_____________________________________________

miércoles, 31 de diciembre de 2014

2015: A UN PASO DE LO DESCONOCIDO



Un gran acontecimiento científico tendrá lugar en Marzo del 2015. En efecto, será entonces cuando, tras dos largos años de reparaciones y operaciones de mantenimiento, el Gran Colisionador de Hadrones(LHC) del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, en Suiza, arranque de nuevo motores, y esta vez para funcionar al doble de energía que en la fase anterior. El LHC es el mayor y más poderoso acelerador de partículas del mundo, y ahora está listo para el que será su segundo periodo de trabajo de tres años. «La máquina está saliendo de su largo sueño tras una importante operación quirúrgica», ha declarado Frédérick Bordry, el director de Tecnología y Aceleradores del CERN.

Durante su primera fase de trabajo, los científicos fueron capaces de descubrir, en julio de 2012, el esquivo Bosón de Higgs, la partícula responsable de que exista la masa, sin la que el Universo no sería tal y como lo vemos. Pero en palabras de la investigadora Fabiola Gianotti, «el descubrimiento del bosón de Higgs fue solo el principio del viaje del LHC».
Durante su primer trienio de funcionamiento, el LHC operó a unas energías de colisión de entre 7 y 8 teraelectronvoltios (TeV). En la fase que ahora comienza la potencia se duplicará hasta los 13 TeV. Cuando empiecen a producirse colisiones en ese rango de energías (nunca alcanzadas hasta ahora por ningún acelerador del mundo), el LHC abrirá, literalmente, una nueva ventana de exploración para la Física.
En el punto de mira, se encuentra la detección directa de materia oscura, un tipo de materia que es seis veces más abundante que la materia ordinaria (la que forma planetas, estrellas y galaxias) y que resulta indetectable para cualquiera de nuestros instrumentos. El LHC tratará también de aclarar la naturaleza de la misteriosa energía oscura, que junto con la materia oscura supone un 95% de la masa total del Universo.


Hace un mes atrás, usando el LHC, un equipo internacional anunció el descubrimiento de dos nuevas partículas subatómicas de la familia de bariones,caracterizados por estar formadas por tres quarks. Los investigadores del experimento LHCb descubrieron dos partículas, que ya virtualmente eran conocidas como la Xi_b '- y Xi_b *-, porque se preveía que existieran en el modelo de los quarks, “pero nunca se habían visto antes”. Otra partícula relacionada a este grupo de los bariones, la Xi_b *0, fue descubierta por otro equipo internacional de científicos que formaban parte del experimento llamado CMS de CERN, en 2012.

Los resultados coincidieron con las predicciones basadas en la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD), la cual es parte del Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de la materia existente en el Universo, la forma en que interactúan y las fuerzas que existen entre ellas. Las nuevas partículas “son bariones hechos de tres quarks unidos por una intensa fuerza nuclear”. Otro ejemplo de bariones son los conocidos protones y neutrones. Los protones son usados en el Gran Colisionador de hadrones LHC, donde estas partículas son aceleradas a los largo de kilómetros de esta grandiosa estructura, para crear el ambiente de colisiones.

Existen diferentes tipos de quarks, y las dos nuevas partículas X_ib, ambas contienen los tres tipos de quarks: “uno bello(b), uno extraño (s), y uno hacia abajo (d)”, según la particular terminología de la física moderna. “Gracias a los pesados quarks b, estas nuevas partículas encontradas tienen más de seis veces la masa del protón".
Pero las partículas son más que la suma de sus partes: "su masa también depende de cómo estén configuradas”, indica el reporte. "En el caso de la partícula Xi_b '.está muy cerca a la suma de sus productos de desintegración", lo que favoreció el hallazgo, considerando que los científicos hacen precisas mediciones de luz.

Además de las masas de estas partículas, el equipo de investigación estudió sus tasas relativas de producción, sus anchos - una medida de lo inestable que son - y otros detalles de sus desintegraciones. La alta precisión del experimento, definido como "clave" para mejorar la actual comprensión de la dinámica de los quarks, los modelos de los cuales son tremendamente difíciles de calcular, y como la base para un nuevo modelo que pueda explicar no solo materia, sino también la antimateria. "Si queremos encontrar una nueva física más allá del Modelo Estándar, necesitamos primero tener un cuadro", dijo el coordinador de la física del LHCb Patrick Koppenburg de Nikhef Institute de Amsterdam. "Este tipo de estudios de alta precisión nos ayudarán a diferenciar entre los efectos del modelo estándar y algo nuevo o inesperado en el futuro”, agregó Koppenburg.

"Hace catorce mil millones de años, el Universo comenzó con una explosión. Hacinados en un espacio infinitamente pequeño, la energía se conjugó para formar cantidades iguales de materia y antimateria. Pero a medida que el Universo se enfrió y se expandió, su composición cambió", relatan los científicos del LHCb entre sus informes. Las interrogantes de cuánto está formado por materia, cuánto por antimateria, y qué es la materia oscura, o la enigmática energía oscura, persisten a lo largo del tiempo.

"Apenas un segundo después del Big Bang, la antimateria había desaparecido, dejando materia para formar todo lo que vemos a nuestro alrededor - de las estrellas y galaxias, a la Tierra y toda la vida que soporta".


"En la teoría clásica de la relatividad general el principio del universo tiene que ser una singularidad de densidad y curvatura del espacio - tiempo infinitas. En esas circunstancias dejarían de regir todas las leyes conocidas de la física". Stephen William Hawking

"End of transmission".


video




martes, 30 de diciembre de 2014

DOS MISTERIOS CUANTICOS UNIDOS



Un equipo internacional de investigadores ha demostrado que las dos características peculiares del mundo cuántico, que antes se consideraban distintas, son diferentes manifestaciones de la misma cosa. El resultado se ha publicado el 19 de diciembre en Nature Communications.

Patrick Coles, Jedrzej Kaniewski y Stephanie Wehner hicieron el descubrimiento en el Centro de Tecnologías Cuánticas de la Universidad Nacional de Singapur. Descubrieron que la "dualidad onda-partícula" es simplemente el "principio de incertidumbre" disfrazado, reduciendo dos misterios a uno. "La conexión entre la incertidumbre y la dualidad onda-partícula viene a ser muy natural cuando consideramos preguntas acerca de qué información se puede obtener de un sistema. Nuestro resultado pone de manifiesto el poder de pensar acerca de la física desde la perspectiva de la información", dice Wehner, que ahora es profesor asociado en QuTech, de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos. 

El descubrimiento profundiza nuestra comprensión de la física cuántica y podría aportarnos ideas para nuevas aplicaciones sobre la dualidad onda-partícula. La dualidad onda-partícula es la idea de que un objeto cuántico puede comportarse como una onda, pero que el comportamiento de las ondas desaparece si se intenta localizar el objeto. Esto es visto simplemente en el experimento de la doble rendija, donde las partículas individuales, unos electrones, fueron disparados uno a uno hacia una pantalla que contiene dos rendijas estrechas. 

Las partículas se acumulan detrás de las rendijas no en dos montones como harían objetos clásicos, sino en un patrón de rayas, como era de esperar en las ondas interferentes. Al menos esto es lo que sucede hasta que sigilosamente echas un vistazo sobre qué rendija va a pasar una partícula, es hacer eso y el patrón de interferencia se desvanece. El principio de incertidumbre cuántica es la idea de que es imposible saber a la vez ciertos pares de cosas acerca de una partícula cuántica. Por ejemplo, conocer la posición de un átomo, precisa conocer la velocidad a la que se está moviendo. Es un límite en la cognoscibilidad fundamental de la naturaleza, no es una declaración sobre la habilidad de medición.

El nuevo trabajo muestra que lo que puedes aprender sobre una onda frente al comportamiento de una partícula de un sistema, está limitado exactamente de la misma manera. La dualidad onda-partícula y la incertidumbre han sido los conceptos fundamentales de la física cuántica desde principios de 1900. "Nos guiamos por una corazonada, sólo una corazonada, que debía tener una conexión", señala Coles, ahora becario postdoctoral en el Instituto de Computación Cuántica en Waterloo, Canadá. Es posible escribir ecuaciones que captan cuánto se puede aprender acerca de los pares de propiedades que se ven afectados por el principio de incertidumbre.
Coles, Kaniewski y Wehner son expertos en esas ecuaciones conocidas como ‘relaciones de incertidumbre entrópicas’, y descubrieron que todas las matemáticas utilizadas anteriormente para describir la dualidad onda-partícula podrían ser reformuladas en términos de estas relaciones. 

"Fue como si hubiéramos descubierto la 'Piedra Rosetta' que conectaba dos idiomas distintos", añade Coles. "La literatura sobre la dualidad onda-partícula parecían jeroglíficos que ahora podíamos traducir a nuestra lengua nativa. Tuvimos varios momentos, cuando finalmente entendimos lo que se había hecho.” Debido a que las relaciones de incertidumbre entrópicas usadas para su traducción, también se han utilizado para demostrar la seguridad de la criptografía cuántica --esquemas para una comunicación segura utilizando partículas cuánticas--, los investigadores sugieren que el trabajo podría ayudar a inspirar nuevos protocolos de criptografía. En documentos anteriores, Wehner y colaboradores, encontraron conexiones entre el principio de incertidumbre y otra física denominada cuántica "no local" y la segunda ley de la termodinámica. El próximo objetivo tentador para los investigadores es pensar en cómo estas piezas encajan y qué panorama esboza acerca de cómo se construye la naturaleza.


“La actitud que mantiene este nuevo hombre frente a la naturaleza será radicalmente diferente a la actitud que mantenía en épocas anteriores.” Werner Karl Heisenberg

"End of transmission".


video








viernes, 19 de diciembre de 2014

EL LADO OSCURO DE LA EXPANSION



Unos cosmólogos de las Universidades de Portsmouth en el Reino Unido y Roma en Italia han hallado indicios, según su interpretación, de que la materia oscura, en muchos aspectos el “andamio” cósmico sobre el que está construido nuestro Universo, está siendo lentamente borrado, tragado por la energía oscura. Los inquietantes resultados de este estudio se han publicado en la revista académica Physical Review Letters, editada por la American Physical Society (Sociedad Estadounidense de Física).
Los últimos datos astronómicos parecen respaldar un modelo según el cual la energía oscura crece a medida que interactúa con la materia oscura y consume a esta de algún modo.
Tal como señala el profesor David Wands, director del Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, y coautor del estudio, si la energía oscura crece y la materia oscura se “evapora”, acabaremos en un universo mucho más amplio y vacío que el actual, en el que las distancias entre las galaxias y quizá incluso entre los sistemas solares serán colosales, convirtiendo al universo en algo parecido a un conjunto de pequeñas islas incomunicadas.

La materia oscura es una clase exótica de materia, que nadie ha podido detectar directamente todavía, y que pasa del todo desapercibida excepto por su influencia gravitacional. 
Los científicos llegaron a la conclusión años atrás de que hay materia extra y oculta, distribuida de un modo que tampoco se corresponde con la simple presencia de agujeros negros convencionales. Esa materia extra, a la que se denominó “oscura”, sería la responsable de que las galaxias no se fragmenten en tiras cuando giran sobre sí mismas. Las galaxias generan una importante fuerza centrífuga durante su rotación. La gravedad es el pegamento que contrarresta esa fuerza y mantiene a las estrellas y otros astros agrupados dentro de sus galaxias, pero no hay suficiente materia "normal" en el universo para generar la cantidad de gravedad necesaria a fin de evitar que las galaxias se disgreguen en jirones.

Además de extraña e "invisible", la materia oscura es abundante. Se calcula que la gran mayoría de la materia en el universo se compone de ese material "oscuro" que no parece emitir radiación electromagnética. Como resultado, la evolución en el universo de estructuras tales como galaxias ha estado marcada por las concentraciones de materia oscura. La materia normal que conforma las galaxias y sus astros se acomodó sobre los “andamios” que representan tales acumulaciones de materia oscura. La materia oscura proporciona en definitiva un soporte para que las estructuras crezcan en el universo. Las galaxias que vemos están construidas sobre ese andamiaje y lo que los autores del nuevo estudio interpretan del análisis de observaciones recientes sugiere que la materia oscura se está evaporando, haciendo más lento el crecimiento de nuevas estructuras de materia en el universo.
No menos misteriosa es la energía oscura, un concepto surgido en 1998, cuando se asumió que la velocidad con la cual el universo se está expandiendo es cada vez más rápida. A la aparente fuerza responsable de esta aceleración se la llamó “energía oscura”. La idea de una constante de energía oscura a lo largo del espacio-tiempo (la “constante cosmológica”) se convirtió en el modelo estándar de la cosmología, pero ahora los autores del nuevo estudio creen que han encontrado una mejor descripción, basada en la transferencia de energía entre la energía oscura y la materia oscura. El equipo de Wands, Valentina Salvatelli, Najla Said, Marco Bruni y Alessandro Melchiorri examinó los datos de varios rastreos astronómicos extensos del cosmos, incluyendo el proyecto de cartografía cósmica SDSS (Sloan Digital Sky Survey), y se valió del crecimiento de estructuras revelado por estos rastreos para ensayar diferentes modelos de energía oscura.

Ahora está disponible mucha más información del universo que en 1998, y, en opinión de algunos expertos, parece que el modelo estándar ya no basta para explicar todos estos datos nuevos. Desde finales de los años 90, los astrónomos están convencidos de que algo está causando la aceleración de la expansión de nuestro universo. La explicación más simple era que el espacio vacío tenía una densidad de energía que era la constante cosmológica.
Sin embargo, hay cada vez más evidencias de que este modelo simple no puede explicar la amplia gama de datos astronómicos a los que los investigadores tienen ahora acceso; en particular, el crecimiento de las estructuras cósmicas más grandes, como las galaxias y los cúmulos de galaxias, parece ser más lento de lo esperado.



"Hay bases para el optimismo cauto de que podemos ahora estar cerca del final de la busqueda de las leyes finales de la naturaleza". S.Hawking

"End of transmission".


video





viernes, 5 de diciembre de 2014

DIA INTERNACIONAL DEL EXTRATERRESTRE



Todavía no hemos hecho contacto ni se ha descubierto vida extraterrestre inteligente, a pesar de todos los avistamientos de ovnis que se han producido a lo largo de la historia humana. 
De todas formas, bien vale disfrutar de la posibilidad encontrar vida extraterrestre en el Universo y de decretar en el día de hoy como Día Internacional del Extraterrestre.-(propuesta privada y no compartida mundialmente).
Científicos del Instituto de Busqueda Extraterrestre( SETI) le informaron al Congreso de Estados Unidos que, actualmente, hay un 100% de posibilidades de hallar vida extraterrestre en el Universo y que este hallazgo será posible en unos 20 años.
El director del centro SETI en la Universidad de Berkeley (California), Dan Werthimer, y el investigador Seth Shostak, han indicado que el tiempo en que estos logros se puedan realizar sólo depende "de la financiación que se realice a este aspecto en las próximas dos décadas".
Con esta reclamación, estos investigadores pretenden que el Ejecutivo estadounidense "revise" los avances científicos que podría suponer un descubrimiento de estas características.
"Si hay unas 10.000 civilizaciones emitiendo señales de radio en nuestra galaxia, habrá que observar, al menos, unos pocos millones de sistemas estelares para encontrar una de ellas. Gracias a las mejoras en la tecnología usada por SETI, el instituto será capaz de hacerlo en los próximos años", ha indicado Shostak.    




El consenso científico es que la búsqueda de vida inteligente en otros mundos se debe concentrar en aquellos planetas que orbiten a una distancia que han bautizado como zona habitable, es decir, una región en que el agua pueda permanecer líquida.
Los científicos calculan que en la Vía Láctea hay 800.000 millones de estrellas. Sólo el telescopio espacial Kepler ha descubierto más de 1.700 planetas en la zona habitable. Sin embargo, Shostak ha apuntado que la búsqueda no sólo debe concentrarse en galaxias lejanas.
"También podríamos encontrar vida microbiana mucho más cerca, en Marte o en una de las lunas de Júpiter y Saturno, que parecen tener agua, ya sea en su superficie o debajo de ella". El punto, dice, es construir el equipo y financiar a los científicos para realizar la búsqueda.
"Los métodos para encontrar vida implican el desarrollo y lanzamiento de naves que puedan perforar la superficie de Marte, o una que obtenga una muestra de los géiseres de las lunas Europa y Encélado".


"En algún momento en el futuro cercano, la gente será capaz de apuntar a una estrella y decir, 'que la estrella tiene un planeta como la Tierra", dice Sara Seager, profesora de ciencias planetarias y física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, Massachusetts en un comunicado . "Los astrónomos piensan que es muy probable que cada estrella individual en nuestra galaxia, la Vía Láctea tiene al menos un planeta."

"Si fuéramos los únicos en este Universo, sería un gran desperdicio de espacio" Carl Sagan

"End of transmission".


video