utiliza ampliamente en ingeniería. Por ejemplo, la ciencia estática, un subcampo de la mecánica, se utiliza en la construcción de puentes y otras estructuras estáticas.
Comprender y utilizar la acústica conduce a un mejor control del sonido y salas de conciertos; Asimismo, el uso de la óptica crea mejores dispositivos ópticos. La comprensión de la física hace que los simuladores de vuelo, los videojuegos y las películas sean más realistas y, a menudo, es crucial en las investigaciones penales.
Con el consenso estándar de que las leyes de la física son universales y no cambian con el tiempo, la física puede usarse para estudiar cosas que normalmente estarían envueltas en la incertidumbre. Por ejemplo, en el estudio del origen de la Tierra, uno puede representar razonablemente la masa, la temperatura y la velocidad de rotación de la Tierra, como una función del tiempo que le permite a una persona extrapolar hacia adelante o hacia atrás en el tiempo y así anticipar eventos futuros o pasados. También permite simulaciones de ingeniería que aceleran enormemente el desarrollo de una nueva tecnología.
Pero también hay muchas disciplinas multidisciplinarias en los métodos del físico, con muchas otras áreas importantes influenciadas por la física.
Los físicos utilizan el método científico para probar la validez de una teoría física. Al utilizar la metodología para comparar las implicaciones de una teoría con las conclusiones extraídas de experiencias y observaciones relevantes, los físicos están en mejores condiciones de probar la validez de una teoría de una manera lógica, imparcial e iterativa. Para ello, se realizan experimentos y observaciones con el fin de determinar la validez o invalidez de una teoría. Una ley científica es un enunciado conciso oral o matemático de una relación que expresa un principio fundamental de algunas teorías, como la ley de atracción general de Newton.
Los teóricos se esfuerzan por desarrollar modelos matemáticos que sean consistentes con los experimentos actuales y predicen el éxito de los resultados experimentales futuros, mientras que los experimentalistas crean y experimentan para probar predicciones teóricas y explorar nuevos fenómenos. Aunque la teoría y el experimento se desarrollan por separado, son muy interdependientes. Los avances en la física ocurren con frecuencia cuando los científicos de experimentos descubren que las teorías existentes no se pueden explicar, o cuando las nuevas teorías generan predicciones comprobables experimentalmente, que inspiran nuevos experimentos. Los físicos que trabajan en la interacción entre la teoría y el experimento se denominan fenomenólogos, que estudian fenómenos complejos Que se observaron en el experimento y están trabajando para conectarlo con una teoría fundamental.
La física teórica se ha inspirado históricamente en la filosofía. El electromagnetismo se ha estandarizado de esta manera. Más allá del universo conocido, el campo de la física teórica también se ocupa de cuestiones hipotéticas, como universos paralelos, universos múltiples y dimensiones superiores. Los teóricos invocan estas ideas con la esperanza de resolver ciertos problemas con las teorías existentes. Luego, exploran las consecuencias de estos conocimientos y hacen predicciones comprobables.

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Las matemáticas proporcionan un lenguaje compacto y preciso que se utiliza para describir la disposición en la naturaleza y fue defendida por Pitágoras, Platón, Galileo y Newton.
La física usa las matemáticas para organizar y formular resultados experimentales. A partir de estos resultados se obtienen soluciones precisas o estimadas, resultados cuantitativos a partir de los cuales se pueden confirmar o negar experimentalmente nuevas predicciones. Los resultados de los experimentos de física son datos numéricos, con unidades de medida y estimaciones de errores en las medidas. Las tecnologías basadas en las matemáticas, como la computación, han hecho de la física computacional un área activa de investigación.
La ontología es un requisito previo para la física, pero no para las matemáticas. Esto significa que la física se ocupa en última instancia de las descripciones del mundo real, mientras que las matemáticas se ocupan de los patrones abstractos, incluso fuera del mundo real. Por tanto, los datos físicos son sintéticos, mientras que los datos matemáticos son analíticos. Las matemáticas contienen hipótesis, mientras que la física contiene teorías. Los enunciados matemáticos solo deben ser lógicamente correctos, mientras que las predicciones de datos físicos deben coincidir con los datos observados y experimentales.
La distinción es clara, pero no siempre clara. Por ejemplo, la física matemática es la aplicación de las matemáticas a la física. Sus métodos son matemáticos, pero su tema es material.
Los problemas en este campo comienzan con un "modelo matemático de un estado físico" (un sistema) y una "descripción matemática de una ley física" que se aplicará a ese sistema. Cada frase matemática utilizada para resolver tiene un significado físico difícil de encontrar. La solución matemática definitiva tiene un significado que es fácil de encontrar, porque es lo que busca el analista.
La física es una rama de las ciencias básicas, no las ciencias aplicadas. La física también se denomina "ciencia básica" porque la materia de estudio de todas las ramas de las ciencias naturales como la química, la astronomía, la geología y la biología está restringida por las leyes de la física.
De manera similar a cómo se suele llamar a la química la ciencia central debido a su función de vincular las ciencias físicas, la química estudia las propiedades, estructuras y reacciones de la materia (el enfoque de la química en la escala atómica la distingue de la física). Las estructuras se forman porque las partículas ejercen fuerzas eléctricas entre sí e incluyen las propiedades físicas de ciertos materiales, y las interacciones están sujetas a las leyes de la física, como la conservación de la energía, la masa y la carga.
La física se aplica en industrias como la ingeniería y la medicina.
La física aplicada es un término general para la investigación en física y está destinado a un uso específico. El plan de estudios de física aplicada generalmente contiene algunas clases en una disciplina aplicada, como geología o ingeniería eléctrica. Por lo general, se diferencia de la ingeniería en que un físico aplicado puede no diseñar algo especial, sino utilizar la física o realizar investigaciones sobre física con el objetivo de desarrollar nuevas tecnologías o resolver un problema.

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La teoría de la relatividad es una estructura matemática más general que aquella en la que se basa la mecánica clásica, y describe el movimiento de cuerpos a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, o sistemas con enormes masas, e incluye dos partes: la teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general. La teoría de la relatividad especial propuesta por el físico alemán Albert Einstein, 2001 1905 "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" basado en las importantes contribuciones de Hendrick Lorentz y Henri Poincaré. Este artículo sostiene que la teoría especial de la relatividad resuelve la inconsistencia entre las ecuaciones de Maxwell y la mecánica clásica. La teoría se basa en dos axiomas: Que las leyes de la física no cambian con un cambio en el marco de referencia inercial de los sistemas, (4) y que la velocidad de la luz en el vacío es una cantidad constante y no está relacionada con el movimiento de la fuente de luz o con el espectador. La fusión de estos dos axiomas lleva al supuesto de una relación entre dos asuntos separados en la mecánica clásica, a saber, el espacio y el tiempo, y los combina en una estructura llamada espacio-tiempo.
La relatividad general es una teoría de naturaleza geométrica, que Albert Einstein desarrolló unilateralmente la relatividad especial y la ley general de la gravedad de Newton. Esta teoría establece que la gravedad puede describirse como una curvatura en la estructura del espacio-tiempo causada por la masa o la energía. Matemáticamente, la relatividad general se distingue de otras teorías modernas que describen la gravedad mediante el uso de las ecuaciones de campo de Einstein para describir el contenido espaciotemporal de la materia o la energía y su efecto sobre su curvatura. Depende principalmente del tensor estrés-energía, (5) que es un objeto de ingeniería que describe a través de sus componentes varias cantidades físicas como densidad, flujo, energía, momento y espacio-tiempo. Se puede decir que el tensor de tensión-energía es la razón de la existencia de un campo gravitacional en un espacio-tiempo dado, de manera más general que lo que hace la masa sola en la ley clásica de la gravedad de Newton.
Una de las primeras observaciones que confirmó la validez de la teoría general de la relatividad fue que fue capaz de calcular el apogeo del planeta anómalo Mercurio, con una precisión que la mecánica clásica no logró. En 1919, el astrónomo inglés Arthur Stanley Eddington observó el desplazamiento de la luz de las estrellas cerca del disco solar durante un eclipse, lo que confirma la predicción de la relatividad general de la curvatura de la luz bajo la influencia de un campo gravitacional inducido por objetos supermasivos. Más tarde, muchas implicaciones de esta teoría comenzaron a aparecer en cosmología, algunas de las cuales confirmaron las observaciones, pero sigue siendo objeto de controversia, incluida la predicción de soluciones a las ecuaciones de Einstein del big bang, la expansión del universo, la energía del vacío y los agujeros negros.
En 1928, el físico británico Paul Dirac colocó la mecánica cuántica en su forma lineal y de onda en una formulación más completa dentro del marco de la teoría especial de la relatividad. Redactado se predijo la existencia de antipartículas. Esto se confirmó experimentalmente en 1932, con el descubrimiento del anti-electrón o positrón.

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