Levitron

Levitron es una marca de juguetes y regalos en los mercados de Ciencia y Educación propiedad en Estados Unidos de Creative Gifts Inc. and Fascination Toys & Gifts. El giroscopio Levitron es un juguete comercial que demuestra el fenómeno delevitación conocido como levitación magnética estabilizada por rotación (in). Existen inclusive otras versiones de globos terráqueos que flotan y rotan, una nave espacial, un Beetle de VW, y hasta fotos que flotan utilizando el mismo mecanismo.1750.000 unidades fueron vendidas en Estados Unidos entre 1994 y 1999.2

El juguete consiste básicamente de una peonza o trompo magnético permanente que gira levitando sobre una base tambiénmagnética de forma anular. Esto lo transforma en una especie de giroscopio. Para compensar la fuerza de gravedad y la fuerza magnética contrapuesta posee anillos a modo de contrapesos que deben colocarse pacientemente hasta lograr un equilibrio determinado. Para lograr una perfecta estabilización en el proceso de levitación, existen parámetros funcionales, como el peso y la velocidad de rotación de la peonza, los cuales son fundamentales para lograr un buen equilibrio y lograr la levitación. Empleando los principios del campo magnético y la estabilización giroscópica, Levitron enseña como lograr la levitación de su peonza mostrando una serie de pasos interactivos.[editar]El dispositivo

La estabilización de rotación de la peonza que levita, paulatinamente sufre una natural y gradual pérdida a su vez en la velocidad, de modo que el fenómeno de la levitación, en esta forma natural, dura un plazo de cuatro minutos, a menos que se le provea una energía externa que ayude a sostener la rotación, lo cual es posible utilizando el Levitron Perpetuator.

Para poder lograr la levitación, se puede ayudar con una cubierta plástica transparente que se coloca encima de la gran base magnética, la peonza se hace girar sobre esa cubierta con un registro medio de 25 a 50 rotaciones por el segundo (1500-3000 RPM). Si la velocidad de rotación es demasiado lenta, la peonza caerá encima y se deslizará hacia un lado; si en cambio demasiado rápida no se orientará para seguir al flujo magnético entonces se moverá y se deslizará. Puesto que puede ser difícil hacer girar la peonza rápidamente con la mano, existe la posibilidad de hacerla girar con un dispositivo alimentado a pilas que le da el impulso inicial para hacerlo girar mediante el impulso de un motor eléctrico. Luego, la cubierta plástica transparente se debe levantar a mano lentamente hasta, y si las condiciones de peso y velocidad son correctas, la peonza se levante y levite sobre ella logrando el punto deequilibrio mecánico.

A la peonza se le deben colocar suplementos de peso con arandelas de diferente tamaños y precios que vienen junto con el kit. Si es demasiado el pesado no se levanta sobre la cubierta plástica y si demasiado ligero volará hacia arriba y luego a un costado.3

Después de algunos minutos, la peonza cae cuando la fricción del aire lo retarda por debajo de la velocidad crítica. La temperatura y corrientes de aire, la vibración del terreno, y las interrupciones de la fuente de energía también alteran el delicado equilibrio necesario para lograr la estabilidad de la peonza. Versiones más costosas de laboratorio pueden sostener la levitación de la peonza en forma indefinida, manteniendo activamente la rotación de la misma compensada por artificios de la rotación. Los fabricantes del Levitron han desarrollado un “Perpetuator”, que se coloca debajo del Levitron el cual envía impulsos magnéticos adicionales. La fuerza adicional impulsa a la peonza para hacerla girar lo suficiente como para mantener una velocidad constante. Con una velocidad constante, y con el Levitron nivelado perfectamente, la peonza de Levitron puede girar por períodos de tiempo mucho más largos

Principio de exclusión de Pauli

El principio de exclusión de Pauli fue un principio cuántico enunciado por Wolfgang Ernst Pauli en 1925. Establece que no puede haber dos fermiones con todos sus números cuánticos idénticos (esto es, en el mismo estado cuántico de partícula individual) en el mismo sistema cuántico ligado.1 Perdió la categoría de principio, pues deriva de supuestos más generales: de hecho, es una consecuencia del teorema de la estadística del spin.1
El principio de exclusión de Pauli sólo se aplica a fermiones, esto es, partículas que forman estados cuánticos antisimétricos y que tienen espín semientero. Son fermiones, por ejemplo, los electrones y los quarks (estos últimos son los que forman los protones y los neutrones). El principio de exclusión de Pauli rige, así pues, muchas de las características distintivas de la materia. En cambio, partículas como el fotón y el (hipotético) gravitón no obedecen a este principio, ya que son bosones, esto es, forman estados cuánticos simétricos y tienen espín entero. Como consecuencia, una multitud de fotones puede estar en un mismo estado cuántico de partícula, como en los láseres.
Es sencillo derivar el principio de Pauli, basándonos en el artículo de partículas idénticas. Los fermiones de la misma especie forman sistemas con estados totalmente antisimétricos, lo que para el caso de dos partículas significa que:

(La permutación de una partícula por otra invierte el signo de la función que describe al sistema). Si las dos partículas ocupan el mismo estado cuántico , el estado del sistema completo es . Entonces,

así que el estado no puede darse. Esto se puede generalizar al caso de más de dos partículas.

Vida de Scrhödinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (Erdberg, Viena, Imperio austrohúngaro, 12 de agosto de 1887 – id., 4 de enero de 1961) fue un físico austríaco, nacionalizado irlandés, que realizó importantes contribuciones en los campos de la mecánica cuántica y la termodinámica. Recibió el Premio Nobel de Física en 1933 por haber desarrollado la ecuación de Schrödinger. Tras mantener una larga correspondencia con Albert Einstein propuso el experimento mental del gato de Schrödinger que mostraba las paradojas e interrogantes a los que abocaba la física cuántica.

En 1944 publicó en inglés un pequeño volumen titulado ¿Qué es la vida? (What is life?), resultado de unas conferencias divulgativas. Esta obra menor ha tenido gran influencia sobre el desarrollo posterior de la Biología. Aportó dos ideas fundamentales:
Primero, que la vida no es ajena ni se opone a las leyes de la termodinámica, sino que los sistemas biológicos conservan o amplían su complejidad exportando la entropía que producen sus procesos .
Segundo, que la química de la herencia biológica, en un momento en que no estaba clara su dependencia de ácidos nucleicos o proteínas, debe basarse en un “cristal aperiódico”, contrastando la periodicidad exigida a un cristal, con la necesidad de una secuencia informativa. Según las memorias de James Watson, DNA, The Secret of Life, el libro de Schrödinger de 1944, What's Life? le inspiró a investigar los genes, lo que le llevó al descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN.