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jueves, 24 de abril de 2014

ENTRELAZANDO DISTANCIAS



Siempre recuerdo el episodio de la serie The Twilight Zone (La dimensión desconocida), "Walking Distance", en esa historia se explora las sensaciones que le suscitan al hombre con el paso del tiempo, esta vez, haciendo que el protagonista visite por un momento la época de su niñez y se vea a si mismo a la edad de 11 años. El relato se concentra más en la sensación y experiencia evocadora, que en sustentar exteriormente la historia, de ahí que no recurra a ninguna explicación científica para explicar el viaje de la mente, más allá que por la nostalgia misma que se siente por el pasado. Eso mismo lo experimento a veces, busco también los lugares de mi niñez, pero no he encontrado todavía ningún vórtice temporal que me lleve como al personaje, al pasado tan buscado. 
Antes de seguir decepcionado, recurro a la física cuántica, ya que podría aportar la solución. 
El entrelazamiento cuántico, muestra que las partículas apareadas (de las cuáles también estamos hechos los seres humanos), imitan su comportamiento a través de distancias potencialmente infinitas. Pero hay que decir que la distancia no es la única dimensión que aparentemente es ignorada por el entrelazamiento cuántico. Investigaciones realizadas por muchos físicos diferentes han revelado que los pares de partículas pueden comunicarse entre sí a lo largo de la línea de tiempo.
Un grupo de físicos israelíes acaba de conseguir entrelazar dos fotones que nunca habían coincidido en el tiempo, esto es, que existieron en momentos diferentes. Primero generaron un fotón y midieron su polarización, un procedimiento que destruye la partícula que se quiere medir. Después generaron un segundo fotón, y a pesar de no haber existido al mismo tiempo que el primero, comprobaron que tenía exactamente la polarización opuesta, lo que demuestra que ambos estaban entrelazados.
A pesar de que el experimento parece más propio de la ciencia ficción que de un laboratorio real, no hay que olvidar que en el mundo de la física cuántica, el de las partículas subatómicas, las reglas no son las mismas que en el mundo que nos rodea. De hecho, las leyes de la física clásica, las que gobiernan la realidad que vemos a diario, dejan de funcionar a pequeñísima escala. Allí, en el reino de lo infinitamente pequeño, nuestra percepción y nuestra lógica, basados en la mecánica clásica, sencillamente, no sirven.
A pesar de ello, y por extraño que parezca, la mecánica cuántica no tiene problema alguno con el comportamiento observado por los físicos israelíes en su experimento. El entrelazamiento cuántico, en efecto, no es una propiedad que pueda explicarse con las leyes físicas a las que estamos acostumbrados. Se trata de un estado en el que dos partículas (por ejemplo, dos fotones) entrelazan sus propiedades de forma tal que cualquier cambio que sufra una de ellas es inmediatamente “sentido” por la otra, que reacciona al instante y sin importar cual sea la distancia que las separa.
Y es que las partículas subatómicas, debido a un principio llamado de“superposición cuántica”, pueden existir en cualquier estado teóricamente posible al mismo tiempo. Un fotón, por ejemplo, es capaz de girar horizontal y verticalmente (polarizaciones diferentes) simultáneamente. Solo cuando se efectúa una medición concreta la partícula observada adopta un estado determinado. Y cuando se trata de partículas entrelazadas, como las del experimento, cuando se mide una de las dos y ésta se “congela” en un estado determinado, podemos estar seguros de que la otra ha asumido, en el mismo instante, el estado opuesto. Si medimos un fotón y observamos que tiene una polarización vertical, su “alter ego” tendrá una polarización horizontal.
La técnica usada por los físicos israelíes para entrelazar dos fotones que nunca habían coincidido en el tiempo es bastante compleja. El experimento empezó produciendo dos fotones (que llamaremos 1 y 2) entrelazándolos. El fotón 1 fue inmediatamente medido, por lo que quedó destruido, aunque no sin fijar antes el estado del fotón 2. Entonces los físicos generaron otra pareja de fotones entrelazados (3 y 4) y enlazaron a su vez el fotón 3 con el “superviviente” de la primera pareja, el fotón 2. Lo cual, por asociación, también entrelazó el fotón 1 (que ya no existía) con el 4. A pesar de que los fotones 1 y 4 no habían coincidido en el tiempo, el estado del 4 era exactamente el opuesto del 1. Es decir, ambos estaban entrelazados.
El entrelazamiento funciona de forma instantánea sin importar cual sea la distancia entre las dos partículas, ya sea de pocos cm. ó que ambas se encuentren en extremos opuestos del Universo. Ahora, este experimento ha demostrado que el entrelazamiento no solo existe en el espacio, sino también en el tiempo o, más propiamente dicho, en el espaciotiempo.



Información adicional: http://arxiv.org/abs/1209.4191


"El tiempo no es sino el espacio entre nuestros recuerdos".

"End of transmission".



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martes, 8 de abril de 2014

EMISIONES WIMPs



Nadie conoce la verdadera naturaleza de la materia oscura, pero las Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMPs , representan una clase destacada de candidatas. Los teóricos han descrito un amplio abanico de tipos potenciales de WIMPSs, algunos de los cuales podrían tanto aniquilarse mutuamente como producir una partícula intermedia y de desintegración rápida, cuando colisionan. Ambos caminos terminan llegando a la producción de rayos gamma, la forma de luz más energética, en niveles de energía dentro del rango de detección del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi.
Ahora, un nuevo estudio sobre rayos gamma provenientes del centro de nuestra galaxia aporta los indicios más firmes obtenidos hasta el momento, de que parte de esta emisión podría deberse a la materia oscura, una sustancia desconocida que según se cree conforma la mayor parte del universo material. Usando datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, unos científicos han desarrollado nuevos mapas que muestran que el centro galáctico produce más rayos gamma de alta energía que los que pueden explicarse mediante fuentes conocidas y otras alternativas de materia normal. En cambio, esta emisión en exceso concuerda muy bien con las predicciones hechas mediante modelos simples sobre algunas formas de materia oscura.
La investigación la han hecho expertos del Laboratorio del Acelerador Nacional estadounidense Fermi (Fermilab), en Illinois, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, la Universidad de Chicago, y el Centro para la Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, todas estas entidades en Estados Unidos.  



El centro galáctico está repleto de fuentes de  rayos gamma, desde sistemas binarios interactuando y púlsares aislados, hasta remanentes de supernovas y partículas colisionando con el gas interestelar. Es también donde los astrónomos esperan prevén que hallarán la mayor densidad de materia oscura de la galaxia. La materia oscura afecta a la materia normal y a la radiación sólo a través de su gravedad. Grandes acumulaciones de materia oscura atraen a la materia normal, formando, por así decirlo, los cimientos sobre los cuales se edifican las galaxias y otras grandes estructuras visibles.
Cuando los astrónomos restan cuidadosamente todas las fuentes conocidas de rayos gamma de las observaciones del centro galáctico realizadas por el satélite Fermi, queda un resto de emisiones. Este exceso destaca sobre todo a energías entre los 1.000 y los 3.000 millones de electronvoltios (entre 1 y 3 gigaelectronvoltios, o GeV) y se extiende hacia fuera hasta al menos 5.000 años-luz del centro galáctico.
El equipo de Dan Hooper, del Fermilab, Tracy Slatyer, del MIT, y Douglas Finkbeiner, del CfA, ha determinado que la aniquilación de partículas de materia oscura con una masa entre 31 y 40 GeV encaja a la perfección con el exceso observado de rayos gamma, por su simetría alrededor del centro galáctico, por su espectro y por su brillo global.



"Cuando estamos ante una oscuridad constante, sólo podemos leer entre relámpagos".


"End of transmission".



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viernes, 4 de abril de 2014

GRAVITONES ELUSIVOS



La interacción gravitatoria se asocia al intercambio de partículas mediadoras, llamadas gravitones, y el campo gravitatorio debería viajar por el espacio en forma de ondas gravitacionales -del mismo modo que las cargas aceleradas emiten ondas electromagnéticas, las masas aceleradas deberían de emitir ondas gravitacionales-. 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, Estados Unidos, 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. Krauss y Wilczek sugieren que la existencia de los gravitones, y la naturaleza cuántica de la gravedad, pueden ser comprobadas a través de algún rasgo (aún por ser determinado) del universo en su etapa inicial. 





Esto podría proporcionar, si Freeman Dyson está en lo correcto sobre que los detectores terrestres no pueden detectar los gravitones, la única verificación empírica directa posible de la existencia de los gravitones. De hecho, el universo actúa como un detector que es precisamente del tipo que es imposible o muy difícil de construir en la Tierra, tal como valora Krauss. 
El universo en las primeras fracciones de segundo después del Big Bang, experimentó un crecimiento rápido y drástico durante un período llamado "Inflación Cósmica". Si existen los gravitones, estos debieron generarse como "fluctuaciones cuánticas" durante la Inflación Cósmica.
Con el paso del tiempo, a medida que el universo se expandía, estas fluctuaciones cuánticas se habrían acabado convirtiendo en ondas gravitacionales observables mediante métodos clásicos, las cuales estiran el espacio-tiempo en una dirección y lo contraen en la otra. Esto habría afectado al modo en que se produjo la radiación electromagnética en la radiación del fondo cósmico de microondas generada por el Big Bang. Analizando las "huellas" de la Inflación Cósmica en la polarización del fondo cósmico de microondas, es factible hallar indicios indirectos de la existencia de los gravitones ( con el telescopio ubicado en el Polo Sur, Bicep 2, como se informó en publicación anterior ).
En su nuevo estudio, Wilczek y Krauss muestran cómo la generación de ondas gravitacionales durante la Inflación Cósmica es proporcional al cuadrado de la constante de Planck.


"No hay nada mas elusivo que lo mas obvio". Sherlock Holmes

"End of transmission".



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martes, 1 de abril de 2014

EL FANTASMA DE LA EXPANSION



El "fantasma" de la expansión del Universo es la energía oscura, pero entre las muchas teorías que tratan de explicar la naturaleza de la energía oscura se encuentran la quintaesencia y los campos fantasmas, dos hipótesis formuladas a partir de los datos de satélites como Planck y WMAP. Ahora investigadores de Barcelona y Atenas plantean que ambas posibilidades son solo un espejismo en las observaciones y es el vacío cuántico el que podría estar detrás de esa energía que mueve nuestro universo.
Los cosmólogos consideran que unas tres cuartas partes del universo están constituidas por una misteriosa energía oscura que explicaría su expansión acelerada. La verdad es que no saben lo que puede ser, así que plantean posibles soluciones.
Una es que exista la quintaesencia, un agente invisible gravitatorio que en lugar de atraer, repele y acelera la expansión del cosmos. Desde el mundo clásico hasta la Edad Media, ese término hacía referencia al éter o quinto elemento de la naturaleza, junto a la tierra, el agua, el fuego y el aire. Otra posibilidad es la presencia de una energía o campo fantasma, cuya densidad aumenta con el tiempo provocando una aceleración cósmica exponencial. Esta llegaría a ser tan alta que podría romper las fuerzas nucleares en los átomos y poner fin al universo en unos 20.000 millones de años, en el llamado Gran Desgarro o Big Rip. 

Los datos experimentales que sirven de base para estas dos hipótesis proceden de satélites como Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) y Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) de la NASA. Las observaciones de las dos sondas son esenciales para resolver la denominada ecuación de estado de la energía oscura, una fórmula matemática que la caracteriza, igual que los estados sólido, líquido y gaseoso tienen la suya. Pero ahora investigadores de la Universidad de Barcelona (UB) y la Academia de Atenas (Grecia) han utilizado los mismos datos satelitales para demostrar que el comportamiento de la energía oscura no necesita recurrir ni a la quintaesencia ni a la energía fantasma para ser explicado. Los detalles se publican en la revista Montly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Nuestro estudio teórico demuestra que la ecuación de estado de la energía oscura puede simular un campo de quintaesencia, o incluso un campo fantasma, sin serlo en realidad; así que cuando observamos estos efectos a partir de las observaciones de WMAP, Planck y otros instrumentos, lo que estamos viendo es un espejismo", dice Joan Solà, uno de los autores.

"Lo que pensamos que ocurre es un efecto dinámico del vacío cuántico, un parámetro que podemos calcular", explica el investigador. El concepto de vacío cuántico no tiene nada que ver con la noción clásica de la nada absoluta. "No hay nada más 'lleno' que el vacío cuántico, ya que está repleto de fluctuaciones que contribuyen de forma fundamental a los valores que observamos y medimos".
La propuesta de estos científicos es que la energía oscura es un tipo de energía del vacío cuántico que actúa en la expansión acelerada de nuestro universo. El inconveniente con este extraño vacío es que origina problemas como el de la constante cosmológica, una discrepancia en los datos teóricos y las predicciones de la teoría cuántica.
“Sin embargo, la quintaesencia y los campos fantasmas todavía son más problemáticos, así que la explicación basada en el vacío cuántico dinámico podría ser la más simple y natural", concluye Solà. 
Esta energía oscura parece repeler gravitacionalmente toda la materia y, por tanto, es probable que cause que el universo se expanda para siempre.

"El espacio-tiempo es un "ahora" en expansión".

"End of transmission".


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