El misterioso gravitón y su papel en la física cuántica
El gravitón es una partícula hipotética en la física cuántica que se postula como el mediador de la fuerza gravitatoria. Su existencia podría resolver el enigma de la gravedad y ayudar a unificar las fuerzas fundamentales del Universo. A diferencia de otras partículas mediadoras, como el fotón, el gravitón sería neutro en carga y sin masa, lo que dificultaría su detección directa. La teoría de cuerdas propone que las partículas subatómicas son en realidad cuerdas vibrantes en diferentes frecuencias, y una de esas frecuencias correspondería al gravitón.
A pesar de su potencial para ofrecer nuevas perspectivas sobre la gravedad y su unificación con otras fuerzas fundamentales, la existencia del gravitón sigue siendo una hipótesis. Su estudio podría proporcionar información sobre fenómenos astrofísicos y cosmológicos, así como tener aplicaciones tecnológicas potenciales en campos como la ingeniería espacial. Sin embargo, quedan muchas preguntas abiertas y desafíos por resolver en torno al gravitón, lo que garantiza que seguirá siendo un tema activo de investigación en el futuro previsible.
El efecto Compton: el fascinante hallazgo que cambió nuestra comprensión de la luz y ayudó a sentar las bases de la mecánica cuántica
A principios del siglo XX, surgió un nuevo campo en la física: la mecánica cuántica. Esta disciplina explicaba fenómenos observados a nivel atómico y subatómico que no se ajustaban a las reglas de la física clásica. Uno de los conceptos fundamentales de la mecánica cuántica es la dualidad onda-partícula, que sugiere que los objetos pueden tener características tanto de partículas como de ondas.
El físico alemán Max Planck fue pionero en este campo al proponer que la luz se transmitía en "paquetes" de energía llamados "cuantos". Más tarde, Albert Einstein aplicó esta idea al efecto fotoeléctrico, sugiriendo que la luz estaba compuesta por partículas llamadas fotones.
Arthur Compton llevó esta teoría un paso adelante al demostrar, en 1923, que la radiación electromagnética se comportaba como partículas al interactuar con electrones, un fenómeno conocido como el "efecto Compton". Este experimento cambió nuestra comprensión de la naturaleza de la luz y contribuyó significativamente al desarrollo de la teoría cuántica.
Marie Curie, la científica más célebre de la historia, dedicó su vida al avance del conocimiento científico y su legado perdura hasta nuestros días. Galardonada con dos premios Nobel, uno de Física en 1903 junto a su esposo Pierre Curie, y otro en solitario de Química en 1911.
Licenciada en física y matemáticas, Marie Curie desafió las convenciones de su tiempo y se convirtió en la primera mujer en recibir un premio Nobel. Su matrimonio con Pierre Curie estuvo marcado por la pasión compartida por la ciencia, y juntos tuvieron dos hijas.
A pesar de los logros de Marie, su vida estuvo marcada por el sacrificio y los riesgos asociados con su investigación pionera sobre la radiación. Ni ella ni Pierre eran conscientes de los peligros que enfrentaban, y se cree que la anemia aplásica que causó la muerte de Marie en 1934 fue resultado de su exposición prolongada a la radiación en el laboratorio. Aun así, su legado perdura, y su hija Irène Joliot-Curie también fue galardonada con el premio Nobel de Química, continuando así la influencia de la familia en el mundo científico.
Quién fue Peter Higg el científico que descubrió la partícula de Dios
Peter Higgs fue un destacado físico y matemático británico nacido el 29 de mayo de 1929 en Newcastle upon Tyne, Reino Unido. Predijo la existencia del bosón de Higgs, una partícula subatómica que proporciona masa a otras partículas elementales. A pesar de hacer esta predicción en la década de 1960, su teoría no fue confirmada hasta 2013.
Su contribución más destacada fue la predicción del bosón de Higgs en 1964, que explicaría cómo se formó la materia después del Big Bang. Aunque su segundo artículo fue rechazado inicialmente, Higgs añadió una predicción sobre un bosón pesado, que finalmente fue confirmado por experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en 2013. Este descubrimiento le valió el Premio Nobel de Física en 2013, compartido con François Englert. Además de su premio Nobel, Higgs recibió numerosos honores académicos, incluyendo la Medalla Hughes de la Royal Society y la Medalla Real de la Real Sociedad de Edimburgo. Falleció el 8 de abril de 2024 a los 94 años, dejando un legado duradero en el campo de la física y la comprensión del universo.
El Teorema de Huygens y su impacto en la física moderna
El Teorema de Huygens, un hito en la física del siglo XVII, sigue siendo crucial en la comprensión de diversos fenómenos naturales. Nombrado tras Christiaan Huygens, el Teorema de Huygens ha sido crucial en la óptica, desde la formación de imágenes hasta la difracción y la interferencia. También ha influido en la mecánica cuántica, ayudando a comprender fenómenos subatómicos y la dualidad onda-partícula de la luz.. El teorema sostiene que cada punto en un frente de onda actúa como una fuente de ondas secundarias esféricas, creando un nuevo frente de onda. Esto permite predecir con precisión la propagación de la luz y otros fenómenos ondulatorios. A lo largo de los siglos, el teorema ha sido una herramienta esencial en la investigación científica. Su capacidad para ofrecer predicciones precisas ha impulsado avances en ciencia y tecnología, y su legado perdura como una guía invaluable en la exploración del universo.
Los científicos descubren una excepción a una ley física de 200 años de antigüedad sobre la conducción térmica
La Ley de Fourier, también llamada Ley de conducción del calor, establecida por Jean Baptiste Joseph Fourier en 1822, describe cómo el calor fluye a través de un material en relación con la variación de temperatura. Sin embargo, un estudio reciente realizado por investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst desafía esta ley en el caso de materiales transparentes como polímeros translúcidos y vidrios inorgánicos. Utilizando una cámara de vacío para eliminar la convección, los investigadores calentaron muestras de materiales translúcidos y observaron cómo se propagaba el calor. Encontraron que el calor se transfería más rápidamente de lo esperado por la difusión, indicando una contribución significativa de la radiación térmica. Este descubrimiento desafía la comprensión convencional de la transferencia de calor y podría llevar a avances en la eficiencia de dispositivos de refrigeración, sistemas de energía solar, electrónica y exploración espacial. Los autores creen que podría abrir puertas a aplicaciones revolucionarias y cambiar nuestra comprensión fundamental de la Ley de Fourier.
-conduccion-termica.html, Los científicos descubren una excepción a una ley física de 200 años de antigüedad sobre la conducción térmica
Qué es el Futuro Colisionador Circular, el acelerador de partículas que promete ser 3 veces más grande que el actual y revolucionar la física
El debate en torno al Futuro Colisionador Circular (FCC) plantea interrogantes sobre su viabilidad y utilidad, a pesar de las esperanzas de avances significativos en la física de partículas. Mientras algunos defienden la construcción del FCC como una herramienta esencial para desentrañar los misterios del universo y completar el Modelo Estándar de la física, otros cuestionan el costo económico y la incertidumbre sobre sus resultados. La directora general del CERN, Fabiola Gianotti, argumenta que el FCC es crucial para descubrir partículas oscuras que podrían proporcionar una visión más completa del universo. La primera fase del FCC se centraría en colisiones de electrones, con el objetivo de producir y estudiar partículas de Higgs en detalle. Los críticos, como la doctora Sabine Hossenfelder, cuestionan la garantía de éxito del nuevo colisionador y sugieren que el campo de la física de partículas necesita reducir su escala. Argumentan que los US$15.000 millones requeridos para el proyecto podrían dirigirse hacia otras áreas de investigación más urgentes, como la lucha contra el cambio climático. Aunque persisten diferencias de opinión, el FCC sigue siendo la opción preferida del CERN después de una amplia consulta con físicos de todo el mundo. La reacción de los países miembros, que financiarán el proyecto, determinará su futuro.
https://www.bbc.com/mundo/articles/c51vpnywel9o, Qué es el Futuro Colisionador Circular, el acelerador de partículas que promete ser 3 veces más grande que el actual y revolucionar la física
“El Instituto de Física produce una nueva clase de polaritones”
El Instituto de Física de la UNAM ha producido una nueva clase de polaritones. Los polaritones son cuasipartículas que resultan de la interacción entre fotones y excitaciones de la materia. La nueva clase de polaritones creada en el Instituto de Física de la UNAM involucra la combinación de herramientas de física cuántica para generar un fenómeno híbrido. Aunque no se proporcionaron detalles específicos sobre la investigación, el desarrollo de esta nueva clase de polaritones puede tener implicaciones importantes en el campo de la física cuántica y la óptica cuántica. La creación de esta nueva clase de polaritones es un logro significativo para el Instituto de Física de la UNAM.La Gaceta UNAM destacó la importancia de este descubrimiento, aunque no proporcionó más detalles sobre el proyecto, el descubrimiento refleja el compromiso de la institución con la investigación y el desarrollo en el campo de la física.
“Un nuevo estudio desafía la teoría de la relatividad de Einstein”
En el mundo de la física, la teoría de la relatividad general de Einstein se ha mantenido como una de las dos pilares fundamentales desde su publicación en 1915. Esta teoría describe la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía, revolucionando nuestra comprensión del universo. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters por investigadores de la Universidad de California en Berkeley ha puesto en jaque algunos aspectos de esta teoría. El estudio, basado en observaciones del comportamiento de una estrella de neutrones conocida como PSR J1612-56, ha detectado una anomalía en su rotación que no parece ser explicada por la teoría de Einstein. Los investigadores han propuesto varias hipótesis para explicar la anomalía observada en PSR J1612-56. Una posibilidad es que la estrella esté rodeada por un disco de material superdenso que no se ha tenido en cuenta en los modelos anteriores. Otra posibilidad es que la gravedad no se comporte exactamente como describe la teoría de Einstein en escalas extremadamente pequeñas. Esto podría implicar la existencia de nuevas fuerzas fundamentales o una modificación de la propia teoría de la relatividad.
“Los científicos logran crear un nuevo tipo de material superconductor a alta temperatura”
Un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Física del Estado Sólido en Alemania ha logrado crear un nuevo tipo de material superconductor que funciona a temperaturas más altas que los superconductores convencionales. Los superconductores son materiales que conducen la electricidad sin resistencia a bajas temperaturas. Esta propiedad tiene un gran potencial para aplicaciones en diversos campos, como la medicina, la energía y la electrónica. El nuevo material desarrollado por los científicos alemanes funciona a una temperatura de -153 grados Celsius, lo que lo convierte en el superconductor de alta temperatura más eficiente conocido hasta la fecha. Este descubrimiento abre nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnologías superconductoras más prácticas y eficientes. Sin embargo, el equipo de Mikhail Eremets no está satisfecho con el éxito actual. Actualmente, los científicos buscan superconductividad en el hidruro de itrio. "Con este material esperamos lograr superconductividad a temperaturas ambiente aún más altas", afirma Eremets.
Científicos logran crear los "cristales de
tiempo", un nuevo estado de la materia
Este artículo de DW Español reporta sobre el
descubrimiento de un nuevo estado de la materia llamado "cristales de tiempo",
por parte de un grupo de científicos liderados por el premio Nobel de Física
Frank Wilczek. Los cristales de tiempo se caracterizan por tener una estructura
que se repite en el tiempo en lugar de en el espacio, lo que significa que
tienen un patrón de movimiento periódico que se repite constantemente en el
tiempo. Los científicos lograron crear estos cristales de tiempo en un
experimento utilizando un sistema cuántico llamado "puntos
cuánticos".
Este descubrimiento podría tener importantes aplicaciones
en áreas como la computación cuántica y la física de partículas.
El físico que afirma que el tiempo transcurre en
dos direcciones (y cómo esta idea cambia la visión del univers
El físico teórico Julian Barbour ha
desarrollado una teoría que sostiene que el tiempo transcurre en dos
direcciones: hacia el futuro y hacia el pasado. Según Barbour, la física actual
solo explica el movimiento en una dirección del tiempo, pero su teoría sugiere
que hay una simetría fundamental entre el pasado y el futuro. En su libro "El
fin del tiempo", Barbour explica cómo esta teoría cambiaría nuestra visión
del universo y tendría implicaciones profundas en la comprensión de la física fundamental.
Algunos físicos han expresado escepticismo sobre esta teoría, pero otros la consideran
una idea interesante que merece ser explorada.
En resumen, la teoría de Julian Barbour
propone que el tiempo transcurre en dos direcciones y cuestiona la visión actual
de la física sobre la dirección única del tiempo. Esta teoría tiene
implicaciones profundas en la comprensión del universo y ha generado un debate interesante
en la comunidad científica.
Fue una decisión
terrible”: por qué quitarle a Plutón el estatus de planeta sigue causando
debate
La
decisión de la Unión Astronómica Internacional en agosto de 2006 de eliminar el
estatus de Plutón como planeta fue controvertida, particularmente en el
Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona, donde Plutón fue descubierto en 1930
por el astrónomo estadounidense Clyde W. Tombaugh. La decisión fue vista como
"terrible" por el historiador oficial del observatorio, Kevin
Schindler, quien señaló que prácticamente todos los descubrimientos importantes
relacionados con Plutón tenían vínculos con Flagstaff. El
Observatorio Lowell en Arizona ha recibido un número cada vez mayor de
visitantes desde que la Unión Astronómica Internacional degradó a Plutón del
estatus de planeta en 2006. El observatorio tuvo que construir un nuevo centro
de visitantes para acomodar el interés, con un número de visitantes que llegó a
casi 100,000 en 2019. La controversia en torno a La reclasificación de Plutón
parece haber aumentado el interés público en la astronomía. Sin embargo,
algunos, incluido Alan Stern, un científico de la NASA involucrado en la misión
New Horizons a Plutón, aún no están de acuerdo con la decisión y creen que la
ciencia no debe decidirse por votación.de millones de veces más potentes que cualquier imán
fabricado en la Tierra. Descubre la física
que se esconde detrás de la cafetera italiana
El café tuvo
su origen en el suroeste de Etiopía, según una leyenda que cuenta que un pastor
llamado Kaldi descubrió sus efectos estimulantes al observar cómo sus cabras se
volvían inquietas y no podían dormir después de consumir las hojas de una
planta en particular. Desde
Etiopía, el café se extendió al Yemen en el siglo XV, donde los monjes sufíes
lo consumían regularmente. El Yemen se convirtió en el centro de difusión del
café hacia el resto del mundo, llegando a países como Sumatra, India, Brasil y
Colombia en siglos posteriores. Las primeras
cafeteras no aparecieron hasta el siglo XIX. En 1818, Laurens presentó en París
la primera máquina de café, que funcionaba mediante un percolador, donde el
agua caliente pasaba a través del café molido en un filtro de papel o malla de
plástico. En 1901, el químico estadounidense Satori Kato desarrolló el primer
café soluble, y más tarde, George Constant Washington perfeccionó el proceso,
inventando el café listo para beber. En 1908, una
ama de casa alemana llamada Melita Bentz patentó el primer filtro de papel para
el café. Cansada de los restos de café en la bebida que dejaban los métodos de
filtrado existentes, probó diferentes alternativas y descubrió que el uso de
papel secante en un embudo de latón era la mejor opción. En 1933, en
Italia, Alfonso Bialetti diseñó la cafetera moka, que constaba de un calentador
inferior donde se colocaba el agua, un filtro de metal en forma de embudo para
el café, una junta mecánica que aseguraba un cierre hermético y una sección
superior que se enroscaba a la base. El mecanismo funcionaba mediante el
aumento de presión generado por la evaporación del agua, lo que empujaba el
agua hacia arriba a través del café molido y salía por un tubo al final. En el año
2002, el científico Ernesto Illy publicó un estudio sobre la química del café
recién hecho, destacando que los sabores más agradables se obtienen cuando se
cumplen ciertas condiciones, como una temperatura del agua de alrededor de
93ºC, la presión adecuada y un tiempo de extracción controlado. Aunque
muchos manuales recomiendan esperar hasta que el agua hierva, un estudio
posterior del científico Warren D King sugiere que el mejor café se logra un
poco antes de la ebullición, desperdiciando cierta cantidad de agua para que el
volumen sea menor que el del recipiente.
En resumen,
el café tuvo su origen en Etiopía y se extendió por diferentes países a lo
largo de la historia. Las primeras cafeteras surgieron en el siglo XIX, y la
cafetera moka se inventó en Italia en 1933. Los estudios científicos han
analizado las condiciones ideales para obtener un buen café, incluyendo la
temperatura, la presión y el tiempo de extracción adecuados
La
materia oscura es un tipo de materia que es invisible para los telescopios, ya
que no emite, absorbe ni refleja la luz, y solo puede detectarse por sus
efectos gravitatorios sobre la materia visible. Se cree que constituye
alrededor del 85 % de la materia del universo, mientras que la materia
"ordinaria" o bariónica, como las estrellas, los planetas y las nubes
de gas, constituye el 15 % restante.
A pesar de décadas de investigación, los científicos
aún no saben de qué está hecha la materia oscura. Han propuesto varias teorías,
incluida la existencia de partículas no descubiertas que no interactúan con la
luz u otras formas de radiación electromagnética, sino solo con la gravedad.
Estas partículas se conocen como Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMP).
Los investigadores han estado tratando de detectar
WIMP durante años, pero hasta ahora no han tenido éxito. Sin embargo,
actualmente se están realizando nuevos experimentos bajo tierra utilizando
detectores sensibles enterrados a gran profundidad o en el espacio, que podrían
detectar las débiles señales de los WIMP que chocan con la materia ordinaria.
La búsqueda de materia oscura es crucial para
comprender la estructura y evolución del universo. Se cree que la materia
oscura desempeñó un papel clave en la formación de galaxias y la estructura a
gran escala del universo, y sus propiedades también podrían arrojar luz sobre
la física fundamental más allá del modelo estándar.
Además, el estudio de la materia oscura también es
relevante para la búsqueda de vida en el universo. Si las partículas de materia
oscura interactúan entre sí de maneras que actualmente se desconocen, podrían
formar estructuras complejas que podrían servir como hábitats para la vida.
Mientras continúa la búsqueda de materia oscura, los
científicos también investigan teorías alternativas, como modificaciones a las
leyes de la gravedad o la existencia de objetos compactos, como agujeros negros
o estrellas de neutrones, que podrían explicar los efectos gravitatorios
observados atribuidos a la materia oscura.
La comunidad científica advierte que las
erupciones solares irán adquiriendo mayor ímpetu a medida que se aproxima un
pico de actividad, previsto a finales de 2024 y comienzos de 2025.
Ante la amenaza, Cynthia y su marido deciden
meter a la recién clonada en la máquina del tiempo para así salvarle la vida,
haciéndola regresar hasta el año 1969, donde va a aparecer en la puerta del
domicilio del matrimonio Goodcheese. Para ilustrar dicha teoría, el profesor
Campillo, doctor en Ciencias Físicas por la Sorbona, nos llevaba hasta la mecánica
cuántica donde Richard Feynman señaló que un positrón antielectrón es unelectrón
que ha retrocedido en el tiempo para aparecer junto a otro electrón. Aunque
para Platón, la idea del huevo ya existiese antes de existir el huevo y la idea
de gallina existiese antes de existir la gallina y para Aristóteles era el
huevo el que calentaba a la gallina al igual que el cuerpo calienta a la manta,
para el profesor Campillo, tirando de Feynman,ambos sucesos huevo y gallina se dan a la vez.
La
Inteligencia Artificial puede tener la respuesta sobre la propagación de la
contaminación
Se llaman
oficialmente moléculas de hidrocarburos policíclicos aromáticos en superficies
de grafeno, y se originan durante la combustión incompleta del
carbón, el petróleo o la gasolina y por tanto son muy nocivas y
altamente contaminantes. Conocer cómo se propagan estas moléculas podría dar un
giro a la estrategia medioambiental y para la protección de la salud.
“Lo que
estamos intentando con esta investigación es llegar a conocer la forma en la
que se difunden esas moléculas en la superficie, ya que ese dato nos daría
información muy valiosa sobre cómo interaccionan entre sí y, en
concreto, cómo lo hacen en una superficie de grafeno”, apunta el
experto Javier Hernandez Rojas. Con este reto, el personal investigador del
centro académico ha iniciado una línea de colaboración con especialistas
en inteligencia artificial de
la Universidad de Aalto (Finlandia).
Fotografían
una 'cascada de plasma' en el Sol que podría engullir hasta ocho veces la Tierra
En
extraños casos estas prominencias pueden expulsar de manera violenta burbujas
de gas que, de golpear la Tierra, harían fallar todos los sistemas
electrónicos, como ocurrió hace 150 añosAunque no lo parezca desde la Tierra,
la superficie del Sol es un lugar muy agitado. Como todas las estrellas, la
nuestra está compuesta por gases cargados de energía que generan poderosos
campos magnéticos. Debido al movimiento de estos gases, dichos campos se
retuercen generando una gran actividad en la superficie. Una actividad que, en
ocasiones, se traduce en 'monstruosas' erupciones que pueden suponer un gran
peligro para la Tierra.Esta suerte de erupciones solares no son otra cosa que
grandes masas de gas extendiéndose por encima de la superficie del sol. Ocurren
cerca de los polos, donde el plasma tiende a ser más frío y menos turbulento.
En ocasiones, se pueden acumular áreas de fuerte magnetismo que aumentan la
densidad del plasma y modifican su brillo. Si este fuerte campo magnético
colisiona con otro, el material es liberado hacia afuera creando una 'cascada
de plasma'.
Para
entender cómo funciona un proceso de combustión, es necesario que conozcas un
concepto al que llamamos triángulo del fuego. El triángulo de fuego nos dice
que para que se produzca una combustión son necesarios tres elementos. El
primero es el combustible. El segundo elemento es el comburente. Y el tercero
es una fuente de calor.En
la actualidad, el triángulo del fuego se ha cambiado por otro concepto que
añade este cuarto elemento y por eso lo llamamos tetraedro del fuego.Este
tetraedro del fuego te explica cómo se enciende una cerilla y por qué se
mantiene encendida. Las primeras cerillas, que también se llaman fósforos de
fricción, se idearon a principios del siglo XIX. Su composición inicial ha ido
cambiando para mejorarla. Las primeras tenían como principal elemento el
fósforo blanco. Pero a principios del siglo XX se sustituyó por el fósforo rojo.Hoy
en día, por seguridad, el fósforo rojo no se encuentra en la cabeza de la
cerilla, sino en el raspador de la caja, mezclado con polvo de vidrio.Cuando
frotamos la cerilla sobre el raspador de la caja se produce una fricción que es
la fuente de calor necesaria para que se inicie la combustión. Con el calor,
una pequeña cantidad de fósforo rojo se transforma en fósforo blanco. El
clorato de potasio emite el oxígeno necesario para la combustión del fósforo
restante y del trisulfuro de antimonio, que ayuda a que se forme la llama. Este
proceso inicia la combustión.
Como
el palito de la cerilla es de madera, o de cartón, y está impregnado de cera, hace
que la combustión se mantenga.
Confirmado: ahí fuera hay 'algo' que rompe las leyes de la física
Hay algo 'ahí arriba' que no termina de cuadrar. Algo que sistemáticamente rompe las leyes de la física y que, por lo que sabemos, ni siquiera debería existir. Los astrónomos los llaman 'fuentes ultraluminosas de rayos X' (ULX por sus siglas en inglés). Y no es para menos, porque con su brillo desmesurado emiten cerca de 10 millones de veces más energía que el Sol. Se conocen varios de estos extraños objetos, pero se espera que su brillo sea imposible una especie de espejismo. El análisis detallado de uno de ellos, sin embargo, ha demostrado lo contrario: los ULX son muy reales, y realmente rompen los límites establecidos por la Física.
El brillo extremo de estos objetos, en efecto, rompe en pedazos una ley, conocido como 'el límite de Eddington' que regula con precisión hasta qué punto puede llegar a brillar un objeto en relación a su tamaño. Según los científicos, si algo rompiera este límite, la energía liberada lo haría estallar en pedazos. Porque, evidentemente, no sucede con los ULX, que según la NASA «superan habitualmente el límite de Eddington entre 100 y 500 veces, lo que deja a los científicos desconcertados».
Las últimas observaciones con telescopios de rayos X confirman, en efecto, que el extraordinario brillo de un ULX en particular, llamado M82 X-2, es absolutamente real, y no una especie de ilusión óptica como sugerían algunas teorías anteriores. Y confirman también, por supuesto, que supera ampliamente el límite de Eddington.
Nobel de Física 2022: qué es el entrelazamiento cuántico y cómo puede revolucionar la informática
El Premio Nobel de Física de este año ha recaído en tres científicos que se han especializado en la mecánica cuántica, la ciencia que describe el comportamiento de las partículas subatómicas; es decir, la física a las escalas más pequeñas posibles.
El premio fue para el francés Alain Aspect, el estadounidense John Clauser y el austriaco Anton Zeilinger.
Su trabajo podría allanar el camino hacia una nueva generación de potentes computadoras y de sistemas de telecomunicaciones imposibles de piratear.
Las investigaciones de entrelazamiento están ganando mucha atención en dos áreas. Una de ellas es la de las computadoras cuánticas, para las que prometen un gran salto en la capacidad de las máquinas para resolver problemas complejos.
Y la otra es la criptografía, la codificación segura de la información, lo que haría imposible que un tercero espíe las comunicaciones privadas. "Esto es útil para los militares y los bancos, etc., en las comunicaciones seguras", dijo Clauser.
El profesor Tim Spiller, de la Universidad de York (Reino Unido), dijo que los ganadores del martes eran dignos ganadores, pues ayudaron a abrir un futuro emocionante.
“Un grupo de científicos probará un destructor de átomos para encontrar un universo paralelo”
El centro del CERN en Ginebra, Suiza, está dispuesto a cambiar las leyes de la física tal y como las conocemos. Con un destructor de átomos del Large Hadron Collider (LHC), se pretende detectar o crear agujeros negros en miniatura, lo que daría lugar a un universo completamente nuevo y paralelo a nuestro.
Para lograrlo, este destructor alcanzará unos niveles de energía muy altos, tanto que realmente hay expertos del propio LHC que son bastante críticos con la prueba que se pretende realizar, ya que en un principio afirmaron que el hecho de colisionar partículas con tan alta energía implicaría acabar con nuestro universo al crear un agujero negro.
No obstante, este alarmismo no es compartido por otros científicos de Ginebra, que transmiten tranquilidad por el experimento.
“Físicos lograron hacer levitar una pequeña esfera de vidrio en el vacío cuántico”
Un grupo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza) han llevado a cabo un experimento singular. Los especialistas han hecho levitar una pequeña esfera de vidrio dentro de un vacío enfriado a 269 grados bajo cero en un potente campo electromagnético y bajo un haz de luz láser.
Lo fundamental para realizar esta prueba era que la partícula suspendida (denominada por los autores como 'trampa óptica') fuera dieléctrica y no tan pequeña en términos de física cuántica. Estos medía 100 nanómetros de diámetro y contaba con hasta 10 millones de átomos.
“Las estrellas huérfanas que vagan entre las galaxias como "almas perdidas"”
Van a la deriva en el universo "como almas perdidas", según la NASA.
Y la luz que emiten es tan tenue que la agencia espacial estadounidense la describe como "una neblina fantasmal".
Estamos hablando de estrellas, pero a diferencia de las más conocidas, no habitan en una galaxia.
Estas estrellas deambulan por cúmulos que incluyen millas de galaxias. Y lo han hecho durante miles de millones de años, según un nuevo estudio realizado con imágenes del telescopio espacial Hubble.
El artículo trata sobre la controversia en la comunidad científica sobre cómo explicar los resultados experimentales que desafían nuestras ideas fundamentales sobre el universo en el mundo cuántico. Algunos creen que estos experimentos desafían la "localidad", mientras que otros piensan que desafían el "realismo". Sin embargo, algunos expertos proponen la idea de "retrocausalidad" como una tercera opción que podría salvar ambas hipótesis a gastos de abandonar la suposición de que las acciones presentes no pueden afectar los eventos pasados.
La mecánica o física cuántica estudia el mundo a nivel de átomos y partículas subatómicas.
Físico boricua aporta al desarrollo de la computación cuántica
Para desarrollar nuevos fármacos, los científicos deben encontrar la energía de las moléculas. Este proceso es largo de tanteo y error. Pero, ¿qué pasaría si una computadora tuviera la capacidad de hacer ese cálculo con más precisión? “La computación cuántica es una propuesta para un nuevo tipo de computadora que funcionan bien diferentes a las que tenemos ahora. Hay ciertos problemas que son bien difíciles para una computadora resolver porque necesitan mucho tiempo para terminarlo. La computadora cuántica se especializa en resolver algunos de esos problemas de una forma más rápida ”, dijo el científico de 39 años en entrevista telefónica con El Nuevo Día desde Texas. Asimismo, reconoce el potencial de este campo y augura que transformará completamente la ingeniería en computadoras. “Esto es una época bien emocionante para la computación cuántica porque se sabe que el potencial está ahí y todo el mundo que empiece a aprender eso va a tener una ventaja tecnológica bien grande”.
Fuente: https://www.elnuevodia.com/ciencia/ciencia/nota/fisicoboricuaaportaaldesarrollodelacomputacioncuantica-2490642/
La física explica por qué el tiempo vuela a medida que envejecemos
Un estudio llevado a cabo por el ingeniero mecánico de la Universidad de Duke, Adrian Bejan y publicado en la revista European Review explica la física detrás del cambio de los sentidos del tiempo y revela por qué los años parecen pasar volando a medida que nos hacemos mayores .
De acuerdo con Bejan, quien revisó estudios previos en una variedad de campos sobre el tiempo, la visión, la cognición y el procesamiento mental para llegar a una conclusión, el tiempo que experimentamos representa los cambios percibidos en los estímulos mentales. Está relacionado con lo que vemos. A medida que el tiempo de procesamiento físico de la imagen mental y la rapidez de las imágenes cambian, también lo hace nuestra percepción del tiempo. Y, en cierto sentido, cada uno de nosotros tiene nuestro propio "tiempo mental" no relacionado con el paso de las horas, los días y los años en los relojes y calendarios, que se ven afectados por la cantidad de descanso que tenemos y otros factores.
Comienza la caza de partículas fantasma para detectar las supernovas invisibles
El mayor detector de partículas de Japón verá por primera vez neutrinos que emiten las estrellas al morir
Para visitar Super-Kamiokande, uno de los mayores detectores de partículas del mundo, hay que recorrer un túnel que conduce al interior de la Tierra. En el corazón del monte Ikeno, en Japón, hay una mina abandonada a un kilómetro de profundidad donde descansa una cisterna enorme y brillante. Su interior está forrado con 11.000 sensores, cada uno con la forma de una gran bombilla, y todos ellos sumergidos en 50.000 toneladas de agua pura. Tras una extensa renovación completada a finales de enero, este instrumento científico está listo para dar un paso nuevo en la historia de la ciencia: detectar, por primera vez, los neutrinos que desprenden todas las estrellas muertas del universo.
El inmenso volumen de Super-K —unos cuarenta metros de alto y otros tantos de diámetro— es necesario para que tenga alguna oportunidad de atrapar a los minúsculos neutrinos, ya que estas partículas fantasma no tienen carga eléctrica y literalmente atraviesan el espacio vacío de los átomos. La presencia de un neutrino solo se registra cuando, por casualidad, alguno choca contra un núcleo o un electrón en el agua, y así desprende un breve destello de luz que captan los sensores. Son partículas muy abundantes, pero las colisiones no ocurren con frecuencia: en cada metro cúbico de agua solo se registran tres al año, de media.
Una fuente extraordinaria de neutrinos son las supernovas, explosiones que ocurren cuando se colapsa una estrella. “En nuestra galaxia, hay dos o tres supernovas cada siglo, pero en todo el universo, explota una estrella cada segundo”, cuenta Irene Tamborra, astrofísica del Instituto Niels Bohr en Dinamarca. Juntos, los neutrinos desprendidos por todas las detonaciones inundan el espacio. El renovado Super-K promete escrutar por primera vez esta sopa cósmica, llamada el fondo difuso de neutrinos, para arrojar luz sobre la historia y el destino del universo.
La reforma del detector ha durado ocho meses y ha costado 1.100 millones de yenes japoneses (8,8 millones de euros). El objetivo era preparar la cisterna de agua para poder disolver, en los próximos meses, una pequeña cantidad del metal raro gadolinio: un plan osado para mejorar las detecciones y así separar del ruido la señal de las supernovas. EL PAÍS ha visitado la mina del monte Ikeno durante los trabajos de reparación, en un viaje financiado por el proyecto europeo Elusives. “Es la primera vez que abrimos la cisterna en 12 años”, explicó el director del proyecto, Masayuki Nakahata de la Universidad de Tokio.
Además de reemplazar varios cientos de sensores defectuosos, los trabajadores han tenido que sellar todas las juntas del tanque para solventar una fuga indetectable que hacía al detector perder líquido a razón de una tonelada por día. “Cuando solo salía agua pura, la fuga no era importante”, cuenta Mark Vagins, uno de los dos físicos que tuvo la idea de dopar el agua de Super-K con gadolinio, allá por 2003. Ahora que han convencido a los directores japoneses del experimento para añadir un elemento de tierras raras, no se pueden permitir la filtración
Los satélites Galileo demuestran la teoría de la relatividad de Einstein con una precisión sin precedentes
Viernes, 07 de Diciembre de 2018
El sistema de navegación por satélite Galileo, que ya está al servicio de los usuarios de todo el planeta, ha medido con una precisión inédita cómo los cambios en la gravedad alteran el paso del tiempo, un elemento clave de la teoría general de la relatividad de Einstein. Equipos europeos de física fundamental, trabajando en paralelo, han logrado quintuplicar la precisión de medición del efecto de dilatación provocado por la gravedad, lo que se conoce como ‘corrimiento al rojo gravitacional’.
“Estos extraordinarios resultados han sido posibles gracias a las características únicas de los satélites Galileo, y especialmente a la alta estabilidad de sus relojes atómicos, a las precisiones alcanzables en la determinación de la órbita y a la presencia de retrorreflectores láser, que permiten llevar a cabo mediciones orbitales independientes y muy precisas desde el suelo, lo que resulta clave para resolver errores orbitales y de reloj”.
Cómo observar el movimiento
combinado de núcleos y electrones
Gracias a los
espectaculares avances que la tecnología láser ha experimentado en la última
década, hoy es posible visualizar el movimiento de los electrones en el
interior de átomos y moléculas. Para esto se utilizan pulsos de luz
ultravioleta o de rayos X con una duración de tan sólo unos pocos cientos de
attosegundos (10 -18 segundos), que es la escala de tiempo en la que se mueven
los electrones de forma natural. En una molécula, además de los electrones,
también se mueven los núcleos atómicos que la componen. En un reciente trabajo
publicado en la revista Nature Physics, investigadores de la Universidad
Autónoma de Madrid (UAM) (España), IMDEA Nanociencia e Instituto Politécnico de
Zurich observaron por primera vez el movimiento combinado de electrones y
núcleos en la molécula de hidrógeno (H2), demostrando explícitamente que existe
una enorme interdependencia entre ellos.
El experimento de física cuántica
global que desafió a Einstein
El 30 de noviembre de
2016, más de 100,000 personas de todo el mundo contribuyeron a un conjunto de
experimentos pioneros de física cuántica conocidos con el nombre de The BIG
Bell Test. Con la ayuda de smartphones y otros dispositivos conectados a
internet, los participantes contribuyeron con bits de información impredecibles
a estos experimentos repartidos en doce laboratorios de todo el mundo. Estos
bits determinaron cómo se medían los átomos, fotones y dispositivos
superconductores. Los científicos utilizaron la contribución de los humanos
para lograr cerrar una laguna en las pruebas del principio de realismo local de
Einstein, donde planteaba un universo independiente de nuestras observaciones,
en el que ninguna influencia podría viajar más rápido que la luz y donde dos
objetos alejados lo suficiente no pueden interactuar. Los resultados del
experimento global fueron analizados y se publican ahora en la revista Nature.
Estudio en el CNA de iones rápidos
y sus pérdidas en los reactores de fusión nuclear
La evolución hasta la
situación actual medioambiental, ha motivado que en los últimos tiempos se
intensifique la búsqueda de nuevas fuentes de energía limpias. Una de estas
posibles fuentes de energía es la fusión nuclear, el proceso por el cual se
produce la energía en las estrellas. Pero, ¿qué es la fusión nuclear? En primer
lugar, no debemos confundirla con la fisión. Podríamos entender la fusión, como
el proceso inverso a la fisión, es decir, en la fisión, rompemos el vaso en
trocitos más pequeños, mientras que en la fusión, unimos los trocitos,
obteniendo como resultado el vaso completo y energía.
Un enorme ‘superacelerador’ para
analizar la materia más minúscula
Uno de los programas
científicos más ambiciosos del mundo se encuentra actualmente en construcción
en Europa, en concreto en la ciudad de Lund, una pequeña localidad al sur de
Suecia. Se trata de la Fuente Europea de Neutrones por Espalación (ESS por sus
siglas en inglés), un enrevesado nombre que tiene detrás un proyecto de 1.843
millones de euros en el que están involucrados 15 países europeos, entre ellos
España. A mediados de la próxima década este gran acelerador lineal de
partículas, actuando como si de un gigantesco microscopio se tratase, permitirá
observar el interior de materiales como plásticos, motores, medicamentos o
nanopartículas y facilitará estudiar cómo interactúan sus átomos por dentro. Con
el sol de primera hora de la mañana proyectando largas sombras sobre el enorme
área de 65.000 metros cuadrados, un grupo de periodistas científicos de
distintos rincones de Europa nos disponemos a recorrer este gigantesco centro
de investigación en construcción. Ataviados con chaquetas de alta visibilidad,
cascos, gafas y guantes de seguridad, vamos transitando por los edificios que
albergarán algunas de las instalaciones científicas más avanzadas del mundo en
la próxima década y que actualmente se encuentran a mitad del proceso de
construcción.
Electrones y positrones colisionan
por primera vez en el acelerador SuperKEKB
Los electrones y sus
antipartículas, los positrones, acelerados y almacenados por el acelerador
SuperKEKB colisionaron por primera vez el 26 de abril a las 00:38 horas en
Tsukuba (Japón). El detector Belle II, situado en el punto donde se producen
las colisiones, registró la aniquilación que se produce entre los haces de electrones y positrones, y que produce otras
partículas incluyendo parejas de quarks y antiquarks beauty (‘belleza’ o simplemente b), uno de
los quarks (los ladrillos que componen la materia) más pesados. Son las
primeras colisiones que se registran en el acelerador de la Organización para
la Investigación en Física de Altas Energías con Aceleradores (KEK) de Japón
desde que la máquina anterior (KEKB) finalizase sus operaciones en 2010.
Cuidado, pasar mucho tiempo solo cambia el cerebro
Un estudio demuestra que los ratones privados de compañía producen una sustancia química que los vuelve más agresivos y temerosos.
El aislamiento social crónico tiene consecuencias sobre la salud humana, ya que se relaciona con la depresión y el trastorno de estrés postraumático. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech), ha descubierto en un experimento que los ratones que pasan mucho tiempo sin compañía sufren la acumulación de una sustancia química en el cerebro que los hace más agresivos, irascibles y temerosos. El trabajo, que aparece publicado en la revista «Cell», tiene aplicaciones potenciales para tratar trastornos de salud mental en las personas.
Los investigadores encontraron que el aislamiento crónico conduce a un aumento en la expresión del gen Tac2 y la producción de NkB en todo el cerebro.
Que los encuentren en un material común, como los cristales de fosfato de monoamonio, que se utilizan incluso en algunos kits de química destinados a los niños, es otra muy diferente.
En los cristales de tiempo, sin embargo, los átomos también se mueven siguiendo un patrón que se repite, aunque lo hace en el tiempo, y no en el espacio.
Seguir un patrón temporal (en vez de espacial) implica que los átomos de un cristal de tiempo nunca se acomodan en su estado fundamental, cosa que sí hacen los átomos de los cristales convencionales.
Por eso, los cristales «normales» permanecen inmóviles, ya que están en equilibrio y en su estado fundamental. Pero los cristales de tiempo tienen, repetimos, una estructura que no se repite en el espacio, sino en el tiempo, y por lo tanto siguen oscilando incluso en su estado fundamental. Es decir, nunca alcanzan el equilibrio y, literalmente, no pueden permanecer quietos.
Los metamateriales, producto de la nanotecnología, ya se están usando para crear algo parecido a una capa de invisibilidad para ocultar objetos en el espacio. Ahora podrían aplicarse para hacer invisible un acontecimiento en el tiempo.
Aunque al principio las investigaciones se centraron únicamente en la luz, desde hace varios años los científicos estudian dispositivos de invisibilidad para otros tipos de ondas. Unas de las primeras fueron las ondas sonoras, que tendría evidentes aplicaciones militares: la presencia de los submarinos en el mar se detecta por sónar.
A principios de este año, un equipo de la Escuela Universitaria de Matemáticas de Manchester (Reino Unido) anunció que había encontrado una forma teórica de camuflar edificios, haciendo que las ondas elásticas de los terremotos no los vieran y simplemente los rodearan. Esta capa de invisibilidad, hecha a base de goma a presión, sería muy interesante para proteger de sismos las plantas nucleares, centrales eléctricas y edificios oficiales.
La inmensa mayoría de los científicos están convencidos
de que «ahí fuera», en alguna parte, la vida puede haber arraigado del mismo
modo, o casi, en que lo hizo en la Tierra. La búsqueda de vida extraterrestre,
en efecto, se ha convertido, prácticamente, en la razón de ser de la mayor
parte de las agencias espaciales. Decenas de misiones a Marte, a Júpiter, a
Saturno e incluso más allá, tienen
como principal objetivo buscar rastros de vida, de cualquier
tipo de vida, fuera de la de nuestro mundo natal.
El universo es finito investigación de Stephen
Hawking, según la última
Las modernas teorías
sitúan la creación del universo en una breve explosión, durante una mínima
fracción de segundo después del Big Bang, cuando el cosmos se expandió
rápidamente. Se cree que, una vez producida la inflación, hay regiones que
nunca han dejado de crecer y que, debido a los efectos cuánticos, este fenómeno
es eterno. De acuerdo a esta tesis, según la nota de el ERC, la parte observable
de nuestro universo es una mínima porción donde el proceso ha terminado y se
han formado estrellas y galaxias.
Y del fuego vino el agua... El incendio espontáneo de la atmósfera
terrestre podría haber sido la causa de la
formación de los océanos de nuestro planeta. Un equipo de
investigadores del Centro Aerospacial Alemán en Berlín, en efecto, ha llegado a
esta extraordinaria conclusión al explicar en un estudio cómo el oxígeno puede
llegar a acumularse en la atmósfera de un planeta, combinarse allí con el
hidrógeno y crear agua tras entrar en ignición. El resultado sería que toda esa
agua caería sobre el planeta en un plazo de tiempo muy corto.
Logran, por primera vez, el entrelazamiento
cuántico de dos objetos macroscópicos
El entrelazamiento es, sin duda, una de
las predicciones más extrañas y sorprendentes de la Física Cuántica. Se trata
de un fenómeno por el cual dos objetos distantes se "entrelazan" de
una forma que desafía tanto al sentido común como a las leyes la física clásica.
No importa la distancia a la que estén dos partículas la una de la otra. Si
están entrelazadas, cualquier variación en una de ellas afecta inmediatamente a
la otra, incluso si ambas se encuentran en extremos opuestos del Universo. En
1935, Albert Einstein expresó su preocupación por este concepto, refiriéndose a
él como "acción fantasmal a distancia".
¿Qué pasará cuando se inviertan los
polos magnéticos de la Tierra?
Desde
hace unos 2.000 años, se va debilitando, una tendencia que se ha acelerado
desde 1840 y que, en realidad, los científicos no comprenden en su totalidad.
Lo que sí saben con seguridad es varía con el tiempo, motivo por el cual el
polo norte magnético no coincide exactamente con el polo norte geográfico.
Las observaciones indican
que, en las últimas décadas, se está produciendo un movimiento acelerado del
polo magnético y que en la actualidad se desplaza a un ritmo de unos 50 km cada
año. Es decir, 125 metros cada día. Si sigue así, en unos 50 años, el polo
norte alcanzará las estepas de Siberia, en Rusia.
No
existen evidencias de que las inversiones de polaridad ocurridas con
anterioridad hayan provocado grandes catástrofes naturales ni hayan amenazado
la supervivencia humana.
el
Homo sapiens actual depende profundamente de la tecnología, y ese puede ser su
telón de Aquiles. En una inversión magnética, durante un corto espacio de
tiempo, el campo sería inexistente. No podría protegernos contra las
radiaciones cósmicas o las tormentas solares, lo que podría arruinar nuestras
redes eléctricas y satélites.
Creado un ‘láser’ de microondas
que funciona a temperatura ambiente:
Investigadores
británicos y alemanes han logrado rescatar casi del olvido una tecnología tan
prometedora que podría oscurecer al láser. Usando un complejo sistema óptico,
han logrado la emisión amplificada de un rayo de microondas a temperatura
ambiente. Su desarrollo podría facilitar en un futuro, las comunicaciones con
el espacio profundo, la informática cuántica o las tecnologías de escáner.
Antes
de que existiera el láser, estuvo el máser. Acrónimo en inglés de amplificador
de microondas por la emisión estimulada de radiación, es, simplificando, un
láser pero para las microondas. Tecnología desarrollada primero en 1954, los
máser existentes necesitan operar a temperaturas de 4K, cercanas al cero
absoluto (−273,15º) o en condiciones de vacío extremo. Eso ha limitado sus
aplicaciones a los relojes atómicos o la radioastronomía. La constelación de
satélites artificiales Galileo, por ejemplo, usa máser de gas hidrógeno.
En
2012, este mismo grupo de investigadores logró crear un máser de estado sólido
que funcionaba a temperatura ambiente. Lo consiguieron usando un material (al
que excitar con la luz) de origen orgánico. Pero, tal y como publicaron
entonces en Nature, este material acumulaba demasiado calor hasta correr el
riesgo de fundirse. Así que solo pudieron demostrar su máser por medio de
emisiones intermitentes de radiación que duraban menos de una milésima de
segundo. Ahora parece que han encontrado la solución en una piedra especial, un
diamante artificial.
La cuarta dimensión, por primera vez en un laboratorio
Izquierda y derecha, delante y atrás y arriba y abajo. Esas son, más el tiempo, las dimensiones en las que se enmarca nuestra existencia, al igual que la de todo el Universo en que vivimos. Pero cada vez son más los científicos que piensan que el nuestro no es un mundo con solo tres dimensiones.
Las matemáticas, en efecto, abren la puerta a una realidad con muchas más dimensionesde las que nos son habituales. Hasta once diferentes, si hacemos caso de la teoría de Cuerdas...
Sin necesidad de llegar tan lejos, toda una corriente de la física se inclina decididamente por la existencia de unacuarta dimensión espacial. Una que, por supuesto, nuestros sentidos no pueden percibir, pero cuyos efectos podrían ser detectados incluso en nuestro universo tridimensional.
La física explica las extrañas canicas que tu vecino deja caer por la noche
En ocasiones, un extraño sonido parece provenir del final del pasillo o del piso de arriba. Se trata de un ruido metálico, que recuerda al de unas canicas rebotando contra el suelo, como si un vecino gracioso se hubiera propuesto perturbar nuestro sueño de madrugada. ¿Qué ha sido eso? ¿Se habrá caído algo? ¿Hay alguien ahí? En realidad, este sonido tiene una explicación física: en las tuberías ocurre un fenómeno, conocido como «golpe de ariete» o «pulso de Zhukowski», que, por efecto de la presión, produce una repetición de sacudidas en las cañerías que se esconden tras las paredes.
La causa del fenómeno está en que el agua es elástica. Cuando el líquido está en reposo o avanza por las cañerías, con los grifos abiertos, no hay ningún problema. Pero si una válvula se cierra de golpe, porque alguien se levanta y usa los grifos o porque una lavadora o un lavavajillas finaliza su programa nocturno, el fluido se encuentra de repente con un muro. El líquido que estaba fluyendo se agolpa contra el cierre. El agua que está más atrás empuja contra la que está delante y se produce una sobrepresión 60 o 100 veces superior a la habitual, lo que tiene dos efectos: el líquido se contrae y la tubería se expande.
Varios
físicos coinciden en señalar que el británico era un gran científico, un gran
divulgador y un personaje singular. La combinación le convirtió en un icono
irrepetible.
Albert
Einstein es uno de los iconos más reconocibles del siglo XX. Su pelo alborotado
y su famosa fórmula «E=mc^2» representan hoy al arquetipo del científico y son
la bandera de la profundísima revolución que supuso la llegada de la
relatividad y la mecánica cuántica.
Postrado
por la ELA, su voz metálica y su silla de ruedas se convirtieron en el símbolo
de la ciencia que estudia los misterios más profundos del Universo.
La
muerte de Hawking, ocurrida el pasado miércoles 14 de marzo, ha dejado al mundo
huérfano de una de las mentes más brillantes, reconocibles y autorizadas.
El
campo científico que inauguró está más vivo que nunca, ahora surge la pregunta
de si alguien podrá coger su testigo y convertirse en una figura tan venerada,
en el genio capaz de marcar un siglo entero.
Pero
quién sabe si volverá a aparecer un personaje tan excepcional como Stephen
Hawking. Quizás él sea uno de esos «fabricantes de mundos», con Pitágoras,
Aristóteles, Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Kepler, Newton y Einstein, que,
según el dramaturgo Bernard Shaw, forjaron la historia.
Átomos en ‘caída libre’ para rastrear los fotones oscuros
Físicos de la Universidad de California en Berkeley han medido con precisión la fuerza que gobierna la carga eléctrica, los imanes y la luz haciendo rebotar esta última contra átomos en caída. Esta medición tiene consecuencias trascendentales para la física que van desde desvelar qué hay en el interior de un electrón hasta comprender el comportamiento de la materia oscura en las galaxias lejanas.
Como explican en un artículo publicado la pasada semana en la revista Science, los científicos han estudiado en detalle cómo reaccionan los átomos de cesio al impacto de los fotones (partículas de luz). Para ello, los lanzaron varios metros hacia arriba en el aparato de medición, y a continuación los bombardearon con fotones mientras caían.
La
NASA detecta una extraña danza de electrones en el espacio
En las
entrañas de la Tierra un núcleo externo de hierro y níquel líquidos giran en
torno a un núcleo sólido. Este interesante fenómeno es responsable de que la
Tierra esté protegida por una capa invisible: el campo magnético terrestre o
magnetosfera. Este escudo detiene y reconduce las partículas eléctricas que
provienen del Sol, y evitan la energía dañe los satélites, que se formen
auroras cerca del ecuador terrestre o que la Tierra pierda su atmósfera. Normalmente,
cuando los electrones procedentes del Sol contactan con el campo magnético
terrestre, comienzan un baile en el que los electrones trazan espirales a lo
largo de las líneas de campo más fuertes, o bien comienzan a moverse en todas
direcciones en las zonas donde esta energía es más débil. Un nuevo estudio
publicado en la revista «Journal of Geophysical Research» ha descubierto qué
ocurre cuando la intensidad del campo magnético es intermedia. Los electrones
adoptan un complejo baile, que combina espirales y rebotes, que no solo disipa
energía, sino que además interviene en el complejo fenómeno de la reconexión
magnética, algo así como el reajuste del campo magnético de la Tierra y del Sol
en respuesta a la tensión que se genera entre ellos. El responsable de esta
observación ha sido la misión Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA:
«Esta misión nos está mostrando la realidad de la reconexión magnética que
ocurre ahí fuera», ha dicho en un comunicado de la NASA Li-Jen Chen, primer
autor el estudio y científico de la misión. En resumen, la MMS mide con gran
precisión la velocidad de las partículas cargadas y la intensidad de los campos
eléctricos y magnéticos. Está constituida por una constelación de cuatro
satélites, que están colocados en forma de pirámide, y cuya misión es analizar
la reconexión magnética. En mitad de su viaje, los cuatro satélites de la MMS
captaron un curioso fenómeno. En regiones donde el campo magnético es moderado
y las corrientes eléctricas viajan en paralelo a sus líneas (estas zonas se
consideran como campos de intensidad media), los instrumentos detectaron una
curiosa interacción entre los campos y los electrones. A medida que los
electrones llegan a esa «barrera» magnética, comienzan a girar en espirales a
lo largo de las líneas de campo, tal como hacen en zonas intensas, pero en
espirales mayores. Además, algunas partículas abandonan esta lámina de
corrientes a través de chorros de alta velocidad, lo que les permiten «robar»
parte de la energía del campo, que poco a poco se va debilitando. Por eso, este
extraño baile es importante para entender mejor el papel de los electrones en
la reconexión magnética y en el proceso de pérdida de energía de los campos
magnéticos.
Aparte de las
cuatro dimensiones que forman el espacio-tiempo, hace décadas que los físicos
han creado una serie de «dimensiones extra». Sirven para explicar determinados
fenómenos cuánticos y situaciones que han ocurrido en algunos puntos concretos
de la historia del Universo. Ahora, un grupo de investigadores ha propuesto que
quizás sería posible obtener huellas de estas dimensiones extra. Han propuesto
que quizás estas serían capaces de causar «ondulaciones» en nuestra realidad,
modificándola imperceptiblemente a través de las ondas gravitacionales.
Confirmar esto allanaría el camino para descubrir algunos de los secretos más
intrigantes del Universo. Te lo cuenta el periodista José Manuel Nieves, en el
videoblog Materia Oscura, sobre estas líneas
Primera
emisión del láser de rayos X más grande del mundo
El XFEL
europeo, el mayor láser de rayos X del mundo, ha alcanzado el último gran hito
antes de su apertura oficial en septiembre. La instalación de 3,4 km de largo,
la mayor parte de la cual se halla situada en túneles subterráneos, ha generado
su primera luz láser de rayos X. Dicha luz posee una longitud de onda de 0,8
nanómetros, unas 500 veces más corta que la de la luz visible. En el primer
“disparo”, el láser tuvo una tasa de repetición de un pulso por segundo, que
más adelante se incrementará hasta 27.000 por segundo. Esta luz láser de rayos
X es extremadamente intensa y mil millones de veces más brillante que la de las
fuentes de luz de sincrotrón convencionales. La longitud de onda de la luz
láser que se puede conseguir corresponde al tamaño de un átomo, lo que
significa que los rayos X pueden ser usados para tomar fotos y películas del
nanocosmos con resolución atómica, por ejemplo, biomoléculas, a partir de lo cual
se podrían desarrollar nuevas terapias o entender mejor la base de ciertas
enfermedades. También se prevé investigar sobre procesos químicos y técnicas
catalíticas, con el objetivo de mejorar su eficiencia o hacerlas más
respetuosas con el medio ambiente, así como investigar materiales, y explorar
condiciones físicas parecidas a las que hay en el interior de los planetas. La
luz láser de rayos X del XFEL europeo fue generada a partir de un haz de
electrones de un acelerador superconductor lineal, el componente clave del
sistema. El Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán),
el principal socio del XFEL europeo, puso en marcha el acelerador a finales de
abril.
Pequeños
láseres para recrear la inmensidad de los astros
En un estudio recientemente publicado en la
revista Science Advances, un grupo internacional de científicos liderado por el
Dr. Jorge Rocca en la Universidad Estatal de Colorado, EE. UU., lograron hacer
este tipo de experimentos con equipamientos mucho más pequeños y compactos que
utilizan pulsos de láser ultra-cortos. María Gabriela Capeluto, investigadora
asistente del CONICET en el Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA,
CONICET-UBA) (Argentina) participó de las investigaciones, específicamente en
el desarrollo de materiales. Tradicionalmente se conocen tres estados de la
materia: gas, líquido y sólido. Pero hay un cuarto, el plasma, que es similar a
un gas cuyas partículas están cargadas electromagnéticamente y que es más
inestable que los otros tres. Un ejemplo de este estado son los relámpagos. Los
nanohilos cilíndricos (decenas de nanómetros de diámetro y varios micrones de
largo) que diseñaron están hechos de níquel y cobalto, tienen un diámetro en el
orden de las decenas de nanómetros y sirvieron para recrear por primera vez en
laboratorio condiciones extremas de energía, presión y temperatura. Durante los
ensayos los investigadores midieron la profundidad con que estas energías
extremas penetran en las nanoestructuras, que fueron diseñadas específicamente
para este experimento para que su composición cambie con la profundidad.
Concluyeron que irradiar con las mayores intensidades disponibles de láser
permitiría que la materia alcance las presiones que ocurren en el interior de
una estrella. Estudiar los plasmas altamente ionizados abre un nuevo camino a
los científicos para comprender la física de ultra alta densidad de energía, es
decir, la que estudia la materia y la radiación bajo condiciones extremas de
presión y densidad de energía. Podría a futuro aplicarse, por ejemplo, para
desarrollar métodos de fusión nuclear controlados por láseres, convertir la
energía óptica de láseres en rayos X eficientemente, y para comprender con más
profundidad los procesos atómicos en astrofísica, así como también para obtener
imágenes de alta resolución de objetos pequeños con alta resolución temporal. Finalmente,
Capeluto destaca la importancia del trabajo colaborativo entre científicos de
diferentes instituciones como la Universidad Estatal de Colorado, EE. UU, el
Lawrence Livermore National Laboratory de EE. UU., el Institut für Theoretische
Physik de la Universidad de Düsseldorf, Alemania y el Departamento de Física de
la Universidad de Buenos Aires. (Fuente: CONICET/DICYT)
Investigadores españoles mejoran la búsqueda de nuevos
bosones de Higgs
La búsqueda
de ‘nueva física’ continúa en el mayor acelerador de partículas del mundo, el
gran colisionador de hadrones (LHC) del CERN. Entre las partículas más buscadas
se encuentran nuevos bosones de Higgs, el principal descubrimiento realizado en
el LHC hasta la fecha y uno de los mayores logros científicos de las últimas
décadas. La existencia de nuevos bosones de Higgs más pesados apoyaría la
validez de teorías como la supersimetría, que resolvería cuestiones como la
naturaleza de la materia oscura. En este campo, un grupo de investigadores del
Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) (España) ha liderado un estudio
con datos del experimento ATLAS del LHC que mejora la búsqueda de nuevos
bosones de Higgs en más de un 50% respecto a análisis anteriores. El estudio se
publicó en portada en el European Physical Journal C. El estudio se basa en los
primeros datos obtenidos por el detector ATLAS con el incremento de energía
logrado en el LHC en 2015, tras dos años de parada técnica. Se logró pasar de 8
teraelectronvoltios (TeV) de energía en las colisiones entre protones del LHC
(suficientes para descubrir el bosón de Higgs en 2012) a 13 TeV. “Esto supone
mayor número de sucesos para estudiar, pero también mayores retos para los
análisis”, dice Luca Fiorini, investigador doctor de la Universidad de Valencia
en el IFIC y editor del artículo. El LHC hace chocar protones en puntos
estratégicos de su anillo de 27 kilómetros de circunferencia para comprobar de
qué están hechos, cuáles son los componentes de la materia que forma el
Universo visible. En esos puntos se colocan grandes detectores que funcionan
como cámaras fotográficas ultrarrápidas, tomando millones de imágenes por
segundo de las colisiones que se producen. Entre esa ingente cantidad de
información, los científicos buscan las imágenes que registran una nueva
partícula, como el bosón de Higgs.
El CERN inaugura un nuevo acelerador de partículas
El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha
inaugurado hoy su nuevo acelerador de partículas lineal, llamado Linac 4, el
más nuevo desde la puesta en marcha del gran colisionador de Hadrones (LHC). El
Linac 4 proporcionará haces de partículas de mayor energía al complejo de
aceleradores del CERN, lo que permitirá al LHC alcanzar una mayor luminosidad,
medida del número de colisiones, a partir de 2021. Tras un periodo de prueba,
el Linac 4 se conectará al sistema de aceleradores del CERN durante la próxima
parada larga de mantenimiento, en 2019-20. El Linac 4 sustituye el antiguo
Linac 2, que entró en funcionamiento en 1978. Será el primer eslabón en la
cadena de aceleradores del CERN, proporcionando haces de protones a un amplio
abanico de experimentos. España, Estado mieEl acelerador lineal (linac, en
inglés) es el primer elemento esencial en una cadena de aceleradores de partículas.
En él, las partículas producidas reciben la aceleración inicial; la densidad e
intensidad de los haces de partículas se establece también en el linac. El
Linac 4 es una máquina de casi 90 metros de largo ubicada 12 metros bajo el
suelo. Su construcción llevó casi una década.mbro del CERN, ha participado en
la construcción del nuevo acelerador inaugurado hoy. El Linac 4 enviará iones negativos de
hidrógeno, que consisten en un átomo de hidrógeno con dos electrones, al Proton
Synchrotron Booster (PSB) del CERN, que acelera después los iones negativos
quitando los electrones. El Linac 4 lleva el haz hasta los 160 MeV de energía,
más de tres veces la energía alcanzada por su predecesor. El aumento de
energía, junto con el uso de iones de hidrógeno, permitirá doblar la intensidad
del haz proporcionado al LHC, lo que contribuirá al incremento de su
luminosidad. La luminosidad es un parámetro que indica el número de partículas
que chocan en un determinado periodo de tiempo. Se prevé que la luminosidad
máxima del LHC se incremente en un factor 5 en 2025, lo que permitirá a los
experimentos acumular 10 veces más datos en el periodo 2025-2035 que en el
periodo anterior. El LHC de Alta Luminosidad proporcionará así medidas más
precisas de las partículas elementales que las obtenidas actualmente, además de
ofrecer la posibilidad de observar procesos inusuales que suceden fuera del
rango de sensibilidad actual del LHC. (Fuente: CPAN/CERN).
En cierta ocasión Albert Einstein dijo bromeado: “Si pones la
mano sobre una estufa caliente durante un minuto, te parecerá que pasa una
hora. Si estás sentado en compañía de una chica bonita durante una hora, te
parecerá que la hora pasa en un minuto. Esto es la relatividad”. El mismo
Einstein decía que el “pasado y el futuro no son sino una ilusión, aunque, eso
sí, muy convincente”. El sueño de poder conocer el futuro o regresar al pasado
ha dado mucho juego en la literatura y el cine: del artefacto steampunk que
ideó H. G. Welles en la novela La máquina del tiempo (Londres, 1895) al De
Lorean tuneado de la saga Regreso al futuro, de Robert Zemeckis, o la serie
española de televisión El Ministerio del Tiempo. Y desde que Einstein integró
al tiempo como la cuarta coordenada (dimensión) de la geometría
espacio-temporal, los viajes comenzaron a ser posibles en la imaginación de
muchos. La teoría de la relatividad es en realidad un conjunto de ecuaciones
que describe de forma comprobada y precisa la realidad: está demostrado que el
tiempo en el reloj de un piloto de avión pasa más despacio que el de los
relojes en tierra, como la teoría predice; y los astronautas de la Estación
Espacial Internacional (ISS) envejecen siete milisegundos menos cada seis meses
que la gente en la Tierra. Según el físico teórico Stephen Hawking, este efecto
de compresión del tiempo implica que, si una persona se pasara media vida
viajando en un avión, su envejecimiento se retrasaría unos segundos. "Por
supuesto", concluía Hawking, "ese efecto beneficioso se vería
compensado con creces por la pésima comida que sirven las líneas aéreas". Einstein
descubrió que la velocidad de la luz (299.792 kilómetros por segundo) es la
misma en todos los sistemas de referencia y constituye el límite máximo
impuesto por la naturaleza. A velocidades próximas a la de la luz (299.792
kilómetros por segundo) el tiempo se ralentiza y casi llega a detenerse. Si
fuese técnicamente posible construir una nave espacial lo suficientemente
rápida, los viajeros no tendrán más que montarse en ella y volver a la Tierra.
Para ellos solo habrán pasado unos meses mientras que en la Tierra serían
varios siglos. Al bajar de la nave, los viajeros podrían conocer al fin el
mundo del futuro y saber quién ganará la UEFA Champions Ligue. Pero viajar al
pasado es otra cuestión. Una fundación americana te organiza un viaje al futuro
por la módica suma de 10 dólares. ¿Cómo? Invirtiéndolos a plazo fijo hasta que,
dentro de 500 años, pongamos por caso, y gracias a los intereses acumulados, se
pueda construir una máquina del tiempo para regresar a buscar a los que
contrataron el servicio. Hay una pega: a velocidades superiores, los relojes
marcharían hacia atrás. Sin embargo, las ecuaciones de Einstein no contemplan
la posibilidad de regresar al pasado, salvo que se viaje más rápido que la luz,
algo imposible. "La mejor prueba de que no es posible viajar al pasado es
que no hemos sido invadidos por hordas de turistas del futuro", declaró en
una ocasión Stephen Hawking.
Todavía hay que construir otros 17, pero el primer imán del
reactor de fusión nuclear ITER ya es una realidad, como puedes leer en Materia.
Mide lo que un edificio de cuatro pisos y pesa lo que un Boeing 747, y cuando
esté con sus compañeros, formando un anillo de 18 imanes, será capaz de
contener una estrella: un trozo de materia donde reina la fusión entre pares de
átomos de hidrógeno (cada uno con un protón), para generar átomos de helio (dos
protones) y un montón de energía limpia e inagotable. La previsión de sus
gestores es que el ITER esté en marcha en 2025. Si lo consiguen, será la mayor
revolución energética desde el descubrimiento del fuego, y mucho menos
contaminante que él. Ya era hora de que los Homo sapiens nos pusiéramos al día.
El fuego lo inventó el Homo erectus, en una humillación prehistórica. De
Freeman Dyson a Michio Kaku, los físicos han calculado que la energía solar es
el único futuro posible. Todas las reservas de combustibles fósiles (y de
uranio) que quedan en el planeta no suman más que la energía que nos llega del
Sol en un año. Incluso los combustibles fósiles son energía solar, solo que en
diferido. Fue el Sol quien alimentó la construcción de aquellos cuerpos
vegetales y microbios que ahora recuperamos del subsuelo en nuestras plantas
petrolíferas. El problema, naturalmente, es que no sabemos aprovechar toda esa
energía solar que llega a nuestro planeta. Y, aun cuando aprendamos a usarla,
eso no será más que una mínima fracción de lo que emite nuestra estrella. De
ahí la esfera de Dyson, que este físico ideó para capturar todo fotón que
escape del Sol, mediante un enjambre de satélites que lo rodee y nos trasmita
su energía a la Tierra. Nuestro futuro depende de la energía solar. Pero hay otra forma de usar la energía solar,
y es imitarla en la Tierra. La razón por la que el Sol brilla y emite energía
es la fusión nuclear: la combinación de dos átomos de hidrógeno para producir
uno de helio que mencionamos antes. La energía nuclear actual es de fisión:
consiste en romper los átomos de uranio o plutonio, que son enormes a las
escalas atómicas, generando unos residuos radiactivos de larguísima duración
que suponen una hipoteca para las generaciones futuras. La energía nuclear de
fusión, por el contrario, es limpia –ni emite dióxido de carbono ni genera
residuos radiactivos de larga duración— y su fuente es virtualmente inagotable,
porque será el agua del mar. Mientras no sepamos aprovechar la energía del Sol,
la mejor solución será imitarla en tierra firme. Solo faltan ocho años, y ya
tenemos el primer imán.
La
nanotecnología es la disciplina que estudia y analiza las propiedades que tiene
la materia en la nanoescala. Algunas de estas propiedades están muy bien
caracterizadas, como la conducción eléctrica en sistemas nanoscópicos (formados
incluso por sólo unos pocos átomos). Sin embargo, aunque se conoce que el
fenómeno tiene un origen electromagnético, todavía no se ha medido con
exactitud la cantidad de calor que intercambian dos objetos cuando se acercan a
distancias nanométricas. Hasta hace poco, no era posible medir
experimentalmente este fenómeno ni tampoco estudiarlo computacionalmente en
geometrías complejas, ya que no existían las herramientas necesarias para
hacerlo.En los últimos años, distintos grupos han realizado los primeros
estudios experimentales sobre la emisión de calor en este régimen, obteniendo
resultados contradictorios. De hecho, algunos investigadores han medido una
emisión térmica entre dos superficies de oro que es hasta mil veces mayor que
la predicha por la teoría básica del electromagnetismo. Por tanto, dentro de la
disciplina es fundamental llevar a cabo nuevos trabajos que solucionen esta
discrepancia y mejoren la comprensión de este fenómeno. Ahora, un equipo internacional, formado por
físicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) (España) y la Universidad de
Michigan (EE.UU.), ha llevado a cabo un estudio sobre la transferencia
radiativa (electromagnética) de calor en la escala subnanométrica.
Concretamente, han logrado medir la transferencia de calor entre una punta STM
de oro y un sustrato del mismo material cuando la separación entre ambos era
desde unos pocos Ångström hasta 5 nanómetros. Los resultados, publicados en
Nature Communications, muestran que, cuando se limpian sistemáticamente las
superficies de oro, la emisión térmica pasa de ser extremadamente alta a tomar
valores muy bajos, compatibles con los obtenidos mediante cálculos numéricos
realizados en el marco de la teoría del electromagnetismo. “El estudio sugiere
por tanto que la transferencia extraordinaria encontrada en experimentos
anteriores se debe a la presencia de contaminantes entre la punta y la muestra.
Estas partículas podrían proporcionar un canal de conducción térmica que diera
lugar a las señales tan altas medidas en trabajos anteriores”, señalan los
investigadores. Estas conclusiones son fundamentales para el desarrollo de
nuevas técnicas capaces de medir la emisión térmica en escalas nanométricas.
Además, el trabajo sienta las bases para el desarrollo de nuevas tecnologías
basadas en la radiación térmica en la nanoescala, como el grabado magnético
asistido por calor o la creación de células termo-fotovoltaicas que presenten
mayor eficiencia. Además de investigadores estadounidenses, el estudio lo
firman los físicos Víctor Fernández-Hurtado, Johannes Feist, Francisco J.
García-Vidal y Juan Carlos Cuevas, del Centro de Investigación de Física de la Materia
Condensada (IFIMAC) de la UAM. (Fuente: UAM)
Observan
por vez primera el movimiento de átomos en un escurridizo fenómeno de la física
El movimiento
de átomos a través de un material puede causar problemas bajo ciertas
circunstancias. La microscopía electrónica con resolución atómica ha permitido
a unos investigadores observar por vez primera un fenómeno que ha eludido a los
científicos expertos en materiales durante muchas décadas. En ciertos contextos
técnicos, es extremadamente importante que se mantengan los límites entre
capas. Un ejemplo lo tenemos en la tecnología de las películas ultradelgadas,
que se caracteriza por el uso de películas de varios materiales colocadas unas
sobre las otras. El movimiento inducido térmicamente de los átomos a través de
un material, la difusión, es algo bien conocido en física. Una clase especial
de difusión a lo largo de defectos lineales en un material fue propuesta ya en
la década de 1950, pero durante décadas no ha dejado de ser un concepto teórico
y los investigadores nunca han conseguido observarla directamente. En su lugar,
habitualmente se aplican modelos teóricos y métodos indirectos para medir ese
fenómeno, conocido como difusión en tubo de dislocación. Unos investigadores de
la Universidad de Linköping en Suecia, y de la de California en Berkeley,
Estados Unidos, han conseguido ahora finalmente observar la migración de átomos
entre las capas de una película delgada. El equipo de Magnus Garbrecht
(Universidad de Linköping) utilizó microscopía electrónica de barrido por
transmisión, con una resolución tan alta que fue posible visualizar las
posiciones de los átomos individuales en el material. La muestra que estudiaron
fue una película delgada en la cual unas capas de un metal, el nitruro de
hafnio, de alrededor de cinco milmillonésimas de metro de grosor, se alternan
con capas de un semiconductor, nitruro de escandio. Las propiedades de las
capas alternadas de esos dos materiales hacen de esta película un candidato
adecuado para su uso en, por ejemplo, tecnología de recubrimiento y
microelectrónica. Es muy importante, por razones de estabilidad, que las capas
de metal y de semiconductor no se mezclen. Los problemas aparecen si los átomos
experimentan difusión a través de una entrecapa que forme un puente cerrado
entre las capas en la película, algo parecido a un cortocircuito eléctrico.
Se trata de un péndulo simple en el que una esfera pesada unida a un largo hilo metálico es libre de oscilar en cualquier dirección. Teóricamente en un péndulo el plano de oscilación se mantiene fijo en el espacio. Pero como resultado de la rotación de la Tierra, el plano de oscilación del enorme péndulo de Foucault gira lentamente. en concreto el giro depende de la latitud en la que nos encontremos, de tal modo que en los polos completa una revolución cada 24 horas. Fue inventado por el físico francés Jean Bernard León Foucault (1819-68) en 1851, y empleado por él mismo para mostrar de manera visual en un experimento la rotación terrestre.
Foucault lo puso a prueba en el centro de la cúpula del Panteón de París (Francia), con un hilo de acero de 68 metros de longitud, una bola de cobre de 30 kilogramos y una capa de arena en el suelo que el péndulo rozaba con una fina punta metálica, de manera que en una hora el dibujo sobre la arena mostró a los presentes que, para sorpresa de todos, el péndulo "había girado" varios grados. Hoy este bello experimento se reproduce en infinidad de museos de ciencia de todo el mundo.
"Actualmente aún nos esforzamos por saber por qué estamos aquí y de dónde venimos realmente."
"Dios no sólo juega a los dados: a veces los tira donde no podemos verlos."
"La inteligencia es la habilidad de adaptarse a los cambios."
"Solo somos una raza avanzada de primates en un planeta menor de una estrella ordinaria. Pero podemos entender el universo."
"Incluso la gente que afirma que no podemos hacer nada para cambiar nuestro destino, mira antes de cruzar la calle."
"El universo no solo tiene una historia, sino cualquier historia posible."
"Para sobrevivir, los seres humanos tienen que consumir alimento, que es una forma ordenada de energía, y convertirlo en calor, que es una forma desordenada de energía."
"Si descubrimos una teoría completa, con el tiempo habrá de ser, en sus líneas maestras, comprensible para todos y no únicamente para unos pocos científicos."
Nosotros nos sumergimos en ella porque nuestro peso vence a la llamada tensión superficial, una fuerza que aparece entre las moléculas de agua. Ahora bien, si solo fuera un 5% más intensa no podríamos meternos en la piscina.
Sin embargo hay un tipo de fluidos que poseen unas propiedades muy peculiares y que nos pueden permitir caminar por encima de ellos. Los líquidos que conocemos, como el agua o la leche, fluyen siempre de la misma forma independientemente de la presión a la que estén sometidas. Esto es, que su viscosidad, la resistencia a fluir, no cambia y siempre es la misma. Pero hay otras sustancias, como por ejemplo el ketchup, que no siguen esta regla: son los llamados fluidos no-newtonianos. En este caso su viscosidad varía dependiendo de la presión que se aplique sobre ellos. En el caso del ketchup cuando está dentro del bote es espeso pero si lo agitamos su viscosidad disminuye y se hace más líquido, algo necesario si queremos añadirlo a nuestra hamburguesa.
¿Cómo se escucharía nuestra voz en otros planetas?
Claro que no sería igual que en la Tierra. Primero tenemos la diferente velocidad del sonido que existe en cada planeta; una velocidad que depende tanto de la composición de la atmósfera como de la temperatura a la que se encuentra.
Todos sabemos que en nuestro planeta, en condiciones normales, el sonido se propaga a unos 340 metros por segundo. Esto quiere decir que un rayo que golpea el suelo a 10 kilómetros de nosotros lo escuchamos 29 segundos después. En la superficie marciana tardaríamos 44 segundos en oírlo, pues allí el sonido se propaga un 30% más despacio. En Venus, cuya atmósfera es mucho más densa, el sonido del trueno lo escucharíamos 24 segundos después de ver el rayo. Claro que rapidez, lo que se dice rapidez, la tenemos en Júpiter y Saturno. Allí el trueno lo escucharíamos 12 y 13 segundos después respectivamente.
Si quisiéramos hablar en Marte, siempre y cuando pudiésemos respirar en su liviana y letal atmósfera compuesta esencialmente por dióxido de carbono, lo tendríamos bastante complicado. Aun el grito más potente que pudiera salir de nuestros pulmones quedaría reducido a un susurro debido a la baja densidad de su atmósfera. De hecho, nuestra voz sonaría como si sufriéramos de laringitis. Eso sí, los sonidos no nos parecerían tan diferentes como en la Tierra y podríamos reconocer un gran número de ellos. La situación en Venus sería totalmente distinta. Con una presión atmosférica 90 veces superior a la de la Tierra -similar a la que encontramos un kilómetro por debajo de la superficie del mar-, el escaso sonido que hay en nuestra biblioteca del barrio se escucharía como si dos personas conversaran en la calle, lo cual a su vez sonaría como el ruido de fondo que hay en una empresa normal. Los vendedores de tapones para los oídos se forrarían en Venus.
La desintegración radiactiva que elude a los físicos
Esta semana se publica en la revista Nature un nuevo avance en la búsqueda de la llamada desintegración doble beta sin neutrinos (0νββ decay), una desintegración radiactiva que, si se encontrara, demostraría que los neutrinos son sus propias antipartículas.
Esto sería un hallazgo revolucionario, porque hay ciertas extensiones del modelo estándar de la física de partículas que pueden explicar el dominio de la materia sobre la antimateria en el universo si se asume que neutrinos y antineutrinos son lo mismo.
Si esto es cierto, entonces debería existir una forma de desintegración, la 0νββ decay, en la que un núcleo atómico se disocia y emite dos electrones y ningún neutrino. El problema es que es extremadamente inusual y muy lenta.
La vida media para la desintegración doble beta sin neutrinos es por lo menos 15 órdenes de magnitud más larga que la edad del universo, lo que significa que tarda billones de años de media en producirse y que se requiere la supresión de todas las señales de fondo que puedan interferir en su detección.
Este último punto es el que ha superado la colaboración científica GERDA (GERmanium Detector Array), un experimento localizado bajo tierra en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso (Italia) para detectar la elusiva desintegración usando un isótopo del germanio: el germanio 76 (76Ge).
Los
átomos consisten en electrones que orbitan un núcleo. Cuando los electrones se
mueven de una órbita a otra, absorben o emiten luz en longitudes de onda
específicas formando el espectro del átomo. Cada elemento tiene un espectro
único, que esencialmente determina su color. Por ello la espectroscopia es una
herramienta muy usada en muchas áreas de la física, la astronomía y la química
puesto que ayuda a caracterizar átomos y moléculas y sus estados internos. En
astrofísica, por ejemplo, analizar el espectro de la luz emitida por estrellas
lejanas permite determinar su composición.
Con los
límites experimentales, el resultado no muestra diferencia comparado con la
equivalente línea espectral del hidrógeno, lo que está den acuerdo con el
Modelo Estándar de física de partículas, la teoría que describa mejor las
partículas y las fuerzas que actúan entre ellas, que establece que hidrógeno y
anti-hidrógeno deben tener idénticas características espectroscópicas.
Casi un
siglo después de que fuera postulado teóricamente, unos científicos han
conseguido crear uno de los materiales más raros y quizás más valiosos del
planeta.
El
material, hidrógeno atómico metálico, ha sido creado por el equipo de Issac
Silvera y Ranga Dias, de la Universidad Harvard en Cambridge EEUU.
Se cree
que el material tendrá una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la de
superconductor a temperatura ambiente.
Para
crearla, Silvera y Dias comprimieron una diminuta muestra de hidrógeno bajo una
presión de 495 giga pascales, mayor que la del centro de la Tierra. A esas
presiones extremas, el hidrógeno molecular sólido se descompone, y las
moléculas firmemente ligadas entre sí se disocian para transformarse en
hidrógeno atómico, que bajo tales condiciones se comporta como un metal.
Si bien
el trabajo abre una puerta hacía un mejor conocimiento de las propiedades generales
del hidrógeno, también ofrece pistas atractivas sobre nuevos materiales
potencialmente revolucionarios.
Este
verano, una pequeñita caja volará hacía la Estación Espacial Internacional,
donde se creará el lugar más frío del universo.
Dentro
de esa caja se usarán láseres, una cámara de vacío y un “cuchillo”
electromagnético para anular la energía de las partículas de gas,
ralentizándolas hasta que estén casi inmóviles.
Este
conjunto de instrumentos se llama Cold Atom Laboratory y fue desarrollado por
el laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa en Pasadena California.
CAL está
en las etapas finales de montaje en el JPL, siendo preparado para su viaje al
espacio de agosto de este año.
La
desintegración radiactiva que elude a los físicos.
Esta
Semana se publica en la revista Nature un
nuevo avanece en la búsqueda de la llamada desintegración doble beta sin
neutrinos, una desintegración radiactiva que, si se encontrara, demostraría que
los neutrinos son sus propias antipartículas.
Esto
sería un hallazgo revolucionario, por que hay ciertas extensiones del modelo
estándar de la física de partículas que pueden explicar el dominio de la
materia sobre la antimateria en el universo si se asume que neutrinos y
antineutrinos son lo mismo. Si esto es cierto entonces debería existir una
forma de desintegración, en la que un núcleo atómico se disocia y emite dos
electrones y ningún neutrino. El problema es que es extremadamente inusual y
muy lenta.
La
carrera por hacer el chip más pequeño del mundo
“Se
habla mucho del fin de La Ley de Moore, pero nosotros estimamos que le quedan
al menos diez años de vida”, dice Simón Viñals, director de la Tecnología de
Intel Iberia, “hay abiertas muchas líneas de investigación en nuevos materiales
y tecnologías”. A finales de marzo la empresa celebró en San Francisco un
congreso centrado en la célebre ley, en que presentó sus nuevos transistores de
10 nanómetros (las anteriores tecnologías eran de 45, 32, 22 y 14 nanómetros).
Ahora,
en un milímetro cuadrado caben cien de estos ingenios. Un átomo de silicio mide
en torno a 0,24 nanómetros y la Universidad de Berkeley ha llegado a presentar
prototipos de transistor de 1 nanómetro: el límite anda cerca. En el congreso,
el vicepresidente de Intel, Stacy J. Smith, explicó que si el progreso de otras
disciplinas hubiera avanzado al ritmo de la ley de Moore, ya podríamos viajar
trescientas veces más rápido que la velocidad de la luz, alimentar a la
población mundial con un solo kilómetro cuadrado de terreno o viajar al Sol
usando solo unos litros de gasolina.
“En un
microprocesador, en los años setenta, había dos mil transistores: el número de
espectadores que cabe en un teatro. Hoy en ese teatro hemos conseguido meter mil
millones de personas, es decir, hay mil millones de transistores en un
procesador”.
¿Cómo se escucharía
nuestra voz en otros planetas?
Claro que no sería igual que en la Tierra.
Primero tenemos la diferente velocidad del sonido que existe en cada planeta;
una velocidad que depende tanto de la composición de la atmósfera como de la
temperatura a la que se encuentra. Todos sabemos que en nuestro planeta, en
condiciones normales, el sonido se propaga a unos 340 metros por segundo. Esto
quiere decir que un rayo que golpea el suelo a 10 kilómetros de nosotros lo
escuchamos 29 segundos después. En la superficie marciana tardaríamos 44
segundos en oírlo, pues allí el sonido se propaga un 30% más despacio. En
Venus, cuya atmósfera es mucho más densa, el sonido del trueno lo escucharíamos
24 segundos después de ver el rayo. Claro que rapidez, lo que se dice rapidez,
la tenemos en Júpiter y Saturno. Allí el trueno lo escucharíamos 12 y 13
segundos después respectivamente. Si quisiéramos hablar en Marte, siempre y
cuando pudiésemos respirar en su liviana y letal atmósfera compuesta
esencialmente por dióxido de carbono, lo tendríamos bastante complicado. Aun el
grito más potente que pudiera salir de nuestros pulmones quedaría reducido a un
susurro debido a la baja densidad de su atmósfera. De hecho, nuestra voz
sonaría como si sufriéramos de laringitis. Eso sí, los sonidos no nos
parecerían tan diferentes como en la Tierra y podríamos reconocer un gran
número de ellos. La situación en Venus sería totalmente distinta. Con una
presión atmosférica 90 veces superior a la de la Tierra -similar a la que
encontramos un kilómetro por debajo de la superficie del mar-, el escaso sonido
que hay en nuestra biblioteca del barrio se escucharía como si dos personas
conversaran en la calle, lo cual a su vez sonaría como el ruido de fondo que
hay en una empresa normal. Los vendedores de tapones para los oídos se
forrarían en Venus.
Teletrasnportar por
primera vez información entre dos átomos
Un equipo de
científicos del Joint Quantum Institute (JQI), de la Universidad de Maryland y
de la Universidad de Michigan, ha conseguido teletransportar información entre
dos átomos situados en dos recintos no conectados entre sí, y separados por una
distancia de un metro.
Este logro supone un
paso significativo hacia el procesamiento cuántico de información, esto es,
hacia la creación de los ansiados ordenadores cuánticos.
Anteriormente si se
había logrado la teletransportación con fotones a través de muy largas
distancias, con fotones y conjuntos de átomos, y con dos átomos cercanos, con
la acción intermediaria de un tercer átomo, pero nunca se había proporcionado
un medio útil de almacenamiento y gestión de la información cuántica a larga
distancia.
Según publica la
revista Science los científicos informan que, con su método, tal transferencia
de información de átomo a átomo puede recuperarse con una exactitud perfecta en
un 90% de las veces.
Los investigadores
aseguran que el sistema desarrollado podría sentar las bases para un “repetidor
cuántico” a gran escala. Un repetidor cuántico permitiría entrelazar las
memorias cuánticas a través de vastas distancias.
Todos estos pasos
resultan esenciales para el desarrollo de un nuevo concepto de información
basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, que promete
llegar a abrir increíbles posibilidades al procesamiento de datos. Los
especialistas vaticinan la realidad cuántica llegará a revolucionar el mundo de
la información.
http://www.novaciencia.com/category/fisica/
¿Es posible alcanzar el
Cero Absoluto de
temperatura?
Unos físicos han
enfriado un objeto mecánico a una temperatura inferior a la que se creía hasta
ahora posible, por debajo del llamado “límite cuántico”. Los experimentos y la
nueva teoría surgida a raíz de ellos mostraron que un tambor mecánico
microscópico (una membrana de aluminio que vibra) podía ser enfriado a menos de
una quinta parte de un solo cuanto, o paquete de energía, menos que lo
pronosticado por la física cuántica. En teoría, la nueva técnica podría ser
utilizada para enfriar objetos hasta el cero absoluto, la temperatura en la que
la materia carece de casi toda energía y movimiento. Los resultados obtenidos por el equipo del
físico John Teufel, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en
Estados Unidos, han resultado ser toda una sorpresa para los expertos de este
campo.
El tambor, de 20 micrómetros de diámetro y 100
nanómetros de grosor, está incrustado en un circuito superconductor diseñado
para que el movimiento del tambor influya en las microondas que rebotan dentro
de un espacio hueco conocido como cavidad electromagnética. Las microondas son
una forma de radiación electromagnética, así que son en la práctica una forma
de luz invisible, con una longitud de onda más larga que la de la luz visible y
una frecuencia inferior a la de esta.
El nuevo
experimento del NIST añade un novedoso giro a la cuestión: el uso de “luz
comprimida” para controlar el circuito del tambor. Comprimir es, en este
contexto, un concepto de la mecánica cuántica en la que se desplaza el
"ruido", o fluctuaciones no deseadas, desde una propiedad útil de la
luz a otro aspecto que no afecte al experimento. Estas fluctuaciones cuánticas
limitan el límite inferior de las temperaturas que se puede alcanzar con las
técnicas de enfriamiento convencionales. El equipo del NIST utilizó un circuito
especial para generar fotones de microondas que fueron purificados o
desprovistos de fluctuaciones de intensidad, que redujeron el calentamiento no
deseado del tambor.
Una nueva teoría
ofrece explicación a por qué el núcleo interno de hierro cristalizado de la
Tierra es sólido, pese a que la temperatura es más alta que en la superficie
del Sol. Girando dentro del núcleo fundido de la Tierra hay una bola de cristal
- en realidad una formación masiva de hierro cristalizado casi puro - casi del
tamaño de la Luna. La comprensión de esta característica extraña e inobservable
de nuestro planeta depende de conocer la estructura atómica de estos cristales
- algo que los científicos han estado tratando de hacer durante años.
Como ocurre con
todos los metales, las estructuras cristalinas a escala atómica del hierro
cambian dependiendo de la temperatura y la presión a la que se expone el metal.
Los átomos se empaquetan en variaciones de formaciones cúbicas, así como
hexagonales. A temperatura ambiente y presión atmosférica normal, el hierro
está en lo que se conoce como una fase cúbica centrada en el cuerpo (BCC), que
es una arquitectura de cristal con ocho puntos de esquina y un punto central.
Pero a una presión extremadamente alta, las estructuras cristalinas se
transforman en formas hexagonales de 12 puntos, o en una fase cerrada (HCP). Normalmente,
la difusión destruye las estructuras cristalinas convirtiéndolas en líquido. En
este caso, la difusión permite que el hierro preserve la estructura BCC.
"La fase BCC pasa por el lema:" Lo que no me mata me hace más fuerte
", dice Belonoshko. "La inestabilidad mata la fase BCC a baja
temperatura, pero hace que la fase BCC sea estable a alta temperatura". Dice
que esta difusión también explica por qué el núcleo de la Tierra es
anisotrópico -es decir, tiene una textura que es direccional- . Esto explica
por qué las ondas sísmicas viajan más rápido entre los polos de la Tierra, que
a través del ecuador.
La predicción
abre el camino para comprender el interior de la Tierra y, finalmente, para
predecir el futuro de la Tierra, dice Belonoshko.
Unos físicos han
creado una nueva forma de materia, un supersólido, que combina las propiedades
de los sólidos con las de los superfluidos. Se puede decir que el supersólido
es cristalino y superfluido al mismo tiempo.
Usando láseres
para manipular un gas superfluido conocido como condensado de Bose-Einstein, el
equipo de Wolfgang Ketterle, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT),
en Cambridge, Estados Unidos, consiguió hacer que el condensado entrara en una
fase cuántica de la materia, caracterizada por poseer una estructura rígida
(como un sólido) y por ser capaz de fluir sin viscosidad (una característica
fundamental de un superfluido). El equipo de Ketterle utilizó una combinación
de enfriamiento por láser y de métodos de enfriamiento por evaporación,
codesarrollados originalmente por Ketterle, para enfriar átomos de sodio hasta
temperaturas de solo unas fracciones de grado por encima del Cero Absoluto. Los
átomos de sodio tienen una conducta propia de bosones, debido a su número par
de nucleones y electrones. Cuando son enfriados hasta casi el Cero Absoluto,
los bosones forman un estado superfluido de gas diluido, el cual se denomina
condensado de Bose-Einstein, o BEC (por sus siglas en inglés).
Ketterle codescubrió los BECs, un hallazgo por
el que recibió en 2001 el premio Nobel de física.
Una
técnica explica el comportamiento termodinámico de sistemas complejos de
biomoléculas
La mayor parte de las medidas termodinámicas de
reacciones de unión entre moléculas se basan en la validez de la ley de acción
de masas y la suposición de una solución diluida. Sin embargo, los sistemas
biológicos relevantes, como la unión alostérica de ligando-receptor, la
aglomeración macromolecular o el plegamiento anómalo de moléculas, no cumplen
estas suposiciones y requieren un modelo de reacción particular.
Un equipo de investigadores de la
Universidad Barcelona (UB) (Catalunya, España) ha utilizado un modelo
independiente para determinar propiedades termodinámicas de sistemas complejos
de biomoléculas como por ejemplo energías de unión, selectividad química, o
alosteridad —es decir, capacidad de unión fuera de los núcleos activos— de
ácidos nucleicos y péptidos.
El trabajo, publicado en la
revista Science, se ha llevado a cabo íntegramente en el Small Biosystems Lab
de la UB, laboratorio dirigido por Fèlix Ritort. También han participado en el
estudio Joan Camuñas y Anna Alemany, del mismo laboratorio.
“Esta investigación ha permitido
extender los teoremas de fluctuaciones más allá de las reacciones de
plegamiento unimolecular, uniendo la termodinámica de los sistemas pequeños y
las leyes básicas del equilibrio químico. Además, se podría aplicar una
aproximación similar a sistemas más complejos, como las interacciones
ARN-proteína y proteína-proteína”, explica Ritort.
Las energías de unión son valores
clave para poder determinar el destino de las reacciones intermoleculares, y
las técnicas de fuerzas —como las pinzas ópticas aplicadas a moléculas
individuales— se pueden utilizar para tirar de complejos individuales
ligando-ADN, lo que permite detectar los diferentes puntos de unión uno a uno.
Sabemos que todo cuerpo absorbe y emite radiación en
todas las frecuencias en cantidades que dependen de su temperatura. Por
ejemplo, el lector de este artículo, puede estar recibiendo radiación
procedente del Sol y emitir calor por ello. Dicho calor, puede detectarse con
una cámara de infrarrojos.
Pero, ¿qué ocurre si queremos
estudiar la radiación emitida por un cuerpo? Lo primero que tenemos que hacer
es aislarla. Para ello, ideamos un objeto teórico que absorbe toda la luz y
toda la energía radiante que incide sobre él, y nada de la radiación incidente
se refleja o pasa a través de él. A este cuerpo teórico se le denomina cuerpo
negro, nombre que fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862.
Un
nuevo descubrimiento muestra que bajo ciertas condiciones especiales, los
electrones pueden atravesar una abertura estrecha en una pieza de metal a gran
velocidad y más fácilmente que lo que la teoría tradicional sostiene.
Este flujo “superbalístico” se parece al comportamiento de
los gases que fluyen a través de una abertura angosta, pero sin embargo tiene
lugar en un estado de la mecánica cuántica en el que los electrones son
fluidos.
El hallazgo es obra del equipo de Leonid Levitov, del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, y
Gregory Falkovich, del Instituto Weizmann en Israel.
En estos pasadizos angostos, para que los electrones se
muevan a través de una sección de metal que se estrecha hasta un punto, resulta
que cuantos más, mejor: grandes grupos de electrones se mueven más rápido que
un número pequeño de ellos atravesando el mismo cuello de botella.
El comportamiento parece paradójico. Es como si una
muchedumbre que intentara pasar por una puerta todos a la vez descubriera que
pueden atravesarla más rápido que una sola persona pasando sola y sin
obstáculos. Pero los científicos han sabido desde hace casi un siglo que esto
es exactamente lo que sucede con los gases que pasan a través de una abertura
diminuta, y el comportamiento puede explicarse a través de la física.
Para
un enamorado de lafísicay eljazzun libro tituladoEl jazz de la física ejerce
la atracción gravitatoria de un agujero negro y hace volar la mente por los
confines del cosmos. Los que solo aman una de esas dos materias, o ninguna,
pueden leer esta obra y dejarse arrastrar por el influjo de lasrelaciones ocultas entre disciplinas
dispares, por el inmenso poder creativo de la metáfora.
Investigadores vascos crean la lente más
pequeña del mundo.
Investigadores del Centro de Física de Materiales deSan Sebastiány
el Donostia Physics Center (DIPC) han creado la lente "más pequeña del
mundo" capaz de concentrar luz en dimensiones inferiores a las de un
átomo. La investigación se ha realizado en colaboración con la Universidad de
Cambridge.
El trabajo, publicado por la revistaScience, ha
sido financiado por el proyecto del programa de investigación científica y
técnica de excelencia del Ministerio de Economía y Competitividad así como por
el Consejo de Investigación en Ciencias Físicas del Reino Unido y el programa
Winton de Física para la sostenibilidad.
Durante siglos, los científicos han creído que la luz
no podía ser enfocada por debajo de un tamaño inferior a su longitud de onda,
del orden de una millonésima de metro, según explica en un comunicado Javier
Aizpurua, del Centro de Física de Materiales y del DIPC.
Para el hallazgo de la lente, el equipo de
investigadores experimentales de Cambrigde, liderado por Jeremy Baumberg, ha
utilizado oro altamente conductor con el que han fabricado la cavidad óptica
"más pequeña del mundo".
El Centro de Física de Materiales explica que,
"de la misma manera que una mano con una púa percute sobre las cuerdas de
una guitarra, la energía de la luz puede activar las vibraciones de un
determinado enlace química de una molécula".
Con este trabajo han conseguido que la luz localizada
en la cavidad active las vibraciones de una molécula cercana, en lo que podría
entenderse "como una guitarra activada por luz".
Era
el 11 de febrero de 2016 cuando el Observatorio de Interferometría Láser de
Ondas Gravitacionales de EE UU (LIGO, por sus siglas en inglés)anunció un descubrimiento sin
precedentesy muy esperado
que venía a confirmar la teoría sobre las ondas gravitacionales que Albert
Einstein había formulado cien años antes.
Por
primera vez, los científicos lograron observar las ondas gravitacionales,
ondulaciones en el espacio-tiempo producidas por un evento catastrófico en el
universo, en este caso, la fusión de dos agujeros negros a más de 1,3 billones
de años luz de distancia.
El
Grupo de Relatividad y Gravitación (GRG) de laUniversidad de las Islas Baleares(UIB) es el
único en España que ha participado en este histórico éxito científico.
ParaScience, el avance cambia
todo el panorama científico y que ha seleccionado como su descubrimiento del
año 2016.
El libro 'Fenómenos cotidianos' descubre la
ciencia de andar por casa a la vez que explica con detalle los fundamentos de
la disciplina
La física está presente
en un huevo duro, en una pompa de jabón y en las olas del mar. ¿No lo creen?
Son ejemplos perfectos para explicar términos científicos como la inercia, la
tensión superficial y la difracción. A través de elementos cotidianos se puede
observar fácilmente cómo influye esta materia en la vida cotidiana mucho más de
lo que cualquiera podría pensar. Se encuentra en la cocina, en el baño, en el
coche y en las vacaciones en la playa. Solo basta fijarse un poco y algunos
conocimientos de los que dejaron en herencia científicos como Newton o Galileo.El libroFenómenos
cotidianos, de Alberto Pérez Izquierdo, descubre al lector
esta física de andar por casa a la vez que explica con detalle los fundamentos
de la materia.
El 25 de marzo, el acelerador de
partículas más potente del mundo volvió a funcionar de nuevo tras su parón
invernal de cada año. Las máquinas y experimentos han estado poniéndose a punto
con haces de baja intensidad y las primeras colisiones entre protones, y ahora
el LHC y todos sus experimentos están preparados para tomar una gran cantidad
de datos.
Tras este corto periodo de calibración,
los técnicos del LHC incrementarán la intensidad de los haces hasta que la
máquina produzca un número mucho mayor de colisiones.
"El LHC está funcionando
perfectamente", opina el Director de Aceleradores y Tecnología, Frédérick
Bordry. "Tenemos un objetivo ambicioso para 2016, puesto que planeamos
conseguir alrededor de seis veces más datos que en 2015".
“Si
usted piensa que entiende la mecánica cuántica es que no la ha entendido”. La
frase es del premio Nobel de FísicaRichard Feynman. Es complicado entender una dimensión en la que
los objetos pueden estar en dos lugares diferentes o estar al mismo tiempo a tu
derecha y a tu izquierda. Es el mundo de las cosas ínfimas, en el que existen
otras reglas de juego. Un universo de misterios y de contradicciones.
Rafael
Andrés Aleman pone un ejemplo muy claro sobre el trabajo de los investigadores
en el libroMundo
cuántico. Guía de viaje para peatones, segunda entrega de la
colecciónDescubrir la ciencia, que se publica este domingo con EL PAÍS. “El universo podría
ser un revoltijo, como la habitación de un adolescente en vacaciones. Pero
igual que sucede con la habitación del adolescente, esa aparente falta de orden
lo es solo para nosotros. Los ocupantes de la estancia saben perfectamente
dónde se encuentra cada cosa”
Hallan la ‘receta’ de Newton para
convertir metales en oro o plata
El físico inglés propone en
un manuscrito la fórmula para crear 'mercurio sófico', un ingrediente
fundamental de la sustancia llamada 'piedra filosofal'
Científicos de la Chemical
Heritage Foundation de EE UU han hallado un manuscrito deIsaac Newtonen el que se muestra la fórmula dela piedra filosofalpara transformar cualquier metal en oro o
plata. La piedra filosofal es una sustancia alquímica de la que se dice
que es capaz de convertir los metales bases como el plomo, el hierro o el
bronce en metales preciosos.
Este documento del famoso
físico inglés había
estado en manos privadas durante la mayor parte del siglo XX y, en febrero, la Chemical
Heritage Foundation obtuvo el texto a través de una subasta, según publicanThe Washington Post y la CNN. Ahí fue cuando los
expertos se dieron cuenta de que el documento del siglo XVII es una copia a
mano realizada por el propio Newton del procedimiento creado por el alquimista
de Harvard George Starkey para fabricar "mercurio sófico", una
sustancia considerada como un ingrediente fundamental para la piedra filosofal.
Desarrollan el motor más
pequeño del mundo: un átomo
El título del artículo publicado
en Science lo dice claramente: “Un motor térmico de un solo átomo”. Los motores
térmicos, que convierten la energía térmica en trabajo mecánico (por ejemplo
movimiento) han desempeñado una función vital en la sociedad desde la
Revolución Industrial. A medida que se ha avanzado en conocimientos y
tecnologías, los científicos han forzado los límites de la miniaturización de
estos sistemas hasta llegar a lo que podría ser un límite físico: un motor
térmico de un átomo. Para conseguirlo, el equipo dirigido por Johannes
Roßnagel, sometió a un ión de calcio a dos temperaturas diferentes durante un
mismo ciclo: por un lado a una temperatura elevada mediante un campo eléctrico
oscilante y por otro se enfriaba con un láser. Ambos “estímulos” creaban un
movimiento axial similar al de un pistón en un motor de vapor. La energía
producida era de unos 3.4 × 10–22 joules por segundo (J/s), lo que traducido a
un tamaño mas convencional, aseguran los autores, es el equivalente a la
energía que produce el motor de un coche.
Roßnagel ya anunció esta posibilidad dos años atrás en un artículo publicado en
Physical Review Letters.
Los efectos cuánticos influyen en el
superconductor más fétido del mundo
Según los
resultados de una investigación colaborativa internacional liderada por la
UPV/EHU y el DIPC, la Universidad de la Sorbona de París y la Universidad de La
Sapienza de Roma, y publicados en la prestigiosa revista Nature, el
comportamiento cuántico del hidrógeno afecta a las propiedades estructurales
del sulfuro de hidrógeno —un compuesto, que expuesto a presiones extremas,
tiene propiedades superconductoras a la más alta temperatura detectada hasta el
momento—. Se trata de un gran avance en la búsqueda de superconductores de
temperatura ambiente; muy ansiada pero aún no descubiertos.
El grafeno deformado y sus propiedades electrónicas
Teléfonos flexibles, televisiones tan
delgadas como una hoja que se puedan enrollar y cargar, chips de computadora
más pequeños, baterías que cargan más rápido, forman parte de la nueva
tecnología que el estudio y desarrollo del grafeno podrían conseguir en un
futuro no tan lejano.
Durante
las últimas décadas la investigación de las propiedades y los diversos usos del
grafeno ha sido realizada por diversos grupos alrededor del mundo, en México,
Gerardo García Naumis, investigador del Instituto de Física de la UNAM se ha
dedicado a esta labor.
Trabajar
con 50.000 ordenadores dentro de una iglesia
La curiosidad por saber por qué pasan las
cosas la ha llevado a estudiar el grado de Física en la Universidad de
Barcelona. Mar Pino tiene 18 años y gracias al programa La Carrera Especial,
una serie de encuentros entre estudiantes y profesionales de las carreras más
punteras, acaba de conocer el Centro Nacional de Supercomputación de España, el
Barcelona Supercomputing Center.
Creado hace 10 años, este laboratorio
alberga el ordenador más grande de España, integrado por 50.000 computadoras
que trabajan de forma colaborativa, instalado en el interior de una iglesia. El
físico computacional Mariano Vázquez acompañará a la estudiante a conocer por
dentro la máquina, capaz de recrear los diferentes sistema físicos que se dan
en la naturaleza, desde un corazón humano hasta una nube.
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA DE HONGOSCON ONDAS DE CHOQUE
Un grupo de científicos del Laboratorio
de Ondas de Choque del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA),
con sede en Juriquilla, Querétaro, y del Centro de Investigación y de Estudios
Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional-Irapuato, ha logrado
la transformación genética de hongos filamentosos con ondas de choque, método
precursor en el mundo que es más económico, rápido, reproducible y cientos,
incluso miles de veces más eficaz que los convencionales.
Son organismos microscópicos relevantes
en la industria porque se usan en la producción de enzimas para la obtención de
antibióticos, anticoagulantes, insulina, vacunas, pesticidas, solventes,
conservadores y hasta ácido cítrico, explicó Achim Loske, responsable del
Laboratorio.
Por
el edificio inseguro, clausuraron el Instituto
Superior de Educación Física
Nª11
Un grupo de
técnicos eléctricos e ingenieros fueron enviados por el Ministerio de Educación
de la provincia para hacer un relevamiento general del Instituto Superior de
Educación Física Nª11 (ISEF). El veredicto: el sistema eléctrico del edificio
se encuentra en mal estado y debe ser reemplazado por completo. Esto se suma a
las demandas que los estudiantes y docentes hemos venido abordando desde hace
ya casi un año, cuando se inhabilitó la tribuna principal del ISEF por haberse
caído parte del techo.
Nueva forma de entrelazamiento cuántico con tres fotones
‘retorcidos’
Científicos del Instituto de Óptica Cuántica e Información
Cuántica (IQOQI) de la Academia Austríaca de Ciencias, de la Universidad de
Viena y de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han conseguido por
primera vez entrelazar tres partículas de luz o fotones utilizando una
propiedad cuántica relacionada con el retorcimiento (twist) de la estructura de
sus frentes de onda.
Desvelan secretos de los haces de luz
con el efecto mariposa
Observado por primera vez en 1964 en sólidos y en 1994
en el aire, el fenómeno denominado 'filamentación de luz' ha sido
recientemente explicado de un modo unificado por investigadores del Grupo de
Sistemas Complejos (GSC) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en
España
Se refuerzan sospechas del hallazgo de una nueva partícula
en el LHC
Las sospechas de una nueva y
misteriosa partícula, encontrada en experimentos en el acelerador de partículas
más grande del mundo, se han visto reforzadas.
En diciembre, los físicos anunciaron que habían visto un
exceso de pares de fotones de rayos gamma con una energía combinada de
alrededor de 750 gigaelectronvoltios. Los datos se obtuvieron en ATLAS y CMS,
los dos detectores más grandes en el LHC de 27 kilómetros, que está en el CERN,
el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, Suiza.
El exceso de fotones visto por el experimento CMS ha
convertido
en algo más significativo, debido a un nuevo análisis
reportado el 17 de marzo en una conferencia en La Thuile, Italia.
El polvo
de los meteoritos puede provenir de supernovas anteriores al Sol
Partículas microscópicas de polvo se han
encontrado en material meteorítico en la Tierra, que probablemente se
formaron en explosiones estelares mucho antes de la creación del Sol. Si
algunas de estas partículas de polvo de estrellas, conocidas como
"granos pre-solares", vino de explosiones clásicas de supernova es el
foco de una investigación en física nuclear experimental en curso en el
National Superconducting Cyclotron, un laboratorio de la Universidad de
Michigan State.
El
acelerador de partículas japonés comienza su puesta a punto tras una
larga remodelación
El laboratorio japonés KEK comenzó las
pruebas de su acelerador SuperKEKB a comienzos del pasado mes de febrero,
culminando una gran actualización de la máquina que comenzó la
segunda mitad de 2010. El 10 de febrero los haces de positrones
circularon por el anillo correspondiente del acelerador, mientras que el
26 de febrero lo hicieron los electrones. Las pruebas en el acelerador continuarán hasta junio
de 2016, a lo que seguirá la instalación de las actualizaciones del
experimento Belle II y nuevos imanes superconductores para enfocar los
haces en el punto de colisión de las partículas. A partir de entonces
se podrán conseguir colisiones entre electrones y positrones.
Primer
hallazgo de un monopolo en un campo cuántico
La
observación de un monopolo en un campo cuántico constituye un descubrimiento
llamativo y podría aportar pistas sobre la posible existencia de monopolos
magnéticos.
Lo
último en este campo de investigación sobre sistemas análogos llega ahora de la
mano del equipo de Mikko Möttönen, de la Universidad de Aalto en Finlandia, y
David Hall, del Amherst College en Massachusetts, Estados Unidos. Estos
científicos han presentado ahora los resultados de un experimento reciente en
el que manipularon un gas de átomos de rubidio, preparado en un estado no
magnético y cercano a la temperatura del Cero Absoluto (unos 273 grados
centígrados bajo cero, la temperatura más fría permitida por las leyes de la
física). En estas condiciones extremas, pudieron crear un monopolo en el campo
mecánico cuántico que describe el gas.
En
este estado no magnético, se creó una estructura en dicho campo parecida a la
partícula monopolo magnética tal y como se la describe en las teorías de la
Gran Unificación.
Mejoras
para la fusión nuclear en el Centro Nacional de Aceleradores
La
fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros,
en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar
otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de
partículas (en el caso de deuterio y tritio se emite un neutrón y un núcleo de
helio). Esta reacción de fusión nuclear libera una gran cantidad de energía en
forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas.
La
presencia de inestabilidades magnetohidrodinámicas (MHD) puede conducir a una
pérdida significativa de estos iones, reduciendo drásticamente la eficiencia
del dispositivo de fusión y causando daño en los componentes de vasija del
reactor.
El
trabajo desarrollado por los investigadores del Centro Nacional de Aceleradores
(Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), la Universidad de Sevilla y
el Ciemat, en España, ha estado enfocado a comprender el mecanismo de pérdida
de iones rápidos.
Utilizando
como punto de partida su creación del primer aparato mecánico capaz de medir la
masa de moléculas individuales una a una, un equipo de científicos ha creado
nanodispositivos que pueden asimismo revelar la forma de cada molécula
individual. Dicha información es crucial cuando se intenta identificar
moléculas complejas o ensamblajes de ellas.
Al
estar hechas de muchas subunidades diferentes y más pequeñas, las grandes
estructuras moleculares como por ejemplo los complejos de proteínas, se pueden
ensamblar de muchas formas, sin que por la masa se pueda diferenciar entre
ellas. En cambio, dado que tienen formas diferentes, realizan acciones
biológicas también diferentes. Esto resulta de especial importancia en el caso
de las enzimas, que median en las reacciones químicas del cuerpo, y en el caso
de las proteínas de las membranas, que controlan las interacciones de una
célula con su entorno.
El
CERN prepara su instalación de física nuclear de alta energía
La
instalación para la investigación en física nuclear del CERN, llamada ISOLDE,
podrá producir pronto haces de iones radioactivos con energías más altas
gracias a una actualización de su infraestructura. Este es el propósito del
proyecto Alta Intensidad y Energía para ISOLDE, que incrementará la energía e
intensidad de los haces de iones de la instalación. Cinco empresas españolas
participan en este proyecto.
El
transporte e instalación del primer módulo superconductor (criomódulo) en el
acelerador lineal de ISOLDE tuvo lugar el pasado fin de semana, marcando un
importante hito en el proyecto. Compuesto por cinco cavidades superconductoras,
este sofisticado módulo ha requerido años de desarrollo seguidos de meses de
ensamblaje en una sala blanca en el CERN desarrollada para este proyecto.
Mexicanos
desarrollan un detector de rayos cósmicos para el Gran Colisionador de Hadrones
Los
científicos tienen un especial interés por conocer el origen del universo y uno
de los grandes proyectos para lograrlo es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC
por sus siglas en inglés). Construido por una gama de investigadores de
diferentes nacionalidades, también cuenta con la colaboración de México, ya que
un equipo multidisciplinario creó ACORDE, el primer detector de rayos cósmicos
cien por ciento nacional.
“Por
primera vez un grupo mexicano tuvo bajo su responsabilidad crear un detector de
rayos cósmicos completo”, expuso el doctor Sergio Vergara Limón, investigador
de la Benemérita Universidad de Puebla (BUAP), uno de los responsables de la
electrónica y mantenimiento de ese sistema desde 2007.
El
doctor en optoelectrónica por la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la
BUAP señala que ACORDE fue diseñado por la UNAM, el Centro de Investigación y
de Estudios Avanzados (Cinvestav) del IPN, la Universidad Autónoma de Sinaloa y
la BUAP.
Logran
observar la reestructuración de trillonésimas de segundo de duración de la nube
de electrones en una molécula
Un
equipo del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) en Rusia, y sus
colegas de Dinamarca, Japón y Suiza, han ideado un método para observar “en
directo” la reestructuración de la nube de electrones en una molécula, un
proceso ultraveloz que dura tan solo unas pocas decenas de attosegundos
(trillonésimas de segundo).
Dos
grupos de científicos, experimentadores liderados por el profesor Hans Jakob
Wörner, del Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) en Zúrich, Suiza, y
teóricos de Dinamarca, Japón y Rusia, encabezados por Oleg Tolstikhin, del
MIPT, han unido esfuerzos para estudiar esta fascinante faceta de la física en
la escala de las trillonésimas de segundo.
Dos
experimentos del CERN detectan una nueva desintegración de partículas
En un artículo publicado en la revista Nature, las colaboraciones de
los experimentos CMS y LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) describen
la primera observación de una desintegración muy inusual de un tipo de
partículas, los mesones B0 s, en dos muones, partículas similares a los
electrones pero más pesados.
El modelo estándar, la teoría que mejor describe el mundo de las
partículas, predice que este infrecuente proceso subatómico ocurre unas cuatro
veces cada mil millones de desintegraciones, pero no se había visto antes.
Estas desintegraciones podrían abrir una ventana a teorías más allá de ese
modelo, como la supersimetría. Investigadores de la Universidad de Compostela
(USC) y del Insistituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona
(ICCUB), en España, han participado en el hallazgo.
Crean el espacio magnéticamente más débil de todo el sistema solar
Los campos magnéticos penetran con gran facilidad en la materia.
Crear un espacio prácticamente desprovisto de campos magnéticos es por tanto un
reto enorme. Un equipo internacional de físicos ha desarrollado ahora un
blindaje que amortigua los campos magnéticos de baja frecuencia en más de un
millón de veces. Utilizando este mecanismo, han creado un espacio que dispone
del campo magnético más débil de nuestro sistema solar. Los físicos pretenden
ahora llevar a cabo experimentos de precisión en él.
Un grupo de físicos encabezado por Peter Fierlinger, de la
Universidad Técnica de Múnich (TUM) en Alemania, ha creado ahora con éxito, en
el campus de investigación que dicha universidad tiene en la ciudad de
Garching, un espacio de 4,1 metros cúbicos en el que los campos magnéticos
permanentes y los temporales variables se ven reducidos en un millón de veces.
Eso lo convierte, como se ha apuntado, en el espacio magnéticamente más débil
de todo el sistema solar.
Un dramático paisaje nos sorprende
con una colorida cortina de luz reflejada en un apacible lago islandés. Esta
fotografía fue tomada el 18 de marzo de 2015 por Carlos Gauna cerca del lago
glaciar de Jökulsárlón, al sur de Islandia. Este espectáculo celestial fue
provocado por una eyección de masa coronal – también conocida como CME, una
gran erupción solar – que tuvo lugar el día 15 de marzo. La flota de satélites
dedicados al estudio del Sol, entre los que destacan los observatorios europeos
SOHO y Proba-2, descubrió una corriente de millones de toneladas de partículas
con carga electromagnética que había sido expulsada en dirección a la Tierra. Surcando
el Sistema Solar interior a unos 3 millones de kilómetros por hora, esta
erupción recorrió los 150 millones de kilómetros que separan al Sol de nuestro
planeta en apenas dos días. La nube de partículas alcanzó el campo magnético
terrestre el 17 de marzo a las 04:30 GMT.
"La física cuántica demuestra que hay vida después de la
muerte"
Hay vida después de la muerte, y la muerte es
una ilusión creada por nuestra conciencia. Un científico estadounidense ha
encontrado pruebas de esta teoría en la física cuántica."Creemos que la vida es solola actividad del carbono y una mezcla de moléculas; vivimos
un tiempo y después nos pudrimos bajo tierra", escribió el doctor en
medicina Robert Lanza, citado por el diario británico 'Daily Mail'. Este profesor de la Escuela
de Medicina de la Universidad Wake Forest de Carolina del Norte argumentó que
los humanos creemos en la muerte porque "nos han enseñado a creer que
morimos"; es decir, nuestra conciencia asocia la vida con el cuerpo, y
sabemos que el cuerpo muere.Su teoría, denominada 'biocentrismo' o 'universo
de la biocéntrica', explica que la muerte no puede ser tan terminal como
creemos. Según esta teoría, la biología y
la vida originan la realidad y el universo, y no a la inversa. De
eso se desprende que la conciencia determina la forma y el tamaño de los
objetos del universo.
Ositos de gominola bajo
fuego antimateria para mejorar las cápsulas medicinales
Las
cápsulas farmacéuticas están elaboradas con gelatina. Sus propiedades permiten
que se proteja al fármaco de los agentes externos como el viento, pero no de la
humedad ni del agua, debido a su gran solubilidad. Por eso, conocer la
porosidad de la gelatina podría mejorar la eficacia de los medicamentos
encapsulados, sobre todo si su objetivo es que se libere el fármaco gradualmente.
Con el objetivo de conocer mejor las propiedades de estas gelatinas, a un
equipo de la Universidad de Tecnología de Múnich (TUM) se le ha ocurrido la
idea de disparar positrones contra estos materiales para identificar su
estructura. Lo curioso es que los investigadores han disparado antimateria
contra ositos de gominola de color rojo de diferentes composiciones y
densidades para descubrir sus niveles de porosidad.
Hemos
observado la materia oscura gracias a la gravedad y sabemos que el 85% de la
materia del universo es materia oscura. Sin embargo, aún no tenemos una
descripción cuántica de la materia oscura (es decir, no sabemos qué es). Hay
muchos experimentos en curso y hay muchos planificados para esta década. Todo
apunta a que alrededor del año 2020 deberíamos saber si la materia oscura es
resultado de una partícula o de otra cosa (**). Nos lo cuentan Mario Livio y
Joe Silk, “Physics: Broaden the search for dark matter,” Nature. n 2013, el
experimento de búsqueda directa de la materia oscura más sensible hasta el
momento, LUX (Large Underground Xenon), situado en la Mina Homestake, en Lead,
Dakota del Sur, no observó ninguna señal (en sus primeros tres meses). LUX
utiliza 370 kg de xenón líquido (su versión ampliada LUX ZEPLIN planificada
para 2019 usará 7 toneladas). También en 2013, el equipo DAMA/LIBRA verificó a
9 sigmas la existencia de una oscilación cuyo origen es desconocido pero apunta
a la materia oscura.
Entrega del podcast Ciencia Nuestra de Cada Día, a
cargo de Ángel Rodríguez Lozano, en Ciencia para Escuchar, que recomendamos por
su interés. El arcoíris nace del juego entre tres actores principales: el Sol,
las gotas de agua y nuestros ojos. No existe un único arcoíris sino tantos
como personas lo observan porque, aunque todos estemos aparentemente mirando al
mismo, cada uno de nosotros ve un arcoíris diferente. Al observar
detenidamente el arcoíris podemos descubrir multitud de facetas en él, como ya
hemos comentado en otros programas de La Ciencia Nuestra de Cada Día: el arco
secundario, la zona oscura de Alejandro o los arcos supernumerarios. Hoy
explicamos los aspectos más primarios del fenómeno: ¿Por qué el arcoíris es un
arco? ¿Podemos verlo en forma de circunferencia completa? ¿Se puede generar el
arcoíris sin nubes que aparentemente proporcionen las gotas de agua de lluvia. http://noticiasdelaciencia.com/not/13950/-existe-el-arcoiris-de-circunferencia-completa-/
Ver y pesar moléculas de una en una
Utilizando como punto de partida su
creación del primer aparato mecánico capaz de medir la masa de moléculas
individuales una a una, un equipo de científicos ha creado nanodispositivos que
pueden asimismo revelar la forma de cada molécula individual. Dicha información
es crucial cuando se intenta identificar moléculas complejas o ensamblajes de
ellas. Al estar hechas de muchas subunidades
diferentes y más pequeñas, las grandes estructuras moleculares como por ejemplo
los complejos de proteínas, se pueden ensamblar de muchas formas, sin que por
la masa se pueda diferenciar entre ellas. En cambio, dado que tienen formas
diferentes, realizan acciones biológicas también diferentes. Esto resulta
de especial importancia en el caso de las enzimas, que median en las reacciones
químicas del cuerpo, y en el caso de las proteínas de las membranas, que
controlan las interacciones de una célula con su entorno.
No es fácil enlentecer
la luz que, sin nada que la refrene, viaja a 300.000 kilómetros por segundo.
Algunas técnicas han logrado ralentizarla hasta velocidades propias de
vehículos comunes, e incluso detenerla, pero es difícil hallar un método que
sea lo bastante asequible y práctico como para plantearse enlentecer luz en
aplicaciones fuera de los laboratorios, como por ejemplo en el naciente campo
de la tecnología cuántica. La luz es una herramienta de enorme utilidad para la
comunicación cuántica, pero tiene una gran y obvia desventaja: viaja
habitualmente a la velocidad de la luz y no puede ser retenida. Unos
científicos han hallado una vía asequible para resolver este problema, y no
solo en sistemas cuánticos exóticos, sino también en las redes de fibra óptica
que ya se usan hoy en día.
“El conocimiento
verdadero y profundo es el de los átomos y el vacío, pues son ellos los que
generan las apariencias, lo que percibimos, lo superficial”, decía Demócrito
hace 2.400 años. Sin embargo, el átomo se empezó a entender solo hace 100 años,
cuando fue protagonista de una de las mayores revoluciones científicas: la
física cuántica. Toda la materia que nos envuelve está hecha de átomos; nuestro
cuerpo contiene tantos átomos como estrellas se cree que hay en el universo.
Hace un siglo, los físicos se enfrentaron al reto de descifrar la pieza
fundamental que constituye la materia del universo.
Hoy, en numerosos laboratorios de todo el
mundo, miles de físicos y físicas investigan y experimentan acerca de esos
fenómenos cuánticos. Los átomos que Bohr imaginó hace 100 años se manipulan
como si fueran marionetas: se atrapan individualmente con pinzas ópticas, se
enfrían hasta casi el cero absoluto y se manejan sus estados internos con
enorme precisión.
Sin la óptica de su telescopio, Galileo no habría podido descubrir las
lunas de Júpiter ni pasar a la historia como el padre de la astronomía moderna.
Pero, cuatro siglos después, son los medios avanzados para observar las
estrellas los que pueden arrojar luz sobre la miopía, la enfermedad ocular más
habitual en el mundo, para la que todavía se desconoce un tratamiento efectivo.
En óptica adaptativa, la técnica que mejora las imágenes del universo, trabaja el grupo de investigación en Optometría (GIO)
de la Universidad de Valencia, aplicándola de forma pionera para prevenir y
hallar soluciones al ojo miope.
Físicos
y químicos nos sorprenden cada día con el control que pueden ejercer sobre la
materia. Por primera vez, investigadores españoles y alemanes hemos conseguido
obtener la película del movimiento de los dos electrones que constituyen el átomo
de helio e incluso controlar los pasos de esta singular pareja de baile. Para
ello, hemos empleado una combinación de pulsos de luz visible y ultravioleta
con una duración de tan solo unos pocos cientos de attosegundos (un attosegundo
es una mil millonésima de una milmillonésima parte de un segundo). El control
sobre el movimiento de pares de electrones podría revolucionar nuestra visión
de la química, ya que los enlaces entre los distintos átomos que constituyen
las moléculas, desde el agua al ADN, son el resultado del apareamiento de dos
electrones. Por tanto, la perspectiva de utilizar láseres de attosegundos para
controlar el destino de los electrones apareados en un enlace abre el camino a
la producción de sustancias que no pueden ser sintetizadas utilizando
procedimientos químicos convencionales.
Físicos estadounidenses crean un reloj atómico de estroncio que
retrasa o adelanta un segundo cada 15.000 millones de años. Tendrían que pasar
15.000 millones de años para que el nuevo reloj atómico creado por físicos de
EE UU retrasara un segundo. Para hacerse una idea, la edad del universo apenas
llega a los 14.000 millones de años. El reloj ofrece tal precisión y
estabilidad que podrían alumbrar descubrimientos científicos ni siquiera aún
imaginados. Como los relojes mecánicos, los atómicos se aprovechan de las
oscilaciones. Pero en su interior no llevan un minúsculo engranaje o péndulo ni
cuarzo al que se hace vibrar, sino átomos que oscilan de forma natural a una
determinada frecuencia (expresada en hercios). El primer reloj atómico se creó
en 1949 y 20 años más tarde, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas adoptó
esta tecnología para fijar la duración exacta del segundo: 9.192.631.770 ciclos
de un átomo de cesio 133 a una temperatura de cero absoluto. Los relojes
atómicos de cesio más avanzados adelantan o atrasan un segundo cada 300
millones de años.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/04/21/ciencia/1429625205_847314.html
El LHC se pone en marcha de nuevo
El gran acelerador de partículas ha estado dos años parado. En
esta segunda fase traspasará fronteras de la física ahora desconocidas. El
acelerador de partículas LHC se ha vuelto a poner en marcha hoy, después de que
un cortocircuito obligara a detenerlo el pasado 21 de marzo. El problema se
arregló el pasado viernes, tras diez días de trabajo, y esta mañana desde las
8.30, hora de Ginebra, los haces de partículas están ya circulando por el
superacelerador. Es la primera vez que el mayor acelerador de partículas del
mundo se pone a trabajar tras dos años de parón. Los operadores del LHC
intentarán hacer circular los haces de protones en ambos sentidos a una energía
de inyección de 450 gigaelectronvoltios (GeV). Las primeras colisiones estables
entre protones se esperan para finales de mayo o principios de junio, a 13
teraelectronvoltios (TeV), el doble de lo alcanzado en la fase anterior de
funcionamiento de esta gran máquina científica.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/04/05/ciencia/1428230211_888063.html
Arreglado el cortocircuito del superacelerador LHC
Las primeras colisiones de partículas se esperan para junio. Un
cortocircuito retrasa la puesta en marcha del acelerador LHC. El cortocircuito
detectado el pasado 21 de marzo en el superacelerador de partículas LHC, junto
a Ginebra, que había retrasado su puesta en marcha, ha sido solucionado, según
ha informado hoy el director del Laboratorio Europeo de Física de Partículas
(CERN), Rolf Heuer. El problema se ha resuelto en diez días y los haces de partículas
pueden empezar a circular por el acelerador en algún momento entre el sábado y
el lunes próximos, señala Heuer en una notificación al personal del
laboratorio. En un principio se contó con que la solución del problema del
cortocircuito intermitente en un sector del LHC podría demorar el proceso de su
puesta en marcha “entre unos poco días y algunas semanas”. Hoy, hoy Frédérick
Bordy, director de aceleradores y tecnología del CERN, afirma: “Confiamos en
ser capaces de rearrancar la máquina este fin de semana, dado que las pruebas
realizadas hasta ahora han sido satisfactorias”.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/04/02/ciencia/1427987669_588697.html
Descubiertos precursores de cúmulos de galaxias en
el universo lejano
La combinación de datos de los telescopios espaciales `Herschel´
y `Planck´ permiten identificar posibles grupos galácticos de hace unos 15.800
millones de años. Las galaxias no suelen estar aisladas en el universo, sino
agrupadas en grandes cúmulos de decenas, cientos e incluso miles de ellas.
Ahora, dos telescopios espaciales europeos, diferentes pero complementarios,
proporcionan unos datos que parecen clave para indagar en esa fase de la
evolución del cosmos. Se trata de decenas de protocúmulos galácticos que corresponderían
al universo cuando habían transcurrido solo unos 3.000 millones de años desde
el Big Bang. Con toda prudencia, el equipo internacional autor del hallazgo
habla aún de “posibles protocúmulos”, o “candidatos a protocúmulos”, y son
cientos. Las jóvenes galaxias detectadas están (o estaban, ya que emitieron la
luz que ahora llega a la Tierra hace unos 10.800 millones de años) formando
estrellas a un ritmo altísimo: entre unos cientos y 1.500 veces masas solares
al año, cuando en la Vía Láctea, la tasa media de producción estelar es una
masa como la del Sol anual.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/03/31/ciencia/1427817077_065913.html
La última voz del proyecto que creó la bomba
atómica
Roy Glauber, Nobel de Física y único participante vivo en el
Proyecto Manhattan en el laboratorio secreto de Los Álamos, cuenta su
experiencia en un documental. Muchas personas ansían la fama, otras la alcanzan
por partida doble. Éste es el caso del profesor Roy J. Glauber (New York 1925),
que sigue activo en su cátedra en el Departamento de Física de la Universidad
de Harvard. El primer mérito de Glauber es que fue él quien consiguió
comprender, en 1963, por qué la luz de un láser es tan especial, por qué se
comporta de una forma tan diferente a la luz de una bombilla o a los rayos del
sol. Glauber fue el primero en entender que los fotones obedecen las leyes de
la mecánica cuántica y que, gracias a ello, pueden comportarse colectivamente
de forma coherente. Aquella magnífica contribución, la teoría cuántica de la
coherencia óptica, le valió a Glauber el premio Nobel de Física de 2005.
La gran teoría de Einstein sobre la gravedad, el espacio-tiempo
y el cosmos llega a los 100 años en muy buena forma. El científico británico
Francis Crick decía que el único filósofo de la historia que ha tenido éxito es
Albert Einstein. La boutade pretendía sobre todo irritar a los filósofos, pero
también recoge un elemento de asombro –muy común entre los físicos— sobre la
forma en que Einstein llegó a formular la relatividad general, su gran teoría
sobre la gravedad, el espacio, el tiempo y el cosmos, que cumple ahora cien
años. Porque Einstein partió menos de los datos que de la intuición, menos del
conocimiento que de la imaginación, y pese a todo llegó a una teoría que no
solo se ha mostrado en extremo eficaz y fructífera, sino que se reconoce entre sus
colegas como la más bella de la historia de la ciencia. Que la belleza tenga
algún papel en la ciencia es algo que deja perplejo a casi todo el mundo.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/03/06/ciencia/1425663522_377108.html
Japón estudia el origen del universo debajo de una
montaña
Científicos de trece países lanzan un proyecto que buscará
pruebas de una teoría de unificación de la física. La detección de 28
partículas fantasma inicia una nueva era en la exploración espacial. Para
responder a preguntas esenciales como por qué existimos o cómo es la naturaleza
del universo, hace tiempo que no bastan las cabezas privilegiadas de un puñado
de filósofos. En la actualidad, algunas de las máquinas más sofisticadas jamás
construidas se dedican a recabar información para poder contestar a estas
cuestiones profundas con algo más que especulaciones. El más famoso de estos
artefactos es el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el acelerador de
partículas de 6.000 millones de euros construido junto a Ginebra (Suiza) que
capturó el bosón de Higgs, pero existen otros con objetivos igual de
ambiciosos. Desde hace más de dos décadas, los neutrinos se convirtieron en los
peculiares mensajeros elegidos por Japón para obtener información sobre algunos
de los mayores enigmas del cosmos.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/02/17/ciencia/1424196164_069039.html
Un material repele el agua hasta hacerla rebotar
Un equipo de científicos usa pulsos de láser para conseguir
metales que rechazan el contacto con el fluido. Un metal repele de tal forma el
agua que las gotas salen disparadas nada más tocarlo. El truco está en unos
patrones microscópicos dibujados en su superficie con ayuda del láser, que
generan esta propiedad excepcional, denominada superhidrofobia. El equipo de
investigadores de la Universidad de Rochester (EE UU) que lo ha logrado crea,
usando pulsos de láser, un modelo complejo de nanoestructuras para dar a los
metales estas nuevas propiedades. La ventaja principal de esta técnica es que,
al cincelarse en el propio metal, esta superhidrofobia no se borra o deteriora
con facilidad, como cuando se consigue con tratamientos químicos. Esta técnica
tiene múltiples aplicaciones útiles: al repeler el agua, podría evitar la
congelación de superficies, como las alas de los aviones. Su uso ayudaría a
mantener la limpieza de saneamientos en lugares con escasez de agua, por
ejemplo, una de las razones por las que esta investigación ha contado con el
apoyo de la Fundación Gates, o para conseguir agua de lluvia con más eficiencia
en países en desarrollo.
Recuperado de:
http://elpais.com/m/elpais/2015/01/20/ciencia/1421755001_532164.html
Mejoras para la fusión
nuclear en el Centro Nacional de Aceleradores
La
fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros,
en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar
otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de
partículas (en el caso de deuterio y tritio se emite un neutrón y un núcleo de
helio). Esta reacción de fusión nuclear libera una gran cantidad de energía en
forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Para
que se lleve a cabo la fusión nuclear es necesario que la reacción tenga lugar
a muy altas temperaturas, tales que no existe material capaz de soportarlas.
El experimento mental de Einstein-Bohr hecho
realidad
El
experimento de la doble rendija de Young, realizado con partículas con masa, se
considera hoy en día como la manifestación más simple de la dualidad
onda-partícula. La cuestión de si es posible determinar a través de qué rendija
pasa la partícula preservando los patrones de interferencia, ha sido objeto de
apasionados debates científicos, y también filosóficos. El experimento de la
doble rendija de Young, realizado con partículas con masa, se considera hoy en
día como la manifestación más simple de la dualidad onda-partícula.
Los neutrinos, “partículas fantasma” que suponen
un reto para la investigación
Los
neutrinos son partículas muy especiales. Capaces de atravesar cualquier materia
conocida, con una masa diminuta, sin carga eléctrica y casi indetectables, son
conocidas como “las partículas fantasma”. Sergio Pastor, investigador del
Instituto de Física Corpuscular (IFIC, centro mixto del CSIC y la Universidad
de Valencia), en España, ha ofrecido una conferencia en la Universidad de
Salamanca para explicar un campo de la ciencia que sigue siendo un gran reto
para los investigadores.
Tener varias temperaturas distintas al mismo
tiempo, otra asombrosa paradoja de la física cuántica
La
temperatura es una cantidad física muy útil. Nos permite realizar una
declaración estadística simple sobre la energía de las partículas que dan
vueltas en trayectorias complicadas sin tener que saber los detalles
específicos de cada componente del sistema. Unos científicos de la Universidad
Tecnológica de Viena en Austria (TU Wien), el Instituto Físico-Técnico Ioffe en
San Petersburgo, Rusia, la Universidad de Heidelberg en Alemania, y otras
instituciones han completado ahora una reveladora investigación sobre cómo
alcanzan las partículas cuánticas un estado tal en el que el concepto de
temperatura pierde su sentido convencional.
Entrelazamiento cuántico de casi tres mil
átomos mediante un solo fotón
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno intrigante: según la
teoría, dos o más partículas pueden ser correlacionadas de tal manera que
cualquier cambio en una modificará simultáneamente a la otra, sin importar lo
separadas que puedan estar.
El
fenómeno del entrelazamiento cuántico, tan contrario a la lógica común que
hasta el físico Albert Einstein lo calificó como “una acción fantasmal a
distancia”, es descrito no por las leyes de la física clásica, sino por la
mecánica cuántica, que explica las interacciones de las partículas a escala
nanométrica. A tan diminuta escala, las partículas como los átomos se comportan
de manera diferente a como lo hace la materia en la macroescala.
El 5 de
abril, a las 10:41 horas, un haz de protones volvió al anillo de 27 kilómetros
del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), seguido a
las 12:27 por un segundo haz circulando en dirección opuesta. Estos haces
circularon a su energía de inyección de 450 GeV. Durante los próximos días, los
operadores del LHC comprobarán todos los sistemas del acelerador antes de
incrementar la energía de los haces.
"La
misión del CERN es operar aceleradores en beneficio de la comunidad científica en
física de partículas", dijo el Director General del CERN, Rolf Heuer.
"Hoy, el corazón del CERN vuelve a latir al ritmo del LHC".
La supercomputadora JUQUEEN ayuda a explicar la
diferencia entre la masa del protón y la del neutrón
La
existencia y estabilidad de los átomos depende en gran medida del hecho de que
los neutrones son un poco más masivos que los protones. Las masas difieren solo
en alrededor de un 0,14 por ciento. Hoy en día, sabemos que los protones y los
neutrones están compuestos por “quarks u” (por la palabra inglesa Up o Arriba)
y “quarks d” (por la palabra inglesa Down o abajo). El protón está hecho de un
quark d y dos quarks u, mientras que el neutrón está compuesto de un quark u y
dos quarks d.
Los
resultados de este trabajo abren la puerta a una nueva generación de
simulaciones que serán empleadas para determinar las propiedades de quarks,
gluones y otras partículas.
Los neutrinos, “partículas fantasma” que suponen un
reto para la investigación
Los neutrinos son partículas muy especiales. Capaces de atravesar
cualquier materia conocida, con una masa diminuta, sin carga eléctrica y casi
indetectables, son conocidas como “las partículas fantasma”. Sergio Pastor,
investigador del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, centro mixto del CSIC y
la Universidad de Valencia), en España, ha ofrecido una conferencia en la
Universidad de Salamanca para explicar un campo de la ciencia que sigue siendo
un gran reto para los investigadores.
Los neutrinos son partículas muy especiales. Capaces de atravesar
cualquier materia conocida, con una masa diminuta, sin carga eléctrica y casi
indetectables, son conocidas como “las partículas fantasma”.
El 18 de abril de 1955, justo hace ahora 60 años, murió Albert
Einstein, el científico más popular del siglo XX. El aniversario coincide este
año con el centenario de su teoría de la relatividad general, que presentó en
1915 ante la Academia Prusiana de las Ciencias. Tres físicos españoles valoran
para Sinc la figura de este genio y su famosa teoría, que cambió para siempre
nuestra visión del espacio, el tiempo y el universo.
Logran codificar información cuántica en silicio
usando pulsos eléctricos simples
Por vez primera se ha conseguido usar pulsos
eléctricos simples para codificar información cuántica en silicio. Este control
eléctrico de bits cuánticos en el silicio abre un camino más practicable hacia
la construcción futura de computadoras cuánticas con envergadura suficiente
como para resultar operativas en el ámbito práctico.
Los
resultados de este trabajo pionero sugieren que sería posible controlar
localmente qubits individuales mediante campos eléctricos en una computadora
cuántica a gran escala utilizando tan solo generadores de tensión de bajo
costo, en vez de las caras fuentes de microondas de alta frecuencia que son
ahora una de las pocas opciones disponibles.
Los efectos subterráneos del impacto de un
meteorito u otro objeto veloz
Cuando
un meteorito (o un objeto artificial) cayendo a gran velocidad golpea un
terreno de nuestro mundo, los estragos sobre el suelo son obvios, pero los
detalles de lo que pasa por debajo de él son más difíciles de conocer. Unos
físicos han desarrollado una serie de técnicas que les permiten simular
impactos de alta velocidad en tierra y arena artificiales en el laboratorio, y
observar entonces de cerca qué ocurre en el subsuelo, a cámara extremadamente
lenta.
Uno
de los principales resultados del reciente estudio realizado en este campo por
el equipo de Robert Behringer y Abram Clark, de la Universidad Duke, en Durham,
Carolina del Norte, Estados Unidos, indica que los materiales como la tierra y
la arena se vuelven en realidad más fuertes cuando son golpeados con mayor
dureza.
La física aplicada ayuda a descifrar las causas
de la muerte súbita
Investigadores del Departamento de Física Aplicada de la UPC, en
España, junto con un equipo de la California State University de los Estados
Unidos, han demostrado por primera vez que la transición en la alternancia
cardiaca, una arritmia potencialmente mortal, comparte características con el
ordenamiento ferromagnético de los metales. La investigación ayuda a entender
mejor cómo se origina la muerte súbita y abre la puerta a diseñar nuevos
fármacos para evitarla.
Hoy en día, las enfermedades cardíacas suponen una de las
principales causas de muerte en los países desarrollados. De particular
relevancia es la muerte súbita cardiaca, donde se produce una pérdida brusca de
la función cardiaca.
http://noticiasdelaciencia.com/not/13619/la-fisica-aplicada-ayuda-a-descifrar-las-causas-de-la-muerte-subita/ Un telescopio en el fondo
del mar para observar el universo más recóndito
Un proyecto
europeo con participación española ha diseñado el que será el mayor telescopio
de neutrinos del mundo. El dispositivo -que funciona como una red de sensores-
se comenzará a instalar este año a más de 2.500 metros de profundidad en
distintos puntos del Mediterráneo.
“El mensajero
por excelencia de la información del universo es la luz [los fotones], sobre
ella se basa la astronomía”, explica, Juan José Hernández Rey, del Instituto de
Física Corpuscular (IFIC), un centro mixto del CSIC y la Universitat de
València que lidera la participación española. “Ello incluye tanto la luz
visible como todo el espectro electromagnético, desde los infrarrojos hasta los
rayos X o los gamma”, añade. También sirven para estudiar el espacio los rayos
cósmicos que llegan a la tierra (protones y núcleos atómicos).
A 100
metros bajo tierra, cientos de operarios, ingenieros y físicos hacían los
últimos ajustes para encender la mayor máquina del mundo, capaz de reproducir
lo que pasó en el universo poco después del Big Bang.
El Gran
Colisionador de Hadrones, o LHC, en la frontera entre Francia y Suiza, volverá
a funcionar a finales de mes, probablemente el 23 de marzo. En la primera ya se
consiguió todo un récord mundial con el descubrimiento del bosón de Higgs. Lo
que depara esta segunda, que durará hasta 2018, no lo sabe nadie. Tras dos años
de reparación y acondicionamiento el acelerador va a funcionar al doble de
potencia y cruzará una frontera de la física nunca antes traspasada. Al otro
lado puede haber partículas desconocidas cuyo descubrimiento convertiría al
célebre bosón en un polvoriento trofeo de niñez.
Investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE)
han completado un estudio con datos del experimento ATLAS que busca materia
oscura en el gran colisionador de hadrones (LHC). Para ello han utilizado
'monojets', un tipo de sucesos producido en las colisiones de alta energía del
acelerador del CERN que revelaría la producción de las partículas WIMP, una de
las propuestas para formar materia oscura.
Investigadores del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE,
un consorcio de la Generalitat de Cataluña y la Universidad Autónoma de
Barcelona) han finalizado un estudio con datos del experimento ATLAS que busca
materia oscura en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). En concreto, han
usado 'monojets, un tipo de sucesos producidos en las colisiones de alta
energía del acelerador del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN)
para aclarar la producción de las llamadas WIMP, partículas propuesta para
formar materia oscura.
Un equipo de científicos escoceses ha conseguido que los fotones
viajen a una velocidad inferior a la de la luz en un espacio abierto. El
secreto es una máscara que cambia la forma de las partículas de luz y las frena
ligeramente. En una carrera entre dos fotones, llega más tarde aquel al que se
le aplica la técnica. Desde hace tiempo se sabe que la velocidad de la luz se
reduce ligeramente mientras pasa por materiales como el agua o el vidrio. Sin
embargo, hasta ahora se consideraba imposible que los fotones, las partículas
de luz, pudieran ir más lentos cuando viajan por el espacio abierto, un medio
sin interacciones con cualquier material. Investigadores de la Universidad de
Glasgow y la Universidad Heriot-Watt (Edinburgo) han logrado frenar los fotones
en el espacio libre por primera vez, según publican esta semana en Science
Express. En concreto, han demostrado qué aplicando una máscara a un haz óptico
se puede dar a los fotones una estructura espacial que reduce su velocidad.
¿Se puede viajar en el tiempo en un agujero de gusano?
A
propósito de la película Interstellar, el doctor en física y egresado de
la PUCP, Mauricio Bustamante, en Perú, nos explica qué es exactamente un
agujero negro, la diferencia con un agujero de gusano y si es posible
utilizarlos para viajar en el tiempo y el espacio. Los agujeros negros son una
parte del espacio donde nada, absolutamente nada, puede escapar de la atracción
gravitacional, por eso se dice que se “traga” todo, incluso la luz. El físico
explica que esta es una de las predicciones más famosas que se desprenden de la
teoría general de la relatividad formulada por Einstein en 1916. Hasta 1972 se
encontró la primera evidencia sobre su posible existencia: su ubicación puede
estar en la constelación del Cisne, bautizada como Cygnus X-1, con una masa
quince veces la del Sol. “Estos agujeros son detectados indirectamente, los
gases y restos de estrellas se acumulan y giran alrededor de ellos y se
calientan, la temperatura es tan alta que emiten rayos X, los cuales detectamos
por sensores en la Tierra y a bordo de satélites, esta evidencia nos dice que
no son solo curiosidades matemáticas, sino reales”, menciona Bustamante.
Recuperado de: http://noticiasdelaciencia.es/not/12807/-se-puede-viajar-en-el-tiempo-y-espacio-en-un-agujero-de-gusano-/
El LHC abre una nueva era para la física
El Gran
Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, el mayor acelerador de partículas del
mundo, ha conseguido a la una del mediodía de hoy hacer colisionar dos
haces de protones que viajaban a una velocidad de 3,5
TeV (teraelectronvoltios) cada uno, obteniendo una energía de 7
TeV, muy similar a la que se calcula que existía en losinstantes posteriores al
Big Bang, la explosión cósmica que dio comienzo al Universo.
"Es
un gran día para los físicos de partículas", ha dicho del Director General
del CERN, Rolf Heuer. "Mucha gente ha esperado mucho para este momento,
pero su paciencia y dedicación empieza a dar fruto".
Con estas altas energías de colisión, empieza para el LHC un nuevo
período, en el que se lanza a ?la caza de la materia oscura,
las nuevas fuerzas, las nuevas dimensiones y el bosón de Higgs? según ha comentado la física italiana
Fabiola Gianotti.
Propiedades magnéticas inesperadas en un
compuesto de hierro
Unos
científicos han observado en un compuesto de hierro propiedades magnéticas
asociadas habitualmente a las que se observan en los elementos químicos
conocidos como Tierras Raras. Lo llamativo es que este nuevo compuesto basado
en el hierro no contiene ningún elemento de este tipo. Las citadas propiedades
magnéticas se dan cuando el átomo de hierro se posiciona entre dos átomos de
nitrógeno.
En los imanes modernos, el hierro les proporciona importantes cualidades, entre
ellas la derivada de que ese metal es abundante y barato. Pero la receta del
imán debe también incluir elementos Tierras Raras, que otorgan “permanencia” a
los imanes, o la capacidad de mantener fija la dirección de su campo magnético
(lo que constituye un ejemplo de anisotropía). El reto es que los materiales
Tierras Raras son caros. Por tanto, la próxima generación ideal de imanes
permanentes debería basarse más en hierro y otros materiales abundantes y menos
en Tierras Raras.
Las ondas de luz pueden
definirse a través de tres características fundamentales: su color (o longitud
de onda), la polarización y la dirección. Mientras que es fácil filtrar
selectivamente la luz según su color o polarización, hacerlo basándose en la
dirección de propagación ha estado fuera del alcance de la ciencia, hasta
ahora.
Por vez primera, se ha conseguido producir un sistema que permite que la luz de
cualquier color lo atraviese sólo si incide en él con un ángulo específico; la
técnica refleja toda la luz que viene de las otras direcciones. Este nuevo
método podría acabar llevando hacia avances en tecnología fotovoltaica solar,
detectores para telescopios y microscopios, y filtros de privacidad para pantallas.
Esta proeza científica es obra del equipo de Yichen Shen y Marin Soljačić, del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos.
Nuevos materiales magnéticos de base molecular prometen avances en las aplicaciones criogénicas.
Una característica peculiar de los materiales magnéticos reside en que su temperatura puede variar como respuesta a la aplicación de un campo magnético externo. Este fenómeno, conocido como el efecto magnetocalórico (EMC), fue observado por primera vez en 1881 en el hierro metálico. Medio siglo más tarde, William F. Giauque logró alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto gracias al EMC de ciertas sales paramagnéticas, un resultado que en 1949 fue recompensado con el premio Nobel de Química.
En general, la clave reside en encontrar el refrigerante óptimo para cada régimen de temperaturas. En una investigación reciente llevada a cabo por nuestro grupo y colaboradores de las universidades de Málaga y Edimburgo, hemos identificado un nuevo material magnético de base molecular que permite alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto con un EMC mucho mayor que el de las sustancias empleadas hasta ahora.
¿Hacia las neveras domésticas con refrigeración magnética?
Un nuevo descubrimiento en el campo de la física podría llevarnos al aprovechamiento doméstico de una forma de refrigeración totalmente distinta a la convencional, lo que permitiría un aumento notable en la eficiencia de neveras, bombas de calor y otros aparatos que se fabricasen sobre la base de este fenómeno físico, y esta situación podría llegar quizá dentro de tan solo una década.
Un equipo de físicos y de expertos en ciencia de los materiales, dirigido desde la Universidad de Virginia en Estados Unidos, ha descubierto una ley universal que gobierna las propiedades magnéticas de los metaimanes, aleaciones metálicas que pueden experimentar grandes incrementos en la magnetización cuando se les aplica un pequeño campo magnético externo, como el procedente de un imán permanente o un electroimán modesto.
El equipo del físico BellaveShivaram, de la Universidad de Virginia, ha descubierto que ese efecto magnético, que aparentemente pueden experimentar todos los metaimanes, no es lineal.
Un motor de Stirling que opera con un fluido de una sola partícula permite investigar a escala microscópica la conversión de energía térmica en mecánica.
Tal y como nos enseñan los libros de texto, un motor térmico convierte el calor en trabajo. Por lo general, ello se consigue gracias a la compresión y expansión de un gas macroscópico, en cuyo caso el volumen, la presión y la temperatura del fluido poseen una definición precisa. Pero ¿qué ocurre cuando reducimos el tamaño del dispositivo hasta tal punto que algunas de esas variables termodinámicas dejan de estar bien definidas o, en el mejor de los casos, fluctúan? La respuesta bien podría hallarse al alcance de la mano. En un artículo publicado en febrero de 2012 en la revista NaturePhysics, ValentinBlickle y Clemens Bechinger, de la Universidad de Stuttgart, referían la construcción de un motor de Stirling de escala microscópica.
Una nueva técnica permite que los átomos neutros de un condensado de Bose-Einstein se rijan por una dinámica idéntica a la que dicta la fuerza de Lorentz sobre partículas con carga eléctrica.
Un procedimiento natural para resolver un problema complejo consiste en estudiar una versión simplificada del mismo, pero que retenga los aspectos esenciales. Para numerosas aplicaciones, semejante papel lo desempeñan los sistemas de átomos ultrafríos, ya que estos carecen de impurezas y sus propiedades pueden modificarse en tiempo real y con un control experimental muy preciso. Las simulaciones cuánticas con átomos ultrafríos permiten abordar numerosas cuestiones de física fundamental que no pueden resolverse de manera analítica.
Sin embargo, los átomos que componen los sistemas ultrafríos carecen de carga eléctrica neta, por lo que su movimiento resulta inmune a la presencia de un campo electromagnético. Ello imposibilita emplearlos en el estudio de fenómenos de gran interés, como la física de un gas de electrones en dos dimensiones sometido a los efectos de un campo magnético. La investigación de tales fenómenos no solo reviste interés en mecánica cuántica básica, sino también en otras áreas, como computación cuántica o teoría de la información.
Podríamos llamarlo la psicología inversa de la física de materiales: imagine un cojín que se hincha al sentarnos sobre él o una goma elástica que se encoge cuando intentamos estirarla. Si dos físicos de la Universidad Noroccidental se hallan en lo cierto, puede que pronto veamos aparecer materiales con tan desconcertante comportamiento.
Adilson Motter y Zachary Nicolaou describieron su propuesta en un artículo publicado el pasado mes de mayo en la edición en línea de la revista Nature Materials. En él, demostraron que esta respuesta tan extraña, denominada compresibilidad negativa, podría conseguirse —al menos en teoría— al ensamblar de la manera correcta los componentes de un metamaterial, uno cuyo comportamiento no queda determinado por su composición química o molecular, sino por su estructura a escalas mayores.
Cada molécula actuaría como el muelle de una caja sorpresa: al sufrir una ligera compresión, pasaría a un estado expandido. Y, al igual que para devolver el muelle al interior de la caja, también estos materiales necesitarían energía para regresar a su estado original.
Los cristales líquidos, tal y como da a entender su nombre, ocupan un estado intermedio entre el líquido y el sólido. Hace tiempo que los investigadores saben manipular sus alongadas moléculas para controlar la luz en las pantallas digitales. Ahora, un equipo de la Universidad de Pensilvania ha desarrollado un nuevo método para aprovechar sus singulares propiedades.
Al depositar un gránulo de sílice sobre una capa de cristal líquido, las fuerzas capilares reordenaron los cristales hasta formar una estructura compuesta por cientos de pétalos diminutos dispuestos alrededor del gránulo. La imagen que reproducimos aquí muestra esa estructura floral. Los resultados se publicaron el pasado mes de diciembre en Physical Review X.
En conjunto, los pétalos autoensamblados actúan como una lente compuesta que enfoca la luz de manera muy parecida a como lo hace el ojo de una mosca. Estas lentes podrían mejorar la captación de luz de los paneles solares, así como emplearse a modo de puntas en sondas de fibra óptica que permitiesen a los cirujanos explorar el interior del cuerpo humano.
Las teorías de cuerdas son las más firmes candidatas para lograr una descripción unificada de todas las interacciones fundamentales de la naturaleza. Constituyen, sin embargo, aspectos parciales de la teoría M.
Uno de los objetivos codiciados por los físicos desde hace más de cien años es la consecución de una teoría final o unificada para todas las leyes de la naturaleza. Se trata de hallar una teoría que describa las leyes que rigen todas las interacciones fundamentales unificadas en su diversidad por un número pequeño de principios.
Ante este reto la primera pregunta que surge es si la naturaleza muestra o no interés en la unificación de sus leyes. La experiencia acumulada en los veinte últimos años permite decir que, efectivamente, hay una serie de pistas que indican la existencia de una unidad o relación entre las interacciones, pistas que sugieren una teoría unificada subyacente a todas ellas.
GEOMETRÍA NO CONMUTATIVA Y ESPACIO TIEMPO CUÁNTICO
Resultados recientes de la teoría de cuerdas sugieren los primeros modelos de la estructura cuántica del espacio y el tiempo matemáticamente consistentes.
Curiosamente, la primera teoría relativista de la historia data de 1864, cuando James Clerk Maxwell escribió sus famosas ecuaciones del electromagnetismo. En la teoría de Maxwell la luz se interpreta como una onda del campo electromagnético. Lo sorprendente es que la velocidad de propagación de estas ondas es una constante, independiente del estado de movimiento del observador. Por supuesto, esta predicción se halla en contradicción directa con la mecánica newtoniana, según la cual la velocidad de cualquier cosa que recibamos será mayor si nos acercamos a la fuente, y menor si nos alejamos de ésta. Se comprende así por qué la paulatina verificación experimental de la teoría de Maxwell acabó conduciendo a una profunda crisis teórica.
En esencia, lo que hizo Einstein en 1905 fue resolver el dilema a favor de Maxwell mediante la construcción de una mecánica que fuera compatible con el extraño comportamiento de la luz.
PIRÁMIDE DEL SOL, MÁS ALLÁ DE LA TEORÍA DEL COLAPSO
A primera vista se trata de una noticia digna de cualquier escenario apocalíptico: “Enorme pirámide mexicana podría colapsar como castillo de arena” (NewScientist), “Pirámide del Sol podría hundirse e incluso colapsarse” (Aristegui Noticias), “Hundimiento amenaza al mayor tesoro arqueológico de Teotihuacan” (La Vanguardia).
Efectivamente hay razones para pensarlo pero, para nuestra fortuna, también hay razones para matizarlo. “El posible colapso de la pirámide es solamente una teoría entre varias otras. Lo importante aquí es que estamos descubriendo el interior de la estructura”, dice Arturo Menchaca, el líder del proyecto e investigador del Instituto de Física.
Él y su equipo construyeron un detector de partículas de altas energías para estudiar el interior de la pirámide. Su objetivo, en un primer momento, era buscar huecos, bóvedas que pudieron haber usado los teotihuacanos para enterrar a sus gobernantes.
En apariencia, un objeto duro que cae en una piscina hace que un chorro de aire salga tan rápidamente del agua que rompe, durante un breve instante, la barrera del sonido.
En apariencia, un objeto duro que cae en una piscina hace que un chorro de aire salga tan rápidamente del agua que rompe, durante un breve instante, la barrera del sonido.
Físicos de la Universidad de Twente y de la Universidad de Sevilla diseñaron un experimento en el cual impulsaban un objeto con forma de disco, cuya parte plana golpeaba el agua a una velocidad, lenta, de un metro por segundo (equivalente a soltar el disco desde una altura de unos pocos centímetros). El disco desplazó el agua y creó una burbuja de aire en su estela, mientras se hundía.
Conforme el agua se iba cerrando alrededor para formar la burbuja, empujaba el aire hacia arriba a través de un pasaje de estrechamiento creciente, haciendo que el aire se acelerase. Era como si se cerrara una tobera diminuta, un fenómeno semejante al que ocurre en el motor de un cohete.
Kazutaka Itako, ingeniero eléctrico del Instituto de Tecnología de Kanagawa, en Japón, toca la guitarra desde los seis años. Su hermano Satoshi, quien también posee formación en ingeniería eléctrica, es fabricante de guitarras. Ambos llevan tiempo investigando la forma óptima del instrumento.
Los expertos han dedicado una cantidad considerable de esfuerzo a entender la geometría y la acústica del violín. Hasta ahora, sin embargo, mucha menos atención había reclamado para sí el más popular de los instrumentos de cuerda. El trabajo preliminar de los hermanos Itako, que fue presentado en Hong Kong el pasado mes de mayo durante la conferencia internacional Acoustics 2012, se centra en el estudio de una sola variable: la profundidad de la caja.
Los Itako fabricaron cuatro guitarras casi idénticas con distintos espesores, comprendidos entre los 58 y los 98 milímetros. A fin de comprobar la calidad tonal y la de los armónicos de cada instrumento, un músico tocó las cuerdas al aire en dos estilos de rasgueo.
El sonido que se produce al estirar una articulación obedece a un proceso no muy distinto del que tiene lugar cuando abrimos una lata de refresco.
Todos lo hemos hecho alguna vez: tiramos de uno de nuestros dedos y oímos un crujido. ¿A qué se debe tan intrigante sonido? Varios estudios respaldados por radiografías confirman lo que algunos habían adelantado ya en los años setenta del pasado siglo: ese crujido obedece a la formación de burbujas en las articulaciones. Pero ¿por qué se forman esas burbujas?
Atendamos en primer lugar a la morfología de las articulaciones. Para facilitar el movimiento entre los huesos, el contacto entre dos de ellos se encuentra asegurado por varios intermediarios. Los extremos están protegidos por cartílago, un material sólido y elástico que resiste bien tanto la compresión como la tracción. Por otro lado, la lubricación entre ambos la proporciona una fina capa de líquido sinovial, una sustancia viscosa que reduce el rozamiento entre los cartílagos.
Durante años, los físicos han buscado la teoría final que habría de unificar toda la física. Sin embargo, puede que tengan que acostumbrarse a convivir con varias.
Hace unos años, el ayuntamiento de Monza, en Italia, prohibió a los habitantes de la localidad alojar peces en peceras curvas. Los artífices de la medida argumentaban sobre la crueldad de tales recipientes, ya que la forma de sus paredes proporcionaba al pez una visión distorsionada de la realidad. Aparte de la importancia de la medida para los pobres peces, la historia nos plantea una pregunta filosófica: ¿cómo sabemos que la realidad que percibimos es cierta? El pez cuenta con una visión de la realidad diferente de la nuestra, pero ¿podemos asegurar que es menos real? Por lo que sabemos, también nosotros podríamos habernos pasado la vida entera mirando a través de una lente que lo distorsionara todo.
Un sencillo arreglo de espejos permite visualizar el comportamiento interno de un gran número de sustancias transparentes
¿Cuántas veces hemos recurrido a experimentos sencillos, pero esclarecedores, para ejemplificar un fenómeno? Una vela permite explicar las intimidades de la combustión, como hizo Faraday. Mediante una pila de petaca, agua, sal común y poco más podemos adentrarnos en un mundo tan extenso como el de la electrólisis. Incluso un modesto terrón de azúcar deshaciéndose en agua y desapareciendo ante los concurrentes ilustra los procesos de disolución que podemos encontrar en todos los ámbitos de la biosfera. Lástima que las intimidades de estos fenómenos permanezcan ocultas a los espectadores.
Tomemos el ejemplo de la desaparición del humilde terrón azucarado. Suspendamos uno, atado a un fino hilo, en la superficie libre de un vaso de agua y esperemos a que se desvanezca. Observaremos que el líquido permanece en todo momento limpido e inmóvil. Sin embargo, estimado lector, la realidad es muy distinta.
Lo que comenzó como una idea para un programa militar de los años ochenta ha evolucionado hasta convertirse en un potente microscopio que permite estudiar proteínas, reacciones químicas y estados exóticos de la materia.
En el punto de mira del láser de rayos X más potente del mundo, un átomo, una molécula o una mota de polvo no tienen ninguna oportunidad de sobrevivir. En menos de una billonésima de segundo, la materia se calienta a más de un millón de grados, una temperatura equiparable a la de la corona solar. Tal es la potencia del láser que, sometidos a él, los átomos de neón pierden al instante sus diez electrones. Una vez extraída esa capa protectora, explotan con violencia y salen despedidos de la muestra: una senda de destrucción que ejerce una particular atracción sobre los físicos.
Demuestran la relación entre el movimiento de turbinas eólicas y la generación de rayos
El grupo de investigación Rayos, Electricidad Atmosférica y Alta Tensión de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) (Terrassa, España), dirigido por el profesor Joan Montanyà, ha demostrado que existe una relación directa entre el movimiento de las turbinas de los aerogeneradores de los parques eólicos y la generación de descargas eléctricas que en determinadas condiciones atmosféricas pueden dar lugar a rayos. El descubrimiento, publicado en las revistas Journal of Geophysical Research y Nature (Research Highlight), puede facilitar la prevención de averías en los parques eólicos, que generan millones de euros en pérdidas a las empresas energéticas a causa de los rayos. El trabajo ha sido elaborado por Joan Montanyà y Óscar van der Velde, de la UPC, y Earle R. Williams, del Massachusetts Institute of Technology (MIT).
El CERN confirma la existencia de hadrones exóticos
Los hadrones o partículas formadas por quarks, la matería que compone los átomos y a nosotros mismos, se clasifica en dos tipos: bariones (formados por tres quarks, como el protón y el neutrón del núcleo del átomo) y mesones (formados por un par quark-antiquark, su antipartícula). Sin embargo, la colaboración LHCb ha encontrado una evidencia incontrovertible de que existe una partícula, llamada Z(4430), con una masa aproximadamente cuatro veces la del protón, que tiene al menos cuatro quarks, dos quarks y dos antiquarks para ser exactos. Es decir, que no encaja en el esquema tradicional.
Una posible forma de detectar a los hipotéticos gravitones
Entre las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravedad es la única a la que no se le ha detectado una unidad básica. Los físicos esperan que la fuerza gravitacional sea trasmitida por una partícula elemental teórica llamada gravitón, tal como la fuerza electromagnética es trasmitida por el fotón.
Aunque hay teóricas de peso sobre por qué deben existir los gravitones, detectarlos podría ser físicamente imposible en la Tierra.
Por ejemplo, no sería posible usar el modo convencional de medir fuerzas gravitacionales (haciendo rebotar luz en un conjunto de espejos para medir diminutos cambios en la separación de estos) en el caso de los gravitones. Según el físico Freeman Dyson, la sensibilidad necesaria para detectar el cambio de distancia tan minúsculo causado por un gravitón haría necesario usar espejos tan masivos que se derrumbarían sobre sí mismos y formarían un agujero negro.
La distancia a las galaxias, medida con una precisión del 1%
"Ahora conozco el tamaño del universo mejor de lo que conozco el tamaño de mi casa", dice David Schlegel,físico del Lawrence Berkeley National Laboratory en California, EE UU). "No hay muchas cosas que conozcamos con una precisión del 1%". Él lidera el equipo internacional que ha logrado determinar con esa precisión del 1% la distancia a galaxias lejanas (a más de 6.000 millones de años luz). El logro debe permitir avanzar en la investigación de la energía oscura, esa misteriosa componente del cosmos que provoca la aceleración de su expansión y que nadie sabe qué es. Descubierta esa aceleración, y ya con un premio Nobel por ello, se trata de una de las mayores incógnitas de la física y la cosmología actualmente.
El microscopio de precisión subatómica, premio Fronteras del Conocimiento
Los físicos alemanes Maximilian Hailer, Harald Rose y Knut Urban reciben este año el Premio Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas por “aumentar de forma exponencial el poder de resolución del microscopio electrónico al desarrollar una óptica electrónica que ha supuesto un avance que ofrece precisión subatómica”, señala la Fundación BBVA que otorga el galardón, dotado con 400.000 euros que se reparten entre los tres científicos distinguidos. Los tres premiados formaron un equipo, lograron financiación y, en una década, resolvieron el problema de la precisión subatómica que otros daban por imposible, y diseñaron un prototipo. Fue en la década de los noventa y poco después ya estaban funcionando los primeros equipos comerciales en los laboratorios. Ahora hay en operación varios centenares de microscopios de este tipo en todo el mundo (dos de ellos en España, en el Instituto de nanociencia Aragon y en la Universidadcomplutense, de uso abierto a la comunidad científica), con un precio que puede alcanzar los tres millones de euros.
Stephen Hawking y los agujeros negros están indisolublemente ligados. No es que los descubriera él, ni mucho menos, pero sus investigaciones e importantes aportaciones sobre estos exóticos objetos predichos teóricamente y detectados (por sus efectos) en el universo se remontan a trabajos clave de hace más de cuatro décadas. Ahora afirma que no existen los agujeros negros, al menos como se entienden habitualmente. Esta semana ha presentado un artículo, una prepublicación que aún no ha pasado el proceso normal de revisión científica, pero que inmediatamente ha ganado notoriedad.
En su nuevo artículo propone que no hay un horizonte de sucesos en torno al agujero negro, sino un horizonte aparente, que “aprisiona la materia y energía solo temporalmente, antes de emitirla de nuevo, aunque en una forma caótica”, señala Zeeya Merali en Nature. La idea de Hawking es que los efectos cuánticos alrededor del agujero negro provocan fluctuaciones demasiado violentas para que pueda existir esa frontera definida.
Un complejo experimento realizado por unos investigadores en Alemania ha dado como resultado una precisión nunca alcanzada hasta ahora en la medición de la masa del electrón, la partícula elemental que rodea el núcleo formando los átomos. El valor de la masa del electrón es uno de los parámetros mejor conocido en la física de partículas. Pero un equipo alemán ha logrado mejorar en un factor 13 la medida de dicha masa respecto al valor aceptado hasta ahora por elComité de Datos de Ciencia y Tecnología (CODATA), que estaba determinado, desde 2010, con una incertidumbre de tan solo cuatro diezmillonésimas, recalcan en su artículo.
Obviamente es una incertidumbre minúscula y da una idea de la asombrosa precisión experimental que se puede alcanzar en ciencia. Sven Sturn, del Instituto Max Planck, y sus colegas han medido un valor para la masa atómica del electrón de 0,000548579909067 de unidad de masa atómica, definida como un doceavo de la masa del átomo de carbono 12, explica la revista Nature donde se da a conocer esta semana el resultado.
Hay veces que el descubrimiento científico llega por donde menos se espera. En el caso de Arno Penzias y Robert Wilson ni siquiera sabían lo que tenían en sus datos hasta que les hablaron de especulaciones que venían haciendo los físicos teóricos sobre los primeros tiempos del universo. Resultó que su hallazgo y aquellas hipótesis coincidían tanto que la entonces incipiente teoría del Big Bang convenció en el mundo científico, al tiempo que revolucionó la visión cosmológica de la humanidad. El universo, en el siglo XX, dejó de ser estático (para casi todos) e inmutable, para adquirir una historia, una evolución y un principio. Fue hace 50 años y los hechos de aquella primavera del descubrimiento de Penzias y Wilson de la radiación de fondo de microondas, a veces llamada el eco del Big Bang, siguen siendo fascinantes. Un avance: la Institución Smithsonian recordaba hace unos días “cómo dos palomas ayudaron a los científicos a confirmar la teoría del Big Bang”.
Unos físicos están trabajando en un motor térmico compuesto por un solo ión. Dicho nanomotor térmico podría ser mucho más eficiente que, por ejemplo, un motor de automóvil o una central eléctrica de carbón. Un motor térmico convencional transforma el calor en energía mecánica utilizable, con su correspondiente eficiencia, que, por ejemplo, en el caso de un motor basado en el ciclo de Otto llega a sólo un 25 por ciento. El nanomotor térmico propuesto, compuesto por un solo ión de calcio, sería mucho más eficiente.
El objetivo principal de esta investigación es entender mejor cómo funciona la termodinámica a escalas muy pequeñas. Un equipo de científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia y la Universidad de Erlangen-Nuremberg, ambas en Alemania, está construyendo un prototipo de dicho nanomotor térmico.
La eficiencia de los motores térmicos alimentados por focos caloríficos está determinada por la segunda ley de la termodinámica, uno de los conceptos fundamentales de la física. Ya en 1824 el francés Nicolas Carnot calculó el límite de eficiencia máxima posible de este tipo de motores, que ahora se conoce como límite de Carnot. En el caso del nanomotor térmico propuesto, los científicos han podido superar teóricamente al límite de Carnot clásico.
Superar el límite de Carnot en un motor térmico estándar en realidad no viola la segunda ley de la termodinámica, sino que tan solo demuestra que el uso de focos caloríficos no térmicos preparados de modo especial también hace que sea posible mejorar aún más la eficiencia.
Una nanoesfera levitando incumple la segunda ley de la termodinámica
Mirar una película al revés a menudo causa gracia porque sabemos que los procesos en la naturaleza no suelen revertirse. La ley física que explica este comportamiento es la segunda ley de la termodinámica, que postula que la entropía de un sistema, una medida de su desorden, nunca disminuye de forma espontánea. Esto favorece el desorden –alta entropía– frente al orden –baja entropía–. Sin embargo, cuando nos adentramos en el mundo microscópico de los átomos y las moléculas, esta ley pierde su rigidez absoluta. De hecho, a escalas nano la segunda ley puede ser violada de forma temporal en algunas raras ocasiones, como por ejemplo la transferencia de calor desde un sistema frío a uno caliente. Ahora un equipo de físicos del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona (España), el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich (Suiza) y la Universidad de Viena (Austria) han logrado predecir con exactitud la probabilidad de eventos que violan de forma temporal la segunda ley de la termodinámica. Idearon un teorema de fluctuación matemática y lo pusieron a prueba utilizando una pequeña esfera de cristal, menor a 100 nm en diámetro, y atrapándola y levitándola mediante luz láser. http://noticiasdelaciencia.com/not/9967/una_nanoesfera_levitando_incumple_la_segunda_ley_de_la_termodinamica/
¿Cómo oír la gran explosión?
Una futura generación de detectores
de ondas gravitacionales para explorar la física del origen del universo.
Imagine que desea
vislumbrar el principio del tiempo, los primeros
instantes de la creación del cosmos. Podría comenzar
construyendo el telescopio perfecto, un instrumento tan potente que permitiese
ver los confines del universo observable. Lo situaría en la cumbre de una
montaña seca, lejos del resplandor de la civilización, y lo dotaría de un
espejo gigante, mucho mayor que los que pueden lanzarse al espacio. Suponga
que, tras una inversión de miles de millones y largos años de observación,
lograse detectar hasta el último fotón a su alcance. ¿Qué joyas celestes se le
revelarían?
Unas cuantas. En primer plano,
distinguiría varios planetas errando a través de la red inmóvil de las
constelaciones. Detrás, las estrellas más próximas aparecerían enormes sobre un
fondo de diminutas manchas blancas. Cientos de millones de años luz más lejos
brillarían multitud de galaxias. Y, si apuntase su telescopio ideal al lugar
adecuado, aparecerían ante usted las primeras estrellas: descomunales esferas
de hidrógeno y helio, cuya luz iluminaba el universo primitivo.
Sin embargo, la luz nunca podrá
mostrarle todo el cosmos. Por perfecto que fuese su telescopio, jamás llegaría
a ver los primeros instantes del universo.
Un experimento explorará las conexiones más profundas entre espacio tiempo, materia e información. De tener éxito, podría redefinir las reglas de la física del siglo XXI.
Craig Hogan cree que el mundo es borroso. No se trata de una metáfora: Hogan, físico de la Universidad de Chicago y director del Centro de Astrofísica de Partículas del Fermilab, piensa que si lográsemos escrutar las subdivisones más ínfimas del espacio y el tiempo descubriríamos que el universo posee un «temblor» intrínseco, una especie de zumbido permanente. Este no se debería a las partículas virtuales que en todo momento crea y destruye el vacío cuántico, ni a otras clases de «espumas» que los físicos han propuesto en el pasado para describir la estructura microscópica del espaciotiempo. El murmullo que Hogan pretende detectar existiría si el espacio se hallase compuesto por bloques elementales, o bits de información. Ese zumbido implicaría que el universo es digital. Hogan me invita a visitar su máquina en una tarde ventosa de otoño. Una nave de color azul brillante se alza sobre la pradera ocre del campus del Fermilab, el único indicio de construcción nueva en este complejo de 45 años de antigüedad. Una tubería de 40 metros de longitud comunica la nave con un búnker que, durante décadas, albergó un cañón que disparaba partículas subatómicas hacia Minnesota. Ese recinto acoge ahora lo que Hogan denomina su «holómetro», el dispositivo con el que pretende amplificar el temblor del espacio tiempo. Hogan toma una tiza y comienza a escribir en el muro de la nave. En una lección improvisada, me explica cómo pretende emplear unos cuantos láseres para amplificar la estructura fina del espacio.
DEMUESTRAN MATEMÁTICAMENTE QUE LA FÍSICA ES DIFÍCIL
A partir de ahora, los malos estudiantes podrán justificarse afirmando que la física se les da mal "porque es difícil", y además este hecho está demostrado científicamente. Aunque es algo que casi todos los mortales sabían, un artículo publicado en la revistaPhysical Review Lettersconfirma que, al menos para ciertos problemas, la física es muy complicada.
El comportamiento de un sistema físico está determinado por ecuaciones dinámicas. A partir de datos experimentales, los físicos deducen estas ecuaciones, lo que les permite predecir cómo se va a comportar el sistema en el futuro. Un grupo de investigadores, de la Universidad Complutense de Madrid, pretendían evaluar si es posible automatizar la deducción de estas ecuaciones, es decir, si a partir de datos experimentales, un ordenador es capaz de sustituir el trabajo de los físicos teóricos y resolver el problema.
Los conceptos de tiempo y de cambio podrían emerger de un universo totalmente estático.
Mientras usted lee esta frase, probablemente piense que este momento ("justo ahora") es lo que acontece. El instante presente se percibe como algo singular. Es real. Por más que se recuerde el pasado o se anticipe el futuro, vivimos en el presente. Por supuesto, el momento durante el cual leyó aquella frase ya sobrevino. El que acaece ahora es "este otro". Parece como si el tiempo fluyera, en el sentido de que el presente se va actualizando de modo constante. Tenemos la profunda intuición de que el futuro está indeterminado hasta que se hace presente y de que el pasado es inmutable. Conforme el tiempo fluye, esa estructura de pasado fijo, presente inmediato y futuro indefinido se traslada hacia delante en el tiempo. Y dicha estructura ha quedado plasmada en nuestro lenguaje, pensamiento y comportamiento. De ella depende la manera en que vivimos la vida. Pero, por natural que parezca, ese modo de pensar no es inherente a la ciencia. Las ecuaciones de la física no nos indican qué sucesos están ocurriendo justo ahora. Son como un plano sin un símbolo que diga "usted está aquí". No existe en ellas el momento presente ni el flujo del tiempo. De hecho, la teoría de la relatividad de Albert Einstein sugiere que no sólo no existe un único presente especial, sino que todos los momentos son igualmente reales [véase "La flecha del tiempo", por Paul Davies; Investigación y Ciencia, noviembre 2002]. En el fondo, el futuro no está más abierto que el pasado.
Un
nuevo enfoque de viejo problema de la gravedad cuántica retorna a lo básico.
Representa el espacio y el tiempo mediante bloques que se ordenan por si
mismos.
¿Cómo
surgieron el espacio y el tiempo? ¿Cómo formaron el regular vacío
tetradimensional que sirve de fondo a nuestro mundo físico? ¿Cómo son a las
menores distancias? Estas preguntas se encuentran en la frontera última de la
ciencia moderna. Impulsan la búsqueda de una teoría de la gravedad cuántica, la
largamente buscada unificación de la teoría general de la relatividad de
Einstein y la teoría cuántica.
Según
la teoría de la relatividad, el espaciotiempo puede tomar a escala macroscópica
un sinnúmero de formas diferentes. Esa plasticidad la percibimos como una
fuerza, a la que llamamos gravedad. En contraste, la teoría cuántica describe
las leyes de la física a escalas atómicas y subatómicas e ignora los efectos
gravitacionales. Toda teoría de la gravedad cuántica se propone describir la
naturaleza del espaciotiempo a las escalas más pequeñas —los vacíos entre las
menores partículas elementales conocidas— mediante las leyes cuánticas y,
quizás, explicarla en términos de algún tipo de componente fundamental.
Todo
cuanto el nuevo Gran Colisionador de Hadrones nos haga ver adentrará la física
en nuevos territorios.
Cuando
se les pide a los físicos que justifiquen con una palabra el porqué del Gran
Colisionador de Hadrones (LHC) suelen responder: "Higgs". La búsqueda
de la partícula de Higgs constituye un paso crucial, pero es sólo el primer
paso. Bajo ella subyacen fenómenos que pudieran aclarar por qué la fuerza de
atracción gravitatoria es muchísimo más débil que las demás fuerzas de la
naturaleza y que quizá revelen en qué consiste esa desconocida materia oscura
que llena el universo. Las cuestiones en juego parecen estar todas ellas
vinculadas entre sí y anudadas al problema que en un principio obligó a
predecir la existencia de la partícula de Higgs. El GCH nos ayudará a refinar
estas cuestiones y nos pondrá en el camino conducente a su solución.
Porque el Gran Colisionador de Hadrones del CERN deberá encontrar nueva física.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, cerca de Ginebra, comenzó a acelerar protones a principios de 2010. La energía de sus experimentos supera a la alcanzada jamás en cualquier otro acelerador. Por primera vez, será posible estudiar las fuerzas de la naturaleza entre partículas elementales a distancias del orden de 10metros: la diezmilésima parte del diámetro de un protón. Esta distancia, la escala electrodébil, desempeña un papel fundamental en la física de partículas: cuando dos partículas se acercan a distancias de ese orden, la fuerza electromagnética y la interacción débil comienzan a comportarse de manera similar.
Según el principio de incertidumbre de Heisenberg, para estudiar las fuerzas que actúan entre partículas elementales se requiere una energía mayor cuanto menores sean las distancias a las que se investiga.
Los cuadros de pintores antiguos pueden revelar datos atmosféricos de su época
Cuando entró en erupción el volcán Tambora de Indonesia en 1815, los pintores en Europa pudieron apreciar cambios en los colores del cielo. La ceniza volcánica y el gas expulsados hacia la atmósfera viajaron por el mundo y, a medida que estas partículas de aerosoles dispersaban la luz solar, producían puestas de sol de brillantes tonos rojos y anaranjados en Europa, hasta 3 años después de la erupción. J. M. W. Turner fue uno de los artistas que pintaron las increíbles puestas de sol de ese período. Ahora, los científicos están usando sus pinturas y las de otros grandes maestros para obtener información sobre pequeños cambios en la composición de la atmósfera en el pasado.Cuando entró en erupción el volcán Tambora de Indonesia en 1815, los pintores en Europa pudieron apreciar cambios en los colores del cielo. La ceniza volcánica y el gas expulsados hacia la atmósfera viajaron por el mundo y, a medida que estas partículas de aerosoles dispersaban la luz solar, producían puestas de sol de brillantes tonos rojos y anaranjados en Europa, hasta 3 años después de la erupción. J. M. W. Turner fue uno de los artistas que pintaron las increíbles puestas de sol de ese período. Ahora, los científicos están usando sus pinturas y las de otros grandes maestros para obtener información sobre pequeños cambios en la composición de la atmósfera en el pasado.Para validar aún más su modelo, los investigadores pidieron a un pintor colorista famoso que pintara puestas de sol durante y después del paso de una nube de polvo del Sahara sobre la isla de Hydra en junio de 2010.
El
17 de marzo de 2014 pasará a ser una de las fechas clave en cosmología por la
detección de las ondas gravitacionales generadas instantes después del origen
del universo y que supone la confirmación definitiva de la teoría de la
inflación cosmológica. Simplemente saber que tenemos una huella de algo
que ocurrió en el universo en una trillonésima de trillonésima de segundo
después de su origen ya es sobrecogedor, pero lo importante es que estas ondas
nos permiten corroborar aspectos esenciales sobre nuestras ideas de cómo se
originó el universo.
El
fondo de radiación de microondas, detectado hace 50 años, ha resultado ser una
fuente extraordinaria de información, no solo sobre el momento en que este
fondo se generó, cuando se formaron los primeros átomos y la radiación se desacopló
de la materia, sino también sobre el universo primordial de ínfimas fracciones
de segundo después de su origen. Las medidas que acaban de anunciar los
científicos del
telescopio BICEP2 en el polo Sur nos abren una nueva ventana a la
comprensión de los primeros instantes de nuestro universo.
Una posible forma de detectar a los hipotéticos gravitones
Entre las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravedad es la única a la que no se le ha detectado una unidad básica. Los físicos esperan que la fuerza gravitacional sea trasmitida por una partícula elemental teórica llamada gravitón, tal como la fuerza electromagnética es trasmitida por el fotón. Aunque hay razones teóricas de peso sobre por qué deben existir los gravitones, detectarlos podría ser físicamente imposible en la Tierra.
Por ejemplo, no sería posible usar el modo convencional de medir fuerzas gravitacionales (haciendo rebotar luz en un conjunto de espejos para medir diminutos cambios en la separación de estos) en el caso de los gravitones. Según el físico Freeman Dyson, la sensibilidad necesaria para detectar el cambio de distancia tan minúsculo causado por un gravitón haría necesario usar espejos tan masivos que se derrumbarían sobre sí mismos y formarían un agujero negro. Debido a esto, se ha afirmado que es imposible medir un solo gravitón. Pero, ¿y si se usa el "objeto" más grande conocido, el universo, para buscar los efectos reveladores de los gravitones? Eso es lo que dos físicos están proponiendo. Lawrence Krauss, un cosmólogo de la Universidad Estatal de Arizona, y Frank Wilczek, un físico galardonado con un Premio Nobel que trabaja en la misma universidad así como en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, de Estados Unidos ambas instituciones, han propuesto que medir cambios minúsculos en la radiación del fondo cósmico del universo podría ser una vía de detectar los reveladores efectos de los gravitones.
http://noticiasdelaciencia.com/not/10008/una_posible_forma_de_detectar_a_los_hipoteticos_gravitone CREAN UN MANTO DE INVISIBILIDAD ACÚSTICA
Según publica la revista New journal of Physics, un grupo de científicos españoles de la Universidad politécnica de Valencia, han desarrollado un invento sorprendente, capaz de hacer a los objetos “impermeables” a las ondas de sonido.
El sonido, del mismo modo que la luz, se transmite por medio de ondas que pueden ser interrumpidas por los objetos sólidos que se encuentran en su camino. El objetivo era lograr la llamada invisibilidad acústica, rodeando un objeto con un “manto” capaz de conseguir que las ondas de sonido, al llegar al objeto, en lugar de dispersarse fuesen capaces de atravesar ese objeto como si fueran “invisibles”.
“El problema es que no existen estos materiales con propiedades tan exóticas para poder crear ese manto de invisibilidad”, aseguró el profesor José Sánchez-Dehesa, quien dirigió la investigación. “Pero nuestro estudio propone cómo obtener materiales con esas propiedades exóticas”.
Sí. En 2009, a través de un Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM), científicos del laboratorio de IBM en Zúrich (Suiza) lograron visualizar por primera vez los átomos que forman una molécula. En Kharkov, Ucrania, se fue un paso más allá y se consiguió ver directamente la estructura de un solo átomo, comprobando muchos supuestos de la física cuántica.
La fotografía de unamolécula de pentaceno (C22H14), publicada en la revista Science, en agosto de 2009, constituyó todo un hito para la Física y la Química. Gracias al AFM sito en Zurich, se pudieron observar los átomos de los cinco anillos de benceno que componían la molécula en concreto. La elección precisa del pentaceno respondía a su consideración de materia susceptible de ser utilizada en nuevos semiconductores orgánicos. El logro supuso un claro avance en la investigación en nanotecnologia y el desarrollo de la electrónica molecular.
La teoría de la relatividad de Einstein, por la que éste recibió el Premio Nobel de Física en 1921, predice la velocidad por la que galaxias muy alejadas entre sí se expanden y se distancian entre sí, y la velocidad a la que el Universo debe de estar creciendo en la actualidad.
Estos resultados son, según la investigadora Rita Tojeiro, "la mejor medición de la distancia intergaláctica que se haya efectuado nunca, lo que significa que los cosmólogos estamos más cerca que en el pasado de comprender por qué la expansión del Universo se está acelerando".
http://www.informador.com.
Reactor de óxido de cerio para producir combustibles mediante energía solar.
El óxido de cerio es el componente principal de una nueva tecnología prometedora que concentra energía solar y la utiliza para convertir eficientemente el dióxido de carbono y el agua en combustible.
La energía solar ha sido durante mucho tiempo considerada como la solución para los problemas energéticos de la humanidad, pero aunque es abundante y gratis, no puede ser embotellada y transportada desde los lugares soleados a los de su escasa presencia, que suelen ser además donde existe mayor necesidad de energía. El proceso desarrollado por Sossina Haile, ingeniera química y experta en ciencias de los materiales, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), y sus colegas, podrían hacer esto posible
http://www.amazings.com/ciencia/noticia
LA FÍSICA SUBYACENTE. EN CÓMO LOS ANIMALES SE SACUDEN EL AGUA QUE EMPAPA SU PELAJE.
Si alguna vez ha bañado a un perro, sabrá de primera mano la rapidez con la que su mascota puede sacudirse el agua, librándose de ella y probablemente mojándole a usted.
Ahora un equipo de investigadores estudia la física del movimiento que sirve a los perros y otros animales para sacudirse el agua. Un posible resultado práctico de esta línea de investigación es mejorar la eficiencia de las lavadoras, las secadoras y otras máquinas por el estilo. Los ingenieros mecánicos Andrew Dickerson y David Hu, del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), analizaron recientemente los movimientos de 40 animales diferentes (13 especies en total) usando para ello filmaciones de alta velocidad y filmaciones en rayos X, para ver los detalles de cómo un mamífero se sacude para secarse.
Se ha diseñado un nuevo tipo de generador de números aleatorios, para comunicaciones cifradas y otros usos, que es criptográficamente seguro, intrínsecamente privado y de aleatoriedad garantizada por las leyes de la física. Eso es importante porque la aleatoriedad es sorprendentemente rara, ya que es casi imposible lograr una verdadera aleatoriedad. A pesar de que los eventos en el transcurso de la vida cotidiana pueden parecer fortuitos y arbitrarios, ninguno de ellos es genuinamente aleatorio, ya que todos se podrían predecir disponiendo de la información adecuada.
Para propósitos prácticos, los codificadores normalmente emplean varios algoritmos matemáticos llamados "generadores de números pseudoaleatorios", que se acercan a la situación ideal tanto como es posible.
Un minuto no siempre es un minuto y otras particularidades del tiempo.
El tiempo se estira y se encoge según nuestro estado de ánimo y según lo rápido que nos movamos; también se compra y se vende tiempo; e incluso se redefine lo que es un minuto para que todo tenga un poco más de sentido en nuestra vida cotidiana. Porque un minuto no es siempre un minuto. El tiempo es algo psicológico. Cuando lo pasamos bien, transcurre velocísimo. Cuando lo pasamos mal, es lento, casi se paraliza. Cuando viajamos, parece que, en vez de una semana, nos hemos ido un mes. Pero, para los que se quedan, sólo ha pasado una semana (y si les caemos mal, incluso menos de una semana).
Pero estas variaciones en el tiempo no sólo suceden en nuestra cabeza, también existen en la realidad, por mucho que nos vendan que nuestro reloj siempre da la hora precisa.
Unos científicos de los programas internacionales DZero y CDF en el Fermilab, han observado colisiones de partículas que producen quarks Top solitarios. El descubrimiento del quark Top solitario confirma importantes parámetros de la física de partículas, incluyendo al número total de quarks, y tiene importancia para la búsqueda de la Partícula de Higgs en el Tevatron del Fermilab, que en el momento de escribir estas líneas es todavía el acelerador de partículas operativo más potente del mundo.
Previamente sólo se habían observado los quarks Top cuando eran producidos por la fuerza nuclear fuerte. Esa interacción lleva a la producción de pares de quarks Top.
EL LHC PODRÍA CONVERTIRSE EN UNA MÁQUINA DEL TIEMPO
Si la última teoría de Tom Weiler y Chui Ho Man es acertada, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) podría ser la primera máquina capaz de hacer que la materia viaje atrás en el tiempo
Uno de los objetivos principales del colisionador es encontrar el esquivo bosón de Higgs, la partícula que podría explicar por qué las partículas como los protones, neutrones y electrones tienen masa. Si el colisionador tiene éxito en la producción del bosón de Higgs, algunos científicos predicen que se creará una segunda partícula, llamado el singlete de Higgs, al mismo tiempo. Según la teoría de Weiler y Ho, estos singletes deben tener la capacidad de saltar a una quinta dimensión extra, en la que se podrían mover hacia delante o hacia atrás en el tiempo y volver a aparecer en el futuro o pasado.
LA FUERZA DE LA GRAVEDAD PUEDE SER DIFERENTE DE LO ASUMIDO POR LA FÍSICA
Esta predicción, la última de varias hechas a la luz de esta teoría y que han tenido acierto, despierta nuevas dudas sobre la precisión del modelo cosmológico hoy vigente del universo.
La cosmología moderna dice que para que el universo se comporte como lo hace, la masa y la energía del universo deben estar dominadas por la materia y la energía oscuras. Sin embargo, sigue sin haber evidencias directas de la existencia de estos componentes invisibles. Una alternativa, aunque impopular, es la posibilidad de que la actual teoría de la gravedad no esté lo bastante ajustada a la realidad como para poder describir con la debida exactitud la dinámica de los sistemas cósmicos
Se han propuesto algunas teorías que podrían modificar el concepto que sobre la gravedad tiene hoy la ciencia. Una de ellas es la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND, por sus siglas en inglés), introducida en 1983 por Moti Milgrom, un físico del Instituto Weizmann de Ciencia en Rehovot, Israel.
Se ha logrado desarrollar una fuente del todo nueva de luz, descrita como un condensado de Bose-Einstein integrado por fotones. Hasta hace poco, todo experto lo habría considerado imposible.
Este método puede potencialmente ser adecuado para el diseño de nuevas fuentes de luz, parecidas a los láseres, que funcionen en la banda de los rayos X. Otra aplicación podría estar en la creación de chips más potentes.
Enfriando a muy baja temperatura átomos de rubidio y concentrando un número suficiente de ellos en un espacio compacto, se vuelven indistinguibles. Pasan a comportarse como una sola y gran "superpartícula".
Los físicos llaman a esto un condensado de Bose-Einstein.
Normalmente, los materiales plásticos conducen de manera tan ineficiente la electricidad, que su papel queda relegado al aislamiento de los cables eléctricos. Sin embargo, investigadores australianos han demostrado que añadiendo una delgada lámina de metal y mezclándola con la superfície del polímero mediante la tecnología conocida como “ion beam”, se pueden desarrollar nuevos conductores flexibles, baratos y resistentes.
Este grupo de investigación liderado por los Profesores Paul Meredith y Ben Powell de la Universidad de Queensland y el Profesor Adam Micolich de la UNSW School of Physics, han publicado este descubrimiento en la revista ChemPhysChem.Las técnicas de “ion-bean” son ampliamente utilizadas en la industria microelectrónica para adaptar la conductividad de algunos semiconductores como el silicio. Sin embargo, los intentos realizados para adaptar esta tecnología a los plásticos han conseguido muy pocos resultados desde los años 80.
MILES DE MILLONES DE PARTÍCULAS DE ANTIMATERIA CREADAS EN UN LABORATORIO.
Un equipo de investigadores ha logrado disparando un láser a través de una muestra de oro obtener más de 100 millones de partículas de anti-materia o positrones.
Esta nueva capacidad de crear un gran número de positrones en un pequeño laboratorio abre la puerta a varias vías de investigación, incluyendo una comprensión de la física subyacente a diversos fenómenos astrofísicos tales como los agujeros negro y los rayos gamma.
Los investigadores utilizaron un corto pero intenso ultra-láser para irradiarlo en un milímetro de espesor de oro blanco observando cómo los electrones interactuaban con los núcleos de oro sirviendo de catalizador para crear positrones. Los electrones emiten paquetes de energía que se desintegra en materia y anti-materia, tal como predijo Einstein con su famosa ecuación que relaciona la materia y la energía. Al concentrar la energía en el espacio y el tiempo, el láser produce positrones más rápidamente y en mayor densidad que nunca antes en un laboratorio.
Japón
y la NASA lanzan un observatorio de rayos X capaz de ver la materia oscura
La agencia espacial
japonesa JAXA ha anunciado el lanzamiento este 18 de febrero del telescopio de
rayos X avanzado "Astro-H", con el objetivo de 'ver' finalmente la
materia oscura.
Este dispositivo,
dedicado al estudio de procesos extremadamente energéticos en el Universo,
cuenta con un nuevo tipo de detector de rayos X, desarrollado en colaboración
por la NASA y la Universidad de Wisconsin, que se espera sea capaz de medir una
misteriosa línea espectral detectada en observaciones de cúmulos de galaxias
con otros telescopios.
Está línea no tiene
cabida en la física cósmica actual, y se cree que puede ser la buscada firma de
la energía y la materia oscura.
ASTRO-H ha sido
construido por una colaboración internacional dirigida por JAXA con más de 70
instituciones que contribuyen en Japón, Estados Unidos, Canadá y Europa.
Con una masa de 2.400
kilogramos, ASTRO-H será la más pesada misión astronómica japonesa hasta el
momento. Cuando quede desplegado en una órbita de 575 kilómetros de altura, el
artefacto llegará a medir 14 metros.
Premiados Hawking y Mukhanov por descubrir el origen de las
galaxias
En 1980, el físico ruso Viatcheslav Mukhanov (Kanash, 1952)
pasó cerca de un año haciendo cálculos. "Las fórmulas ocupaban páginas y
páginas, sin esperanza de que pudieran llegar a ser de utilidad",
confesaba Mukhanov. Un año después publicó su trabajo, Quantum fluctuations and
nonsingular universe, en el que consideraba las fluctuaciones cuánticas como el
origen de las galaxias. Meses después y de forma independiente, Stephen Hawking
(Oxford, 1942) llegaba a la misma conclusión: en el universo recién nacido
después del Big Bang, las variaciones a escala microscópica actuaron como
semillas de las galaxias. Esta teoría ha tardado tres décadas en demostrarse
experimentalmente./
Descubren una nueva partícula subatómica, hecha de quarks
de 4 tipos
Los quarks son un grupo de partículas fundamentales que
difieren en cuanto a sus masas y cargas. Los dos quarks más ligeros, que
reciben los nombres de quark Up y quark Down, forman los protones y los
neutrones. Los otros quarks son muy inestables y esencialmente solo se les
puede estudiar en experimentos de física subatómica en los que se logra
crearlos y hacer que existan durante un instante fugaz. Se cree que fueron
relativamente abundantes en el Big Bang (la explosión formidable con la que
nació el universo), aunque se desintegraron al cabo de muy poco tiempo, en
fracciones de segundo. En la naturaleza no hay quarks aislados de manera
estable. Siempre forman parte de conjuntos.
Se
ha logrado detectar por vez primera una nueva forma de partícula: un conjunto
de cuatro quarks, cada uno de un tipo diferente.
La NASA
anuncia una misión histórica para 'tocar' la superficie del Sol
Queda inaugurada una nueva era en la
exploración solar. La sonda Parker estará lo más cerca de la superficie del Sol que jamás haya
logrado la humanidad. La misión será lanzada en 2018 para adentrarse en la atmósfera solar,
denominada corona. Y lo hará a una distancia histórica, 7 veces más cerca de lo
que ninguna otra sonda haya estado jamás de su superficie, a 6 millones de
kilómetros. La misión Parker Probe volará a una velocidad de casi
setecientos mil kilómetros por hora, el equivalente a un viaje de Nueva York a
Tokyo en un minuto.
El objetivo de la misión es estudiar
cómo funciona nuestra estrella, para
predecir las consecuencias de su clima en nuestro planeta y tratar de responder
a preguntas todavía sin respuesta, como "por qué la atmósfera del Sol está
300 veces más caliente que su superficie”, ha dicho Nicola Fox, del Laboratorio
de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.
El LHC se apaga durante dos años para afrontar nuevos retos
El lunes 3 de diciembre de 2018 por la mañana, el Centro de Control del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) apagó el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), poniendo punto final al llamado Run2, el segundo ciclo de funcionamiento del acelerdor de partículas más potente del mundo. El complejo de aceleradores del CERN parará ahora durante dos años para someterse a importantes trabajos de renovación y mejora.
Durante este segundo periodo (2015-2018), el LHC ha superado las expectativas, obteniendo unos 16.000 billones de colisiones entre protones a una energía de 13 teraelectronvoltios (TeV) y grandes cantidades de datos de colisiones entre iones de plomo a 5,02 TeV.
Todos los experimentos del LHC mejorarán partes importantes de sus detectores en los próximos dos años. Casi la totalidad del experimento LHCb se cambiará para incluir componentes más rápidos que permitirán registrar eventos en tiempo real con las colisiones entre protones. De forma similar, el experimento ALICE mejorará la velocidad de sus detectores de trazas. ATLAS y CMS llevarán a cabo también mejoras y comenzarán a prepararse para su gran renovación de cara al HL-LHC.
Los físicos y responsables del CERN ya sueñan con los descubrimientos que pueda aportar el LHC en su Run3. Los haces de protones volverán a circular por el LHC en la primavera de 2021. Comienza la cuenta atrás.
La ciencia logró determinar con precisión la masa total de la Vía Láctea
hay un dato sobre la galaxia del que se había estado hablando por mucho tiempo pero sin una respuesta satisfactoria. Se trata de cuánto es la masa de la Vía Láctea, un dato que había sido escurridizo ante los científicos. Hasta ahora se daban cálculos que variaban entre las 500 mil millones y las 3 billones de masas solares.
Sin embargo, un grupo de astrónomos dio recientemente con número específico. Según el equipo, la masa de la Vía Láctea es de 1,5 billones de masas solares. Solo para hacerse una idea, la masa de nuestro sol es de 1.989 × 10^30 kg.
Dicha conclusión fue hecha gracias a la unión de esfuerzos de la NASA, la ESA y científicos de la Universidad de Cambridge. Para hacer el estudio se emplearon los telescopios Hubble de la NASA y Gaia de la ESA. El observatorio de este último tenía datos de cúmulos que se encontraban hasta 65.000 años de distancia de la Tierra.
Con el cálculo de más cúmulos globulares se determinó la masa de 1,5 billones de masas solares. De esta forma, una vez más la ciencia desentraña nuevos secretos sobre el universo.
Si los fotones no tienen masa, ¿dónde almacenan la energía?
La masa es una magnitud que usamos en física para expresar la cantidad de materia que tiene un cuerpo en reposo. Y es cierto que la luz en reposo no tiene masa. Pero la luz no puede estar en reposo, siempre está moviéndose a la misma velocidad, una velocidad que cuando la luz se propaga en el vacío llamamos c, esos 300.000 kilómetros por segundo. Pero es un error asociar siempre la energía a la masa. Aunque asimilarlo sea difícil y más aún en el caso de la luz.
Para entenderlo debes saber que, además de una onda como ya hemos visto, la luz es también un corpúsculo. Antes de la física moderna, los físicos y las físicas habían visto con experimentos que la luz se comportaba como una onda pero Albert Einstein,basándose en los trabajos de Planck, se dio cuenta de que también actuaba como una partícula a la que se llamó “cuanto de luz” y que es lo mismo a lo que hoy llamamos fotón. Precisamente de la ecuación más famosa de Einstein, aquella de E=mc2, es de dónde viene tu pregunta porque esa ecuación dice que la energía de un cuerpo en reposo (E) es igual a su masa (m) multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado (c2). Como esta ecuación necesita la masa para determinar la energía, puede llevar a pensar que un sistema sin masa no puede tener energía pero no es así. La ecuación anterior solo es aplicable para partículas en reposo y la luz no lo está. Y aquí llegamos a la segunda característica de los fotones que nos permite entender su energía. Como te explicaba al principio, están siempre en movimiento, no paran quietos. Y en ellos, la energía les viene precisamente de ahí, del propio movimiento.
En física, a la cantidad de movimiento la llamamos momento lineal y de ese momento lineal es de dónde le viene la energía a los fotones. Para hallarla sustituimos la masa (m) de la ecuación de Einstein por el momento lineal (que en las ecuaciones llamamos p) y así obtenemos la cantidad de energía del fotón. Y eso hace que haya fotones como los de la luz visible, la que son capaces de captar nuestros ojos, que tienen una energía 10.000 veces menor que, por ejemplo, los que hay en los rayos X, o millones de veces menor que la de los rayos gamma que producen los elementos radiactivos.
El ingeniero español que lidera la creación del primer ordenador cuántico
A principios de los 90, Darío Gil fue a estudiar el último año de instituto a Los Altos High School, junto a Palo Alto, en California. Y ya no volvió.
En Estados Unidos se licenció en ingeniería eléctrica e hizo el doctorado en nanoestructuras en el MIT. Al acabar sus estudios, en 2003, entró en IBM. Hasta hoy que, con 43 años y solo desde enero, dirige la división de Investigación de IBM, con 3.000 científicos a su cargo.
Al acabar sus estudios, en 2003, entró en IBM. Gil fue nombrado líder de la división cuántica de la compañía en 2017. Esa proeza está hoy conectada en la nube y más de cien mil personas han hecho millones de experimentos para familiarizarse. En China, por ejemplo, es una apuesta oficial pero con unos resultados que por ahora son un misterio.
Para entender el alcance la computación cuántica, Gil utiliza esta comparación. Dejó de hacerse porque se crearon ordenadores capaces de modelar esas pruebas sin la explosión real. La creación de nuevos materiales en la humanidad se ha hecho hasta hoy por prueba error, desde la edad de bronce. « Necesitas usar todos los átomos del planeta», dice Gil.
«La idea de desarrollar materiales computacionalmente es un sueño desde que se inventaron los ordenadores», añade. Todo creado por ordenador, no en laboratorio. Su matrimonio con una americana de Portland ayudó. «Me gustaría que en España tener una capacidad de investigación de primer orden no se viera como algo accesorio.
La diferencia es que si preguntas a Ginny Rometty por la importancia de IBM Research , te dirá que es fundamental , permanente . » ¿Y si preguntas en el Gobierno de Castilla La Mancha? «El problema es que no hemos vivido el ciclo del beneficio» , responde Gil . «Nos hemos beneficiado como consumidores de investigaciones que han pasado en otros países , pero no es parte del ADN de nuestras instituciones . Debemos tener instituciones de élite absolutas y no una etiqueta de otras previas .
La inmensa mayoría de los científicos están convencidos
de que «ahí fuera», en alguna parte, la vida puede haber arraigado del mismo
modo, o casi, en que lo hizo en la Tierra. La búsqueda de vida extraterrestre,
en efecto, se ha convertido, prácticamente, en la razón de ser de la mayor
parte de las agencias espaciales. Decenas de misiones a Marte, a Júpiter, a
Saturno e incluso más allá, tienen
como principal objetivo buscar rastros de vida, de cualquier
tipo de vida, fuera de la de nuestro mundo natal.
Y del fuego vino el agua... El incendio espontáneo de la atmósfera
terrestre podría haber sido la causa de la
formación de los océanos de nuestro planeta. Un equipo de
investigadores del Centro Aerospacial Alemán en Berlín, en efecto, ha llegado a
esta extraordinaria conclusión al explicar en un estudio cómo el oxígeno puede
llegar a acumularse en la atmósfera de un planeta, combinarse allí con el
hidrógeno y crear agua tras entrar en ignición. El resultado sería que toda esa
agua caería sobre el planeta en un plazo de tiempo muy corto. 
El entrelazamiento es, sin duda, una de
las predicciones más extrañas y sorprendentes de la Física Cuántica. Se trata
de un fenómeno por el cual dos objetos distantes se "entrelazan" de
una forma que desafía tanto al sentido común como a las leyes la física clásica.
No importa la distancia a la que estén dos partículas la una de la otra. Si
están entrelazadas, cualquier variación en una de ellas afecta inmediatamente a
la otra, incluso si ambas se encuentran en extremos opuestos del Universo. En
1935, Albert Einstein expresó su preocupación por este concepto, refiriéndose a
él como "acción fantasmal a distancia".
Desde
hace unos 2.000 años, se va debilitando, una tendencia que se ha acelerado
desde 1840 y que, en realidad, los científicos no comprenden en su totalidad.
Lo que sí saben con seguridad es varía con el tiempo, motivo por el cual el
polo norte magnético no coincide exactamente con el polo norte geográfico.
Investigadores
británicos y alemanes han logrado rescatar casi del olvido una tecnología tan
prometedora que podría oscurecer al láser. Usando un complejo sistema óptico,
han logrado la emisión amplificada de un rayo de microondas a temperatura
ambiente. Su desarrollo podría facilitar en un futuro, las comunicaciones con
el espacio profundo, la informática cuántica o las tecnologías de escáner.
En ocasiones, un extraño sonido parece provenir del final del pasillo o del piso de arriba. Se trata de un ruido metálico, que recuerda al de unas canicas rebotando contra el suelo, como si un vecino gracioso se hubiera propuesto perturbar nuestro sueño de madrugada. ¿Qué ha sido eso? ¿Se habrá caído algo? ¿Hay alguien ahí? En realidad, este sonido tiene una explicación física: en las tuberías ocurre un fenómeno, conocido como «golpe de ariete» o «pulso de Zhukowski», que, por efecto de la presión, produce una repetición de sacudidas en las cañerías que se esconden tras las paredes.
La causa del fenómeno está en que el agua es elástica. Cuando el líquido está en reposo o avanza por las cañerías, con los grifos abiertos, no hay ningún problema. Pero si una válvula se cierra de golpe, porque alguien se levanta y usa los grifos o porque una lavadora o un lavavajillas finaliza su programa nocturno, el fluido se encuentra de repente con un muro. El líquido que estaba fluyendo se agolpa contra el cierre. El agua que está más atrás empuja contra la que está delante y se produce una sobrepresión 60 o 100 veces superior a la habitual, lo que tiene dos efectos: el líquido se contrae y la tubería se expande.
http://www.abc.es/ciencia/abci-fisica-explica-extranas-canicas-vecino-deja-caer-noche-201804242008_noticia.html
¿Quién será el «sucesor» de Stephen Hawking?
En las
entrañas de la Tierra un núcleo externo de hierro y níquel líquidos giran en
torno a un núcleo sólido. Este interesante fenómeno es responsable de que la
Tierra esté protegida por una capa invisible: el campo magnético terrestre o
magnetosfera. Este escudo detiene y reconduce las partículas eléctricas que
provienen del Sol, y evitan la energía dañe los satélites, que se formen
auroras cerca del ecuador terrestre o que la Tierra pierda su atmósfera. Normalmente,
cuando los electrones procedentes del Sol contactan con el campo magnético
terrestre, comienzan un baile en el que los electrones trazan espirales a lo
largo de las líneas de campo más fuertes, o bien comienzan a moverse en todas
direcciones en las zonas donde esta energía es más débil. Un nuevo estudio
publicado en la revista «Journal of Geophysical Research» ha descubierto qué
ocurre cuando la intensidad del campo magnético es intermedia. Los electrones
adoptan un complejo baile, que combina espirales y rebotes, que no solo disipa
energía, sino que además interviene en el complejo fenómeno de la reconexión
magnética, algo así como el reajuste del campo magnético de la Tierra y del Sol
en respuesta a la tensión que se genera entre ellos. El responsable de esta
observación ha sido la misión Magnetosférica Multiescala (MMS) de la NASA:
«Esta misión nos está mostrando la realidad de la reconexión magnética que
ocurre ahí fuera», ha dicho en un comunicado de la NASA Li-Jen Chen, primer
autor el estudio y científico de la misión. En resumen, la MMS mide con gran
precisión la velocidad de las partículas cargadas y la intensidad de los campos
eléctricos y magnéticos. Está constituida por una constelación de cuatro
satélites, que están colocados en forma de pirámide, y cuya misión es analizar
la reconexión magnética. En mitad de su viaje, los cuatro satélites de la MMS
captaron un curioso fenómeno. En regiones donde el campo magnético es moderado
y las corrientes eléctricas viajan en paralelo a sus líneas (estas zonas se
consideran como campos de intensidad media), los instrumentos detectaron una
curiosa interacción entre los campos y los electrones. A medida que los
electrones llegan a esa «barrera» magnética, comienzan a girar en espirales a
lo largo de las líneas de campo, tal como hacen en zonas intensas, pero en
espirales mayores. Además, algunas partículas abandonan esta lámina de
corrientes a través de chorros de alta velocidad, lo que les permiten «robar»
parte de la energía del campo, que poco a poco se va debilitando. Por eso, este
extraño baile es importante para entender mejor el papel de los electrones en
la reconexión magnética y en el proceso de pérdida de energía de los campos
magnéticos.
![[Imagen #43528]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_43528.jpg)
El XFEL
europeo, el mayor láser de rayos X del mundo, ha alcanzado el último gran hito
antes de su apertura oficial en septiembre. La instalación de 3,4 km de largo,
la mayor parte de la cual se halla situada en túneles subterráneos, ha generado
su primera luz láser de rayos X. Dicha luz posee una longitud de onda de 0,8
nanómetros, unas 500 veces más corta que la de la luz visible. En el primer
“disparo”, el láser tuvo una tasa de repetición de un pulso por segundo, que
más adelante se incrementará hasta 27.000 por segundo. Esta luz láser de rayos
X es extremadamente intensa y mil millones de veces más brillante que la de las
fuentes de luz de sincrotrón convencionales. La longitud de onda de la luz
láser que se puede conseguir corresponde al tamaño de un átomo, lo que
significa que los rayos X pueden ser usados para tomar fotos y películas del
nanocosmos con resolución atómica, por ejemplo, biomoléculas, a partir de lo cual
se podrían desarrollar nuevas terapias o entender mejor la base de ciertas
enfermedades. También se prevé investigar sobre procesos químicos y técnicas
catalíticas, con el objetivo de mejorar su eficiencia o hacerlas más
respetuosas con el medio ambiente, así como investigar materiales, y explorar
condiciones físicas parecidas a las que hay en el interior de los planetas. La
luz láser de rayos X del XFEL europeo fue generada a partir de un haz de
electrones de un acelerador superconductor lineal, el componente clave del
sistema. El Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán),
el principal socio del XFEL europeo, puso en marcha el acelerador a finales de
abril.![[Imagen #43296]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_43296.jpg)
En un estudio recientemente publicado en la
revista Science Advances, un grupo internacional de científicos liderado por el
Dr. Jorge Rocca en la Universidad Estatal de Colorado, EE. UU., lograron hacer
este tipo de experimentos con equipamientos mucho más pequeños y compactos que
utilizan pulsos de láser ultra-cortos. María Gabriela Capeluto, investigadora
asistente del CONICET en el Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA,
CONICET-UBA) (Argentina) participó de las investigaciones, específicamente en
el desarrollo de materiales. Tradicionalmente se conocen tres estados de la
materia: gas, líquido y sólido. Pero hay un cuarto, el plasma, que es similar a
un gas cuyas partículas están cargadas electromagnéticamente y que es más
inestable que los otros tres. Un ejemplo de este estado son los relámpagos. Los
nanohilos cilíndricos (decenas de nanómetros de diámetro y varios micrones de
largo) que diseñaron están hechos de níquel y cobalto, tienen un diámetro en el
orden de las decenas de nanómetros y sirvieron para recrear por primera vez en
laboratorio condiciones extremas de energía, presión y temperatura. Durante los
ensayos los investigadores midieron la profundidad con que estas energías
extremas penetran en las nanoestructuras, que fueron diseñadas específicamente
para este experimento para que su composición cambie con la profundidad.
Concluyeron que irradiar con las mayores intensidades disponibles de láser
permitiría que la materia alcance las presiones que ocurren en el interior de
una estrella. Estudiar los plasmas altamente ionizados abre un nuevo camino a
los científicos para comprender la física de ultra alta densidad de energía, es
decir, la que estudia la materia y la radiación bajo condiciones extremas de
presión y densidad de energía. Podría a futuro aplicarse, por ejemplo, para
desarrollar métodos de fusión nuclear controlados por láseres, convertir la
energía óptica de láseres en rayos X eficientemente, y para comprender con más
profundidad los procesos atómicos en astrofísica, así como también para obtener
imágenes de alta resolución de objetos pequeños con alta resolución temporal. Finalmente,
Capeluto destaca la importancia del trabajo colaborativo entre científicos de
diferentes instituciones como la Universidad Estatal de Colorado, EE. UU, el
Lawrence Livermore National Laboratory de EE. UU., el Institut für Theoretische
Physik de la Universidad de Düsseldorf, Alemania y el Departamento de Física de
la Universidad de Buenos Aires. (Fuente: CONICET/DICYT)
http://noticiasdelaciencia.com/not/24018/pequenos-laseres-para-recrear-la-inmensidad-de-los-astros/
![[Imagen #43397]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_43397.jpg)
La búsqueda
de ‘nueva física’ continúa en el mayor acelerador de partículas del mundo, el
gran colisionador de hadrones (LHC) del CERN. Entre las partículas más buscadas
se encuentran nuevos bosones de Higgs, el principal descubrimiento realizado en
el LHC hasta la fecha y uno de los mayores logros científicos de las últimas
décadas. La existencia de nuevos bosones de Higgs más pesados apoyaría la
validez de teorías como la supersimetría, que resolvería cuestiones como la
naturaleza de la materia oscura. En este campo, un grupo de investigadores del
Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) (España) ha liderado un estudio
con datos del experimento ATLAS del LHC que mejora la búsqueda de nuevos
bosones de Higgs en más de un 50% respecto a análisis anteriores. El estudio se
publicó en portada en el European Physical Journal C. El estudio se basa en los
primeros datos obtenidos por el detector ATLAS con el incremento de energía
logrado en el LHC en 2015, tras dos años de parada técnica. Se logró pasar de 8
teraelectronvoltios (TeV) de energía en las colisiones entre protones del LHC
(suficientes para descubrir el bosón de Higgs en 2012) a 13 TeV. “Esto supone
mayor número de sucesos para estudiar, pero también mayores retos para los
análisis”, dice Luca Fiorini, investigador doctor de la Universidad de Valencia
en el IFIC y editor del artículo. El LHC hace chocar protones en puntos
estratégicos de su anillo de 27 kilómetros de circunferencia para comprobar de
qué están hechos, cuáles son los componentes de la materia que forma el
Universo visible. En esos puntos se colocan grandes detectores que funcionan
como cámaras fotográficas ultrarrápidas, tomando millones de imágenes por
segundo de las colisiones que se producen. Entre esa ingente cantidad de
información, los científicos buscan las imágenes que registran una nueva
partícula, como el bosón de Higgs.![[Imagen #43586]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_43586.jpg)
El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha
inaugurado hoy su nuevo acelerador de partículas lineal, llamado Linac 4, el
más nuevo desde la puesta en marcha del gran colisionador de Hadrones (LHC). El
Linac 4 proporcionará haces de partículas de mayor energía al complejo de
aceleradores del CERN, lo que permitirá al LHC alcanzar una mayor luminosidad,
medida del número de colisiones, a partir de 2021. Tras un periodo de prueba,
el Linac 4 se conectará al sistema de aceleradores del CERN durante la próxima
parada larga de mantenimiento, en 2019-20. El Linac 4 sustituye el antiguo
Linac 2, que entró en funcionamiento en 1978. Será el primer eslabón en la
cadena de aceleradores del CERN, proporcionando haces de protones a un amplio
abanico de experimentos. España, Estado mieEl acelerador lineal (linac, en
inglés) es el primer elemento esencial en una cadena de aceleradores de partículas.
En él, las partículas producidas reciben la aceleración inicial; la densidad e
intensidad de los haces de partículas se establece también en el linac. El
Linac 4 es una máquina de casi 90 metros de largo ubicada 12 metros bajo el
suelo. Su construcción llevó casi una década.mbro del CERN, ha participado en
la construcción del nuevo acelerador inaugurado hoy. El Linac 4 enviará iones negativos de
hidrógeno, que consisten en un átomo de hidrógeno con dos electrones, al Proton
Synchrotron Booster (PSB) del CERN, que acelera después los iones negativos
quitando los electrones. El Linac 4 lleva el haz hasta los 160 MeV de energía,
más de tres veces la energía alcanzada por su predecesor. El aumento de
energía, junto con el uso de iones de hidrógeno, permitirá doblar la intensidad
del haz proporcionado al LHC, lo que contribuirá al incremento de su
luminosidad. La luminosidad es un parámetro que indica el número de partículas
que chocan en un determinado periodo de tiempo. Se prevé que la luminosidad
máxima del LHC se incremente en un factor 5 en 2025, lo que permitirá a los
experimentos acumular 10 veces más datos en el periodo 2025-2035 que en el
periodo anterior. El LHC de Alta Luminosidad proporcionará así medidas más
precisas de las partículas elementales que las obtenidas actualmente, además de
ofrecer la posibilidad de observar procesos inusuales que suceden fuera del
rango de sensibilidad actual del LHC. (Fuente: CPAN/CERN).
En cierta ocasión Albert Einstein dijo bromeado: “Si pones la
mano sobre una estufa caliente durante un minuto, te parecerá que pasa una
hora. Si estás sentado en compañía de una chica bonita durante una hora, te
parecerá que la hora pasa en un minuto. Esto es la relatividad”. El mismo
Einstein decía que el “pasado y el futuro no son sino una ilusión, aunque, eso
sí, muy convincente”. El sueño de poder conocer el futuro o regresar al pasado
ha dado mucho juego en la literatura y el cine: del artefacto steampunk que
ideó H. G. Welles en la novela La máquina del tiempo (Londres, 1895) al De
Lorean tuneado de la saga Regreso al futuro, de Robert Zemeckis, o la serie
española de televisión El Ministerio del Tiempo. Y desde que Einstein integró
al tiempo como la cuarta coordenada (dimensión) de la geometría
espacio-temporal, los viajes comenzaron a ser posibles en la imaginación de
muchos. La teoría de la relatividad es en realidad un conjunto de ecuaciones
que describe de forma comprobada y precisa la realidad: está demostrado que el
tiempo en el reloj de un piloto de avión pasa más despacio que el de los
relojes en tierra, como la teoría predice; y los astronautas de la Estación
Espacial Internacional (ISS) envejecen siete milisegundos menos cada seis meses
que la gente en la Tierra. Según el físico teórico Stephen Hawking, este efecto
de compresión del tiempo implica que, si una persona se pasara media vida
viajando en un avión, su envejecimiento se retrasaría unos segundos. "Por
supuesto", concluía Hawking, "ese efecto beneficioso se vería
compensado con creces por la pésima comida que sirven las líneas aéreas". Einstein
descubrió que la velocidad de la luz (299.792 kilómetros por segundo) es la
misma en todos los sistemas de referencia y constituye el límite máximo
impuesto por la naturaleza. A velocidades próximas a la de la luz (299.792
kilómetros por segundo) el tiempo se ralentiza y casi llega a detenerse. Si
fuese técnicamente posible construir una nave espacial lo suficientemente
rápida, los viajeros no tendrán más que montarse en ella y volver a la Tierra.
Para ellos solo habrán pasado unos meses mientras que en la Tierra serían
varios siglos. Al bajar de la nave, los viajeros podrían conocer al fin el
mundo del futuro y saber quién ganará la UEFA Champions Ligue. Pero viajar al
pasado es otra cuestión. Una fundación americana te organiza un viaje al futuro
por la módica suma de 10 dólares. ¿Cómo? Invirtiéndolos a plazo fijo hasta que,
dentro de 500 años, pongamos por caso, y gracias a los intereses acumulados, se
pueda construir una máquina del tiempo para regresar a buscar a los que
contrataron el servicio. Hay una pega: a velocidades superiores, los relojes
marcharían hacia atrás. Sin embargo, las ecuaciones de Einstein no contemplan
la posibilidad de regresar al pasado, salvo que se viaje más rápido que la luz,
algo imposible. "La mejor prueba de que no es posible viajar al pasado es
que no hemos sido invadidos por hordas de turistas del futuro", declaró en
una ocasión Stephen Hawking.
Todavía hay que construir otros 17, pero el primer imán del
reactor de fusión nuclear ITER ya es una realidad, como puedes leer en Materia.
Mide lo que un edificio de cuatro pisos y pesa lo que un Boeing 747, y cuando
esté con sus compañeros, formando un anillo de 18 imanes, será capaz de
contener una estrella: un trozo de materia donde reina la fusión entre pares de
átomos de hidrógeno (cada uno con un protón), para generar átomos de helio (dos
protones) y un montón de energía limpia e inagotable. La previsión de sus
gestores es que el ITER esté en marcha en 2025. Si lo consiguen, será la mayor
revolución energética desde el descubrimiento del fuego, y mucho menos
contaminante que él. Ya era hora de que los Homo sapiens nos pusiéramos al día.
El fuego lo inventó el Homo erectus, en una humillación prehistórica. De
Freeman Dyson a Michio Kaku, los físicos han calculado que la energía solar es
el único futuro posible. Todas las reservas de combustibles fósiles (y de
uranio) que quedan en el planeta no suman más que la energía que nos llega del
Sol en un año. Incluso los combustibles fósiles son energía solar, solo que en
diferido. Fue el Sol quien alimentó la construcción de aquellos cuerpos
vegetales y microbios que ahora recuperamos del subsuelo en nuestras plantas
petrolíferas. El problema, naturalmente, es que no sabemos aprovechar toda esa
energía solar que llega a nuestro planeta. Y, aun cuando aprendamos a usarla,
eso no será más que una mínima fracción de lo que emite nuestra estrella. De
ahí la esfera de Dyson, que este físico ideó para capturar todo fotón que
escape del Sol, mediante un enjambre de satélites que lo rodee y nos trasmita
su energía a la Tierra. Nuestro futuro depende de la energía solar. Pero hay otra forma de usar la energía solar,
y es imitarla en la Tierra. La razón por la que el Sol brilla y emite energía
es la fusión nuclear: la combinación de dos átomos de hidrógeno para producir
uno de helio que mencionamos antes. La energía nuclear actual es de fisión:
consiste en romper los átomos de uranio o plutonio, que son enormes a las
escalas atómicas, generando unos residuos radiactivos de larguísima duración
que suponen una hipoteca para las generaciones futuras. La energía nuclear de
fusión, por el contrario, es limpia –ni emite dióxido de carbono ni genera
residuos radiactivos de larga duración— y su fuente es virtualmente inagotable,
porque será el agua del mar. Mientras no sepamos aprovechar la energía del Sol,
la mejor solución será imitarla en tierra firme. Solo faltan ocho años, y ya
tenemos el primer imán.![[Imagen #43912]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_43912.jpg)
La
nanotecnología es la disciplina que estudia y analiza las propiedades que tiene
la materia en la nanoescala. Algunas de estas propiedades están muy bien
caracterizadas, como la conducción eléctrica en sistemas nanoscópicos (formados
incluso por sólo unos pocos átomos). Sin embargo, aunque se conoce que el
fenómeno tiene un origen electromagnético, todavía no se ha medido con
exactitud la cantidad de calor que intercambian dos objetos cuando se acercan a
distancias nanométricas. Hasta hace poco, no era posible medir
experimentalmente este fenómeno ni tampoco estudiarlo computacionalmente en
geometrías complejas, ya que no existían las herramientas necesarias para
hacerlo.En los últimos años, distintos grupos han realizado los primeros
estudios experimentales sobre la emisión de calor en este régimen, obteniendo
resultados contradictorios. De hecho, algunos investigadores han medido una
emisión térmica entre dos superficies de oro que es hasta mil veces mayor que
la predicha por la teoría básica del electromagnetismo. Por tanto, dentro de la
disciplina es fundamental llevar a cabo nuevos trabajos que solucionen esta
discrepancia y mejoren la comprensión de este fenómeno. Ahora, un equipo internacional, formado por
físicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) (España) y la Universidad de
Michigan (EE.UU.), ha llevado a cabo un estudio sobre la transferencia
radiativa (electromagnética) de calor en la escala subnanométrica.
Concretamente, han logrado medir la transferencia de calor entre una punta STM
de oro y un sustrato del mismo material cuando la separación entre ambos era
desde unos pocos Ångström hasta 5 nanómetros. Los resultados, publicados en
Nature Communications, muestran que, cuando se limpian sistemáticamente las
superficies de oro, la emisión térmica pasa de ser extremadamente alta a tomar
valores muy bajos, compatibles con los obtenidos mediante cálculos numéricos
realizados en el marco de la teoría del electromagnetismo. “El estudio sugiere
por tanto que la transferencia extraordinaria encontrada en experimentos
anteriores se debe a la presencia de contaminantes entre la punta y la muestra.
Estas partículas podrían proporcionar un canal de conducción térmica que diera
lugar a las señales tan altas medidas en trabajos anteriores”, señalan los
investigadores. Estas conclusiones son fundamentales para el desarrollo de
nuevas técnicas capaces de medir la emisión térmica en escalas nanométricas.
Además, el trabajo sienta las bases para el desarrollo de nuevas tecnologías
basadas en la radiación térmica en la nanoescala, como el grabado magnético
asistido por calor o la creación de células termo-fotovoltaicas que presenten
mayor eficiencia. Además de investigadores estadounidenses, el estudio lo
firman los físicos Víctor Fernández-Hurtado, Johannes Feist, Francisco J.
García-Vidal y Juan Carlos Cuevas, del Centro de Investigación de Física de la Materia
Condensada (IFIMAC) de la UAM. (Fuente: UAM)![[Imagen #43882]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_43882.jpg)
El movimiento
de átomos a través de un material puede causar problemas bajo ciertas
circunstancias. La microscopía electrónica con resolución atómica ha permitido
a unos investigadores observar por vez primera un fenómeno que ha eludido a los
científicos expertos en materiales durante muchas décadas. En ciertos contextos
técnicos, es extremadamente importante que se mantengan los límites entre
capas. Un ejemplo lo tenemos en la tecnología de las películas ultradelgadas,
que se caracteriza por el uso de películas de varios materiales colocadas unas
sobre las otras. El movimiento inducido térmicamente de los átomos a través de
un material, la difusión, es algo bien conocido en física. Una clase especial
de difusión a lo largo de defectos lineales en un material fue propuesta ya en
la década de 1950, pero durante décadas no ha dejado de ser un concepto teórico
y los investigadores nunca han conseguido observarla directamente. En su lugar,
habitualmente se aplican modelos teóricos y métodos indirectos para medir ese
fenómeno, conocido como difusión en tubo de dislocación. Unos investigadores de
la Universidad de Linköping en Suecia, y de la de California en Berkeley,
Estados Unidos, han conseguido ahora finalmente observar la migración de átomos
entre las capas de una película delgada. El equipo de Magnus Garbrecht
(Universidad de Linköping) utilizó microscopía electrónica de barrido por
transmisión, con una resolución tan alta que fue posible visualizar las
posiciones de los átomos individuales en el material. La muestra que estudiaron
fue una película delgada en la cual unas capas de un metal, el nitruro de
hafnio, de alrededor de cinco milmillonésimas de metro de grosor, se alternan
con capas de un semiconductor, nitruro de escandio. Las propiedades de las
capas alternadas de esos dos materiales hacen de esta película un candidato
adecuado para su uso en, por ejemplo, tecnología de recubrimiento y
microelectrónica. Es muy importante, por razones de estabilidad, que las capas
de metal y de semiconductor no se mezclen. Los problemas aparecen si los átomos
experimentan difusión a través de una entrecapa que forme un puente cerrado
entre las capas en la película, algo parecido a un cortocircuito eléctrico.
Esta semana se publica en la revista Nature un nuevo avance en la búsqueda de la llamada desintegración doble beta sin neutrinos (0νββ decay), una desintegración radiactiva que, si se encontrara, demostraría que los neutrinos son sus propias antipartículas.
Artículo
del blog Carta de Naturaleza.
Claro que no sería igual que en la Tierra.
Primero tenemos la diferente velocidad del sonido que existe en cada planeta;
una velocidad que depende tanto de la composición de la atmósfera como de la
temperatura a la que se encuentra. Todos sabemos que en nuestro planeta, en
condiciones normales, el sonido se propaga a unos 340 metros por segundo. Esto
quiere decir que un rayo que golpea el suelo a 10 kilómetros de nosotros lo
escuchamos 29 segundos después. En la superficie marciana tardaríamos 44
segundos en oírlo, pues allí el sonido se propaga un 30% más despacio. En
Venus, cuya atmósfera es mucho más densa, el sonido del trueno lo escucharíamos
24 segundos después de ver el rayo. Claro que rapidez, lo que se dice rapidez,
la tenemos en Júpiter y Saturno. Allí el trueno lo escucharíamos 12 y 13
segundos después respectivamente. Si quisiéramos hablar en Marte, siempre y
cuando pudiésemos respirar en su liviana y letal atmósfera compuesta
esencialmente por dióxido de carbono, lo tendríamos bastante complicado. Aun el
grito más potente que pudiera salir de nuestros pulmones quedaría reducido a un
susurro debido a la baja densidad de su atmósfera. De hecho, nuestra voz
sonaría como si sufriéramos de laringitis. Eso sí, los sonidos no nos
parecerían tan diferentes como en la Tierra y podríamos reconocer un gran
número de ellos. La situación en Venus sería totalmente distinta. Con una
presión atmosférica 90 veces superior a la de la Tierra -similar a la que
encontramos un kilómetro por debajo de la superficie del mar-, el escaso sonido
que hay en nuestra biblioteca del barrio se escucharía como si dos personas
conversaran en la calle, lo cual a su vez sonaría como el ruido de fondo que
hay en una empresa normal. Los vendedores de tapones para los oídos se
forrarían en Venus.
![[Imagen #41251]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_41251.jpg)
Unos físicos han
enfriado un objeto mecánico a una temperatura inferior a la que se creía hasta
ahora posible, por debajo del llamado “límite cuántico”. Los experimentos y la
nueva teoría surgida a raíz de ellos mostraron que un tambor mecánico
microscópico (una membrana de aluminio que vibra) podía ser enfriado a menos de
una quinta parte de un solo cuanto, o paquete de energía, menos que lo
pronosticado por la física cuántica. En teoría, la nueva técnica podría ser
utilizada para enfriar objetos hasta el cero absoluto, la temperatura en la que
la materia carece de casi toda energía y movimiento. Los resultados obtenidos por el equipo del
físico John Teufel, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en
Estados Unidos, han resultado ser toda una sorpresa para los expertos de este
campo.
Una nueva teoría
ofrece explicación a por qué el núcleo interno de hierro cristalizado de la
Tierra es sólido, pese a que la temperatura es más alta que en la superficie
del Sol. Girando dentro del núcleo fundido de la Tierra hay una bola de cristal
- en realidad una formación masiva de hierro cristalizado casi puro - casi del
tamaño de la Luna. La comprensión de esta característica extraña e inobservable
de nuestro planeta depende de conocer la estructura atómica de estos cristales
- algo que los científicos han estado tratando de hacer durante años.
Unos físicos han
creado una nueva forma de materia, un supersólido, que combina las propiedades
de los sólidos con las de los superfluidos. Se puede decir que el supersólido
es cristalino y superfluido al mismo tiempo.![[Imagen #41438]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_41438.jpg)
Era
el 11 de febrero de 2016 cuando el Observatorio de Interferometría Láser de
Ondas Gravitacionales de EE UU (LIGO, por sus siglas en inglés) anunció un descubrimiento sin
precedentes y muy esperado
que venía a confirmar la teoría sobre las ondas gravitacionales que Albert
Einstein había formulado cien años antes.
La física está presente
en un huevo duro, en una pompa de jabón y en las olas del mar. ¿No lo creen?
Son ejemplos perfectos para explicar términos científicos como la inercia, la
tensión superficial y la difracción. A través de elementos cotidianos se puede
observar fácilmente cómo influye esta materia en la vida cotidiana mucho más de
lo que cualquiera podría pensar. Se encuentra en la cocina, en el baño, en el
coche y en las vacaciones en la playa. Solo basta fijarse un poco y algunos
conocimientos de los que dejaron en herencia científicos como Newton o Galileo. El libro Fenómenos
cotidianos, de Alberto Pérez Izquierdo, descubre al lector
esta física de andar por casa a la vez que explica con detalle los fundamentos
de la materia.
El 25 de marzo, el acelerador de
partículas más potente del mundo volvió a funcionar de nuevo tras su parón
invernal de cada año. Las máquinas y experimentos han estado poniéndose a punto
con haces de baja intensidad y las primeras colisiones entre protones, y ahora
el LHC y todos sus experimentos están preparados para tomar una gran cantidad
de datos.
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![[Imagen #19579]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_19579.jpg)
![[Imagen #19056]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_19056.jpg)
Una nueva técnica permite que los átomos neutros de un condensado de Bose-Einstein se rijan por una dinámica idéntica a la que dicta la fuerza de Lorentz sobre partículas con carga eléctrica.
Podríamos llamarlo la psicología inversa de la física de materiales: imagine un cojín que se hincha al sentarnos sobre él o una goma elástica que se encoge cuando intentamos estirarla. Si dos físicos de la Universidad Noroccidental se hallan en lo cierto, puede que pronto veamos aparecer materiales con tan desconcertante comportamiento.
Los cristales líquidos, tal y como da a entender su nombre, ocupan un estado intermedio entre el líquido y el sólido. Hace tiempo que los investigadores saben manipular sus alongadas moléculas para controlar la luz en las pantallas digitales. Ahora, un equipo de la Universidad de Pensilvania ha desarrollado un nuevo método para aprovechar sus singulares propiedades.
A primera vista se trata de una noticia digna de cualquier escenario apocalíptico: “Enorme pirámide mexicana podría colapsar como castillo de arena” (NewScientist), “Pirámide del Sol podría hundirse e incluso colapsarse” (Aristegui Noticias), “Hundimiento amenaza al mayor tesoro arqueológico de Teotihuacan” (La Vanguardia).
En apariencia, un objeto duro que cae en una piscina hace que un chorro de aire salga tan rápidamente del agua que rompe, durante un breve instante, la barrera del sonido.
Kazutaka Itako, ingeniero eléctrico del Instituto de Tecnología de Kanagawa, en Japón, toca la guitarra desde los seis años. Su hermano Satoshi, quien también posee formación en ingeniería eléctrica, es fabricante de guitarras. Ambos llevan tiempo investigando la forma óptima del instrumento.
El sonido que se produce al estirar una articulación obedece a un proceso no muy distinto del que tiene lugar cuando abrimos una lata de refresco.
Durante años, los físicos han buscado la teoría final que habría de unificar toda la física. Sin embargo, puede que tengan que acostumbrarse a convivir con varias.
Un sencillo arreglo de espejos permite visualizar el comportamiento interno de un gran número de sustancias transparentes
Lo que comenzó como una idea para un programa militar de los años ochenta ha evolucionado hasta convertirse en un potente microscopio que permite estudiar proteínas, reacciones químicas y estados exóticos de la materia.
![[Imagen #18872]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_18872.jpg)
![[Imagen #19047]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_19047.jpg)
![[Imagen #18950]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_18950.jpg)
![[Imagen #53743]](https://noticiasdelaciencia.com/upload/images/12_2018/4898_el-lhc-se-apaga-durante-dos-anos-para-afrontar-nuevos-retos_image_380.jpg?43)
1 comentario:
Reapecto al entrelazamiento cuantico, es posible el cambio instantaneo entre 2 particulas entrelazadas superando el limite de la velocidad de la luz?
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