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jueves, 26 de abril de 2012

LA GRAVEDAD CUANTICA DE LABORATORIO

El mejor lugar donde yo estoy es investigando en el laboratorio, donde la inspiración teórica se transforma en sueños realizables. Y ya que estamos con los experimentos en materia de física , veamos el tema de la gravedad cúantica pero llevada al laboratorio.
La gravedad y la física cuántica se espera que se junten en la escala de Planck con energías extremadamente altas y en distancias muy cortas. En esta escala, los nuevos fenómenos pueden surgir.
Sin embargo, la escala de Planck es tan remota de las actuales capacidades de experimentación que las pruebas con la gravedad cuántica se tornan casi imposible.
Ahora una colaboración internacional entre los grupos de Caslav Brukner y Aspelmeyer Markus en la Universidad de Viena y Kim Myungshik en el Imperial College de Londres han propuesto un nuevo experimento cuántico utilizando espejos en la masa de Planck. Este experimento podría poner a prueba ciertas predicciones hechas por las propuestas de la gravedad cuántica en el laboratorio.
 
La búsqueda de una teoría que unifique la mecánica cuántica con la teoría de Einstein de la gravedad es uno de los principales retos de la física moderna.La mecánica cuántica describe los efectos en la escala de las partículas individuales, átomos y moléculas. La teoría de Einstein de la gravedad, por otro lado, es típicamente relevante para grandes masas. Se espera ampliamente que los fenómenos que se derivan de una teoría unificada de la gravedad cuántica se harán evidentes sólo en la llamada escala de Planck a energías extremadamente altas o a distancias extremadamente pequeñas. La longitud de Planck es de 1,6 x 10-35 metros: Esto es tan pequeño que si uno fuera a tomar esta escala , un átomo sería tan grande como todo el universo visible! Del mismo modo, la energía de Planck es tan grande que incluso el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN sólo llega a una fracción insignificante pequeña de esta energía, y un acelerador de partículas tendría que ser de un tamaño astronómico para llegar siquiera a la de energía de Planck.

Esta escala también se describe por la masa de Planck: Un pedazo de polvo es realmente pesado en comparación a los átomos de un solo, y los fenómenos cuánticos se consideran típicamente inobservables para tales masas. La escala de Planck está por lo tanto, tan lejos de las capacidades actuales de experimentación que las pruebas de las propuestas de la gravedad cuántica se creen que son ampliamente imposibles. Sin embargo, los físicos han encontrado una manera de probar algunas predicciones de las propuestas de la gravedad cuántica en el laboratorio mirando los efectos cuánticos de la masa de Planck en los sistemas cuánticos.


En la mecánica cuántica es imposible saber dónde está una partícula y qué tan rápido se está moviendo al mismo tiempo. No obstante, es posible realizar dos mediciones sucesivas: una medición de la posición de la partícula seguido por una medición de su impulso, o viceversa. En la física cuántica, las dos secuencias diferentes de medición produce distintos resultados experimentales. Según muchas teorías de la gravedad cuántica, esta diferencia se vería alterada en función de la masa del sistema, ya que la longitud de Planck pone un límite fundamental en la medición de distancias. El equipo de físicos han demostrado que a pesar de las modificaciones que sería muy pequeña , pudo ser verificada mediante el uso de los sistemas cuánticos muy masivos en el laboratorio. Este experimento por lo tanto, podría poner a prueba algunas de las propuestas de la gravedad cuántica.

La idea principal es utilizar un impulso de láser para interactuar cuatro veces con un espejo móvil para sondear exactamente la diferencia entre las interacciones de las posiciones y el impulso. Por el momento y con la ingeniería de las interacciones que es muy precisa, el equipo ha demostrado que es posible mapear el efecto en el pulso del láser y  leerlo con técnicas ópticas cuánticas. ”
Cualquier desviación de la esperada consecuencia de la mecánica cuántica sería muy emocionante”, dice Igor Pikovski, el autor principal del trabajo “, pero incluso si no hay desviación observable, los resultados pueden ayudar en la búsqueda de posibles nuevas teorías”. 

"La teoría es asesinada tarde o temprano por la experiencia". Albert Einstein



 "End of transmission".

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miércoles, 25 de abril de 2012

ENERGIA OSCURA DE LABORATORIO

En la entrada de ayer hable de como detectar MATERIA OSCURA en el laboratorio, y dije que el próximo paso era de hacer lo mismo con la ENERGIA OSCURA, pues bien, los científicos se han ido convenciendo que el efecto de la expansión del Universo se está acelerando, con lo que el Cosmos estará cada vez más diluido hasta que carezca prácticamente de materia.
La explicación que se ha dado habitualmente para este efecto, a falta de otra explicación física mejor, es la existencia de una energía oscura (denominada oscura porque ignoramos su naturaleza y que no hay que confundir con la materia oscura) que rellenaría el Universo y que constituiría el 70% de la masa-energía del mismo. Su valor sería de 10-10 julios por metro cúbico. El efecto de la energía oscura sería similar a una gravitación negativa.

Desde entonces se discute sobre la naturaleza de esta energía oscura, incluso algunos han negado la existencia de la misma, proponiendo que lo que vemos es una ilusión por estar en un sitio privilegiado. Otros incluso han llegado a proponer cambios en la ley de la gravedad. No es extraño que proliferen todo tipo de teorías al respecto, porque a día de hoy no tenemos ninguna medida directa de tan misteriosa energía.
Lo que sería muy interesante es diseñar algún dispositivo de laboratorio que midiera directamente esa energía. Pues bien, eso es precisamente lo que Martin Perl y Holger Mueller, de la Universidad de y Berkeley respectivamente, proponen. Aunque la cifra dada antes de 10-10 julios por metro cúbico parece muy pequeña de medir no lo es tanto para el estándar habitual de los laboratorios. Por ejemplo un campo eléctrico de 1 voltio por metro tiene una densidad de energía de 10-12 julios por metro cúbico, que es cien veces más pequeña que la anterior.
Obviamente hay grandes diferencias entre un caso y otro, pues la materia ordinaria siente muy fácilmente los campos eléctricos y no tenemos ni idea de la naturaleza de la energía oscura. Ni siquiera podemos desconectar esa energía para así apreciar la diferencia, simplemente está siempre ahí, no tenemos un punto de referencia sobre el que medirla.

Una posibilidad es que la energía oscura no sea completamente uniforme, sino que presente un gradiente. Si es así entonces sería posible medir el efecto de ese gradiente gracias a un interferómetro atómico. El mismo se basa en las propiedades ondulatorias de las partículas descritas por la Mecánica cuántica. Al igual que las ondas luminosas pueden interferirse entre sí, si las disponemos de las trayectorias adecuadas, podemos hacer algo similar con haces de partículas, incluso con átomos.

En este caso lo que Perl y Mueller proponen, es medir cambios en las fase de las ondas asociadas a haces de átomos que sigan trayectorias distintas. Si hay un gradiente en la energía oscura sería posible cancelar el efecto de todas las demás fuerzas y poner de relieve la presencia de la energía oscura. Sugieren usar apantallamientos convencionales que aíslen el sistema de campos electromagnéticos e interferómetros atómicos para cancelar el efecto de la gravedad.
Calculan que se podrían realizar medidas con una precisión sin precedentes. En experimentos de interferometría con un solo átomo ya se ha llegado a medir la fuerza gravitatoria con una precisión muy alta. Creen que con la actual tecnología se podría detectar esa energía oscura directamente.

No obstante, hay varios escollos en su proyecto. Por un lado no se tiene ni idea de la naturaleza de la energía oscura o si realmente presenta un gradiente. Y tampoco es seguro que pudiera ejercer una fuerza sobre los átomos del experimento. Aunque se aumentara sin parar la precisión de un experimento así , quizás nunca se detectaría la energía oscura, incluso si ésta existiera realmente. Encima podría haber otras fuerzas que estropearan las medidas del dispositivo. En todo caso merecería la pena apostar por la realización de un experimento así.

"Son vanas y están plagadas de errores las ciencias que no han nacido del experimento, madre de toda certidumbre". Leonardo Da Vinci

"End of transmission"

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martes, 24 de abril de 2012

MATERIA OSCURA DE LABORATORIO


La llamada MATERIA OSCURA podría ser constatada en experimentos de laboratorio, complementando las investigaciones que se están haciendo a escala astronómica y subatómica para hallarla.
Los científicos creen que la materia oscura -que es una materia hipotética de composición desconocida que no emite o refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada directamente con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia puede inferirse a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible- constituye la gran mayoría de la masa en el Universo observable. 


 Según algunos resultados teóricos recientes, pequeños bloques de materia –y no sólo observaciones astronómicas- podrían revelar las escurridizas propiedades de las partículas de esta materia oscura hasta ahora no identificada, permitiendo simplificar las investigaciones futuras a gran escala sobre ella
Físicos teóricos del Stanford Institute for Materials and Energy Science (SIMES) un instituto adjunto al departamento de energía del SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY de la Universidad de Stanford, son los que están tratando de desarrollar estos experimentos.

Según declaraciones de Shoucheng Zhang, uno de los autores del estudio, aparecidas en un comunicado
del SLAC , este trabajo podría resultar verdaderamente esclarecedor, en lo que respecta a descubrir la naturaleza de la materia oscura.
En un artículo recientemente publicado por la revista Nature Physics, Zhang y sus colaboradores describen un conjunto de experimentos con los que, afirman, se podría conocer, por vez primera, el posible comportamiento de unas partículas subatómicas denominadas axiones, que han sido relacionadas con la materia oscura pero cuya existencia aún no ha podido ser constatada.

La existencia de estas partículas fue postulada por vez primera en 1977, dentro del marco del Modelo Estándar de física de partículas. Se supone que los axiones son partículas de masa muy pequeña y sin carga eléctrica y, en cosmología, se cree que su existencia podría resolver el problema de la materia oscura.

Sin embargo, a pesar de los estudios realizados hasta el momento, los axiones nunca han podido constatarse empíricamente. Esto podría cambiar gracias al trabajo de los físicos del SIMES y su tecnología puntera para la investigación de unos materiales conocidos como aislantes topológicos. 


En el interior de estos materiales los electrones viajan con gran dificultad, pero fluyen con mucha menos resistencia en su superficie. Además, pueden hacerlo a temperatura ambiente.
Estas características provocan que los aislantes topológicos presenten unas propiedades inusuales, que podrían suponer importantes para aplicaciones en diversos campos, como la espintrónica (tecnología emergente que dará lugar a un nuevo tipo de dispositivos electrónicos de alta densidad, rendimiento superior y escasa potencia).

Pero lo esencial con respecto a la materia oscura es que, investigando los aislantes topológicos, Zhang y sus colaboradores descubrieron que el comportamiento electromagnético de estos materiales puede describirse matemáticamente de una manera muy similar a la de las matemáticas que explican el comportamiento de los axiones. Es decir, que las leyes del universo relacionadas con los axiones tienen un reflejo en el funcionamiento de estos aislantes.



Como resultado de este paralelismo matemático, los físicos postularon que los experimentos con aislantes topológicos podrían revelar información sobre los axiones, cuya presencia se cree que se extiende por todo el universo.
En la revista Nature Physics los científicos señalan que han conseguido demostrar que las fluctuaciones magnéticas de los aislantes topológicos se acoplan a los campos magnéticos exactamente como los axiones, por lo que proponen diversos experimentos para detectar el campo dinámico de estas partículas.



Según Zhang, la concurrencia matemática entre axiones y aislantes topológicos supone que se puedan estudiar las partículas de la materia oscura a través de la observación de estos aislantes, como si se estuviera analizando un universo a escala diminuta.
En Nature Physics los científicos describen una clase particular de aislante topológico en el que el paralelismo matemático relacionado con los axiones es más claro, y sugieren que se desarrollen experimentos para “ver” el comportamiento de estas partículas en dicho aislante.

Estos experimentos servirán para comprender las posibles características físicas de los axiones, y dar así una idea más realista a los físicos de lo que deben buscar cuando pretendan encontrar evidencias de la existencia de los axiones a escala cósmica. 


Próximo paso " Energía Oscura " de laboratorio.........cada vez más cerca de la ciencia ficción, y si no reveean los que pueden "The Outer Limits Original (1963), "It Crawled Out of the Woodwork"," Está usted a punto de experimentar el asombro y el misterio que se extiende desde lo más profundo de la mente, hasta más allá del límite."

"En la escala de lo cósmico sólo lo fantástico tiene posibilidades de ser verdadero".Pierre Teilhard de Chardin

"End of transmission".

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viernes, 20 de abril de 2012

EVOLUCION EXTRATERRESTRE: DESDE LOS MICROORGANISMOS HASTA EL MONOLITO INTELIGENTE

Parafraseando a Arthur C. Clarke en su libro "El Centinela", y analizando la evolución de la vida extraterrestre desde los microorganismos a una supuesta inteligencia cosmológica que nos ayudó a evolucionar más rápido con solo tocar el Monolito, pero entonces.....quién los ayudó a ellos a evolucionar, debemos aprender y reflexionar acerca de cómo comienza la vida.
Ken Nealson, catedrático de Geobiología de la Universidad del Sur de California, en Estados Unidos, y astrobiólogo de la NASA, tiene claro que no estamos solos en este Universo.
Si ciertas bacterias son capaces de sobrevivir a las condiciones más extremas de la Tierra, incluso sin oxígeno, es más que probable encontrarlas en otros planetas.

Los humanos solo comemos una cosa, carbono orgánico; y solo respiramos otra, oxígeno. Así funciona la vida, “o eso creemos”, asegura Ken. “Sin embargo las bacterias comen todo tipo de materia (compuestos inorgánicos como el sulfuro, hidrógeno o amonio, entre otros), en realidad cualquier cosa de la que obtienen electrones, y pueden interactuar con cualquier elemento químico de la tabla periódica”, subraya el microbiólogo.
En cuanto a lo que respiran, no es solo oxígeno, sino también CO2, sulfito, nitrato y otras sustancias. Incluso son capaces de aprovecharse de una roca sólida como sustituto del oxígeno, es decir, que pueden "respirar rocas", como afirman coloquialmente los científicos al hablar del transporte extracelular de electrones descubierto hace dos décadas y que sigue sin aparecer en los libros de texto. “Años más tarde descubrimos que al quitar la roca del experimento y añadir electrodos, lo único que "respiran" estas mismas bacterias son los electrodos. Forman una capa a su alrededor y le proporcionan electrones, y por tanto energía”, detalla Nealson.

De los microorganismos que ya se conocen, lo que más sorprende a este microbiólogo que se niega a jubilarse aún es lo resistentes que son. Cuando Nealson empezó a estudiar microbiología, no podía imaginarse que las bacterias sobrevivirían a más de 100 ºC. No obstante, en los años ’70, se descubrió que había bacterias que vivían en los géiseres del Parque Nacional de Yellowstone (Estados Unidos). La vida microbiana se ha adaptado a la salinidad, a la temperatura, al pH, a la aridez, a la radiación, y a la presión. Durante años se pensó que uno de los lugares más desérticos de la Tierra –el desierto de Atacama en Chile– era estéril, pero al mirar en el interior de las rocas se observó todo tipo de vida. Río Tinto en Huelva-España, es otro de los lugares “más fascinantes de la Tierra”, para Nealson. “Muchos de estos entornos extremos te hacen pensar de forma diferente sobre la posibilidad de encontrar vida en otros planetas, y Río Tinto en Huelva es uno de ellos”, apunta. Desde que empezó a conocer la habilidad de las bacterias, el interés de Nealson por hallar vida microbiana fuera de la Tierra creció.

Las misiones del telescopio espacial Hubble han sido determinantes en este sentido. En los últimos 10 años, sus datos han demostrado que existen millones de planetas que se parecen a la Tierra. “Pero estos planetas están a muchos años luz de nosotros. Incluso si obtienes una señal de alguno de ellos (una que se pudo generar hace 100 años), llevará 1.000 años llegar allí a la velocidad a la que viajamos ahora. Es fascinante pero frustrante a la vez”, manifiesta el experto, que lo tiene claro: “Es 100% seguro que hay vida ahí fuera”. El problema es cómo encontrarla. “Cuando una misión de la NASA planea ir a Júpiter o Saturno –al que se tarda ocho años en llegar–, o incluso más lejos, a Neptuno, el tiempo de ir y volver, has perdido un tercio de tu carrera, y a lo mejor fracasa”, señala.

Sin salir del Sistema Solar, desde el punto de vista de un microbiólogo, hay diferentes lugares en los que algunos organismos que habitan la Tierra podrían sobrevivir. Por ejemplo las lunas de Júpiter: Europa, Calisto y Ganímedes. “No sabemos exactamente lo grueso que es el hielo ni cómo es el agua debajo, pero seguro que en cada una de estas lunas hay más agua de la que tenemos en la Tierra”, señala Nealson. El agua líquida es esencial para vida como la nuestra pero “lo que es esencial es el líquido”.

Otro lugar donde buscar es una luna de Saturno, Encélado, que rodea uno de los anillos del planeta. “Siempre ha tenido agua congelada”. Titán, otra de las lunas de Saturno, “no tendría vida como la conocemos porque hace demasiado frío”, pero tiene metano y etano líquidos. “Supongo que hay diferente tipo de vida allí”, insiste el investigador que asegura que esta vida sería “tan rara” que “ninguna de las reglas de química con las que hemos crecido tendría entonces sentido”. “Si no piensas en cosas como estas te vuelves muy geocéntrico sobre la búsqueda de vida y te perderías cosas muy interesantes. Sea el tipo de vida que sea, va a necesitar energía y deberíamos ser capaces de ver y aprender en los lugares donde la energía es consumida”.

"Aprender sin reflexionar es malgastar la energía". Confucio

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jueves, 19 de abril de 2012

UNA MIRADA AL COSMOS DESDE MALARGÜE

Malargüe (Mendoza-Argentina). sigue sumando grandes instalaciones científicas, afirmándose como un polo nacional de indiscutible importancia. El Observatorio Pierre Auger se instaló en 2001 con el objetivo de captar rayos de ultra energía a través de una red de mil seiscientos detectores que están ubicados a un kilómetro y medio de distancia entre sí, y cubren una superficie total de tres mil kilómetros cuadrados.
Esta red se complementa con un conjunto de telescopios de alta sensibilidad que, en las noches despejadas y sin luna, escudriñan la atmósfera para observar la tenue luz ultravioleta que producen las cascadas de rayos cósmicos al atravesar el aire. Participan en este emprendimiento alrededor de cuatrocientos científicos pertenecientes a más de setenta instituciones de diecisiete países. El observatorio tiene además un espacio para la divulgación y la educación para toda la comunidad, ofreciendo charlas explicativas con videos interactivos.

Desde el mes de Diciembre de 2011, se levanta una enorme obra tecnológica de 40 metros de alto. La impresionante estructura de hierro es nada más y nada menos que una enorme antena de seguimiento de satélites científicos, la tercera de su tipo en el mundo, que permitirá enviar comandos y recibir datos de varias de las cincuenta misiones científicas satelitales del programa europeo.

La antena DS3 (Deep Space 3) tendrá treinta y cinco metros de diámetro y formará parte de la red europea ESTRACK, utilizada para comunicarse con naves robot enviadas al espacio, con el objetivo de realizar diferentes experimentos, entre otros aquellos referidos a los cambios climáticos del planeta. La antena ubicada en Malargüe será parte de una subred llamada "Deep Space", que tiene la particularidad de comunicarse con naves enviadas a una distancia mayor a dos millones de kilómetros. La red ESTRACK comprende actualmente nueve instalaciones: Kourou (Guyana Francesa), Maspalomas, Villafranca y Cebreros (España), Redu (Bélgica), Santa Maria (Portugal), Kiruna (Suecia), Perth y New Norcia (Australia).

En principio la antena se utilizará para el control y las comunicaciones con varias misiones espaciales: Gaia y ExoMars, Venus Express y Herschel . La primera hará un relevamiento detallado de más de mil millones de estrellas en la Vía Láctea, estudiando su brillo y ubicación, buscando planetas fuera de nuestro Sistema Solar y caracterizando objetos interesantes para la astronomía. La segunda misión estudiará en detalle las condiciones para la existencia de vida en el planeta Marte y ayudará a comprender mejor la posibilidad de enviar futuras misiones con tripulación humana al vecino planeta.

La Agencia Espacial Europea eligió a Malargüe entre más de veinte ciudades de Latinoamérica debido a la infraestructura disponible, la baja interferencia en las frecuencias utilizadas para transmitir, el clima local, el perfil institucional de planificación de largo plazo, el hecho de contar con otro proyectos científicos funcionando -Pierre Auger, Planetario y Centros de Estudio de la Tierra- y el compromiso asumido por los gobiernos municipal, provincial y el sector privado.

Sabemos que la importante inversión destinada al proyecto ejercerá un dinamismo positivo sobre la economía local, ya que es necesario pavimentar dieciocho kilómetros de la Ruta 186, dotar de agua potable y tendido eléctrico al lugar, brindar servicios gastronómicos, hoteleros, etc. La iniciativa implicará cientos de puestos de trabajo entre fuentes directas e indirectas y sin duda es una oportunidad de crecimiento histórica donde se deberán consensuar las estrategias necesarias para que sus beneficios lleguen a todos los sectores de la comunidad y además impulsará una mirada más al Cosmos.

"El cosmos es todo lo que es, todo lo que fue y todo lo que será". Carl Sagan

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miércoles, 18 de abril de 2012

EL ULTIMO VUELO DEL VIAJERO

El transbordador estadounidense «Discovery» aterrizó en el aeropuerto internacional de Dulles (Virginia) en el que ha sido su último viaje antes de formar parte del Museo Nacional del Aire y el Espacio. El «Discovery» planeó acoplado sobre un Boeing 747 modificado de la NASA y aterrizó entre los aplausos del público que lo esperaba para dar la bienvenida al transbordador que batió el récord de viajes al espacio.

En la pista, el director del Museo Nacional del Aire y el Espacio John R. «Jack» Dailey; el secretario de la Institución Smithsonian -a la que pertenece el museo-, Wayne Clough, y representantes de la NASA recibieron al transbordador. También se encontraban a pie de pista un grupo de cincuenta personas ganadoras de un concurso de la agencia espacial estadounidense. Entre ellas figuraba Katy Walser, ingeniera de profesión y que describió como «maravilloso» presenciar el aterrizaje. «Creía que sólo iba a verlo tomar tierra... verlo pasar ha sido increíble», agregó, al recordar que cuando era niña solía ver los lanzamientos de los transbordadores.

Antes de aterrizar, el transbordador sobrevoló durante unos 40 minutos los cielos, con nubes y claros, de la capital estadounidense, donde numerosas personas salieron a calles y terrazas para contemplar el último vuelo de la nave espacial, que había partido de la base de Cabo Cañaveral (Florida). En una emotiva ceremonia de despedida allí participaron, entre otros, los seis tripulantes de la última misión del «Discovery», la STS-133: el comandante Steve Lindsey, el piloto Eric Boe y los especialistas Alvin Drew, Steve Bowen, Michael Barratt y Nicole Stott.


El «Discovery» fue lanzado por primera vez en 1984 y en su lista de logros se incluyen haber sido el primer transbordador pilotado por una mujer (Eileen Collins), haber llevado al primer cosmonauta ruso a bordo de una nave estadounidense y haber realizado el primer acoplamiento con la estación rusa «Mir». En 1998 logró otro récord al llevar de nuevo al espacio a John Glenn, el primer estadounidense que orbitó la Tierra a bordo del «Friendship 7» en 1962 y que a los 77 años se convirtió en el astronauta de más edad.

El «Discovery» será exhibido en los hangares del Museo del Aire y el Espacio en el aeropuerto internacional de Dulles y reemplazará al «Enterprise», el prototipo que nunca voló al espacio pero sin el cual hubiera sido imposible realizar las pruebas ( y justamente la nave Enterprise de Star Trek ( Viaje a las estrellas ) jamás salio de su prototipo y nunca voló, pero fue musa inspiradora de muchos ingenieros de la NASA, una vez más la ciencia ficción empujando a la ciencia más allá de sus fronteras).

"El hueco que la obra genial ha producido a nuestro alrededor es un buen lugar para encender nuestra pequeña luz. De allí la inspiración que irradian los genios, la inspiración universal que no sólo nos impulsa a la imitación". Franz Kafka

"End of transmission".


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lunes, 16 de abril de 2012

ESCAPE AL INFINITO

Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) han demostrado matemáticamente que partículas cargadas en un campo magnético pueden “escapar” al infinito sin detenerse jamás. Además, en la investigación se han establecido las condiciones necesarias para que se dé esta situación. El hallazgo es relevante porque el movimiento de partículas en campos magnéticos es un problema “de notable importancia” en campos como la física de plasmas o la aplicada.

“Que una partícula ‘escape’ al infinito significa dos cosas: que no parará nunca y algo más”, explica Antonio Díaz-Cano, uno de los autores. Respecto al primer aspecto, una partícula puede no detenerse nunca pero quedar atrapada, por ejemplo, dando vueltas eternamente alrededor de un punto, sin salir de una región acotada. Sin embargo, el ‘algo más’ añade que su trayectoria va más allá de los límites establecidos. “Si nos imaginamos una superficie esférica de un radio inmenso, la partícula terminará atravesando dicha superficie en sentido hacia fuera, por muy grande que sea el radio”, aclara el investigador.

Los científicos han confirmado mediante ecuaciones que, efectivamente, algunas partículas cargadas pueden escapar al infinito. Una condición es que las cargas se muevan bajo la acción de un campo magnético creado por espiras de corriente situadas en un mismo plano. Además se deben cumplir otros requisitos: la partícula debe encontrarse en algún punto de ese plano, con una velocidad inicial paralela al mismo y suficientemente lejos de las espiras.

Aún así, el movimiento de partículas en campos magnéticos es un problema “de notable importancia” en campos como la física de plasmas o la aplicada. Por ejemplo, uno de los retos a los que se enfrentan los científicos que estudian la energía nuclear de fusión es el confinamiento de partículas en campos magnéticos.
Por su parte, aceleradores como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) también utilizan campos magnéticos para acelerar las partículas. En estas condiciones no escapan al infinito, sino que permanecen dando vueltas hasta que adquieren la velocidad que requieren los experimentos.

El tema es entender que es el infinito ( y si lo consideramos en este único universo o si existen infinitos multiversos ): Podemos dar una idea desde la física cuántica y desde una razón filosófica tambien, a saber:

La fluctuación cuántica consiste en que a partir del vacío surge espontáneamente una partícula con su correspondiente antipartícula (la misma pero con carga opuesta como el electrón y el positrón) y se aniquilan al instante, esto no es mera especulación, sino una teoría de la física cuántica. Además, dicha fluctuación no viola las leyes de la matemática, pues si bien es injustificado que 0=1, sí es válido que 0=+1-1, de modo que del vacío no puede surgir la materia, pero sí materia más antimateria. De la nada no sale algo, pero sí algo más “anti-algo”.
Sobre esta teoría algunos científicos sostienen que el universo surgió de la nada (matemáticamente esto equivale a la dimensión -1, ya que la dimensión cero es un punto), de una fluctuación cuántica colosal, aunque aún falta por explicar por qué no se aniquiló al instante como sucede en las fluctuaciones cuánticas comunes.

Como en el universo hay muchísima más materia que antimateria, es probable que se haya generado otro universo con mucha más antimateria que materia, conservando así la igualdad y la existencia metauniversal. En otras palabras, en el principio no existía nada, ni el espacio-tiempo, luego una fluctuación cuántica colosal derivó en dos universos (con sus respectivos big-bangs, según el modelo inflacionario), uno con más materia y otro con más antimateria, de modo que entre ambos tienen carga igual a cero, por lo que su aparición está justificada física y matemáticamente.
Es sumamente difícil imaginar la nada absoluta y más que de ella surgiera algo y anti-algo, pues esto implica que la nada posee la potencialidad para generar todo cuanto existe. La pregunta de Leibniz: ¿por qué existe algo en vez de nada? Puede responderse: existe algo porque la nada contiene la potencialidad de algo, pero si la nada no es nada, ¿Cómo puede poseer un atributo de potencialidad?
La solución consiste en no concebir la nada simplista, estática o irracionalmente. Sino en concebirla dialécticamente; es decir, entender que la existencia y la nada forman una unidad en conflicto permanente, para Hegel, el ser puro y la nada pura no pueden existir, sino que son meras abstracciones, pues si el ser es homogéneo, inmutable y simple: es exactamente igual que la nada pura. Como mirar un paisaje mediante toda la luz o nada de luz, en ambos casos no se puede ver el paisaje, sino blanco o negro, respectivamente.


Por lo tanto, la suma de todo lo existente, así como cada una de sus partes se constituyen por una mezcla de ser y nada, en la que el ser significa su singularidad y la nada su posibilidad de movimiento. De este modo recuperamos la defensa de Parménides de que la nada no es nada, pues si fuera algo ya no sería nada. Pero a su vez consideramos que la nada, aunque no sea algo concreto, sí se constituye como una condición de posibilidad, la cual permite el movimiento del ser; es decir, el devenir.
En matemáticas el ser se constituye por los números y la nada por el cero. Pues el cero no representa nada por sí mismo, pero es condición de posibilidad de la mayoría de los números, como los que siguen del diez y los decimales, basta con compararlo con los sistemas de numeración antiguos que no poseían el cero.
Esto ocurre también en la constitución del universo, donde el ser o suma de lo existente está completamente rodeada por la nada (o vacío absoluto) y esto es lo que permite su expansión, pues si el universo lo ocupara todo no podría moverse. Además, las partículas subatómicas se encuentran enormemente separadas unas de otras, lo que implica que el vacío dentro del universo también es condición de posibilidad del movimiento nuclear.

"La nada es un infinito que nos envuelve: venimos de allá y allá nos volveremos. La nada es un absurdo y una certeza; no se puede concebir, y, sin embargo, es". Anatole France


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viernes, 13 de abril de 2012

COMUNICACIONES ESPACIALES CON NEUTRINOS

Cuando veiamos la serie original de Star Trek ( Viaje a las Estrellas ) y las subsiguientes series y películas hasta la actualidad, nos hemos preguntado seguramente, como hacían las naves espaciales para comunicarse en el espacio con la base terrestre y otras naves en tiempo real.Nos preguntábamos, cuál tecnología de comunicación usaban para recorrer esas distancias.La ciencia ficción una vez más nos abría la mente y nos preparaba para más adelante.

Ahora, investigadores de las Universidades de Rochester y Carolina del Norte han logrado, por primera vez, enviar un mensaje a traves de un haz de neutrinos, diminutas partículas prácticamente sin masa y que recorren el Universo a la velocidad de la luz.
El mensaje fue enviado a través de 240 metros de sólida roca. Cuando llegó al otro lado, los científicos pudieron leerlo perfectamente. El texto decía, sencillamente "Neutrino".
El experimento, que se publicará en la revista Modern Physics Letters A, abre la posibilidad a nuevos sistemas de comunicaciones en el que no serían necesarios cables ni satélites.
"Utilizando neutrinos - afirma Dan Stancil, de la Universidad de Carolina del Norte y autor principal del estudio - será posible la comunicación entre dos puntos cualquiera de la Tierra sin necesidad de utilizar cables ni satélites. Los sistemas de comunicación por neutrinos son mucho más complejos que los actuales, pero pueden tener importantes usos estratégicos".
Son muchos los que hasta ahora habían teorizado soble la posibilidad de utilizar neutrinos en las comunicaciones. Y ello a causa de una de sus principales propiedades: su capacidad de pasar a través de prácticamente todo lo que encuentran a su paso. En efecto, su masa es tan escasa que apenas interactúan con el resto de la materia. Billones de neutrinos procedentes del Sol pasan cada segundo a través de cada centímetro de la Tierra, atravesando el planeta limpiamente, como si fuera vacío.

La prueba de comunicación se realizó durante un período de dos horas, durante las que el acelerador fue llevado hasta la mitad de su potencia mientras que el detector recogía datos al mismo tiempo en que se enviaba el mensaje. En la actualidad, la mayor parte de las comunicaciones se basan en el envío y la recepción de ondas electromagnéticas.
Es así como las radios, los móviles o los televisores pueden funcionar. Pero las ondas electromagnéticas no atraviesan con facilidad los obstáculos. Montañas y cursos de agua los bloquean, igual que muchos otros elementos sólidos o líquidos. Los neutrinos, sin embargo, pasan sin problema a través de planetas enteros sin ser interferidos ni siquiera por uno de sus átomos.
Y dado que, además de no tener prácticamente masa alguna, tampoco tienen carga eléctrica, los neutrinos no están sujetos a alteraciones magnéticas de ninguna clase y no son alterados por la fuerza de la gravedad. Es decir, que se mueven libremente en cualquier clase de ambiente y condición.


El mensaje que los científicos enviaron usando el haz de neutrinos fue traducido, primero, a código binario. O, dicho de otro modo, la palabra "neutrino" (que fue el mensaje enviado) se representó con una serie de "1" y "0" en los que "1" correspondía al envío de grupos de neutrinos y "0" a la ausencia de envío de grupos de neutrinos.
Los neutrinos, además, fueron "disparados" en grandes grupos ya que debido a su naturaleza evasiva, incluso el enorme detector MINERvA sólo lograba detectar una sola de estas partículas por cada diez billones de neutrinos "disparados". Cada vez que se producía una detección, un ordenador instalado en el lado receptor del mensaje traducía de nuevo el código binario al inglés. El resultado fue la correcta recepción de la palabra "neutrino".

"No hay lugares remotos. En virtud de los medios de comunicación actuales, todo es ahora". Herbert Marshall Mcluhan

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miércoles, 11 de abril de 2012

ENERGIAS EN COLISION

El gran colisionador de hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) marca nuevos récords.El jueves 5 de Abril alcanzaron el récord de energía sumaria de colisión, el mismo alcanzó los 8 TeV (teraelectronvoltios). Los científicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) anunciaron el aumento de la energía de colisiones hasta los 4 TeV por haz en febrero de este año. Este nivel es de un 0,5 TeV más que el nivel de la energía en el cual el aparato funcionaba en los años 2010 y 2011.

“Después de que iniciamos los experimentos en 2010 optamos por el nivel de energía menor y más seguro”, explica Steve Myers, el jefe del Departamento de Aceleradores y Tecnologías del CERN. “Dos años exitosos de pruebas durante los cuales hemos realizado muchos experimentos y mediciones adicionales, nos convencieron de la seguridad del acelerador, por lo cual decidimos aumentar el nivel de energía antes de hacer una larga pausa en el funcionamiento del aparato”, añade.

Se planea que el LHC funcione al nivel actual de energía hasta noviembre de 2012. Los científicos esperan poder comprobar por medio de experimentos la existencia de la llamada 'partícula de Dios', ó el bosón de Higgs. Luego se iniciarán unas labores de mantenimiento que durarán 20 meses. El acelerador de partículas no volverá a funcionar hasta el año 2014.
A finales de 2014 los especialistas planean empezar la colisión de partículas al nivel de energía de 6,5 TeV por haz. Si todas las partes de la máquina funcionan bien, posteriormente los científicos elevarán el nivel de energía hasta 7 TeV por haz, alcanzando así la magnitud proyectada.

El bosón de Higgs es una partícula elemental hipotética masiva cuya existencia se establece en el Modelo Estándar de la física de partículas y explicaría el origen de la masa de otras partículas elementales. El Modelo es una teoría compleja que establece una serie de ecuaciones matemáticas que predicen la existencia de un gran número de partículas subatómicas con distintas características y las interacciones entre ellas: analizando las ecuaciones puede concluirse qué partículas existen y cuáles no, y cómo son las que existen.

Sin embargo, la teoría no predice la masa exacta de esta partícula clave para conocer la estructura del universo. Su búsqueda o la comprobación de su inexistencia es una de las tareas principales de los experimentos en el LHC. En otras entradas en mi blog he informado sobre "partículas extrañas" encontradas en colisiones de partículas, puede que ya no sea propiedad de la ciencia ficción ( Producción y decadencia de extrañas partículas- The Outer Limits 1963), la comprobación de su existencia, ya que el libre albedrio en el Universo parece ser una constante.

"Todo lo que es posible, ocurre; pero en realidad sólo es posible lo que ocurre".

Franz Kafka


"End of transmission"


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martes, 10 de abril de 2012

UN RADIOFARO PARA APOPHIS

Rusia planea enviar un satélite con un radiofaro al asteroide 99942 también conocido como Apophis para analizar las posibles amenazas que representa para la Tierra, según comento la Academia de Ciencias rusa en un comunicado hecho público este sábado 07/04/2012.


Apophis es considerado por la agencia rusa Roscosmos como la mayor amenaza a Tierra conocida.( por lo menos hasta hoy, ya que puede surgir otra amenaza en cualquier momento ).
En 2029, Apophis pasara a una distancia de apenas 58.000 kilómetros de nuestro planeta, a la altura de las órbitas de los satélites geoestacionarios. Y aunque este primer paso no representa peligro para el planeta, existe un punto de apenas 400 metros de diámetro en esta zona, una “cerradura gravitacional”, que de ser atravesado por el asteroide, este representaría una seria amenaza contra nuestro planeta en su siguiente paso, en Abril del 2036.


El objetivo central de la posible misión sería establecer con precisión la trayectoria exacta de Apophis hasta 2036. El satélite estará equipado con una fuente de alimentación de radioisótopos junto con una batería de respaldo, permitiendo así una larga vida operacional.
Desde el punto de vista técnico, los trabajos para esta misión podrían comenzar a partir de 2015, según el informe de la Academia. Es necesario urgente tomar esa decisión.

"La decisión es parte de la precisión".

"End of transmission"


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lunes, 9 de abril de 2012

ENERGIA SOLAR EN ORBITA TERRESTRE

¿Nos estaremos acercando a ser una civilización tipo II de acuerdo a la Escala de Kardashov, en la cuál una civilización aprovecha la energía de su única estrella?

La energía que emite el Sol fuera de la Tierra es siete veces más potente, lo que anima a científicos de países con dificultades de suministro a desarrollar una estación solar espacial que abastezca al planeta mediante una emisión inalámbrica. ¿Podrá ser esta forma de producción energética la que sustituya al petróleo, carbón y a la energía atómica?

Ante el déficit energético que se avecina tras el pico de producción de petróleo, que está próximo a alcanzarse en pocos años, científicos de los países carentes de energía están desarrollando ideas innovadoras para reemplazar el suministro de hidrocarburos. Además, luego del accidente de Fukushima, el desprestigio en el que cayó la energía nuclear, que era la fuente natural de reemplazo a los hidrocarburos, está tornando políticamente inviable el desarrollo de nuevos reactores.

Por eso, John C. Mankins, ex jefe del Departamento de Tecnologías Innovadoras de la NASA, presentó un proyecto que consiste en crear una estación espacial que recoja la energía solar para transmitirla de forma inalámbrica a cualquier lugar del mundo.Varios estudios afirman que el Sol emite unas 7.700 veces más energía de la que necesita actualmente la humanidad, aunque en el espacio esta cifra se debe multiplicar por siete por la falta de una atmósfera y nubes que diseminan y filtran gran parte de sus componentes. Los paneles fotovoltaicos situados en satélites que orbiten la tierra recibirán 1.371 watts por metro cuadrado proveniente del Sol, frente a sólo 200 watts que llegan a la Tierra.

El proyecto consiste en lanzar al espacio varios satélites que porten grandes paneles solares y que orbiten sobre el Ecuador para luego transmitir de manera inalámbrica la energía hacia cualquier punto del planeta. La energía se transmitiría a través de microondas electromagnéticas o de un láser, lo que impide que la atmósfera frene todo el potencial de la energía solar pura.

El satélite podría transformar el calor solar en electricidad y ésta a su vez en microondas capaces de ser transmitidas sin cables. Luego en la Tierra, esas ondas serían convertidas nuevamente en electricidad. Además, otra de las ventajas consiste en que la energía solar puede ser captada durante todo el día, en cambio los paneles solares terrestres no reciben la energía durante la noche.

Según la Agencia Espacial Japonesa (JAXA), la primera fase del proyecto costará cerca de 21.000 millones de dólares. Esta etapa consistiría en investigación y desarrollo. Pero la última fase sería la más costosa, por lo que implica lanzar al espacio los 4 mil metros cuadrados de paneles solares para que ensamblados conformen un bloque homogéneo en un similar a la Estación Espacial Internacional. Los científicos japoneses estiman que la estación eléctrica espacial podría estar finalizada en 2030 y que inicialmente podría producir 1 gigawatt de energía, el equivalente al consumo eléctrico anual de cerca de 300.000 hogares en Tokio. Personalmente creo, que si hay voluntad podremos hacer el cambio de civilización, por lo menos en lo referido a la energía.

"Hay una fuerza motriz más poderosa que la electricidad y la energía atómica: la voluntad". Albert Einstein

"End of transmission".


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