2013 Els i les microones

Recommendations

Info

col·laboracions —Ara ja tinc clar el que no és. Ara explica’m el que és, perquè aquests termes no els havia sentit a dir mai. Molt bé, però la cosa va per llarg. Començarem pel començament, com sempre que es comença. Perquè totes les coses tenen un començament i un final. —... Menys les salsitxes, que en tenen dos. Diuen els alemanys... Les microones són ones de radiació electromagnètica, no ionitzants, de freqüències entre 300 MHz i 3000 MHz, o 3 GHz, Tot això no cal que t’ho expliqui més, oi? No acabaríem mai, si hem de començar pel començament. —Acabes de dir que cal començar pel començament... Però és que no hi ha un únic començament... —... Com les salsitxes? No. Depèn de amb qui m’imagino que parlo, començo més avall o més amunt. Amb tu començo cap al mig, més aviat amunt. Imagino que saps què és l’espectre electromagnètic, que les ones vibren amb freqüències que es mesuren en hertzs (Hz), que MHz vol dir megahertzs, és a dir, un milió d’hertzs, que GHz vol dir gigahertzs que és mil vegades més... —Diguem que ja va bé, va i comença d’un cop. Les microones són del conjunt d’ones denominades de radiofreqüència. Pràcticament tots els forns domèstics de microones –per exemple, el de casa– funcionen a 2,45 GHz, que correspon a longituds d’ona d’uns 12 cm. Són ones més energètiques que la radiació de radar, i menys que la radiació T o la radiació infraroja o que la llum visible. —He sentit a parlar dels raigs X, però no dels raigs T. No t’estaràs inventant ara un hoax? No, què va. Els raigs T existeixen, i se’ls denomina així des de 1995 que és quan es van trobar formes comercials de produir-los. Tenen freqüències entre 300 GHz i 3000 GHz. Tenen un poder de penetració important i travessen el paper, la roba, el plàstic o la ceràmica, però no els metalls o l’aigua. Tenen o poden tenir moltes aplicacions. En alguns casos poden substituir els raigs X, amb l’avantatge de que no són ionitzants. Es poden fer servir també per a la detecció d’explosius o armes. Has vist aquells dispositius escanejadors de tot el cos en què t’hi poses i surt una imatge estilitzada de la teva figura, on es veu si hi ha algun material sospitós sota la teva roba? Es basen en l’ús de diversos tipus de radiacions: com una versió molt elaborada de raigs X, o les denominades ones mil·limètriques, que venen a ser els raigs T, de 30 a 300 GHz i longituds d’ona de 10 a 1 mm. Jo he passat algun cop per un d’aquests escàners i m’he vist la silueta. No és precisament excitant, ni la meva ni la dels altres... I quan dic que una radiació és més energètica que una altra, està molt mal dit. Tots els fotons van a la mateixa velocitat, la velocitat de la llum, naturalment, i tenen una massa en repòs –la seva massa invariant, un concepte teòric perquè el fotó no està en repòs– de zero grams. Però els fotons transporten una quantitat d’energia radiant que depèn de les característiques de l’ona que tenen associada. Tot això és una descripció molt clàssica, de quasi fa cent anys, encara que sembli física moderna. —A mi, amb la física em passa com amb la música. Tot el que s’ha fet al segle XX o no ho entenc o no m’agrada. Jo em vaig quedar amb en Beethoven i amb en Bohr. Aquests els entenc. Però a partir d’aquí, ni Schönberg ni Schrödinger. Ni música dodecafònica ni relativitat ni física quàntica. No les entenc. I no diguem el que ha vingut després: nyics i nyocs a la música, i quarks i bosons a la física. Com a exageració, no està mal. I acceptaràs que la comparació no val. Una cosa és l’estètica i l’altra la comprensió d’una teoria. Aquesta darrera es pot aconseguir estudiant una mica. I et recordo que Gershwin o els Beatles són músics del segle XX. —Tens raó: totes les generalitzacions són falses, fins i tot aquesta. I com es fan les microones al forn? Doncs s’agafen dos-cents grams de microones fresques, les peles i les poses a marinar amb oli i vinagre. Mentrestant escalfes el forn a 180 o C... —Seriosament... Com s’ho fa un forn per generar microones, ja m’entens. A les entranyes de l’aparell hi ha un dispositiu una mica complex que es diu magnetró (figura 1). En resum, és un càtode de titani que és Figura 1. Esquema elemental d’un forn de microones. S’hi observa el magnetró i el distribuïdor-ventilador que escampa les ones per tota la cavitat del forn. 6 NPQ 461 • quart trimestre 2012
al mig d’un petit recinte circular al buit, amb sis o vuit cavitats, i tot dins d’un imant permanent, que és d’on ve el nom de magnetró. El càtode s’escalfa elèctricament i emet electrons que l’imant fa girar en espiral, i el conjunt d’electrons girant emet una radiació de freqüència de microones (figura 2). Aquesta radiació, que no pot travessar els metalls, es condueix a l’espai del forn on hi posem els aliments. I ara ve la gran pregunta: Per què escalfen les microones? —Això. Per què escalfen les microones? Doncs aquesta és una pregunta que és molt complicada de respondre, i que té la seva explicació en la interacció entre la matèria i l’energia, i aquest és un tema llarguíiiisssim. Ho resumirem molt, però molt. Algunes ones poden travessar completament un cos: és el cas de la llum visible en travessar un vidre transparent. En altres casos pot reflectir-se completament: és el cas de la llum visible reflectida en un mirall perfecte. I la radiació també pot absorbir-se: és el cas de la llum visible que incideix sobre una superfície completament negra. Depenent de la composició i l’estructura de la matèria, es comportarà com a transparent, com a mirall o com a cos negre, i el més normal és que una substància es comporti com una barreja dels tres comportaments, predominant-ne un. La qüestió és entendre per què la radiació es comporta d’una manera o d’una altra. Miraré de posar un exemple molt senzill. Una pilota –una pilota macroscòpica, vull dir, perquè una pilota nanoscòpica fa coses rares pels fenòmens quàntics– no pot travessar un forat que tingui un diàmetre inferior al diàmetre de la pilota. D’acord, fins ara? —Fins aquí hi arribo. NPQ 461 • quart trimestre 2012 Figura 2. Esquema d’un magnetró. Font: www.enciclopèdia.cat (consulta agost 2012). Ara imagina’t una papallona que, en repòs i amb les ales esteses, fos just de la mida del diàmetre del forat. Caminant, travessaria el forat, però si es posa a volar, sembla ocupar un espai global més gran que impediria que passés pel forat. El que importa no és el diàmetre que realment té, sinó el diàmetre de l’espai que sembla que ocupa. —També ho veig. Doncs fem un pas més abstracte. Ara imagina’t una radiació qualsevol, una llum verda, uns raigs UVA, uns raigs X o una radiació de microones. Totes són un feix de fotons de més o menys energia. Els fotons són de dimensions nul·les, i passen per qualsevol forat. Però quan els fotons es mouen –i sempre es mouen– porten associada l’ona de la longitud d’ona corresponent, com si fos una aura que ocupés una regió de l’espai. —Espero que cap físic no et llegeixi això, perquè si hi fas sortir l’aura dels fotons no sé com s’ho agafaria... Em tancaria a aquella presó que tenen preparada per als químics. És només una manera de parlar. Quant més energètica sigui la radiació, col·laboracions més alta en serà la freqüència, i més petita la longitud d’ona. Llavors, radiacions de longituds d’ona molt petites poden passar per foradets molt estrets, i en canvi radiacions menys energètiques, de longitud d’ona més grans, no poden passar per forats molt petits. De fet, el fenomen és més complex, com pots imaginar. Quan una ona passa per un forat, sofreix el que es diu difracció de l’ona, fenomen que fa que tot el que t’he dit al paràgraf anterior sigui només una aproximació. Però en termes generals, segons la mida del forat hi podrà passar una radiació o no. Compliquem-ho una mica més. —Això, això, compliquem-ho... Quan la radiació arriba a la superfície d’un cos, el primer amb el que es troba és amb els electrons dels àtoms de la superfície. I poden passar dues coses: que hi interaccioni, o que no. Segons quina freqüència tingui la radiació, i segons com estiguin de fixats els electrons als seus àtoms, hi haurà interacció o no. La radiació pot interaccionar també amb electrons més interns dels àtoms, amb els electrons que formen part dels enllaços, i pot interaccionar també amb les mateixes molècules de la substància. I d’aquí es desprèn que cada radiació es comportarà de forma diferent en cada material. D’entrada és molt difícil de predir què passarà en cada cas. Per exemple, el vidre comú és transparent a la radiació visible, que el travessa sense problemes. En canvi, la radiació infraroja o l’ultraviolada interaccionen amb el vidre, que les atura. Les ones de radar reboten contra les superfícies metàl·liques i en canvi travessen sense problema les masses d’aire. Els raigs X són absorbits pels materials dels ossos, i en canvi travessen els teixits tous de l’organisme. La radiació de microones rebota en la major part de metalls. En al- 7
Page 1: —Quin títol tan políticament co
Page 5 and 6: ment si el vidre és una mica bo i
Page 7 and 8: va allà on vagin les trucades, all
Page 9: un telèfon mòbil té una potènci

2013 Els i les microones

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?