Imagen: Moira Saldaño


¿Cómo se puede estudiar lo que no se puede ver? Durante muchísimos años los científicos han desarrollado diferentes tecnologías para poder estudiar propiedades de la materia como por ejemplo la composición de los átomos.

El mayor desarrollo conocido hasta el momento es el gran colisionador de hadrones del CERN que promete ampliar el conocimiento acerca de la física de las partículas elementales y el origen del universo.

En este recurso te proponemos que junto a tus alumnos te pongas en los zapatos de un físico que estudia las partículas elementales y descubras algunas maneras de estudiar objetos que no se pueden ver para luego establecer modelos teóricos acerca de su composición.

Actividad 1: estudios a caja negra (primera parte)

A veces los físicos y otros científicos realizan estudios a caja negra. Esto implica que se puede analizar un objeto en base a su interacción con el medio, sin conocer cómo funciona por dentro,  pero conociendo cómo reacciona ante determinados estímulos o perturbaciones.  Para ello es muy importante poder determinar exactamente cuál es el estímulo al que se somete al objeto y poder medir cuál es la respuesta a ese estímulo.

Comencemos con una actividad muy sencilla:

Pedí a tus alumnos que se dividan en 4 grupos. Cada uno recibirá una caja cerrada con un determinado contenido que ellos no conocerán. Algunas sugerencias son las siguientes:

Caja 1: una o más pelotas de tenis

Caja 2: uno o más corchos de botellas de vino

Caja 3: uno o más elementos cúbicos (de madera o plástico)

Caja 4: 10 o más bolitas de vidrio o similares

Cada uno de los grupos deberá analizar cada caja por 10 minutos, tratando de "adivinar" cuál es el contenido. Pedí que completen la siguiente tabla:

A modo de cierre de esta primera parte, te sugerimos que cada grupo explique qué contenido cree que hay en cada caja y por qué. Preguntá a tus alumnos cómo creen ellos que los físicos estudian las propiedades de la materia, como por ejemplo la composición de los átomos, si no se pueden ver.

¿Cómo es que a pesar de que no podemos percibir todas las características de lo que hay dentro de las cajas, podemos arriesgar una solución al problema?

En este momento podés introducir la idea de modelo teórico, ya que los alumnos están comenzando a realizar una representación abstracta del contenido de las cajas.

Actividad 2: estudios a caja negra (segunda parte)

Actualmente la física de partículas basa muchas de sus teorías acerca de la composición de la materia en un modelo teórico denominado modelo estándar. Para que este modelo pueda predecir las propiedades de la materia, un físico llamado Peter Higgs propuso la existencia de una partícula que fue denominada bosón de Higgs. Sin embargo, hasta ahora los científicos no han podido probar su existencia.

Te proponemos que junto a tus alumnos observes el siguiente clip de video en el que la Dra. María Teresa Dova explica la importancia del modelo estándar de física de partículas.

(Ver capítulo completo) 

Ahora cada grupo deberá contar con una de las cajas de la actividad anterior. A esa caja la llamarán átomo.

Cada grupo de alumnos diseñará una serie de pruebas para confeccionar un modelo de cómo está compuesta la caja por dentro. A diferencia de la actividad anterior, las pruebas deberán ser controladas.

Por ejemplo, siempre realizadas por la misma persona, y siempre de la misma manera en el caso de que se repitan. Algunas pruebas posibles son: movimiento rápido (elegir una determinada distancia y velocidad a la que se realizará el movimiento), movimiento lento, giros (elegir dirección y velocidad del giro) que pueden ser rápidos o lentos ¿Qué es lo que los alumnos deberán registrar?

Algunos ejemplos pueden ser, el ruido ?si lo hubiera- que realizan los objetos que están adentro con cada tipo de movimiento o el tiempo que tardan los objetos en caer desde un lado al otro en un giro rápido o en un giro lento. Cada grupo deberá completar la siguiente tabla:

Una vez hechas las mediciones, cada grupo deberá construir un modelo teórico del interior del átomo que le tocó.

Actividad de cierre

Te proponemos que cada grupo presente su modelo atómico y enuncie cuáles fueron las evidencias que llevaron a su confección. Además pueden discutir qué tipo de predicciones se pueden hacer a partir de cada modelo y si alguna se puede probar experimentalmente, hacerlo.

Encuentro Descargas
Entrevista: María Teresa Dova (física) y Alejandro Giuliano (ingeniero electrónico)
 

 Enlaces de interés

Bosón de Higgs

Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) (en inglés)

Modelos atómicos

CERN (español)

Nota sobre el gran colisionador de hadrones en la BBC

Autor: Pedro Bekinschtein