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jueves, 26 de marzo de 2015

CORTOCIRCUITO DE PROTONES



Un cortocircuito intermitente ha sido la causa del retraso en el reinicio del gran colisionador de hadrones o LHC del CERN, previsto para hoy. Según el organismo, el fallo se detectó el pasado sábado y afecta a uno de los imanes del sector 3-4, encargados de enviar protones alrededor del colisionador. Después de una pausa de dos años, el acelerador se preparaba para iniciar su actividad con un incremento de la energía de las colisiones.
Una de las zonas cercanas –sector 4-5– a donde se ha producido el incidente ya sufrió una avería de mayor gravedad en el 2008. La máquina acababa de comenzar a funcionar cuando se produjo un fallo en la soldadura de la conexión eléctrica entre dos imanes. Esto provocó que la temperatura de más de cien imanes se disparara en casi 100 grados. La reparación duró más de un año y este incidente provocó que el acelerador empezara a funcionar con menos energía de lo previsto. Los objetivos de 13 teralectronvoltios (TeV) habían sido retrasados para esta segunda fase. El segundo periodo de operación o Run 2 se prolongará a lo largo de los próximos tres años. El LHC es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, un anillo gigantesco de 27 kilómetros que ha sido reparado y actualizado desde principios de 2013, cuando finalizó su Run 1, una etapa en la que se descubrió el famoso bosón de Higgs.
  

Hoy, nuevamente, iban a empezar a circular los haces de protones, aunque las colisiones no estaban previstas hasta finales de mayo o principios de junio. Se producirán a temperaturas próximas al 0 absoluto y a 13 TeV, el doble de energía que en la primera etapa.
Según el CERN, el experimento prevé que al incrementar la energía de las colisiones, podría aumentar la posibilidad de crear nuevo bosones de Higgs. Esto ayudaría a medirlos con más precisión y comprobar sus modos de desintegración. Se podrían detectar pequeñas y sutiles diferencias entre lo que parece el bosón según los experimentos y lo que predice el modelo estándar. Uno de los experimentos de la potente máquina indagarán sobre la desconocida gravedad y su posible propagación hacia dimensiones extra. 


"Si toda cosa ocurriera como a mí me gusta o como la hubiera planeado nunca experimentaría algo nuevo. Mi vida sería una repetición infinita de viejos resultados, cuando cometo un error experimento algo inesperado". Hugh Prather


"End of transmission".


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viernes, 20 de marzo de 2015

ESPEJISMOS INTERESTELARES



El equipo responsable de los efectos visuales de la película de ciencia-ficción “Interstellar”, dirigida por Christopher Nolan, ha convertido algunas de las recreaciones visuales de ciencia-ficción en hipótesis científicamente plausibles sobre cómo se vería de cerca el entorno de un agujero negro si unos ojos humanos o una cámara se pudieran aproximar lo suficiente.
En un artículo técnico publicado en la revista académica Classical and Quantum Gravity, los autores describen el innovador código informático que emplearon para generar en la película las icónicas imágenes de un agujero de gusano, un agujero negro y varios otros objetos celestes, y explican cómo dicho código les ha llevado a nuevos descubrimientos científicos.
Utilizando este código, el citado equipo de Interstellar, que incluye a la compañía de efectos visuales Double Negative, con sede en Londres, y al célebre físico Kip Thorne, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), un científico conocido por sus investigaciones teóricas sobre agujeros negros y túneles a través del espacio-tiempo, llegó a la conclusión de que si una cámara se pudiese acercar lo suficiente a un agujero negro girando rápidamente sobre sí mismo, la distorsión sufrida por la luz procedente del entorno cósmico tendría un patrón específico y predecible, que es el recreado en la película, y que ha sido analizado más a fondo en el trabajo científico vinculado a esta, revelando facetas de la apariencia visual de un agujero negro a corta distancia hasta ahora no tenidas en cuenta.
Diversos factores intervienen en el patrón de distorsión resultante. El factor más evidente es el hecho de que la luz que pasa lo bastante cerca del agujero negro tiende a desviarse de su trayectoria normal, atraída por el agujero negro, lo que, entre otras cosas, puede generar “espejismos” como una aparente concentración de estrellas en las inmediaciones del agujero, un efecto con el que sí se ha trabajado bastante en simulaciones previas.

Pero también se dan cita efectos análogos al responsable de las zonas más brillantes de lo normal que a veces vemos al mirar un vaso o una piscina llenos de agua e iluminados por la luz solar. Es la primera vez que los fenómenos de esta clase en las cercanías de un agujero negro se han computado con este nivel de detalle.
La propia rotación rapidísima del agujero negro, arrastrando al espacio próximo a él en un movimiento en forma de remolino, interviene en el patrón global de distorsión óptica.
Los descubrimientos sobre detalles de la apariencia visual de un agujero negro a corta distancia fueron posibles gracias al código informático del equipo, que, como estos especialistas describen, cartografió las complejas rutas de millones de rayos de luz y otros aspectos de su conducta, a medida que pasaban a través del espacio-tiempo combado de las inmediaciones del agujero negro. El código informático fue utilizado para crear imágenes del agujero de gusano y del agujero negro (Gargantúa) de la película, y su resplandeciente disco de acreción, con una nitidez y un realismo sin precedentes. Algunas de las imágenes de este disco de acreción (que es el remolino de materia atraída por el agujero y que rodea a este), visto con la exótica distorsión óptica con la que se vería uno real desde corta distancia, figuran entre las más carismáticas de la película.

Información: http://iopscience.iop.org/0264-9381/32/6/065001

“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 Hawking


End of transmission.

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jueves, 19 de marzo de 2015

LA FRONTERA FINAL DE LA FISICA



A pocos días de volver a trabajar (23 de Marzo), el LHC (colisionador de hadrones) empieza una emocionante investigación a energías nunca antes exploradas. Cruzaremos las fronteras actuales del conocimiento, en busca de respuestas a problemas aún no resueltos. Es probable que encontremos fenómenos inesperados, cuya naturaleza no alcanzamos a sospechar.

El descubrimiento del bosón de Higgs ha confirmado la existencia de un nuevo campo de fuerzas, de naturaleza distinta a los cuatro que ya conocíamos (electromagnético, fuerte o nuclear, débil y gravitatorio). El “campo de Higgs” impregna todo el espacio-tiempo, frenando el movimiento de las partículas que interactúan con él y generando así su masa. Las vibraciones de este campo son los bosones de Higgs. El Higgs puede aportar respuestas a varios de los enigmas más candentes de la física. Los constituyentes elementales de la materia están replicados tres veces, y estas réplicas solo se diferencian entre sí por su masa, es decir, por su interacción con el campo de Higgs. Aunque ignoramos las razones de esta repetición, creemos que está relacionada con la sorprendente ausencia de antimateria en el Universo observable. Otro misterio por resolver es la naturaleza de la “materia oscura”, de la cual tenemos muchas evidencias astrofísicas. La materia conocida solo representa el 5% de la masa del Universo, mientras que un 21% parece corresponder a una sustancia distinta que no emite luz (el resto es “energía oscura”, algo mucho más misterioso y desconocido). Si la energía disponible es suficiente, el LHC podría producir materia oscura y permitirnos estudiar sus propiedades. Al tener masa, es posible que esta sustancia desconocida interaccione con el campo de Higgs, que actuaría como un portal al “mundo oscuro”.

La propia existencia del Higgs plantea nuevas preguntas. ¿Es único o hemos descubierto el primer miembro de una clase diferente de partículas? Muchos modelos introducen campos adicionales. Por ejemplo, las teorías supersimétricas predicen que las partículas elementales conocidas (incluyendo el Higgs) tienen parejas con distinto espín. El LHC puede confirmar o refutar su existencia. Otra posibilidad es que el bosón de Higgs esté compuesto por constituyentes todavía no descubiertos; un nivel de subestructura adicional que daría lugar a nuevas formas de materia.


También el LHC puede esclarecer lo dicho por Irina Arefyeva e Igor Volovichdos, dos doctores de ciencias físicas y matemáticas del Instituto de Steklov de San Petesburgo, en Rusia, donde establecen que "Los Principios teóricos modernos de la física matemática permiten la posibilidad de viajar en el tiempo", explica Volovich.Uno de los modelos de trabajo de la hipotética máquina del tiempo es el denominado agujero de gusano, es decir, un túnel de espacio-tiempo que lleva a otro tiempo o espacio. Estos dos científicos rusos consideran seriamente que el Gran Colisionador de Hadrones se pueden utilizar para viajar en el tiempo. Sin embargo, esto sólo será posible cuando se empiece a trabajar a plena capacidad."La probabilidad de formación de un agujero de gusano en el Large Hadron Collider (LHC) en la frontera de Suiza y Francia es comparable a la probabilidad de ocurrencia del propio agujero negro, que puede ocurrir cuando las partículas choquen con alta energía."
Dado que el LHC está diseñado, en sentido figurado, para crear una parte del espacio en la Tierra, entonces se puede utilizar para obtener la energía oscura. Esto también es un detalle importante de la creación de la máquina del tiempo. Otra condición necesaria para hacer funcionar la máquina es distorsionar el espacio y el tiempo por lo que se cierra en un anillo. Y el LHC es capaz de eso. "Este fenómeno de la física se conoce como curva cerrada de tiempo" y, según explica el profesor Arefyeva, "permite, al menos en teoría, volver al pasado".

El renombrado físico Kip Thorne , del Instituto Tecnológico de California, dijo en una ocasión en una de sus conferencias : " Érase una vez , que el viaje en el tiempo era una prerrogativa exclusiva de los escritores. los científicos serios lo rehuian como de la peste , incluso cuando estaban escribiendo novelas bajo un seudónimo .
Los tiempos han cambiado! Ahora revistas científicas serias se puede encontrar un análisis científico de los viajes en el tiempo , autores destacados físicos teóricos . ¿Por qué este cambio? Los Físicos simplemente entienden que la naturaleza del tiempo es demasiado importante como para dejarla a merced de los escritores. ". La frontera final de la física se cruzará en poco tiempo.


“En cierto sentido la singularidad del interior del agujero negro es como la singularidad del inicio del universo, pero con el tiempo invertido: en el Big Bang todo emerge de la singularidad, mientras el agujero negro todo lo engulle. Es como dar la vuelta al tiempo de la singularidad”.
Kip Thorne

"End of transmission".


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jueves, 12 de marzo de 2015

COSMOS FRACTAL



Para cualquier persona es básicamente imposible evidenciar al Universo en su completa y real manifestación, ya que se interponen millones de años luz que nos distancian ineludiblemente de su existencia propiamente como tal. No obstante, un científico también puede llegar a comprender cómo es la morfología del Universo, mediante el análisis del “esqueleto” que organiza los componentes físicos de dicho Universo, es decir la matemática; y así en función de lo que dicta tal sistema de organización fundamental, se pueden llegar a esgrimir solidas teorías científicas respecto a cómo son los subsiguientes niveles interconectados, que componen físicamente el “cuerpo” del Universo. 

Así, un modelo teórico que hable sobre la morfología del Universo, debe ceñirse estrictamente al comportamiento sistémico que manifiesta la matemática; ya que se concibe como conocimiento base que la matemática, es un sistema de organización fundamental que de acuerdo a sus características propias, determina correspondientemente la manera específica en que se manifiesta físicamente la naturaleza; es decir que las determinadas características que posee el “esqueleto” matemático del Universo, dictan de forma directamente correspondiente las determinadas características que poseen los elementos físicos, que componen el “cuerpo” de dicho Universo. Todo lo cual queda bien expresado por ejemplo en las poéticas palabras de Galileo Galilei‎: “La matemática es el alfabeto con el cual Dios ha escrito el Universo”,(lo de "Dios" corre por cuenta de Galileo).
Como es bien sabido, la naturaleza que habitamos consta en términos básicos e ilustrativos de tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal, ahora resulta que todo cuerpo tridimensional no es otra cosa más que una sucesión de infinitos planos bidimensionales, y a su vez un plano bidimensional no es otra cosa más que una sucesión de infinitas líneas rectas, y una línea recta no es otra cosa más que una sucesión de infinitos puntos; y un punto es adimensional, no tiene volumen, ni área, ni longitud. Por su parte, todos los sucesos de la naturaleza que transcurren en el tiempo no son más que una sucesión de infinitos instantes que se sitúan uno al lado del otro.

En consecuencia, tanto el espacio como el tiempo que habitamos constituyen un continuo, que se sostiene en función de un sistema matemático de carácter infinitesimal. Todo lo cual se complementa con el hecho que la matemática, es un sistema que posee una gran cantidad de acontecimientos que son inherentemente infinitos, ya sea por magnitud, contenido, o extensión macrocosmos-microcosmos. Así por ejemplo se pueden nombrar: pi (π); fi (φ); los números; los puntos de fuga; los límites al infinito; los transfinitos; las espirales logarítmicas; etc.
Por lo tanto, significa por lógica simple y elemental que el Universo debe poseer físicamente la misma propiedad de infinitud que posee el sistema matemático que organiza su morfología; ya que en definitiva el sistema matemático determina de manera directamente correspondiente la forma específica en la cual se manifiesta físicamente la naturaleza.

Hasta el momento, se ha podido evidenciar científicamente que la naturaleza posee un claro patrón de divisibilidad, que ha llevado al hombre a internarse progresivamente más y más en el macrocosmos, de forma que: desde el hombre se llegó hasta el planeta Tierra, desde el planeta se llegó hasta el Sistema Solar, desde el Sistema Solar se llegó hasta la Vía Láctea, desde la galaxia se llegó hasta el grupo galáctico y el cúmulo galáctico, desde el grupo galáctico y el cúmulo galáctico se llegó hasta el supercúmulo galáctico…,por lo tanto, 
la naturaleza nos invita a contemplar como factible la teoría de que el Universo es un infinito potencial hacia el macrocosmos.
Por contraparte, la naturaleza ha llevado al hombre a internarse progresivamente más y más en el microcosmos, de forma que: desde el concepto de materia se llegó hasta las moléculas, desde las moléculas se llegó hasta los átomos, desde los átomos se llegó hasta las partículas subatómicas...
Por cuanto el comportamiento manifestado por la naturaleza nos invita a contemplar como factible la teoría de que el Universo es un infinito potencial hacia el microcosmos, que viene dado por una sucesión infinita de partículas cada vez más pequeñas; en donde cada nivel de organización de partículas que se descubra, siempre conducirá hacia nuevos niveles de organización de partículas más pequeñas, si se dispone de la suficiente energía para desarrollar el proceso experimental de observación.


Sin duda el desarrollo tecnológico es uno de los limitantes primordiales, que impide al hombre internarse cuanto quisiera en los confines del macrocosmos y el microcosmos. No obstante la tecnología siempre está avanzando a un ritmo exponencial, por lo cual, es posible que la humanidad del futuro posea una tecnología tan desarrollada e inimaginada en la actualidad, que le permita observar el macrocosmos y el microcosmos, de un modo parecido a como se observa hoy en día con ordenadores el Fractal de Mandelbrot; es decir como una especie de película que muestra a gran velocidad, una interminable sucesión de cientos y cientos de niveles de organización de diferentes escalas. De este modo el Modelo de la Cosmofractalidad concibe como principio basal de sus postulados, que la estructura fractal del Universo es la corporeización física del sistema matemático que organiza su manifestación física; puesto que la matemática en su función como patrón de organización fundamental, determina de forma correspondiente a sus características la manera en la cual se relacionan entre si todos los componentes de la naturaleza.

“Estamos dentro de una realidad que también está dentro de nosotros”. Platón

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miércoles, 11 de marzo de 2015

NEXUS TEMPORAL



La Teoría «Nexus», proporciona por primera vez un punto de unión entre la Física Cuántica y la Gravedad. La obsesión de todo físico teórico, el misterio más profundo de la Física, sin duda es: la cuantificación de la gravedad y el llamado "Universo oscuro" (Materia oscura y Energía oscura). La razón es que, hasta ahora, nadie ha conseguido reconciliar a la gravedad con la Mecánica Cuántica, esto es, "cuantificar" la gravedad. O, en otras palabras, nadie ha podido aún descubrir la partícula "mensajera" de la unidad mínima de gravedad, algo que sí se ha conseguido para las otras tres fuerzas de la Naturaleza (Electromagnetismo, Fuerza nuclear fuerte y Fuerza nuclear débil). Y en cuanto a la Energía oscura, la fuerza que parece ser responsable de que el Universo entero se expanda cada vez más deprisa, nadie sabe aún prácticamente nada sobre ella,- si existe o nó-.

Se han sugerido, eso sí, una multitud de soluciones para ambos problemas, pero a la hora de la verdad ninguna de ellas ha dado resultados satisfactorios. Por eso ha llamado tanto la atención entre la comunidad científica una nueva teoría, formulada por el investigador Stuart Marongwe, del Departamento de Física del McConnell College en Botswana y recién publicada en la revista Geometric Methods in Modern Physics. Y es que Marongwe ha conseguido armar una teoría de la Gravitación Cuántica consistente, que encaja con las observaciones y que logra, además, explicar el Universo Oscuro. La teoría ha recibido el nombre de Nexus, ya que proporciona por primera vez un punto de unión entre la Física Cuántica y la Gravedad. Y ese punto de unión se manifiesta en forma de una partícula muy especial, llamada gravitón Nexus, hecha de espacio-tiempo y que emerge de forma natural del proceso de unificación.

Una característica destacable de este "gravitón Nexus" y que lo distingue del gravitón hipotético del Modelo Estandar es que no se trata de una partícula mensajera (como el fotón, el "cuanto" mínimo de luz), sino que induce a un movimiento de rotación constante a todas las partículas que estén dentro de su radio de acción.       


 Además, el gravitón Nexus podría ser considerado como un "glóbulo" de energía de vacío que puede fusionarse y separarse de otros glóbulos similares gracias a un proceso que recuerda mucho a la división celular. El gravitón Nexus, pues, es materia oscura por sí mismo y, además, el constituyente íntimo del espacio-tiempo. La emisión de un Nexus de baja energía por parte de otro de energía mayor resulta en la expansión del primero a medida que asume estados menos energéticos. Un proceso que se manifiesta como Energía Oscura y que tiene lugar a través del espacio-tiempo, tal y como explica la teoría. 


El estudio científico resulta muy significativo, en el sentido de que arroja algo de luz sobre una de las cuestiones más desconocidas de la Física. La misma teoría permite, también, una descripción cuántica de los agujeros negros sin necesidad de recurrir a las singularidades inherentes a la gravedad clásica. Las soluciones que plantea el trabajo de Stuart Marongwe nos sitúan, sin duda, un paso más allá del umbral de la tan buscada nueva Física.

Información: http://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0219887815500425?journalCode=ijgmmp

“Más allá del umbral, dicen que el tiempo es la hoguera en la que ardemos".

"End of transmission".




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CUANDO LOS PROTONES CHOCAN



El LHC, el Gran Colisionador de Hadrones que se encuentra en el CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas, en la frontera francosuiza cerca de Ginebra, está a punto de ponerse en marcha de nuevo. Después de más de dos años de parón, el 23 de marzo los protones volverán a recorrer unas 11.000 veces por segundo los 27 kilómetros que forman el anillo a velocidades cercanas a la de la luz. Durante estos dos años, cientos de ingenieros y técnicos han realizado importantes tareas de mantenimiento de la máquina que aseguran su correcto funcionamiento durante este segundo periodo que se espera que dure hasta 2018.
El bosón de Higgs ha levantado mucha expectación desde entonces, así como lo ha hecho el propio LHC. Todos tenemos los ojos puestos en este segundo periodo donde quedan muchas cosas por descubrir. El incremento de energía va a permitir generar una cantidad todavía más grande de bosones de Higgs, de manera van a poder incrementar la precisión de los experimentos y así desvelar el el origen concreto del Higgs. Como dice la expresión británica, "el demonio está en los detalles".

Otro de los grandes misterios por resolver es la existencia de supersimetría. La supersimetría es una teoría que complementaría el actual Modelo Estándar de la física de partículas y que explicaría algunas de las cuestiones que todavía quedan por explicar. Dicha teoría dice que por cada partícula que hoy conocemos existe una correspondiente partícula supersimétrica.
Si se confirmase, la supersimetría podría desvelar cuál es el origen de la materia oscura que compone alrededor del 23% de todo lo que hay contenido en el Universo. También permitiría solucionar algunos problemas asociados con el bosón de Higgs y que hoy siguen siendo un misterio. ¿Por qué el Universo está hecho de materia y no de antimateria? Esa es la pregunta que intentan responder los científicos de algunos de los experimentos que tienen lugar en el CERN. Creemos que el Universo se debería haber creado con la misma cantidad de materia que de antimateria.
No obstante, la parte que observamos del Universo está en su totalidad compuesta por materia ordinaria. ¿Qué ha pasado con la antimateria proveniente del Big Bang? Se acepta que en realidad inicialmente hubo una pequeña descompensación y que por cada mil millones de partículas de antimateria, se crearon mil millones y una partículas de materia. Toda materia se aniquiló con la antimateria menos esas partículas que son las que forman hoy nuestro Universo.
El aumento de energía en el LHC dará lugar a una mayor producción de partículas de antimateria que aportarán una información valiosísima para intentar dar respuesta a esta cuestión.

Si entramos en terrenos que hasta hoy han sido propiedad de la ciencia ficción, encontramos investigaciones sobre dimensiones adicionales. Nuestro universo podría estar compuesto por más dimensiones además de las tres a las que estamos acostumbrados. Dimensiones extra a las cuales no tenemos acceso, pero la gravedad por ejemplo, sí podría tenerlo. Estas dimensiones extra podrían detectarse como resultado de la detección de nuevas partículas que solamente tendría sentido considerar si existen nuevas dimensiones por las cuales pueden moverse. Si ese fuese el caso, podríamos llegar a entender por qué la gravedad es una fuerza tan débil comparada con el resto de fuerzas de la naturaleza.
En los primeros instantes del Universo, justo después del Big Bang, el estado de la materia no era exactamente como el que conocemos hoy en día. Toda la materia formaba una sopa cósmica que hoy conocemos como plasma de quarks y gluones, los componentes de los protones y neutrones. Para recrear esa sopa se hacen colisionar núcleos de plomo. A mayor es la energía de la colisión, más cerca del momento cero podemos observar.

Para llevar a cabo este nuevo conjunto de experimentos, la energía a la cual van a circular los protones en el LHC se va a incrementar considerablemente, pasando de los 4 teraelectronvoltios (TeV) a los 6.5 TeV. Esto permitirá explorar regiones nunca vistas y dará la oportunidad de analizar un poco más de cerca los instantes posteriores al Big Bang. Este incremento de energía ha requerido más de dos años de parón técnico en los que se han llevado tareas de mantenimiento y sustitución de algunas de las partes fundamentales del acelerador.
Entre otras muchas tareas, se han substituido 18 de los 1232 imanes superconductores que componen el anillo y que permiten curvar los protones en su trayectoria circular. Se han revisado todas y cada una de las interconexiones entre estos imanes y se han instalado sistemas de seguridad que previenen de incidentes como el que ocurrió en 2008 y que retrasó la puesta en marcha del LHC casi dos años más.

Desde el punto de vista operacional, los haces de protones van a ser más pequeños todavía en los puntos de colisión. De esta manera se incrementa el número de colisiones que se producen cuando los dos haces colisionan enviando así mucha más información al detector. A su vez, se va a reducir el tiempo que separa dos paquetes consecutivos de protones, pasando de 50 a 25 nanosegundos (una mil millonésima de segundo). Al aumentar su energía, los protones emitirán más radiación y los componentes electrónicos del acelerador han de estar preparados para soportar altas dosis. Para ello, se han realizado más de 40.000 pruebas y se han reemplazado muchos de los materiales por otros más resistentes a la radiación.
El aumento de energía también conlleva que las cavidades de radiofrecuencia, que son las encargadas de acelerar el haz mediante campos eléctricos, tengan que funcionar a un voltaje más alto. Otro de los sistemas que se han revisado ha sido el sistema de vacío. La tubería por la cual circulan los protones debe contener el mínimo número de moléculas de aire para evitar que estas choquen y el haz desintegre rápidamente. Para ello, un potente y complejo sistema de vacío no solamente elimina el aire del interior del LHC si no que se encarga también de eliminar las partículas que el haz va arrancando de las paredes metálicas a su paso. Mantener este alto vacío va a ser uno de los grandes retos de los próximos años.


La ciencia sigue hoy los pasos de los antiguos exploradores. Aventurándonos en lo desconocido y abriéndonos camino en zonas nunca antes contempladas, nos adentrándonos poco a poco en la era del conocimiento. La conciencia de nuestra ignorancia es lo que nos hace humanos. Y también lo que nos hace avanzar cada día.

"El estudio del Universo es un viaje para autodescubrirnos”. Carl Sagan

"End of transmission".


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domingo, 8 de marzo de 2015

DILATACION DIRECCIONAL DEL TIEMPO



En la reciente película de Hollywood, Interstellar, un equipo de científicos viaja por el espacio atravesando un agujero de gusano, con el objetivo de acceder a planetas en los que podría haber condiciones de habitabilidad similares a las de la Tierra. Uno de los desafíos a los que se enfrenta dicho equipo es la dilatación de tiempo: cada hora que pasan reuniendo datos sobre un planeta supone que en la Tierra pasen siete años. 

En la teoría de la relatividad especial de Einstein, la dilatación del tiempo es recíproca: si consideramos dos relojes que se mueven uno con respecto al otro, será el reloj de la otra parte aquél en el que el tiempo se dilate. En otras palabras, los tiempos de cada uno de dos objetos en movimiento se reducirán en relación al otro.
La energía oscura es una forma desconocida de energía que se piensa está provocando la expansión acelerada del universo. Un nuevo estudio realizado por un profesor de la Universidad de Georgia (EEUU) llamado Edward Kipreos sugiere que cambiar nuestra concepción de la dilatación de tiempo –la ralentización del tiempo predicha por Albert Einstein - podría proporcionar una explicación alternativa sobre dicha energía. En su trabajo, lo que Kipreos propone es que la dilatación del tiempo no responde a esta mencionada reciprocidad entre dos objetos móviles, sino que siempre afectaría solo a un único objeto en movimiento (es decir, es direccional).
En un comunicado de la Universidad de Georgia (UGA) pone como ejemplo de este fenómeno a los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (los famosos GPS). Según él, "los satélites, que viajan en marcos de referencia de caída libre, se mueven lo suficientemente rápido con respecto la Tierra como para que haya que corregir su tiempo para ralentizarlo".

"Si observamos los satélites de GPS, el tiempo de estos se está reduciendo, pero según dichos satélites, nuestro tiempo no va más despacio, lo que debería ocurrir si la dilatación del tiempo fuera recíproca. En lugar de eso, nuestro tiempo va más rápido en relación con el de los satélites, algo que sabemos gracias a la comunicación constante con ellos".
"Se supone que la relatividad especial es recíproca, con ambas partes experimentando la misma dilatación temporal. Sin embargo, todos los ejemplos que tenemos ahora mismo pueden ser interpretados como una dilatación direccional (no recíproca) del tiempo", afirma Kipreos.
Kipreos encontró una teoría alternativa, la Transformación de Lorentz Absoluta, que podría explicar este fenómeno. Esta teoría señala que la dilatación direccional del tiempo sería compatible con las pruebas disponibles. Además, asegura Kipreos, "una aplicación estricta de la Transformación de Lorentz Absoluta a los datos cosmológicos tendría implicaciones significativas para el universo y para la existencia de energía oscura". 

Estas serían las que se explican a continuación: A medida que el universo se va expandiendo, los objetos cosmológicos más grandes, como las galaxias, se alejan cada vez más rápidamente unos de otros (Ley de Hubble). La teoría de la Transformación de Lorentz Absoluta indica que esas velocidades incrementadas inducen la dilatación direccional del tiempo. Como consecuencia, el paso del tiempo sería lento ahora, y más veloz antes.
Esto podría explicar el siguiente hecho. Desde siempre, las supernovas o explosiones de estrellas han sido utilizadas por los astrónomos para medir las distancias cosmológicas, a partir de la aparición de sus brillos. Sin embargo, en 1998 y 1999, se observó que las explosiones estelares o supernovas situadas a distancias mayores eran más débiles de lo que cabría esperar de su lejanía. Los astrónomos supusieron que la tasa de expansión del universo se había acelerado.

Esta expansión acelerada del universo ha sido atribuida a los efectos de la energía oscura. "Sin embargo, no hay ninguna comprensión sobre qué es la energía oscura o de por qué esta se ha manifestado sólo recientemente”, explica Kipreos. “Los efectos predichos –sobre una velocidad mayor del tiempo en el pasado- implicarían que no hay ninguna aceleración en la expansión del universo, por la cuál no habría necesidad de explicarla.


"A veces estamos demasiado dispuestos a creer que el presente es el único estado posible de las cosas". Marcel Proust

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sábado, 7 de marzo de 2015

DIMENSIONES DE LA DUALIDAD CUANTICA



Uno de los misterios más profundos de la física cuántica es la dualidad onda-partícula: cada objeto cuántico tiene propiedades tanto de una onda como de una partícula. Para que nos entendamos, la materia tiene una naturaleza indefinida que le permite estar en varios lugares a la vez.
Este efecto se demuestra mediante el experimento de la doble rendija. En él, se disparan partículas a una barrera con dos aberturas estrechas en dirección a una pantalla en la que se reflejan los impactos. Mientras que cada partícula se muestra en el detector de forma individual, en su conjunto crean un patrón de interferencia como si fueran olas.
En caso de actuar como corpúsculos, los impactos se marcan en dos franjas tales como cada una de las aberturas por las que cruzan las partículas. En el caso de las ondas, se forma un patrón de interferencias que deja varias franjas en la pantalla.
Todo resulta aún más desconcertante cuando en el haz de electrones del experimento sólo se dispara un electrón cada cierto tiempo. Se impide así que el electrón interfiera con otros electrones, pero el efecto acumulado de varios electrones produce el patrón de interferencia. Digamos que el electrón interfiere consigo mismo. Sin embargo, si vigilamos por dónde pasa, desaparece la interferencia y el electrón se vuelve a comportar como una partícula.

Con la fotografia, que confirma la dualidad onda partícula, los investigadores observaron la naturaleza corpuscular de las moléculas en forma de puntos de luz individuales que aparecen por separado en el detector de fluorescencia a medida que llegaban. Pero con el tiempo, estos puntos forman un patrón de interferencia, debido al carácter ondulatorio de las moléculas
Puesto que las moléculas del experimento son relativamente grandes y masivas, se acerca a esa región en que la física cuántica macroscópica y la cuántica se superponen, ofreciendo una posible manera de estudiar la transición que ha frustrado a muchos científicos durante décadas. 

Los futuros experimentos con moléculas más grandes incluso podrían ser capaces de analizar la transición entre la física todos los días, en la que la interferencia cuántica no juega un papel fundamental, al menos aparentemente, en el mundo de los quantos.

En realidad, desde el punto de vista teórico, toda la realidad está formada por ondas de posibilidad, incluyendo los objetos más grandes que podamos imaginar. Como resultado del principio de incertidumbre de Heisenberg, por el que no se pueden conocer a un tiempo todas las magnitudes físicas de un objeto cuántico y por tanto realizar una medición precisa, la realidad se representa como una gráfica en forma de campana en la que se distribuyen las probabilidades de que un suceso se de. Es decir, nuestro universo es probabilístico, no determinista.
Esto es realmente interesante desde otro punto de vista, porque ¿significa esto que no existe el destino? En realidad parece que al contrario, hay una fuerza que lo determina absolutamente todo y aquí abajo se conoce con el nada estimulante nombre de estadística. Cuantas más interferencias entre diferentes ondas de posibilidad, más marcados los rangos de la campana y menos lugar hay para las fuerzas creativas. Asunto este que da para muchas horas de reflexión en torno al escaso papel que el libre albedrío juega dentro del plan cósmico más absoluto.

La onda de posibilidad se extiende por todo el universo. Como ejemplifica el profesor del MIT, Michio Kaku donde establece que podemos calcular las probabilidades de despertarnos mañana en Marte, aunque la escala de tiempo necesaria para ello es superior a la edad del universo. Una opción en más de 13.000 millones de años…
Durante un tiempo, existió un debate en torno al principio de incertidumbre para dilucidar si las ondas de probabilidad
 se debían a la incapacidad del observador para determinar los datos iniciales que permitirían realizar una medición exacta sobre el lugar y momento que una partícula ocuparía. Los experimentos demostraron que las fluctuaciones son inherentes al sistema. 
Es decir, el observador no localiza un aspecto objetivo y pre-existente de la realidad, lo crea mediante el hecho de observar. De modo que, si no hay observador no hay partícula concreta que valga, sólo onda de posibilidad. Al efectuarse la observación, la onda colapsa en un punto donde la probabilidad se transforma en 100% y el resto de la onda, incluyendo nuestra opción de despertar en Marte, adquiere un valor 0.
Para el físico Amit Goswami, esto es un aspecto muy poderoso para demostrar que la conciencia, como inteligencia única, primera y universal, es un hecho. Puesto que, si todos los niveles de la realidad son ondas de posibilidad, ¿quién los colapsa? Si la conciencia fuera un resultado de la materia como dicen muchos científicos, para quienes el cerebro crea dicho ente, la conciencia misma sería otro nivel de onda de posibilidad surgido de una realidad ya colapsada.

Siempre ha de existir una conciencia como causa primera y descendente que colapse la onda y la materialice. Del mismo modo, la dualidad corpúsculo-onda obliga a reflexionar en la naturaleza complementaria de nuestra realidad: la naturaleza de la partícula es inmanente al espacio-tiempo, existe en él, mientras que la naturaleza de la onda es trascendente al mismo. Influye en nuestra realidad desde alguna dimensión más allá del tiempo y del espacio, pues no está manifestada y supera sus restricciones. Lo cual es una consideración que se puede generalizar a los diferentes aspectos “mágicos” de la mecánica cuántica, como el entrelazamiento, que implica la no localidad, es decir, los efectos a distancia o, como los llamó Einstein, efectos fantasma, supone la influencia de una partícula sobre otra de manera inmediata, sin lapso de tiempo que cubra el viaje desde la causa al efecto a través del espacio.
Este efecto podría estar relacionado con el colapso de la onda de posibilidad. Al reducir a cero todas las opciones en el resto del universo, el colapso de una onda afectaría de alguna manera a las ondas de las demás partículas entrelazadas, siendo este el nexo entre ellas. No en el espacio-tiempo, sino en la dimensión trascendente en que se encuentra la onda de posibilidad.


La dinámica cuántica es un pilar clave en la unión entre la materia y la conciencia, estableciendo una nueva concepción de nosotros mismos. La dualidad de la existencia onda-partícula (o bien energía-materia) está entonces determinada por nuestra observación.

«Parece como si tuviésemos que usar a veces una teoría y a veces la otra, mientras que a veces podemos usar ambas. Estamos enfrentamos a un nuevo tipo de dificultad. Tenemos dos imágenes contradictorias de la realidad,.. Por separado ninguna de ellas explica plenamente los fenómenos de la luz, pero juntas sí lo hacen». Albert Einstein,

"End of transmission".


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jueves, 5 de marzo de 2015

LA DUALIDAD FOTOGENICA



Adoptando un método experimental radicalmente diferente, unos científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza han podido ahora conseguir la primera fotografía de luz comportándose como onda y como partícula al mismo tiempo.
Cuando la luz golpea una superficie metálica, causa una emisión de electrones. Albert Einstein explicó este efecto fotoeléctrico proponiendo que la luz, que se pensaba era solo una onda, es también una corriente de partículas. Aunque en numerosos experimentos previos se ha logrado observar con éxito los comportamientos tanto de partícula como de onda de la luz, ninguno de ellos ha permitido observar ambos al mismo tiempo.
   
La mecánica cuántica nos dice que la luz se puede comportar simultáneamente como partícula y como onda. Sin embargo, hasta ahora nunca se había realizado un experimento capaz de captar ambas naturalezas de la luz al mismo tiempo; lo más cerca que se ha estado ha sido al fotografiar ondas y partículas por separado y siempre en momentos diferentes.
El equipo de Fabrizio Carbone ha llevado a cabo ahora un experimento, con un imaginativo diseño, que ha permitido obtener, por primera vez, una fotografía de la luz comportándose simultáneamente como una onda y como una corriente de partículas. Resulta que, de algún modo, ambas respuestas son correctas: la partícula tiene asociada una onda. Hoy se habla de la “dualidad onda-partícula” de la luz, como propuso el físico francés Luis de Broglie en 1924.
Este experimento demuestra que es posible filmar directamente fenómenos de la mecánica cuántica (y su naturaleza paradójica), tal como enfatiza Carbone. Además, la importancia de este trabajo pionero puede extenderse más allá de la ciencia fundamental y hacia futuras tecnologías. 

Poder fotografiar y controlar fenómenos cuánticos en la escala nanométrica como este abre una nueva vía hacia la computación cuántica, dado que un electrón es un qubit, porque es onda (0) y partícula (1) a la vez. Un único electrón disparado contra dos ranuras tiene una onda de probabilidad de pasar por la ranura derecha y otra onda de probabilidad de pasar por la izquierda. Cuando ambas ranuras (probabilidades) están abiertas aparece un patrón de interferencia en una pantalla lo cual significa que(como el esquiador) atravesó ambas ranuras simultáneamente, es decir fue onda (0). Si sólo una ranura está abierta, sólo un camino es probable y como pasa por ese en la pantalla se registrará como una partícula (1). Al haber sólo un camino probable o al poner un detector que nos diga por cual de las dos ranura pasa ya no aparecen las interferencias.
La ausencia de interferencias demuestra que las probabilidades tienen un efecto real pués el electrón será partícula si tenemos certeza de su trayecto o será “ondas que se interfieren ” cuando ambos caminos son probables.


“Sólo con superposiciones de estados energéticos cuánticos podemos alcanzar la unificación". 

"End of transmission".


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martes, 3 de marzo de 2015

ONDAS GRAVITACIONALES: LA BUSQUEDA CONTINUA



El año pasado, precisamente en el mes de Marzo, físicos del Centro Harvard-Smithsonian para la Astrofísica anunciaron que habían detectado por primera vez ondas gravitacionales, unas deformaciones en el espacio-tiempo que probarían que hace 13.800 años, inmediatamente después del Big Bang, el Universo sufrió una expansión exponencial. El anuncio fue recibido como el hallazgo del siglo XXI. Sin embargo, pasó poco tiempo hasta que surgieron las primeras dudas y el rechazo a los resultados. Ahora, el análisis conjunto de los datos de la sonda Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el telescopio BICEP 2 en la Antártida, el mismo instrumento que hizo la primera detección, confirman que no hay pruebas concluyentes para respaldar el descubrimiento.

El satélite Planck ha observado el fondo cósmico de microondas (CMB), el legado de la luz emitida solamente 380.000 años después del Big Bang, en todo el cielo con una precisión sin precedentes, pero no ha podido encontrar la firma de la inflación cósmica, las ondas gravitacionales, que, en teoría, deberían dejar una huella en una de las características del fondo cósmico: su polarización. El equipo del telescopio BICEP 2 creyó haber dado con esa característica al medir un tipo muy especial de polarización de la luz, llamada «en modo B».

Estas ondas comprimen el espacio a medida que viajan, y esta compresión produce un patrón distinto en el fondo cósmico de microondas, la evidencia de las ondas gravitacionales. Pero nada de eso, el nuevo estudio concluye que hubo una confusión, que lo que vieron desde el Polo Sur no fue más que el polvo interestelar de nuestra galaxia, que puede producir un efecto similar.
   


La Vía Láctea está impregnada de una mezcla de gas y polvo que brilla en las frecuencias similares a las de la señal «en modo B», y esta emisión afecta a la observación de la luz cósmica más antigua. Se necesitan análisis muy cuidadosos para separar esa emisión del fondo cósmico.
«La primera vez que detectamos esta señal en nuestros datos, nos basamos en los modelos para la emisión del polvo galáctico que estaban disponibles en el momento», dice John Kovac, investigador principal deBICEP 2 en Harvard. «Estos parecían indicar que la región del cielo elegido para nuestras observaciones tenía la polarización de polvo mucho más baja que la señal detectada».
Los dos experimentos terrestres recogieron datos en una sola frecuencia de microondas, por lo que era difícil separar las emisiones procedentes de la Vía Láctea y del fondo. Sin embargo, Planck ha observado el cielo en nueve canales de microondas y de frecuencia submilimétrica, siete de los cuales también estaban equipados con detectores sensibles a la polarización.
El equipo del BICEP 2 había elegido un campo donde creían que la emisión de polvo sería baja, y por lo tanto interpretaban la señal de forma positiva. Sin embargo, tan pronto como los mapas de Planck de emisión polarizada del polvo galáctico fueron conocidos, quedó claro que esa contribución del polvo galáctico podría ser mucho mayor de la esperada.
De hecho, en septiembre de 2014, Planck reveló por primera vez que la emisión polarizada del polvo es importante en todo el cielo, y comparable a la señal detectada por el BICEP 2 incluso en las regiones más limpias.

Así, los equipos de Planck y BICEP 2 unieron sus fuerzas para aclarar el asunto. «Este trabajo conjunto ha demostrado que la detección de ondas gravitacionales ya no es robusta, una vez se elimina la emisión de polvo galáctico», dice Jean-Loup Puget, investigador principal del instrumento HFI del Planck en el Instituto de Astrofísica Espacial en Orsay, Francia. «Así que, por desgracia, no hemos podido confirmar que la señal es una huella de la inflación cósmica».


Información: https://www.cfa.harvard.edu/CMB/bicep2/

“Toda la materia más toda la gravedad en el universo observable, es igual a cero. Por eso, el universo pudo surgir de la nada, porque es, básicamente, nada.” Alan Guth


"End of transmission".


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