10 misterios científicos desconcertantes de las cosas cotidianas

¿Cómo vuelan las abejas? ¿Por qué algunos corales pulsan? ¿Qué es la bola de rayos? Esas preguntas ahora son contestadas (o al menos en su mayoría contestadas). Incluso podría pensar que todas las cosas cotidianas ahora se comprenden bien, con los misterios relegados a lo raro, lo remoto y lo recóndito. Sin embargo, muchas cosas cotidianas aún guardan sus secretos.

Cinta 10Sticky

Si pela ciertos tipos de cinta adhesiva (incluida la cinta adhesiva) en un vacío, se producen pequeñas ráfagas de rayos X. Un grupo de científicos de la UCLA notó este hecho loco en 2008, aunque los científicos soviéticos habían observado algo similar (produciendo electrones de alta energía en lugar de rayos X) en la década de 1950. Parece que nadie creyó los hallazgos soviéticos. ¿Cómo podría la cinta de pelar generar tales electrones de alta energía? Desde 2008, muchos otros científicos han producido rayos X con cinta adhesiva, por lo que parece ser un fenómeno real, pero ¿cómo sucede?

Sabemos que pelar la cinta hace que se acumule carga, al igual que la carga estática se acumula si acaricia a un gato con una tarjeta de crédito. Se llama efecto triboeléctrico. Una vez que la carga (y el campo eléctrico asociado) se vuelven lo suficientemente grandes, se produce una descarga repentina: una ráfaga de electrones salta y avanza tan rápido que cuando los electrones chocan contra alguna materia, emiten rayos X. El problema es entender cómo los electrones se mueven tan rápido. El documento de 2008 concluyó: "Los límites de energías y anchos de destello que se pueden alcanzar están más allá de las teorías actuales de la tribología".

9Protones

Los objetos cotidianos están hechos de átomos y cada átomo contiene uno o más protones. El átomo más simple, el hidrógeno, consiste en un protón y un electrón. Un protón puede ser modelado como una pequeña bola con un radio constante. Usando datos de experimentos con hidrógeno, los científicos han estimado el radio del protón. Su mejor estimación actual (el valor de CODATA 2010) es de 0.8775 femtómetros, con una incertidumbre de más o menos 0.0051 femtómetros. Un femtómetro (fm) es una cuadrillionth de un metro.

Los científicos querían una incertidumbre menor a 0,0051, por lo que Randolf Pohl y sus colegas hicieron experimentos con una forma exótica de hidrógeno llamada hidrógeno muónico. Es como el hidrógeno regular, excepto que el electrón se reemplaza con un muón, una partícula similar a un electrón pero con una masa mucho mayor. Como se esperaba, Pohl et al redujeron la incertidumbre a 0,00067 fm y un experimento posterior la redujo aún más. Pero hubo una sorpresa: ¡obtuvieron un valor mucho menor para el radio del protón en sí!

Aquí hay una analogía. Supongamos que tiene un bastón de medición barato y lo utiliza para medir el radio de una pelota de playa gigante de 1 metro, con una incertidumbre de 0,1 metros. Luego, suponga que tiene unos calibradores gigantes de lujo y los utiliza para obtener una medida de 0,5 metros, con una incertidumbre de 0,01 metros. ¿Que esta pasando? ¡La bola no debería tener un radio diferente dependiendo de cómo la midas! Sin embargo, eso es exactamente lo que está sucediendo con las mediciones del radio de protones.

¿Quizás la incertidumbre declarada en el valor de CODATA 2010 es demasiado pequeña? Tal vez algunos otros valores utilizados en los cálculos son incorrectos? ¿O tal vez algún nuevo fenómeno físico ha sido descubierto? Es un misterio.

8Mujeres

Los hombres tienen un cromosoma X de su madre y un cromosoma Y de su padre. Las mujeres tienen un cromosoma X de su madre y un cromosoma X (diferente) de su padre (pueden ocurrir otras combinaciones de cromosomas X e Y, pero XY y XX son las más comunes). Cada célula del cuerpo de una mujer tiene copias de ambos cromosomas X. A partir de 1949, una secuencia de descubrimientos llevó a la conclusión de que uno de esos cromosomas X está siempre inactivo: la mayor parte de la información genética de ese cromosoma X se ignora.

Supongamos que tenemos una célula de una mujer donde el cromosoma X de su madre está inactivo y el cromosoma X de su padre está activo. Llamemos a eso una "célula madre". Llamemos a la otra posibilidad una "célula madre". ¿Cómo decide una célula si se convierte en una célula madre o una célula madre? Los científicos una vez pensaron que era completamente aleatorio: la célula hizo el equivalente a un lanzamiento de moneda. Pero experimentos recientes con ratones demostraron que un órgano completo (un ojo, por ejemplo) puede ser en su mayoría células madre o en su mayoría células madre. ¡No es aleatorio! Es un misterio cómo decide la célula.

7 magnetocepción animal

Las aves lo hacen, las abejas lo hacen, incluso los tiburones que vagan por el océano lo hacen en el sentido de los campos magnéticos, es decir. Es conocido como magnetocepción (o magnetorecepción). ¿Cómo lo hicieron? Hay dos hipótesis principales.

La primera hipótesis (y la más antigua) es que algunos animales tienen pequeños imanes de barra en algunas de sus células. La idea es que esos imanes de barra se alineen con el campo magnético de la Tierra, como las agujas de la brújula, y sus orientaciones se comunican al cerebro. No es una idea loca: se encontraron diminutos imanes de barra en picos de paloma, por ejemplo. Desafortunadamente, las células del pico con barras magnéticas resultaron ser células del sistema inmunológico, incapaces de comunicarse con el cerebro de la paloma.

La segunda hipótesis principal es que hay una proteína en el ojo que, cuando recibe la luz azul, se divide en dos partes que son sensibles a los campos magnéticos. Por supuesto, es posible que algunos animales utilicen ambos mecanismos. También es posible que haya otros mecanismos en su totalidad. La ciencia de la magnetocepción animal aún es joven, por lo que aún queda mucho por conocer.

6Blushing

El rubor es un enrojecimiento involuntario de la cara, generalmente debido a una fuerte emoción o estrés. Es bien sabido que el enrojecimiento se debe a la ampliación de los vasos sanguíneos (vasodilatación), pero ¿qué provoca la vasodilatación?

La primera sugerencia se produjo en 1982, cuando Mellander et al descubrieron que las venas faciales tienen betaadrenoceptores además de los alfa-adrenérgicos habituales.Esos receptores pueden ser activados por la adrenalina y moléculas similares asociadas con la respuesta emocional. Tal vez los beta-adrenérgicos en las venas faciales son los que desencadenan el rubor?

En la década de 1990, Peter Drummond, profesor de psicología en la Universidad de Murdoch, hizo algunos experimentos para averiguarlo. Algunos de sus sujetos de prueba recibieron medicamentos para bloquear los receptores alfa adrenérgicos y otros recibieron medicamentos para bloquear los receptores betaadrenérgicos. Luego hizo que realizaran aritmética mental estresante, cantaran o hicieran ejercicio moderado (las cosas que normalmente causan sonrojarse) y midieron su respuesta. Como era de esperar, el bloqueo de los receptores alfa adrenérgicos no afectó el rubor. El bloqueo de los adrenoceptores beta causó una disminución en el rubor, pero no evitó el rubor por completo. Debe haber algo más que provoque el rubor (vasodilatación), ¿pero qué? Sigue siendo desconocido.

5Glass

El vidrio está en todas partes en la vida moderna: pantallas de teléfonos inteligentes, botellas de refrescos, tazas de café, ventanas de cocina, lo que sea. Seguramente los científicos e ingenieros entienden el vidrio. Pero en realidad, el vidrio sigue siendo profundamente misterioso.

El misterio está en cómo se forma el vidrio. Puede hacer vidrio calentando una sustancia formadora de vidrio como el dióxido de silicio hasta que esté líquido y luego dejándolo enfriar. A diferencia de, por ejemplo, la sal, que cambia de un líquido a un sólido cristalino a una temperatura específica, el vidrio se vuelve más y más viscoso a medida que se enfría. Si la temperatura es lo suficientemente baja, el vidrio se vuelve tan viscoso que se vuelve sólido, a pesar de que sus moléculas no están bien ordenadas. En 2007, el físico estadounidense James Langer escribió: "No sabemos qué tipo de transformación ocurre cuando un líquido se convierte en un vidrio o incluso si ese cambio familiar de estado es en realidad una transición de fase termodinámica como la condensación o la solidificación, o algo completamente diferente". . ”La misteriosa“ transición de vidrio ”sigue siendo un tema de investigación activa.

4 alergias al maní

En los Estados Unidos, el número de niños con alergia al maní ha aumentado dramáticamente en los últimos años. Un estudio encontró que la prevalencia en niños aumentó del 0,4 por ciento en 1997 al 1,4 por ciento en 2008. Se encontraron resultados similares en el Reino Unido, Canadá y Australia. ¿Por qué? Hay muchas teorías.

Probablemente la idea más común sea la hipótesis de la higiene. Algunos niños modernos crecen en ambientes muy limpios, donde no están expuestos a las mismas bacterias, hongos, polen, virus, etc. que los niños de tiempos anteriores. La hipótesis es que su sistema inmunológico se desarrolla de manera diferente como resultado, por lo que responde de manera diferente a los cacahuetes.

Otra posibilidad es que los cacahuetes se procesan de manera diferente ahora (se asan), lo que posiblemente los haga más alergénicos. ¿O quizás los niños modernos no están recibiendo suficiente vitamina D? Tal vez los cacahuetes se están introduciendo demasiado tarde? Hay muchas posibilidades, pero no muchas respuestas.

Veneno de la viuda negra

Las arañas viudas negras se encuentran en lugares templados de todo el mundo. Cuando muerden a los humanos, el veneno a menudo causa terribles dolores en todo el cuerpo y fluctuaciones en la presión sanguínea que pueden durar días. Según Gordon Grice's El reloj de arena rojo, “Algunas [víctimas] han intentado suicidarse para detener el dolor”. ¿Cómo funciona el veneno? Aquí es donde las cosas se ponen misteriosas:

“Una dosis del veneno contiene solo unas pocas moléculas de la neurotoxina, que tiene un alto peso molecular; de hecho, las moléculas son lo suficientemente grandes como para ser vistas bajo un microscopio común. ¿Cómo logran estas pocas moléculas afectar el cuerpo entero de un animal que pesa cientos o incluso miles de libras? Nadie ha explicado el mecanismo específico ”.

De alguna manera, la neurotoxina debe engañar al cuerpo para que se ataque. Comprender cómo lo hace podría proporcionar información sobre los trastornos autoinmunes y otras afecciones en las que el cuerpo se ataca a sí mismo.

2Ice

Los jugadores de hockey y los patinadores se deslizan por el hielo porque es muy resbaladizo, pero ¿por qué es tan resbaladizo? Los mismos patines no se deslizarán sobre el asfalto, el vidrio o la placa de acero.

La antigua respuesta fue que el patín ejerce presión sobre el hielo. El aumento de la presión disminuye el punto de fusión del hielo, causando que se derrita y cree una capa delgada de agua líquida, que es resbaladiza. El problema con esa respuesta es que la presión no es lo suficientemente grande como para explicar el deslizamiento observado.

Se han propuesto otras dos respuestas. Una es que la fricción derrite el hielo. La otra es que el límite hielo / aire siempre tiene una capa delgada de agua líquida. Existe evidencia experimental para ambas respuestas, por lo que podría ser una combinación, pero no se conoce la contribución relativa de cada una. También puede haber otros mecanismos en el trabajo. La resbaladiza del hielo no es la única propiedad rara del agua, hay muchas más. Por ejemplo, tiene un punto de fusión inusualmente alto.

1El dominio de la materia

Casi todo lo que nos rodea está hecho de materia, no de antimateria. Cuando la antimateria logra ser producida (en la desintegración radiactiva de ciertos átomos, por ejemplo, o en algunas tormentas eléctricas), generalmente se encuentra con algo de materia y se desvanece rápidamente en una explosión de rayos gamma de alta energía.

El problema es que el mejor modelo actual de la física de partículas fundamentales, el Modelo Estándar, predice que Big Bang debería haber producido cantidades iguales de materia y antimateria. Sin embargo, parece que hay más materia que antimateria. ¿Por qué?

Una posibilidad es que el Modelo Estándar deba revisarse para que la versión revisada prediga una ligera preferencia por la producción de materia sobre la antimateria. Otra posibilidad es que el Modelo Estándar esté bien, pero de alguna manera la antimateria y la materia se separaron, con un espacio vacío entre ellos.¿Pero qué mecanismo los separaría? La gravedad los juntaría, no los separaría.

Este problema se conoce como la asimetría bariónica del universo. Sigue siendo uno de los grandes misterios sin resolver de la física moderna.