MAS ALLA DE LA CIENCIA FICCION-III

Interstellar es una película de ciencia ficción muy útil para ilustrar la dilatación temporal gravitatoria y los agujeros negros en rotación de Kerr. En la película, la humanidad no tiene futuro, pero "Ellos" nos regalan un futuro (si no, no habría película). "Ellos" viven en un espaciotiempo de cinco dimensiones paralelo a nuestro espaciotiempo de cuatro dimensiones. Ellos han creado un agujero de gusano que conecta nuestra galaxia con otra galaxia (no sabemos si de nuestro universo o de algún otro universo paralelo). El punto de entrada está en las cercanías de Saturno (claro homenaje a 2001: Una odisea en el espacio de Arthur C. Clarke y Stanley Kubrick). El punto de salida está en un sistema planetario con siete planetas en órbita alrededor de un agujero negro supermasivo.

Cooper (el protagonista principal) en el interior de Gargantúa (el agujero negro) usa curvas espaciotemporales cerradas para comunicarse con su hija. ¿Hay este tipo de curvas en el interior del agujero negro de Kerr? Sí, las hay, pero no son estables. Quizás "Ellos", capaces de estabilizar un agujero de gusano, también son capaces de estabilizar estas curvas espaciotemporales cerradas. ¿Podrían ser necesarios “datos cuánticos” para entender la gravedad cuántica? Quien sabe, quizás sí, quizás no. El profesor Brand y Murph, hija de Cooper, (ambos en la Tierra) parecen haber desarrollado una teoría cuántica de la gravedad con ciertos parámetros libres; quizás la única manera de concretar estos valores es obtener ciertos datos cuánticos cerca de la singularidad de un agujero negro de Kerr.   

Cuando se habla del teseracto, lugar donde Cooper aparece luego de caer en la curva cerrada del agujero negro ( se define el teseracto como un cubo desfasado en el tiempo, es decir, cada instante de tiempo por el cual se movió pero todos ellos juntos. Por supuesto no podemos ver un hipercubo en la cuarta dimensión, ya que solo se verían los puntos que tocan nuestro universo, así que con suerte veríamos un cubo común únicamente en el caso que el hipercubo toque el espacio 3D en forma paralela a una de sus hipercaras. En cualquier otro caso veríamos una poliedro irregular al igual que un cubo interseca por una plano en múltiples figuras.No podemos ver un hipercubo porque estamos sujetos a tres dimensiones, por lo que solo podemos ver la proyección de lo que seria un hipercubo. Se parece a dos cubos anidados, con todos los vértices conectados por líneas. Pero en el teseracto real de cuatro dimensiones todas las líneas tendrían la misma longitud y todos los ángulos serían ángulos rectos), está Cooper en las famosas dimensiones extras. 

De las mismas, podemos decir que el Universo, tendría tres dimensiones espaciales visibles y seis ocultas, según un nuevo modelo teórico elaborado por Andreas Karch, de la Universidad de Washington, y Lisa Randall, de la Universidad de Harvard. Habría asimismo otros universos con siete dimensiones espaciales visibles y dos compactas, según el mismo modelo, que demuestra teóricamente que la naturaleza favoerece la creación de universos con tres o siete dimensiones visibles, sin recurrir a otras combinaciones. Los resultados de esta investigación han sido publicados en Physical Review Letters. Según la Teoría de las Supercuerdas, el Universo tiene como mínimo diez dimensiones, nueve dimensiones espaciales y una temporal, pudiendo elevarse a once el numero de dimensiones posibles según te Teoría M. Sin embargo, hasta ahora no se sabía si las combinaciones de estas dimensiones podían ser aleatorias (dos espaciales, siete ocultas, cuatro espaciales, tres ocultas…) o respondían a un patrón cósmico. 

Lo que han hecho Karch y Randall es utilizar las matemáticas para calcular cómo habría sido la formación del Universo inmediatamente antes y después del Big Bang, esa gran explosión cósmica que se cree dio origen a la vida, la materia y el pensamiento. Y descubrieron que la evolución del Universo responde a un patrón numérico para determinar las dimensiones que estructuran cada manifestación física. En una realidad tridimensional, fuerzas como el electromagnetismo (la interacción electromágnetica es la que se da entre las partículas con carga eléctrica) operan sólo tridimensionalmente y se comportan según las leyes tradicionales de la física: su fuerza disminuye con la distancia. Pero los investigadores señalan que, en el caso de la gravedad, ésta atraviesa todas las dimensiones, incluso aquéllas que no reconocemos con nuestra percepción. 
Según ellos, la fuerza de la gravedad, en las siete dimensiones, disminuiría mucho más rápidamente que en el mundo de tres dimensiones. Una alteración de este tipo en la gravedad, generaría una realidad tremendamente extraña: por ejemplo, no habría planetas que girasen alrededor del Sol con órbitas estables. No se puede definir cómo sería ese mundo de siete dimensiones, porque es imposible de imaginar para nuestra percepción, pero en cualquier caso, los sistemas planetarios no existirían tal y como los conocemos.

¿Qué habría al otro lado del universo? Según Karch, en un mundo de siete dimensiones la fuerza de la gravedad sería muy débil, y no habría planetas orbitando alrededor de estrellas.

La vida, e incluso la existencia tal y como la conocemos, no podría desarrollarse en ese tipo de universos. La posibilidad de tener galaxias, estrellas y sistemas planetarios hace a nuestro Universo el más interesante y complejo de la diversidad dimensional.

Información: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.95.161601

Tenemos que ir más allá de nuestra propia existencia, no podemos pensar como individuos, sino como especie. Hemos llegado más lejos que cualquier humano en la historia, pero no lo suficiente.
El amor es lo único que somos capaces de percibir que trasciende las dimensiones del tiempo y del espacio. Estamos aquí para ser los recuerdos de nuestros hijos.  Interstellar

"End of transmission".

MAS ALLA DE LA CIENCIA FICCION-II

Una civilización extraterrestre suficientemente avanzada podría vivir dentro de un agujero negro, conectados por agujeros de gusano entre ellos , y asi usar su energia para viajar por el espacio-tiempo, pudiendo utilizar también las famosas cuerdas cósmicas.

Las cuerdas cósmicas, representan una serie de defectos unidimensionales topológicos (espaciales) hipotéticos en el tejido del espacio-tiempo que son producto de la formación del universo. Gracias a ellos, se pueden crear curvas de tiempo cerradas que permitirían viajar al pasado. Para construir una máquina del tiempo de este tipo se propone utilizar las cuerdas cósmicas. En teoría, la convergencia de dos cuerdas entre sí o con un agujero negro proporcionará una serie de "curvas cerradas de tiempo similar". Y si se calcula con precisión el movimiento de una nave espacial en forma de 'ocho' alrededor de dos cuerdas infinitamente largas, en teoría sería posible trasladarse a cualquier lugar.

Se considera probable que una civilización super avanzada usaría los agujeros negros como fuente de energía, como medio de creación, como vehículo para viajar en el tiempo e incluso como habitat. Tomando en cuenta que estas Singularidades tienen unas características particulares que los hacen ideales para una especie de física hiperespacial controlada por entidades incorpóreas.
Si consideramos la ecuación de Drake, la probablidad matemática de que exista vida inteligente tomando en cuenta la enorme cantidad de estrellas y planetas que existen en el universo, llegamos a la rotunda realización de que o existen numerosas formas de vida inteligente esparcidas por el universo (o el universo fue creado específicamente para que existieramos nosotros, acondicionando las leyes de la física y las constantes de la naturaleza para que pudieramos existir) hipótesis que me niego a aceptar.
  

Si bien este problema conocido como el principio antrópico en la física se puede resolver con la teoría de los múltiples universos de Everett, en dicha teoría se asume que existen infinitos universos, algunos con pequeñas variaciones, otros con grande variaciones, lo cual nos indica que en algunos de estos universos existen inteligencias en otros planetas distintos a la Tierra, es más, que existen universos donde existen inteligencias extraterrestres en la Tierra.
Ahora bien considerando este universo, más allá del solipsismo de la física, de cualquier forma es altamente probable que se hayan generado inteligencias extratererstres y tomando la edad del universo es, muy probable que hayan podido evolucionar millones de veces más que nosotros. Según la esacla de Kardashev: una civilización inteligente de Tipo 1 podría utilizar la energía de su planeta en su totalidad y controlar el clima y su biología. Una civilización de Tipo 2 podría utilizar la energía de todo su sistema solar y viajar hacia otros sistemas estelares. Una civilización de Tipo 3 podría utlizar la energía de toda su galaxia.

Nosotros estaríamos apenas por llegar al ámbito de una civilización de tipo 1, comparado con nosotros una civilización tipo II o III podría tener tecnología totalmente imperceptible, como escribió memorablemente Arthur C. Clarke –quizás la clave de la verdadera exopolítica- “Una tecnología suficientemente avanzada es inidstinguible de la magia”. Se considera que una civilización que ha tenido 10 mil millones de años de evolución, algo completamente plausible si se considera que el universo tiene más de 13 mil millones de años, posiblemente haya dejado el cuerpo físico y entrado al ámbito de la postbiología, o al menos sea capaz de manipular la energía de las estrellas y de las galaxias y de sus propias partículas atómicas. Una supercivilzación hambrienta de energía no encontraría mejor fuente que los agujeros negros que atrapan cantidades incomensurables de masa. Los agujeros negros son mucho más eficientes en convertir masa a energía que los hornos alquímicos de las estrellas. Un verdadero imperio galáctico no se conformaría con nada menos.

Aunque es difícil y quizás inútil imaginar como sería esta civilización extraterrestre super evolucionada es probable que tendría control del tiempo espacio y podrían quizás fabricar sus propios agujeros negros para una serie de usos prácticos, como podría ser propulsión a chorro para sus vehículos espaciales o como agujeros de gusano para viajar a distancias de millones de años luz, para realizar la computación cuántica de toda la información del universo o incluso para viajar en el tiempo (hipótesis que se adapta a mi pensamiento).
Otra motivación para utilizar los agujeros negros podría tener que ver con la búsqueda de la inmortalidad. Para no depender de la vida de una estrella, podrían crear o servirse de agujeros negros ya existentes para suministrar energía a una estrella más allá de su etapa de fusión nuclear y prolongar su vida.

En un artículo científico el físico ruso Vyacheslav Dokuchaev plantea que partículas subatómicas como los fotones podrían tener órbitas estables dentro de los agujeros negros. Y señala que los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias podrían permitir partículas e incluso planetas con vida, orbitando la singularidad sin ser destruidos. Una civilización podría vivir dentro de un agujero negro aunque tendría que acoplarse a condiciones extraordinarias como las enormes corrientes de fueza, así como la gran densidad energética generada a partir de que los fotones quedarían atrapados. Y también está el problema de la violación de la causalidad de las leyes del tiempo espacio. Pero en teoría es posible que seres cuasi divinos pudieran vivir en un vórtice de luz pura, su conciencia descargada en los fotones, en el centro de la galaxia, en una especie de eternidad intrauterina.

Podemos entender una fuerza evolutiva que permea el universo, la vida y la conciencia encontrando el camino para sobrevivir. Y ese camino en algún momento lleva a una forma de vida avanzada necesariamente a la creación de nuevos universos donde la trama pueda seguir urdiéndose. Tal vez los agujeros negros, el más grande misterio de la ciencia actualmente, sean esa zona inefable más allá del lenguaje y la realidad, más allá de la física, más allá de la ciencia ficción, más allá del tiempo, en la que soñamos esta existencia.

Información: http://news.discovery.com/space/super-civilizations-might-live-off-black-holes-110430.htm

“Al tiempo que los ancestros distantes del hombre empezaron a salir del mar primordial, ya deben de haber existido civilizaciones en el universo envíando sus astronaves a explorar las regiones más lejanas del cosmos y conquistando los secretos de la naturaleza. Tales inteligencias cósmicas, creciendo en conocimiento por eones, estarían tan distantes del hombre como nosotros estamos de las hormigas. Podrían estar en comunicación telepática instantánea a lo largo del universo, podrían haber logrado la maestría total sobre la materia y de esta forma se podrían transportar instantáneamente a través de billones de años luz de espacio; en su última fase podrían abandonar la forma física y existir como una consciencia incorpórea inmortal en todo el universo”. Stanley Kubrick

"End of transmission".

MAS ALLA DE LA CIENCIA FICCION-I

La Vía Láctea podría ser un «sistema galáctico de transporte» y la materia oscura, «otra dimensión», según una investigación que recuerda a la película «Interstellar».
En Interstellar, la película de ciencia ficción de Christopher Nolan, los protagonistas cruzan un agujero de gusano hallado fortuitamente en las cercanías de Saturno que permite viajar a varios mundos potencialmente habitables fuera del Sistema Solar. Bien, eso es parte de un guion de Hollywood, pero ¿y si nuestra propia galaxia fuera un enorme agujero de gusano, es decir, un túnel en el espacio y el tiempo?.Esa es la fantástica hipótesis con la que trabaja un grupo internacional de científicos y que ha sido publicada en la revista Annals of Physics.

La investigación, en la que ha participado la Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste SISSA, obliga a los científicos a repensar la materia oscura con mayor precisión.
«Si combinamos el mapa de la materia oscura en la Vía Láctea con el más reciente modelo del Big Bang para explicar el universo y postulamos la existencia de túneles de espacio-tiempo, lo que obtenemos es que nuestra galaxia podría contener realmente uno de estos túneles, y que el túnel incluso podría ser el tamaño de la propia galaxia», explica Paolo Salucci, astrofísico de SISSA y un experto en la materia oscura. «Pero hay más. Incluso podríamos viajar a través de este túnel, ya que, sobre la base de nuestros cálculos, podría ser navegable. Al igual que el que todos hemos visto en 'Interestelar'»..
Aunque túneles de espacio-tiempo (o agujeros de gusano o puentes Einstein-Rosen) han adquirido recientemente una gran popularidad entre el público gracias al filme de Nolan, han sido el foco de atención astrofísicos durante muchos años. «Lo que intentamos hacer en nuestro estudio fue resolver la ecuación en la que la astrofísica 'Murph' (el papel que interpreta Jessica Chastain) estaba trabajando. Es evidente que lo hicimos mucho antes de que saliera la película», informa Salucci. «Es, de hecho, un problema extremadamente interesante para los estudios de la materia oscura».
  

«Obviamente no estamos afirmando que nuestra galaxia es definitivamente un agujero de gusano, sino simplemente que, de acuerdo con los modelos teóricos, esta hipótesis es una posibilidad», matiza el investigador. Pero, ¿podría ser probado experimentalmente alguna vez? «En principio, podríamos probarlo comparando dos galaxias, la nuestra y otra muy cercana, como, por ejemplo, la Nube de Magallanes, pero todavía estamos muy lejos de cualquier posibilidad real de hacer una comparación de este tipo».
Para llegar a sus conclusiones, los astrofísicos combinaron las ecuaciones de la relatividad general con un mapa muy detallado de la distribución de la materia oscura en la Vía Láctea de un estudio llevado a cabo en 2013. «Más allá de la hipótesis de la ciencia ficción, nuestra investigación es interesante porque propone una más compleja reflexión sobre la materia oscura», subraya Salucci.

Los científicos siempre han tratado de explicar la materia oscura por la hipótesis de la existencia de una partícula particular, el neutralino, que, sin embargo, nunca ha sido identificado en el CERN u observada en el Universo. Pero también existen teorías alternativas que no dependen de esa partícula «y tal vez es hora de que los científicos se tomen en serio este asunto», concluye Salucci. "La materia oscura puede ser 'otra dimensión', tal vez incluso un importante sistema de transporte galáctico. En cualquier caso, lo que realmente necesitamos es comenzar a preguntarnos de qué se trata, e indagar los limites extremos de nuestra mente».

Información: http://arxiv.org/abs/1501.00490

"La ciencia ficción basada solamente en tecnología creíble está bien, ya que nos obliga a pensar en circunstancias extrañas e inusuales que involucran formas mundanas de tecnología. En este sentido, es más realista que la ciencia ficción basada en tecnologías fantásticas. Sin embargo, a modo personal, me gusta soñar, especialmente con tecnologías que expanden la imaginación e indagan los límites de lo que es posible". Michio Kaku

"End of transmission".

ONDAS DE RADIO DESCONOCIDAS

Científicos de varios países han conseguido observar en directo un 'estallido rápido de radio', una especie de fogonazo de ondas de radio procedentes de una fuente desconocida. Aunque no han averiguado la fuente, sí que han observado que no hay emisiones en otras frecuencias, y han descartado que se trate de una explosión estelar o una supernova. Podría tratarse, sugieren, de un 'terremoto estelar'.  Un equipo de astrónomos de Australia desarrolló una técnica para detectar estas rápidas explosiones de radio en tiempo real. La técnica funcionó y ahora un grupo de astrónomos, liderado por Emily Petroff (Swinburne University of Technology, de Melbourne), han observado por fin la primera explosión "en vivo", con el telescopio Parkes (Nueva Gales del Sur). Las características del evento indicaron que el origen de la explosión estaba a unos 5,5 mil millones de años luz de la Tierra.

Una vez que tenían la ubicación de la ráfaga, y tan pronto como la observaron, un buen número de otros telescopios de todo el mundo -tanto en tierra como en el espacio- fueron alertados, con el fin de realizar observaciones de seguimiento en otras longitudes de onda, además de las de radio.
"Usando el telescopio espacial Swift podemos observar la luz en la región de los rayos X, y vimos dos fuentes de rayos X en esa posición", explica Daniele Malesani, astrofísico del Centro de Cosmología Oscura, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague (Dinamarca).
Luego, las dos fuentes de rayos X se observaron utilizando el Telescopio Óptico Nórdico de La Palma. "Observamos en luz visible y pudimos ver que había dos cuásares, es decir, agujeros negros activos. No tenían nada que ver con las ráfagas de ondas de radio, simplemente se encontraban en la misma dirección", explica el astrofísico Giorgos Leloudas, del Centro de Cosmología Oscura.

La explosión podría haber arrojado tanta cantidad de energía en unos pocos milisegundos como el Sol en un día entero. Pero el hecho de que no viéramos luz en otras longitudes de onda descarta una serie de fenómenos astronómicos que están asociados con eventos violentos, como los estallidos de rayos gamma de las estrellas que explotan y las supernovas, que de otro modo habrían sido las mayores candidatas a ser el origen de la explosión", aclara Malesani.
Pero la explosión dejó otra pista. El sistema de detección Parkes capturó la polarización de la luz, es decir, la dirección en la que oscilan las ondas electromagnéticas y que puede ser lineal o circularmente polarizada. La señal de la explosión de la onda de radio tenía más de un 20 por ciento de polarización circular, lo que sugiere que existe un campo magnético en las proximidades.

Información: http://mnras.oxfordjournals.org/content/447/1/246

"Si lo que quieres es encontrar los secretos del Universo, piensa en términos de energía, frecuencia y vibración". Nikola Tesla

"End of transmission".

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".

Información: http://arxiv.org/abs/1411.4849

"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".

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.

Información: http://www.nature.com/ncomms/2014/141219/ncomms6814/full/ncomms6814.html

“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".

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.

Información: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.181301

"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".

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".

LA LUZ: ONDA, PARTICULA Y ALGO MAS

En experimentos mas recientes, uno de los comportamientos casi incomprensibles únicos para el mundo cuántico, el átomo y los fotones se enredaron por lo que las propiedades pasaron entre el “átomo” y los fotones. Los fotones empezaron a comportarse como átomos, correlacionar entre sí para producir un solo sistema oscilante. El concepto de luz solida se introdujo por primera vez en 2006 en el articulo de la revista Nature: “Quantum phase transitions of light”.
Como en algunos de los fotones se filtró en el medio ambiente circundante, las oscilaciones se desacelereraron y en un punto crítico comenzaron a producir comportamiento divergente en terminos de cuántica. En otras palabras, como el gato de Schroedinger, los fotones correlacionados podrían estar en dos estados a la vez. 

Ahora, en la Universidad de Princeton un grupo de investigadores descubrió un nuevo comportamiento en los fotones que los solidifica y los convierte en cristal. “Esto es algo que nunca habíamos visto. Esta es una nueva forma en el comportamiento de la luz”, dice Andrew Houck, Doctor en ingeniería eléctrica y uno de los miembros del equipo.
La investigación tenía la intención de responder preguntas fundamentales sobre la materia, ya que los fotones cuando están vinculados actúan similares a las partículas subatómicas. “Estamos interesados en explorar -y finalmente controlar y dirigir- el flujo de energía en un nivel atómico,” aseguró Hakan Türeci, profesor asistente de ingeniería eléctrica e investigador, “la meta es entender mejor los materiales y procesos actuales, para evaluar también los materiales que aún no podemos crear,” dijo. La luz solidificada ofrece la oportunidad de observar un sistema subatómico para obtener un conocimiento básico de cómo funcionan estos sistemas ya que incluso las computadoras más avanzadas no pueden explicar las reglas del mundo de las subpartículas y de la mecánica cuántica.   

El dispositivo podría ayudar a los investigadores a observar previamente estados de la materia no observables, como la superfluidad. Los investigadores creen que una máquina que funciona de acuerdo con la mecánica cuántica podría resolver los problemas que antes no tenían solución, como la creación de un superconductor de temperatura ambiente.
Para construir los cristales de luz, los científicos produjeron una estructura de materiales superconductores que contenían 100 mil millones de átomos que fueron puestos juntos para actuar como un solo “átomo artificial”. Después, los científicos colocaron el “átomo artificial” cerca de un superconductor que contenía fotones. Los fotones comenzaron a interactuar con el “átomo”, a actuar como partículas e interactuar entre sí -algo totalmente inusual-.

El investigador Darius Sadri explica que mezclaron los fotones y el “átomo” para encontrar fuentes artificiales de interacción entre los fotones. “Estas interacciones desembocan en un comportamiento totalmente nuevo de la luz, similar a las fases de la materia, tales como los líquidos y los cristales,” explica.

El resultado fue luz sólida, donde los fotones se quedaron congelados en el espacio. “Aquí hemos creado una situación en la que la luz se comporta como una partícula, en el sentido en que dos fotones pueden interactuar con mucha fuerza” dice Tüerci, “en un modo de operación, la luz chapotea como un líquido; en otro modo, se congela.” Los dispositivos -y los cristales- actualmente son increíblemente pequeños; pero la esperanza es que el sistema crezca, y con el tiempo los investigadores sean capaces de formar materiales interesantes como superfluos o aislantes a partir de la luz.

Información: http://www.princeton.edu/engineering/news/archive/?id=13459

"Una luz tenue sólo significa pocos fotones, ver los electrones implica modificarlos". Richard  Feynman

"End of transmission".

LA TEORIA DEL TODO

The Theory of Everything, la película estrenada en USA, donde cuenta la historia del físico Stephen Hawking y Jane Wilde, la estudiante de literatura que se enamoró mientras estudiaba en Cambridge en la década de 1960, la cuál fué su esposa por 30 años, nos da la oportunidad de describir en que estado actual está esa teoria que fue descripta por Hawking.

Así que, ¿de qué está hecho el Universo? La materia ordinaria está compuesta de átomos, los cuales a su vez están formados de sólo tres componentes básicos: electrones girando alrededor de un núcleo compuesto de neutrones y protones. El electrón es en verdad una partícula fundamental (pertenece a una familia de partículas llamadas leptones); pero los neutrones y protones están hechos de partículas más pequeñas, llamadas quarks. Los quarks, hasta donde sabemos, son realmente elementales.
La suma de nuestros conocimientos actuales sobre la composición subatómica del universo se conoce como el modelo estándar de la física de partículas. Este describe tanto a los "ladrillos" fundamentales de los cuales está constituido el mundo, como las fuerzas a través de las cuales dichos ladrillos interactúan. Existen doce "ladrillos" básicos. Seis de ellos son quarks--- y tienen nombres curiosos: arriba, abajo, encanto,extraño, fondo y cima. (Un protón, por ejemplo, está formado por dos quarks arriba y uno abajo.) Los otros seis son leptones--- estos incluyen al electrón y a sus dos hermanos más pesados, el muón y el tauón, así como a tres neutrinos.

Existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad, elelectromagnetismo, y las interacciones débil y fuerte. Cada una de estas es producida por partículas fundamentales que actúan como portadoras de la fuerza. El ejemplo más familiar es el fotón, una partícula de luz, que es la mediadora de las fuerzas electromagnéticas. (Esto quiere decir que, por ejemplo, cuando un imán atrae a un clavo, es porque ambos objetos están intercambiando fotones.) El gravitón es la partícula asociada con la gravedad. La interacción fuerte es producida por ocho partículas conocidas como gluones. La interacción débil, por último, es transmitida por tres partículas, los bosones W+, W- , y Z.
El modelo estándar describe el comportamiento de todas estas partículas y fuerzas con una precisión impecable; pero con una excepción notoria: la gravedad. Por razones técnicas, la fuerza de gravedad, la más familiar en nuestra vida diaria, ha resultado muy difícil de describir a nivel microscópico. Por muchos años este ha sido uno de los problemas más importantes en la física teórica--- formular una Teoría Cuántica de la gravedad.
En las últimas décadas, la teoría de cuerdas ha aparecido como uno de los candidatos más prometedores para ser una teoría microscópica de la gravedad. Y es infinitamente más ambiciosa: pretende ser una descripción completa, unificada, y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. (Por esta razón ocasionalmente se le otorga el título de"Te oría de todo".)
La idea esencial detrás de la teoría de cuerdas es la siguiente: todas las diversas partículas "fundamentales" del modelo estándar son en realidad solo manifestaciones diferentes de un objeto básico: una cuerda. Bien, pues normalmente nos imaginaríamos que un electrón, por ejemplo, es un "puntito", sin estructura interna alguna. Un punto no puede hacer nada más que moverse. Pero, si la teoría de cuerdas es correcta, utilizando un "microscopio" muy potente nos daríamos cuenta que el electrón no es en realidad un punto, sino un pequeño "lazo", una cuerda. Una cuerda puede hacer algo además de moverse--- puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, desde lejos, incapaces de discernir que se trata realmente de una cuerda, vemos un electrón. Pero si oscila de otra manera, entonces vemos un fotón, o un quark, o cualquier otra de las partículas del modelo estándar. 

Quizás lo más sorprendente acerca de la teoría de cuerdas es que una idea tan sencilla funciona--- es posible obtener una extensión del modelo estándar (el cual ha sido verificado experimentalmente con una precisión extraordinaria) a partir de una teoría de cuerdas. Pero es importante aclarar que, hasta el momento, no existe evidencia experimental alguna de que la teoría de cuerdas en sí sea la descripción correcta del mundo que nos rodea. Esto se debe principalmente al hecho de que la teoría de cuerdas está aún en etapa de desarrollo. Conocemos algunas de sus partes; pero todavía no su estructura completa, y por lo tanto no podemos aún hacer predicciones concretas. En años recientes han habido muchos avances extraordinariamente importantes y alentadores, los cuales han mejorado radicalmente nuestra comprensión de la teoría.

La relatividad general y su concepto multidimensional del espacio tiempo puede ser muy complicado para que las personas lo entiendan, pero qué sucede con la idea de un universo con muchas más dimensiones. Esta es una de las implicaciones de otra de las teorías favoritas de Hawking, la Teoría de Cuerdas. Este concepto se ha convertido en un posible contendiente para la Teoría más importante. Si se considera que las partículas ocupan un lugar en el espacio y las cuerdas se consideran como líneas, entonces las branas son entidades bidimensionales o incluso cuadridimensionales. En este concepto, una entidad de dos branas es como una membrana bidimensional. Hawking y sus colegas creen que el universo puede ser como tal brana y que se expande como la superficie de un globo inflado.

“La idea es que la materia y la luz se confinan a la brana por lo que no podemos viajar o ver a través de las dimensiones adicionales”, dice Hawking. Una implicación es que existen aspectos del universo que no podemos ver, lo cual es el caso, ya que el 95 por ciento de la materia del universo es invisible, por lo que se le conoce como materia oscura. “Pueden existir galaxias oscuras, estrellas oscuras e incluso personas oscuras”, afirma Hawking. 

Bajo este concepto, es perfectamente posible que exista otra Vía Láctea con otro planeta Tierra y otro Stephen Hawking intentando resolver las más grandes preguntas que se puedan imaginar.

Información: http://www.hawking.org.uk

"El pensar es el portal hacia el espacio, el imaginar es el portal del infinito".

"End of transmission".

EL GRAVITON Y EL BOSON

El bosón de Higgs era la pieza que faltaba para completar el sistema conocido como Universo, definido por los físicos como "Modelo Estándar". Pero como ya se ha advertido, la pieza encaja, pero no es exactamente como debería ser. Esto es porque el modelo no abarca todavía todo el «tablero» universal. Falta entre otras cosas, la gravedad.
Mientras que la existencia de masa queda explicada, la atracción que experimentan unas masas por otras todavía sigue siendo una incógnita. El grativón sería la partícula de intercambio asociada que se postula para esa fuerza y encajarla en el modelo estandar, pero aún así quedan algunos aspectos de la gravedad que resultan desconcertantes. Uno de ellos es que afecta a absolutamente todas las partículas, incluidas las que no tienen masa.

Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, podemos preguntarnos: ¿Por qué el universo no colapsó inmediatamente después del Big Bang, tal como debería haber ocurrido según algunas predicciones?. En opinión de un equipo de físicos del Imperial College de Londres y de las universidades de Copenhague y Helsinki, la gravedad mencionada, le habría proporcionado la estabilidad necesaria para sobrevivir a su propia expansión en ese periodo temprano.

Las investigaciones sobre la partícula de Higgs, descubierta en el CERN en 2012 y responsable de aportar masa a todas las demás partículas, sugieren que la producción de bosones durante la expansión acelerada del universo muy temprano –la llamada inflación– debería haber dado lugar a la inestabilidad y el colapso. Por eso los citados científicos tratan de averiguar por qué esto no sucedió y creen que hay una explicación simple.

En un nuevo estudio que publican en la revista Physical Review Letters describen cómo la curvatura del espacio-tiempo –la gravedad– le dio al Cosmos la estabilidad necesaria para sobrevivir. También han investigado la interacción entre las partículas de Higgs y la gravedad, considerando la forma en que esta podría variar con la energía. Pues bien, han visto que incluso una pequeña interacción entre ambos elementos habría sido suficiente para estabilizar el Universo y evitar su destrucción.

"El Modelo Estándar de la física de partículas, que los científicos usan para explicar las partículas elementales y sus interacciones, no había dado hasta el momento una respuesta a por qué el universo no se derrumbó tras el Big Bang. Nuestra investigación analiza el último parámetro desconocido en ese Modelo –la interacción entre el bosón de Higgs y la gravedad–. Este parámetro no puede ser medido en experimentos con aceleradores de partículas, pero tiene un gran efecto en la inestabilidad de Higgs durante la inflación. Incluso un valor relativamente pequeño es suficiente para explicar la supervivencia del universo sin ninguna nueva física”, explica el profesor Rajantie, del Departamento de Física del Imperial College de Londres.

Este equipo de expertos pretende continuar su investigación con observaciones cosmológicas destinadas a estudiar esa interacción con más detalle y explicar mejor su efecto en el desarrollo de los inicios del universo. Para ello utilizarán datos de las misiones de la Agencia Espacial Europea actuales y futuros, referentes a las mediciones de la radiación de fondo cósmico de microondas y de las ondas gravitacionales. "Nuestro objetivo es medir la interacción entre la gravedad y el campo de Higgs utilizando datos cosmológicos".

Si somos capaces de hacerlo, habremos proporcionado el último número desconocido del Modelo Estándar de la física de partículas y estaremos más cerca de responder a las preguntas fundamentales sobre por qué y cómo estamos todos aquí.

Información: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.211102

Mientras más examinamos el universo, descubrimos que de ninguna manera es arbitrario, sino que obedece ciertas leyes bien definidas que funcionan en diferentes campos. Parece muy razonable suponer que haya algunos principios unificadores, de modo que todas las leyes sean parte de alguna ley mayor.  Stephen William Hawking

"End of transmission".

MATERIA OSCURA POR GPS

El GPS es muy útil para encontrar una ruta, pero también podría ser capaz de resolver cuestiones fundamentales de la física. Un análisis de las órbitas de los satélites GPS insinúa que la Tierra es más pesada de lo que se pensaba, tal vez debido a un halo de materia oscura.

Andrei Derevianko, de la Universidad de Nevada, Reno, y su colega Maxim Pospelov, de la Universidad de Victoria y el Instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá, han propuesto un método para bsucar la materia oscura con los satélites GPS y otras redes basadas en relojes atómicos, comparando los tiempos de los relojes y buscando diferencias.
"A pesar de evidencias observacionales sólidas para la existencia de la materia oscura, su naturaleza sigue siendo un misterio,"dice Derevianko, profesor en la Facultad de Ciencias de la Universidad. "Algunos programas de investigación en física de partículas suponen que la materia oscura está compuesta de algo parecido a la materia de partículas pesadas. Esta suposición puede no ser cierta, y existe un gran interés por las alternativas".

"La física moderna y la cosmología fracasan dramáticamente en que sólo pueden explicar un 5 por ciento de la masa y la energía del universo se expresa en forma de materia ordinaria, pero el resto es un misterio".
Hay evidencia de que la energía oscura es aproximadamente el 68 por ciento de la masa y energía misteriosa. El 27 por ciento restante es generalmente reconocido como materia oscura, a pesar de que no es visible y elude la detección directa y la medición.
"Nuestra investigación persigue la idea de que la materia oscura puede ser organizada como una gran colección como el gas de defectos topológicos, o grietas de energía", dijo Derevianko. "Proponemos detectar los defectos, la materia oscura, mientras pasa a través de nosotros con una red de relojes atómicos sensibles. La idea es que, donde los relojes queden fuera de sincronización, sabríamos que ha pasado la materia oscura, el defecto topológico. De hecho, prevemos utilizar la constelación GPS como el mayor detector de materia oscura construido por el ser humano". Su investigación apareció ayer en la versión online de la revista científica Nature Physics.

Derevianko está colaborando en el análisis de los datos del GPS con Geoff Blewitt, director del Laboratorio Geodésico Nevada, también en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Nevada, Reno. El laboratorio desarrolló y mantiene el mayor centro de procesamiento de datos GPS en el mundo, capaz de procesar información a partir de cerca de 12.000 estaciones de todo el mundo de forma continua.
Los dos están empezando a probar las ideas de detección de la materia oscura mediante el análisis de datos a partir de 30 satélites GPS, que utilizan los relojes atómicos para la navegación diaria. Redes correlacionadas de relojes atómicos se pueden utilizar como una herramienta de gran alcance para la búsqueda de la materia oscura por defecto topológico. Se espera que las discrepancias de tiempo entre los relojes separados espacialmente exhiban una firma distinta.
Blewitt, también físico, explica cómo una serie de relojes atómicos, posiblemente, podría detectar la materia oscura.

"Sabemos que la materia oscura debe estar ahí, por ejemplo, porque se ve que curva la luz alrededor de las galaxias, pero no tenemos ninguna evidencia en cuanto a de que estaría hecha", dijo. "Si la materia oscura no estuviera allí, la materia normal que conocemos no sería suficiente para doblar la luz tanto como lo hace. Eso es sólo una de las maneras en que los científicos saben que hay una enorme cantidad de materia oscura en algún lugar en la galaxia. Una posibilidad es que la materia oscura presente en gas pueda no estar compuesta de partículas como la materia normal, sino de imperfecciones macroscópicas en el tejido del espacio-tiempo.

"La Tierra barre a través de este gas a medida que orbita la galaxia. Así que para nosotros, el gas parece ser como un viento galáctico de la materia oscura que sopla a través del sistema de la Tierra y sus satélites. A medida que la materia oscura sopla causa ocasionalmente que los relojes del sistema GPS pierdan sincronía con un patrón de testigo en un período de unos 3 minutos. 
Si la materia oscura hace que los relojes queden fuera de sincronía en más de una milmillonésima parte de un segundo, debemos ser fácilmente capaz de detectar este tipo de eventos".

Información: http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3137.html

"Mira tan lejos como puedas, hay espacio ilimitado allá, cuenta tantas horas como puedas, hay tiempo ilimitado antes y después. Walt Whitman


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VIAJANDO EN COMETA POR EL ESPACIO-TIEMPO

 Como si de la película Deep Impact se tratase, por primera vez una nave humana aterrizó sobre un cometa. El sueño se ha cumplido. El módulo de aterrizaje Philae ha conseguido posarse sobre la tortuosa superficie del cometa 67P/ Churyumov-Gerasimenko. Es el punto culminante de una misión, Rosetta, que se lanzó al espacio hace justo una década y que ha logrado por primera vez en la historia alcanzar un cometa, ponerse a su paso y depositar en él un módulo científico para estudiarlo en detalle. Una hazaña espacial lograda, en esta ocasión, por Europa. La sonda Rosetta acompañará al cometa durante el próximo año y medio y el módulo de aterrizaje, si consigue recargar sus baterías con los paneles solares de los que está recubierto, enviará valiosos datos científicos durante los próximos tres meses. Estaremos en un viaje en cometa por el espacio-tiempo. 

Una serie de fallos técnicos, sin embargo, han motivado que el anclaje del módulo al cometa no sea todo lo firme que estaba previsto. Dos de los tres sistemas existentes, en efecto (el motor de rebote y los dos arpones de anclaje) no se activaron. En estos momentos, Philae está sujeto a la superficie del cometa por los pernos que atornillaron sus patas a la superficie nada más tocar el suelo. La expectación era máxima desde primeras horas de la mañana. Tanto en el centro de control de Darmstadt, en Alemania, como en todas las estaciones de seguimiento de la Agencia Espacial Europea que, en directo, siguieron el minuto a minuto de una misión histórica: el primer aterrizaje de la historia sobre la superficie de un cometa.

Philae comenzará inmediatamente a perforar y a analizar la composición de la superficie del cometa con su batería de instrumentos científicos. Lo hará sin problemas durante las próximas 64 horas, el tiempo que durarán sus baterías.
Si los paneles solares de los que está recubierto consiguen recargarlo, Philae podría seguir enviando datos durante cerca de tres meses. Todo depende de si, en la posición en la que se encuentra, recibe la suficiente cantidad de rayos solares. Si no, y como ya dijo el director de la misión Rosetta, cada minuto que vaya más allá de esas 64 horas será un regalo para la Ciencia.
Durante los próximos meses ya solo queda llevar a cabo la batería de experimentos y mediciones científicas previstas, destinadas a desentrañar los secretos mejor guardados por el cometa. El secreto del agua de la Tierra y, quizá, también el del origen de la vida.

Información: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta

"Los secretos más grandes se ocultan siempre en los lugares más inverosímiles". Roald Dahl

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LA EXTRAÑA PARTICULA SUBATOMICA

Físicos de la Universidad de Warwick, Inglaterra, han descubierto una nueva partícula subatómica que "transformará nuestra comprensión" de la fuerza fundamental de la naturaleza que une los núcleos de los átomos.
Denominada DS3*(2860)-, la partícula, un nuevo tipo de mesón -un bosón que responde a la interacción nuclear fuerte-, fue descubierta por el análisis de los datos recogidos con el detector LHCb del Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
La nueva partícula está unida de una manera similar a los protones. Debido a esta similitud, los investigadores de Warwick argumentan que los científicos podrán ahora estudiar la partícula para comprender mejor las interacciones fuertes, la fuerza fundamental de la naturaleza encontrada dentro de los protones del núcleo del átomo.

Junto con la gravedad, la interacción electromagnética y la fuerza nuclear débil, las interacciones fuertes son una de las cuatro fuerzas fundamentales. El científico principal, el profesor Tim Gershon, del Departamento de Física de Warwick, explica:
"La gravedad describe el universo a gran escala, de las galaxias a la caída de la manzana de Newton, mientras que la interacción electromagnética es responsable de que las moléculas se unan entre sí y también de que los electrones se sitúen en órbita alrededor del núcleo de un átomo.
"La interacción fuerte es la fuerza que une los quarks, las partículas subatómicas que forman los protones dentro de los átomos, juntos. Es tan fuerte que la energía de enlace del protón da una contribución mucho mayor a la masa, a través de la ecuación de Einstein E = mc2, que los propios quarks".

Debido en parte a la relativa simplicidad de las fuerzas, los científicos han sido previamente capaces de resolver las ecuaciones detrás de la gravedad y las interacciones electromagnéticas, pero la fuerza de la interacción fuerte hace que sea imposible de resolver las ecuaciones de la misma manera. "Los cálculos de las interacciones fuertes se hacen con una técnica de cómputo intensivo llamado celosía QCD,". "Con el fin de validar estos cálculos es esencial poder comparar las predicciones de experimentos. La nueva partícula es ideal para este propósito, ya que es la primera conocida que contiene un quark encanto y un valor de giro o espín 3"
Hay seis quarks conocidos por los físicos: arriba, abajo, extraño, encanto, belleza y superior.

Los protones y los neutrones están compuestos de quarks arriba y abajo, pero las partículas producidas en aceleradores como el LHC pueden contener los quarks inestables más pesados. Además, algunas de estas partículas tienen valores de giro más altos que las partículas estables de origen natural.

"Debido a que la nueva partícula contiene un quark encanto pesado es más fácil para los teóricos hacer el cálculo de sus propiedades. Y como tiene un espín 3, no puede haber ninguna ambigüedad acerca de lo que es la partícula", añade el profesor Gershon. "Por lo tanto, proporciona un punto de referencia para futuros cálculos teóricos. Mejoras en estos cálculos transformarán nuestra comprensión de cómo los núcleos están unidos entre sí."
Debido en parte a su relativa simplicidad, los científicos fueron capaces de resolver las ecuaciones de la fuerza gravitatoria y las interacciones electromagnéticas, pero la fuerza de la interacción fuerte hace que sea imposible resolver las ecuaciones de la misma manera.
"Los cálculos de las interacciones fuertes se hacen con una técnica intensiva en computación", explica el profesor Gershon. "Con el fin de validar estos cálculos es esencial poder comparar las predicciones con experimentos. La nueva partícula es ideal para este propósito, ya que es la primero conocida que contenga un quark encanto y al mismo tiempo tenga espín 3."  

El spin es una de las etiquetas utilizadas por los físicos para distinguir entre partículas. Es un concepto que surge en la mecánica cuántica, y puede considerarse como algo similar al momento angular : En este sentido, un spin más elevado corresponde a quarks orbitando entre sí más rápido que aquellos con un spin inferior.
El estudiante de doctorado Daniel Craik, que trabajó en el estudio, añade: "Tal vez la parte más emocionante de este nuevo resultado es que podría ser el primero de muchos descubrimientos similares con datos del LHC. Si podremos usar esta misma técnica, tal como la hemos empleado con DS3 * (2860) ˉ, para mejorar también nuestra comprensión de la interacción débil, es una cuestión fundamental planteada por este descubrimiento. Si es así, esto podría ayudar a responder a uno de los mayores misterios de la física: ¿Por qué hay más materia que antimateria en el Universo?"

Información: http://arxiv.org/pdf/1407.7574.pdf

"La frase mas excitante que se puede oír en ciencia, la que anuncia nuevos descubrimientos, no es ¡Eureka! (¡Lo encontré! ) sino es extraño...". Isaac Asimov

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MAS ALLA DEL UNIVERSO

Howard Wiseman y Michael Hall, del Centro de Dinámica Cuántica, dependiente de la Universidad Griffith, en Brisbane, Australia, así como Dirk-Andre Deckert, de la Universidad de California en Davis, Estados Unidos, dan un nuevo impulso científico a la idea de que existen universos paralelos al nuestro, una idea que ha sido muy tratada en la ciencia-ficción.

El equipo propone que los universos paralelos existen realmente, y que interactúan. Es decir que, en vez de evolucionar de forma independiente, los universos próximos se influyen entre sí por una fuerza sutil de repulsión. Los autores del estudio muestran que tal interacción podría explicar todo lo que es incomprensible sobre la mecánica cuántica. Pero los detractores cuestionan la realidad de estos otros universos, dado que no llegan a influir en nuestro universo. En cambio, según la nueva teoría, sí hay influencias, y estas se pueden percibir en los detalles aparentemente ilógicos de ciertos fenómenos cuánticos.
La nueva teoría propone que el universo que percibimos y en el que existimos es solo uno de una cantidad gigantesca de universos. Algunos son casi idénticos al nuestro, mientras que la mayoría son muy diferentes. Todos esos universos son igual de reales, existen de manera constante a través del tiempo, y poseen propiedades definidas de forma precisa. Los fenómenos cuánticos proceden de una fuerza de repulsión general entre universos “cercanos” (o sea, similares) que tiende a hacerlos más distintos.

La teoría cuántica es necesaria para explicar cómo funciona el universo a escala microscópica, y se cree que se aplica a toda la materia. Pero es muy difícil de descifrar, al exhibir fenómenos extraños que parecen violar las leyes de causa y efecto. Esto último queda muy bien reflejado en lo que una vez manifestó el eminente físico teórico estadounidense Richard Feynman: “Creo que puedo decir sin riesgo a equivocarme que nadie entiende la mecánica cuántica”.
La idea de los universos paralelos en la mecánica cuántica ha estado presente desde 1957. En la interpretación más conocida de este concepto, cada universo se ramifica en un manojo de nuevos universos cada vez que se realiza una medición cuántica.

Hall cree que su teoría puede incluso crear la extraordinaria posibilidad de probar la existencia de otros universos. «La belleza de nuestro enfoque es que si hay un solo universo nuestra teoría se reduce a la mecánica newtoniana, mientras que si hay un número gigantesco de universos reproduce la mecánica cuántica», dice. «En el medio, predice algo nuevo que no es la teoría de Newton, ni tampoco la teoría cuántica».
La capacidad a la aproximación de la evolución cuántica utilizando un número finito de universos podría tener ramificaciones significativas en la dinámica molecular, que es una técnica de simulación por computadora en la que se permite que átomos y moléculas interactúen por un período, permitiendo una visualización del movimiento de las partículas. Originalmente fue concebida dentro de la física teórica, aunque hoy en día se utiliza sobre todo en biofísica, así que sería lógico preguntar,  ¿Quién estará escribiendo de física en el otro lado del espejo?.

Información: https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.4.041013

"La mecánica cuántica describe la naturaleza como algo absurdo al sentido común. Pero concuerda plenamente con las pruebas experimentales. Por lo tanto espero que ustedes puedan aceptar a la naturaleza tal y como es: absurda." Richard Feynman

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