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Juan Carlos GilJosé EdelsteinFrancis VillatoroHéctor Socassección eficaz de absorción infrarrojafotón absorbido por moléculasuperficie efectiva centímetros cuadradosbanda espectral radiación incidenteley de beer-lambert absorbancia espectrosección eficaz densidad de moléculascamino óptico luz absorbanciasección eficaz probabilidad absorciónmodelos mecanocuánticos estado roto vibracionaldependencia entorno químico presión complicadacatálogos secciones eficaces hitran harvardexomol ucl universidad college londonJuan Carlos GilHITRANUniversidad de HarvardSmithsonianEXOMOLUCLUniversity College Londonley de Beer-LambertHéctor SocasJosé EdelsteinStarkZeemanK2-18bSMSFrancis VillatoroJuan CarlosMecánica cuánticaAstrofísica
Sección eficaz probabilidad absorción
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Juan Carlos Gil explica cómo las características de las bandas espectrales están influenciadas por factores ambientales y relaciona esto con el concepto de sección eficaz de absorción en espectroscopía infrarroja.
…relevantes en infrarrojo como comentábamos en el episodio pasado. Es decir, el entorno afecta, ojo, lo he dicho, al número, a la intensidad, a la posición y a la anchura de las bandas. Yo no me sé más características casi de esas bandas. O sea, es una fiesta. Y en espectroscopía infrarroja se hace sentido de todo este lío con la llamada sección eficaz de absorción, que viene a ser la probabilidad de que un fotón dado de determinada frecuencia, claro, sea absorbido por un modo de una molécula. Viene a ser, de alguna forma, una superficie efectiva, si queréis, de absorción, de ahí el nombre; se expresa típicamente en centímetros cuadrados, pues que da cuenta eso de cuán opaca es cierta banda espectral frente a la radiación incidente. Se recoge en la ley de Beer-Lambert, que se estudia muy pronto en la carrera, que relaciona la absorbancia, es decir, lo que vemos, lo que medimos experimentalmente en el espectro, con el producto de tres términos. Uno es esta sección eficaz, otro es la densidad de moléculas, cuanta más molécula más absorción, y otra es el camino óptico, pues eso, el espesor de la columna de gas que haces atravesar tu luz. Este camino óptico con la densidad de moléculas te da el número de moléculas y este primer coeficiente, la sección eficaz, como os digo, es una probabilidad de absorción. Bueno, estas secciones se pueden calcular a partir de modelos mecanocuánticos, del estado que sea, del roto vibracional en este caso. Pero su dependencia, lo que me interesa destacar, con el entorno químico y presión es tremendamente complicada. Con lo cual, a la postre, las buenas, las FETEN, se miden, se miden en el laboratorio. Y mediante estas medidas, y algunas, bueno, pues también echando mano de cálculos a vinicio, pues se han construido catálogos, catálogos de secciones eficaces como HITRAN y HITEMP de la Universidad de Harvard, también junto al Smithsonian, o EXOMOL de la UCL, la University College London. HITRAN y su extensión a altas temperaturas, HITEMP, son de muy alta precisión, cubren muchísimas moléculas, pero corresponden a condiciones terrestres, condiciones estándar, nuestra atmósfera, nuestros 20 grados aproximadamente, y nitrógeno, el mayoritario en…
Significado #2 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica la importancia de contar con secciones eficaces de absorción para compuestos de interés en atmósferas de exoplanetas, señalando que este punto se perdió durante la discusión anterior.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8 · Palabras #10secciones absorción exoplanetasespectros atómicos transiciones electrónicasensanchamiento doppler movimiento átomosdesdoblamientos stark zeeman bachillerato…creo que se nos quedó una cosa relevante; le he pedido permiso a Héctor Socas para volver a abrir el melón o las acelgas y si quieres lo cuento. Vamos a empezar por eso primero, será más breve y seguramente vale. En breve ya sabes cómo somos, pero bueno, sí. Sí, me refiero a que una cosa muy relevante del artículo y que se nos perdió en la discusión, se nos perdió en el calor, es la necesidad urgente de contar con secciones eficaces de absorción para los compuestos de interés en atmósferas de exoplanetas en las condiciones de esas atmósferas. Y ahora aclaro esto: Los espectros atómicos corresponden a transiciones electrónicas que son relativamente pocas, con energías muy bien definidas y que dependen poco de las condiciones externas a los átomos porque están bastante profundos, salvo en casos extremos como campos eléctricos o magnéticos muy fuertes que, recordáis, estos estudian bachillerato con los desdoblamientos de Stark y Zeeman. En general estos espectros atómicos se pueden modelar muy fácilmente apenas con un ensanchamiento Doppler por el movimiento de los átomos de tipo gaussiano y va fenomenal. Existen también espectros todavía más profundos, espectros nucleares, donde de nuevo todavía con menos motivo el entorno de los átomos, de las moléculas, pues afecta todavía menos porque esto está todavía más profundo. En este caso los perfiles suelen ser…
Juan Carlos Gil explica cómo las características de las bandas espectrales están influenciadas por factores ambientales y relaciona esto con el concepto de sección eficaz de absorción en espectroscopía infrarroja.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #1sección eficaz de absorción infrarrojafotón absorbido por moléculasuperficie efectiva centímetros cuadradosbanda espectral radiación incidenteley de beer-lambert absorbancia espectrosección eficaz densidad de moléculascamino óptico luz absorbanciasección eficaz probabilidad absorciónmodelos mecanocuánticos estado roto vibracionaldependencia entorno químico presión complicadacatálogos secciones eficaces hitran harvardexomol ucl universidad college london…relevantes en infrarrojo como comentábamos en el episodio pasado. Es decir, el entorno afecta, ojo, lo he dicho, al número, a la intensidad, a la posición y a la anchura de las bandas. Yo no me sé más características casi de esas bandas. O sea, es una fiesta. Y en espectroscopía infrarroja se hace sentido de todo este lío con la llamada sección eficaz de absorción, que viene a ser la probabilidad de que un fotón dado de determinada frecuencia, claro, sea absorbido por un modo de una molécula. Viene a ser, de alguna forma, una superficie efectiva, si queréis, de absorción, de ahí el nombre; se expresa típicamente en centímetros cuadrados, pues que da cuenta eso de cuán opaca es cierta banda espectral frente a la radiación incidente. Se recoge en la ley de Beer-Lambert, que se estudia muy pronto en la carrera, que relaciona la absorbancia, es decir, lo que vemos, lo que medimos experimentalmente en el espectro, con el producto de tres términos. Uno es esta sección eficaz, otro es la densidad de moléculas, cuanta más molécula más absorción, y otra es el camino óptico, pues eso, el espesor de la columna de gas que haces atravesar tu luz. Este camino óptico con la densidad de moléculas te da el número de moléculas y este primer coeficiente, la sección eficaz, como os digo, es una probabilidad de absorción. Bueno, estas secciones se pueden calcular a partir de modelos mecanocuánticos, del estado que sea, del roto vibracional en este caso. Pero su dependencia, lo que me interesa destacar, con el entorno químico y presión es tremendamente complicada. Con lo cual, a la postre, las buenas, las FETEN, se miden, se miden en el laboratorio. Y mediante estas medidas, y algunas, bueno, pues también echando mano de cálculos a vinicio, pues se han construido catálogos, catálogos de secciones eficaces como HITRAN y HITEMP de la Universidad de Harvard, también junto al Smithsonian, o EXOMOL de la UCL, la University College London. HITRAN y su extensión a altas temperaturas, HITEMP, son de muy alta precisión, cubren muchísimas moléculas, pero corresponden a condiciones terrestres, condiciones estándar, nuestra atmósfera, nuestros 20 grados aproximadamente, y nitrógeno, el mayoritario en…
José Edelstein felicita a Juan Carlos Gil por su explicación sobre secciones eficaces y espectroscopía infrarroja, destacando su claridad.
Habla: José EdelsteinPalabras #12explicación espectroscopía infrarroja juan carlosfrecuencia emisión átomos moléculas mecánica cuánticaingenuidad profesional en la física…y hay que ponerse a medir secciones eficaces de compuestos de interés en estas condiciones no terrestres. Así que animo a los que tengáis espectrógrafos y cámaras de presión y demás a empezar a sacar datos de estos porque los vamos a necesitar en el futuro. Muy cierto, sí. Yo solo quiero agregar una cosita, y eso: enhorabuena Juan Carlos, una explicación maravillosa. Realmente me parece extraordinario la claridad con la que he explicado esto, porque uno tiene quizás la ingenuidad, digamos incluso a veces aunque uno sea profesional, en dar por sentado, claro: como la mecánica cuántica te dicta que la frecuencia de emisión, absorción de átomos, moléculas, etc. está cuantizado. Y es bien conocido, claro, es cierto que con un átomo aislado, una molécula aislada o un núcleo aislado, cuando uno lo mete en un sistema físico, pues puede haber cosas que afecten estas frecuencias y como bien dijo Juan Carlos, claro, el nivel de energías…
Héctor Socas continúa la conversación sobre espectroscopía infrarroja, retomando el tema de las incertidumbres en los cálculos relacionados con las probabilidades de transición y secciones eficaces.
Habla: Héctor SocasSignificado #4 · Palabras #6incertidumbres probabilidades transiciónsecciones eficaces cálculos complejosabsorción emisión fotón josé edelsteinprobabilidades de transición átomos individualessecciones eficaces nivel fundamentaltablas de compilación astrofísicacálculos mecanocuánticos hierroprobabilidades transición atmósferas estelaresmedidas laboratorio oxígenotablas datos compilados laboratorio…que lo que ocurre en el entorno, no sé si está funcionando muy bien la conexión, pero bueno, lo que ocurre en el entorno pasa a ser del mismo orden de magnitud y pasa a afectar radicalmente el patrón que están mirando. Me pareció buenísima la explicación. Pero no solo los niveles de energía, que afecta un poco la estructura de niveles de energía, está afectada por esos campos magnéticos y tal, sino entiendo que la mayor incertidumbre son las probabilidades de transición, las secciones eficazes, o sea, cuánto de probable es que un fotón que pase por ahí sea absorbido o emitido, que es un cálculo mucho más complejo, y de hecho estoy de acuerdo con José. Entonces, puede parecer que es algo que sabemos calcular bien, y resulta que no, pero ni siquiera, no solo ya para moléculas, sino incluso átomos individuales, eso solo es bien conocido en los casos más, el nivel fundamental de cada estado de ionización, etc. Y en astrofísica es habitual recurrir a tablas de compilaciones que hacen grandes proyectos que se dedican a combinar a Veces con cálculos mecanocuánticos pero que son muy aproximados, tienen muchas aproximaciones y a veces medidas de laboratorio que son mucho más precisas para poder tener estas probabilidades de transición, por ejemplo en el hierro, en el oxígeno que son elementos fundamentales para las atmósferas estelares o para los interiores estelares, y se utilizan tablas que están; muchos de los datos son compilados de medidas de laboratorio, ¿no? Por eso, eso mismo que está explicando Juan Carlos, porque no es nada fácil de calcular, a pesar de que uno pueda pensar: bueno, tenemos la teoría, pues la aplicamos y hacemos esos cálculos, ¿no? El átomo de hidrógeno sí que lo calculamos muy bien, pero ya…
Juan Carlos Gil describe la necesidad de un proceso autoconsistente para calcular secciones eficaces, donde las observaciones de una atmósfera se utilizan para recalcular los valores y mejorar la precisión.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9secciones eficaces atmósfera tipoobservaciones atmósfera recalcular seccionesproceso autoconsistente juan carlos gil…de campos magnéticos ultra intensos, aparece el desdoblamiento Zimann o el desdoblamiento Stark. Cosa que yo pensé, como decía José, que no seríamos capaces de tener tantos Teslas por ahí, si parece que es relevante, yo no lo sabía; y luego quería destacar. Una especie de juego autoconsistente, podríamos calcular las secciones eficaces para una atmósfera tipo. Pero al observar con ese modelo otra atmósfera va a haber diferencias; en un mundo ideal deberíamos utilizar esas diferencias para recalcular las secciones y hacerlo autoconsistente. Lo cual estamos en el primer paso; bueno, estamos. Antes de la salida del primer paso de llegar a identificar señores verdes, nos queda mucho. Eso es lo que yo comenté, eso es lo que se supone que todos los expertos en este campo hacen o tienen que hacer. Eso forma ya parte de lo que se llama la metodología…
Héctor Socas explica cómo se determinan las probabilidades de transición y secciones eficaces, indicando que suelen obtenerse de tablas, cálculos o mediciones de laboratorio.
Habla: Héctor SocasSignificado #3valores atmosféricos ajustando curvasmodelos atmósfera diferentes condicionesprobabilidades transición fijas átomosecciones eficaces tablas cálculosmodelos atmósfera abundancia variabletemperaturas presión secciones eficaces fijasvariación modelos atmosféricos resultadosjuan carlos modelos semana pasadasecciones eficaces variabilidad resultados…este artículo de esta gente es que su primer artículo no lo hizo, solo usó un único método, el suyo y en este segundo artículo lo han arreglado usando dos métodos, pero como tú comentas una única base de datos, es decir, incluso utilizando un único algoritmo. Tú tienes que poner todo un abanico de valores atmosféricos porque si no, tú no sabes nada de la atmósfera. Tú estás ajustando la curva. Estamos mezclando dos cosas aquí que son importantes las dos pero son diferentes. Una cosa es que normalmente el modelo de atmósfera, o sea, tú vas variando modelos de atmósfera que tienen diferentes condiciones de temperatura, presión, abundancia y tal, pero esas secciones eficaces, esas probabilidades de transición, las asumes que son fijas. Eso normalmente es un parámetro que tú pones en tu cálculo y dices la probabilidad de que el átomo o La molécula absorba un fotón de la frecuencia correcta es tanto. Y eso sale de una tabla o de un cálculo o de una medida de laboratorio y lo que pasa es que usas diferentes modelos de atmósfera para tener en cuenta que puede haber, que la abundancia de esos elementos va a ser variable, va a ser diferente de un modelo a otro, va a tener diferentes temperaturas, diferente presión y tal, pero esas secciones eficaces las asumes que son fijas. Si las condiciones son muy diferentes, eso puede llegar a variar, pero varía poquito entonces es un segundo orden respecto. Al orden de variar el modelo, lo que está diciendo Juan Carlos, ya eso lo dijimos la semana pasada, que variar los modelos te genera una variabilidad importante en los resultados. Pero además, sobre eso, creo que lo que dice Juan Carlos es que además esas secciones eficaces si las Condiciones son muy diferentes, podrían también ser diferentes con lo cual ya te añade otra incertidumbre más, encima de la que ya tenías. El poquito que has dicho es poquito respecto de la diferencia entre una atmósfera aiceánica y una atmósfera terrestre,…
Francis Villatoro describe las características observadas en el topomnio, indicando que su anchura se sitúa en torno a los 2.8 gigaelectronvoltios.
Habla: Francis VillatoroPalabras #9observada a 2 8 gigaelectronvoltiosresultados de sms ventajas importantescromodinámica cuántica no relativista sección eficazestado resonante no perturbativo…de esta energía ya no pueden ser de cuart top, pues veo como una montañita, la mitad de una montañita, una caída. Y una caída que tiene una anchura relativamente corta porque la teoría nos habla de que la anchura tiene que ser de pocos gigaélectronvoltios. La observada es de ese orden, 2,8 gigaélectronvoltios en la observada. Es decir, estamos en el borde; esto es algo extremadamente difícil, pero los resultados de SMS tienen varias ventajas y quizás la ventaja más importante es que la cromodinámica cuántica no relativista predice una sección eficaz, una probabilidad de que aparezca esta partícula, ese estado resonante no perturbativo y es muy parecida, la predicción teórica son seis picobarms Pico Barnes es básicamente el área del núcleo de uranio. Y eso es la medida habitual para calcular sesiones eficaces. Y la estimación experimental de CMS es de 9 más menos 1, más 1,5. 9 más menos 1,5. Es…