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Archivo del 27 de marzo de 2013

Mar

27

¡Seguimos avanzando!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en ¡Necesitamos saber!    ~    Comentarios Comments (2)

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Se han anunciado los diez descubrimientos más importantes de la física en 2011, seleccionados por la revista Physics World. Los diez avances más importantes identificados en la lista fueron compilados por el equipo editorial de Physics World, quienes revisaron más de 350 artículos de noticias y avances en las ciencias físicas publicados en physicsworld.com en 2011.
1er lugar: Cambio de la medición cuántica

El trabajo de Steinberg destacó porque desafía la noción generalizada de que la mecánica cuántica nos prohíbe tener conocimiento de los caminos tomados por los fotones individuales a medida que viajan a través de dos ranuras muy próximas entre sí para crear un patrón de interferencia.Esta interferencia es exactamente lo que cabría esperar si pensamos en la luz como una onda electromagnética. Pero la mecánica cuántica también nos permite pensar en la luz como fotones – aunque con la consecuencia extraña de que si se determina que los fotones viajan a través de hendiduras individuales, entonces el patrón de interferencia desaparece. Mediante el uso de mediciones débiles, Steinberg y su equipo, fueron capaces de ganar un poco de información acerca de los caminos tomados por los fotones sin destruir el modelo.

En el experimento, la doble rendija se sustituye por un divisor de haz y un par de fibras ópticas. Un solo fotón golpea el divisor de haz y se desplaza por la derecha o la izquierda de la fibra. Después de salir de los extremos muy próximos de las fibras paralelas, se crea un patrón de interferencia en una pantalla del detector.

2do lugar: Medición de la función de onda

El segundo lugar va a otro grupo dirigido por Jeff Lundeen del Consejo de Investigación Nacional de Canadá en Ottawa – un ex colega de Steinberg – quien ha utilizado la medición débil para trazar la función de onda de un conjunto de fotones idénticos sin tener que destruir ninguna de ellas. La función de onda normalmente desaparece cuando se busca obtener su información. Para calcular una función de onda, los científicos normalmente recopilan grandes cantidades de medidas indirectas usando una técnica conocida como tomografía de estado cuántico.

3er lugar: Encubrimiento en el espacio-tiempo
Llegando al tercer lugar están los dos equipos – uno en la Universidad de Cornell en los EE.UU. con Alexander Gaeta a la cabeza, y el otro en el Imperial College de Londres, dirigida por Martin McCall. A principios de 2011 el equipo de McCall publicó un análisis teórico de cómo un acontecimiento en el espacio y el tiempo puede ser encubierto. Unos meses más tarde, Gaeta y sus colegas construyeron un dispositivo que utiliza dos “lentes de tiempo parcial” para hacer precisamente eso.
4to lugar: Medir el universo usando agujeros negros
El cuarto lugar en la lista va a Darach Watson y sus colegas de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, y la Universidad de Queensland, Australia, que han encontrado una forma de utilizar un agujero negro supermasivo como “candelas estándar “para hacer mediciones precisas de distancias cósmicas. El trabajo es importante porque estos agujeros se pueden encontrar en casi todo el universo; a diferencia de las supernovas (que se utilizan actualmente como candelas estándar), la luz de un agujero negro permanece por largos períodos de tiempo.
5to lugar: Convertir la oscuridad en luz

Christopher Wilson y sus colegas de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, junto con los físicos en Japón, Australia y los EE.UU. se embolsaron el quinto lugar, por ser los primeros en ver el efecto Casimir dinámico en el laboratorio. El efecto se produce cuando un espejo se mueve muy rápidamente a través de un vacío haciendo que los pares de fotones virtuales – que siempre aparecen y luego se aniquilan – se separen para crear fotones reales que pueden ser detectados. Así como también arroja nueva luz sobre el efecto Casimir, el uso de un dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID), como el espejo usado en el experimento, es un hecho extremadamente inteligente que merece ser tomado en cuenta.

6to lugar: Tomando la temperatura de los inicios del univero
Justo después del Big Bang, el universo era una sopa complicada de quarks y gluones libres que finalmente se condensaron para formar los protones y neutrones que vemos hoy en día. El sexto lugar en nuestro top 10 va a un equipo de físicos en los EE.UU., India y China, que ha hecho el mejor cálculo hasta ahora de esta temperatura de condensación: dos billones de grados Kelvin. Además de proporcionar importantes conocimientos sobre el universo en sus inicios, el trabajo también avanza nuestra comprensión de la cromodinámica cuántica, que describe las propiedades de los neutrones, protones y otros hadrones.
El séptimo lugar es otorgado al equipo internacional de físicos que trabajan en el experimento Tokai a Kamioka (T2K) en Japón. Los investigadores dispararon un haz de neutrinos muón 300 kilometros bajo tierra a un detector, donde se encontró que seis neutrinos habían cambiado (oscilado) en neutrinos electrón. La medición no es suficiente para reclamar el descubrimiento de la oscilación neutrino muón a electrón, sin embargo es la mejor prueba de como un “sabor” de los neutrinos pueden oscilar en otro.


8vo lugar: láser de vida trajo a la vida

En un hecho fascinante de la biofísica, Malte Reúna y Seok Hyun Yun de la Harvard Medical School en EE.UU. lograron hacer un láser a partir de una célula biológica de vida. Para ello utilizaron el resplandor de una luz azul intensa sobre las moléculas de proteína en el interior de una célula del riñón embrionario, provocando asi que las moléculas generaran una luz verde intensa, direccional y monocromática. Este asombroso fenómeno podría ser utilizado para en un futuro distinguir las células cancerosas de las sanas.


9no lugar: Ordenador cuántico hecho en un solo chip

El noveno lugar corresponde a Matteo Mariantoni y sus colegas en la Universidad de California en Santa Bárbara por ser el primero en implementar un procesador cuántico (con arquitectura von Neumann) cuya memoria podría ser utilizada para almacenar datos e instrucciones, y hacer posible la realización de cálculos complejos que están mucho más allá del poder de las computadoras convencionales. Este avance en la computación cuántica marca un hito similar al ocurrido en el diseño de la computación convencional en los años ’40. Su desarrollo nos acerca a la creación de ordenadores cuánticos prácticos que resolver problemas reales.


10mo lugar: ver las reliquias puras del Big Bang

Michele Fumagalli y Xavier Prochaska, de la Universidad de California, Santa Cruz y John O’Meara de la Universidad de Saint Michael en Vermont se quedaron con el lugar 10 para ser los primeros en avistar nubes de gas que son reliquias puras del Big Bang. A diferencia de otras nubes en el universo distante (que parecen contener los elementos creados por las estrellas) estas nubes contienen sólo el hidrógeno, helio y litio creado por el Big Bang. Este hecho, además de confirmar las predicciones de la teoría las nubes del Big Bang, proporcionan una visión única de los materiales de los que fueron hechas las primeras estrellas y galaxias.

Fuente: Physics World
por Hamish Johnston, editor de physicsworld.com

Traducido por: Juan Carlos Jiménez

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Mar

27

Todo está relacionado… De una u otra manera

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La estructura del Espacio    ~    Comentarios Comments (7)

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Desde que la Ciencia moderna puede recordar, la conjetura de un universo continuo ha sido una verdad más que evidente e irrefutable. La materia, la energía y también el espacio-tiempo han sido así considerados y, sin embargo, llegaron nuevos descubrimientos que nos llevaron a saber, que todo, en el universo está cuantizado y, andamos a la búsqueda de saber, si también lo está el espaciotiempo.
Si nos trasladamos al ámbito de la mecánica cuántica, todo allí parece diferente y resulta estar cuantizado, la energía se emite en pequeños paquetes que se llaman cuantos y de ahí, el nombre de ésta teoría tan extraña que nos habla de lo que pasa en los pequeños ámbitos del universo.
Hay una combianción de c, G y h (las constantes universales que además dan los regímenes relativistas, gravitatorios y cuánticos) que tiene dimensiones de longitud. A esta longitud se la denomina longitud de Planck. Sin embargo, no es cierto que eso implique que el espaciotiempo sea discreto en esencia, lo que implica es que no podemos medir distancias por debajo de esta longitud. Por lo tanto, no es que el espaciotiempo sea discreto por la existencia de esta longitud de Planck.
Todos hemos repasado algunas veces, más o menos a fondo, la Teoría de la Relatividad General que nos dice que, las propiedades geométricas del espacio no son, ni están conformadas de una manera aleatoria, sino que, por el contrario, están sujetas y están condicionadas por la materia. Así, hablar de la estructura del Universo sin tener en cuenta esta premisa que nos lleva a considerar que, la geometría del universa viene dada por la materia que contiene, sería infundado y no ajustado a los conocimientos que actualmente tenemos. Hay que conocer el estado de la materia y las conformaciones -grandes y pequeñas estructuras que conforman en nuestro universo-, para saber de la geometría espacial.
Si la Gravedad es muy débil en una situación dada, las curvas del espacio-tiempo serán, también pequeñas en consonancia con dicha debilidad de la fuerza y, entonces, la RG deberá incluir a la RE como una aproximación de primer orden, como un caso especial en el cual la RG debe reducirse a la formulación matemática de un espacio-tiempo plano, es decir, deben reducirse a las tenasformaciones de Lorentz.
Cualquier sistema de geometría que no está basado en el postulado paralelo de Euclídes, que dice que una línea y sólo una línea se puede trazar a través de un punto fuera de una línea dada, paralela a esa línea. La geometría Euclidiana trata de la geometría de nuestro mundo diario. El postulado paralelo de Euclídes parece intuitivamente claro, pero nadie ha sido capaz de demostrarlo.Si sustituimos el postulado paralelo de Euclídes con el supuesto que existe más de una línea paralela a una línea dada a través de un punto dado, tenemos una geometría no Euclidiana llamada geometría hiperbólica. Si asumimos que no existen líneas paralelas, tenemos una geometría no Euclidiana llamada geometría elíptica.
Queremos saber como el Universo es, y, para ello, aunque tenemos la Relatividad General que nos dice que en presencia de grandes masas el Universo se curva y su geometría se ve sometida a dicha presencia, a pesar de ello, no dejamos de buscar y queremos saber si, eso que los cosmólogos llaman Omega Negro -la cantidad de materia que existe en el Universo- nos dice, de una vez por todas si estamos en un universo plano, abierto o cerrado.
Cabría imaginar que nuestro mundo se comporta en el espacio geométrico como una superficie que está irregularmente curvada pero que en ningún punto se aparta significativamente de un plano, lo mismo que ocurre, por ejemplo, con la superficie de un lago rizado por las débiles ondas que crean el suave viento. A un mundo de esta especie podríamos llamarlo con toda propiedad cuasi-euclidiano, y sería espacialmente infinito. Los cálculos indican, sin embargo que, la densidad media de materia tendría que ser nula y, no es ese, precisamente el caso de nuestro mundo en el que la materia, está por todas partes y, lo queramos o no, genera gravedad y genera curvatura que se dejan sentir, en nosotros mismos, en la Luna y en todos los cuerpos que nos circundan.
    Deformación de la malla espacio-tiempo
De la misma manera que en presencia de grandes masas y debido a la fuerza de Gravedad que generan, es afectada la malla espacio-temporal, de la misma manera digo, también se ha podido comprobar que, la luz, aparentemente sin masa, también es curvada cuando pasa cerca de un estrella.
Ya Hawking había hablado de la la incidencia que la gravedad podría tener en la propagación de la luz, Su primera explicación ni a él mismo dejo satisfecho y, finalmente, tuvo que adminitr que los rayos de luz que pasaban cerca de un cuerpo masivo, como una estrella, serían desviados por el campo gravitatoria que esta genera. Es decir, lo mismo que decía Einstein en su RG.
Como se está a la búsqueda de la Teoría Cuántica de la Gravedad, una de las preguntas más comunes es: ¿Desempeñan los campos gravitatorios un papel esencial en la estructura de las partículas elementales de la materia?
Realmente, consideradas de manera individuales, las partículas más o menos elementales e incluso los átomos, tienen una incidencia ínfima de la gravedad, ya que, las pequeñas masas que las conforman -infinitesimales- son tan insignificantes a a nivel individual que la Gravedad casi podría ser despreciada. De hecho, cuando llegamos a los ámbitos cuánticos, la Gravedad, hace mutis por el foro y, sólo se consideran parámetros electromagnéticos y de fuerzas nucleares fuerte y débil que sí, inciden, de lleno y con mucha potencia en esos pequeños objetos.
Está claro que ni la teoría Newtoniana ni tampoco la Relativista de la gravitación han llevado hasta ahora a ningún avance en la teoría de la constitución de la materia y, sin embargo, se piensa que, las formaciones elementales que van a constituir los átomos se mantienen unidas por fuerzas gravitatorias que, aún no hemos podido medir por no tener la tecnología necesaria para ello.
El avance proporciona evidencia para apoyar una idea polémica, llamada la generación de múltiples excitón (MEG), que es la teoría de que es posible que un electrón que ha absorbido la energía de la luz, llamado un excitón, puede transferir esa energía a más de un electrón, consiguiendo más electricidad con la misma cantidad de luz absorbida.
Los puntos cuánticos son átomos artificiales que los electrones se limitan a un espacio pequeño. Ellos tienen un comportamiento atómico como que da lugar a inusuales propiedades electrónicas a nanoescala. Estas propiedades únicas pueden ser particularmente valiosos en la adaptación de la forma en la luz interactúa con la materia.

            Gustav Mie

Ese ha sido uno de las grandes esfuerzos realizados por desarrollar una teoría que diera cuenta del equilibrio de la electricidad que constituye el electrón y, los trabajos de Mie, han sido apoyados por toda la comunidad de los físicos teóricos, él se basa principalmente en la introducción de un tensor- energía de términos suplementarios que dependen de las componentes del potencial electromagnético, además de los términos de energía de la teoría de Maxwell-Lorentz. Estos nuevos términos que en el espacio exterior no son importantes, son sin embargo efectivos en el interior de los electrones al mantener el equilibrio frente a la repulsión eléctrica.

A pesar de la belleza de la estructura formal de esta teoría, erigida por Mie, Hilbelt y Weyl, sus resultados físicos hasta ahora han sido insatisfactorios. Por una partew, la multiplicidad de posibilidades es desalentadora, y por otra parte dichos términos adicionales no han podido ser formulados de una manera tan simple que la solución pudiera ser satisfactoria,

Hasta ahora la Teoría de la Relatividad General no ha realizado ningún cambio en este esteado de la cuestión. Si por el momento no consideramos el término cosmológico

Gμν  =  ½δμν G = KT μν

Donde G denota el Tensor de curvatura de Riemann contraído, G es el escalar de curvatura formado por contracción repetida, y Tμν el Tensor de energía de “materia”. En fin, explicar toda la ecuación puede llegar a ser engorroso y es toda una larga historia que no siempre entretiene al personal. Así que, lo dejamos.

Muchos son los conceptos que tendríamos que explicar aquí para dilucidar todas estas cuestiones que, implicadas en estas teorías, nos llevan a la sinemática, la simultaneidad, transformaciones de coordenadas, relatividad de longitudes y tiempos, adición de velocidades, lo que nos dijo Maxwell y Lorentz. transformación de nergía en rayos luminosos, la gravedad y la propagación de la luz, la naturaleza física de los campos gravitatorios… y un sin fin de cuestiones que, hacen necesario un gran volumen y, también, un amplio dominio de conocimientos de los que carezco.

Lo cierto es que, la Teoría de la Gravedad, nos lleva a imaginar situaciones que podrían ser y, en alguna ocasión, se nos puede presentar como posibles caminos para solucionar cuestiones que, en el mundo físico que conocemos, nos parecen irresolubles pero… En física, amigos míos, lo imposible parece posble.

¡Encontrar la solución para burlar la velocidad de la luz, y, atravesanso portales mágicos, ir a otras galaxias! Es cierto que la mente está muy delante de los hechos pero… Cuando se piensa en algo, ahí queda la posibilidad de plasmarlo en una realidad.

Al menos por el momento, no podemos saber si nuestro Universo es único. Sin embargo, hemos pensado en la posiblidad de que pudiera ser uno de tantos. Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, ralizamos conjeturas y comparaciones con otros que podrìan ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimendiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado en ese “vacío” que no hemnos llegado a comprender. Sin embnargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para ello.

emilio silvera

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Mar

27

¡La Astronomía! Que nos pasea por el Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (0)

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      Si tenemos suerte y podemos perdurar como especie, en las estrellas, en otros mundos,  está el futuro de la especie Humana, allí están los nuevos planetas  que deben habitar los que detrás de nosotros vendrán, y, cuando nuestro Sol esté moribundo y a punto de ser una Gigante roja, para entonces, ya no estaremos aquí y habremos podido conquistar el espacio. Esta nueva manera de mirar el universo nos da nuevas ideas, no todo el espacio son agujeros negros, estrellas de neutrones, galaxias y desconocidos planetas; la verdad es que casi todo el universo está vacío y sólo en algunas regiones tiene agrupaciones de materia en forma de estrellas y otros objetos estelares y cosmológicos; muchas de sus propiedades y características más sorprendentes (su inmenso tamaño y su enorme edad, la soledad y oscuridad del espacio…) son condiciones necesarias para que existan observadores inteligentes como nosotros.

http://farm3.staticflickr.com/2778/4309056486_5eeb36bf17_z.jpg?zz=1

                                     Intrincadas conformaciones físicas que no podemos explicar

No debería sorprendernos la vida extraterrestre; si existe, pudiera ser tan rara y lejana para nosotros como en realidad nos ocurre aquí mismo en la Tierra, donde compartimos hábitat con otros seres vivos con los que hemos sido incapaces de comunicarnos, a pesar de que esas formas de vida, como la nuestra, están basadas también en el carbono. No se puede descartar formas de vida inteligente basadas en otros elementos, como por ejemplo, el silicio.

La baja densidad media de materia en el universo significa que si agregáramos material en estrellas o galaxias, deberíamos esperar que las distancias medias entre objetos fueran enormes.

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