Oct
15
¡La Luz!
por Emilio Silvera ~
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Los fotones, las partículas de las que está hecha la luz, no se comportan como muchas otras partículas porque no tienen masa. Esto hace que no interaccionen entre ellas y por tanto no se unan unas a otras para formar elementos mayores y más complejos, como sí hacen otras partículas fundamentales.
Sin embargo, en los últimos años varios equipos científicos de todo el mundo han logrado jugar con esta característica y, de alguna forma, burlarla, deteniendo la luz y congelándola, convirtiéndola en un sólido. Se trata de un fenómeno que nos recuerda a las películas de ciencia ficción (piensen en los sables láser de La guerra de las galaxias), pero en cuyo conocimiento los investigadores avanzan cada día más. Los últimos, un equipo de la Universidad de Princeton que ha logrado convertir la luz en cristal, según sus conclusiones.
Nos interesa explorar, y eventualmente controlar y dirigir, los flujos de energía a niver atómicoLo han conseguido interconectando fotones, las partículas elementales de la luz, de forma que se quedasen fijos en un lugar como si estuviesen congelados. Los resultados de sus experimentos podrían servir para desarrollar nuevos y exóticos metamateriales, además de ayudar a avanzar en el conocimiento sobre el estudio fundamental de la materia.
“Es algo que nadie había visto antes, un nuevo comportamiento de la luz”, explica Andrew Houck, profesor asociado de ingeniería eléctrica y uno de los investigadores. “Nos interesa explorar, y eventualmente controlar y dirigir, los flujos de energía a niver atómico”, dice Hakan Türeci, uno de los miembros del equipo.
Para lograrlo, construyeron una estructura hecha de materiales superconductores con más de cien mil millones de átomos ensamblados para funcionar como uno solo y la situaron junto a un cable superconductor por el que transitaban fotones. Esos fotones, debido a mecanismos propios de la física cuántica, adoptaron algunas de las propiedades del átomo, como por ejemplo las interacciones entre ellos, algo que normalmente no ocurre con los fotones. Así, el equipo logró que fluyesen como si fuesen parte de un líquido o que se congelasen como si fuesen un cristal sólido.
Los científicos han estudiado el comportamiento de la luz durante años, que a veces corresponde al de una onda y otras al de una partícula. Con este experimento, han podido inventarle uno nuevo. “Hemos provocado una situación en la que la luz se comporta efectivamente como una partícula, en el sentido de que dos fotones pueden interaccionar con fuerza. En un momento oscila de delante hacia atrás como si fuera un líquido, y en otro directamente se congela”, explica Türeci.
Los ordenadores actuales no ‘entienden’ la física cuántica
Esta investigación es parte del esfuerzo que científicos de todo el mundo están poniendo para intentar responder algunas preguntas fundamentales del comportamiento de las partículas subatómicas, cuestiones que no es posible contestar ni siquiera utilizando los ordenadores más potentes de los que disponemos hoy en día.
Es como resolver preguntas sobre aerodinámica observando un modelo de aeroplano en un túnel de viento, es decir, a través de una simulación física en vez de con cálculos digitalesLos equipos de computación con los que trabajan los científicos no sirven porque funcionan siguiendo la mecánica tradicional, que describe cómo es el mundo de los objetos cotidianos en una escala muy amplia, desde los planetas hasta los átomos y moléculas. Pero el mundo de los fotones y otras partículas de tamaño inferior al átomo funciona siguiendo las reglas de la mecánica cuántica, que incluye propiedades en apariencia imposibles e incomprensibles, como por ejemplo que varias partículas estén relacionadas en cuanto a su comportamiento a pesar de estar distanciadas por cientos de kilómetros.
Esa diferencia en cuanto a sus características limita la capacidad de los ordenadores de trabajar con estos componentes subatómicos. Simplemente, no puede calcular qué harán ante unos u otros estímulos. De forma que la comunidad científica lleva tiempo intentando crear un nuevo tipo de ordenador basado en las normas de la física cuántica, con el convencimiento de que así podrán responder a muchas de las preguntas que les intrigan de esta rama del conocimiento. Para crear esa nueva computadora, sin embargo, hace falta tiempo y profundizar en la investigación de estos fenómenos, creándose así un círculo que retrasa las respuestas.
Otra corriente dentro del estudio de la física cuántica, dentro de la que se enmarca el trabajo de los científicos de Princeton, apuesta por dejar de lado los ordenadores y desarrollar nuevas herramientas que imiten el comportamiento de las subpartículas. El inconveniente es que estas herramientas tendrán una utilidad más limitada que la de un ordenador cuántico, pero la ventaja está en que en teoría podrán crearse sin necesidad de responder previamente a cuestiones más complejas y avanzadas.
“Es como resolver preguntas sobre aerodinámica observando un modelo de aeroplano en un túnel de viento, es decir, a través de una simulación física en vez de con cálculos digitales”, explica una entrada en el blog Scienceblog.
En este caso, la herramienta desarrollada es muy pequeña y sus posibilidades son limitadas, pero los investigadores confían en poder ampliarla, así como aumentar el número de interacciones entre fotones, aumentando su capacidad de simular situaciones complejas. En el futuro esperan poder observar la luz en estados aún más extraños, como por ejemplo un superfluido o un aislante.”
Cuando sepamos lo que es la luz… ¡Sabremos lo que es el Universo… y nosotros!
Oct
15
Hay noticias que te llevan al asombro
por Emilio Silvera ~
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La Noticia ha sido publicada por Muy Interesante (entre otros medios)
“El agua, ese elemento tan importante para la consecución de la vida, puede estar más extendida por el universo de lo que los científicos pensaban. Ahora, un nuevo estudio del Instituto Carnegie de Washington (EEUU) concluye que la mitad del agua de nuestro sistema solar se formó mucho antes de la aparición del Sol. Esto significa que puede haber agua en todas partes y puede que también vida.
En realidad debería llamarse planeta Agua
“La mitad del agua con la que cuenta la Tierra se formó en la nube de polvo y gas que propició nuestro sistema solar, probablemente a partir del hielo modelado en el espacio interestelar. Y si esto es así, si el agua puede formarse en abundancia en tales nubes, puede encontrarse en todas partes, según se detalla en el estudio publicado en la revista Science.
“Si el agua en los inicios del Sistema Solar provenía principalmente del hielo del espacio interestelar, entonces es probable que una cubierta de hielo similar –junto con la materia orgánica prebiótica que contienen–, sea abundante en la mayoría o en todos los discos protoplanetarios alrededor de la formación de las estrellas“, afirma Conel Alexander, coautor del estudio.
Los investigadores se centraron en la historia del hielo del sistema solar, concretamente en el hidrógeno y su deuterio más pesado. Así, crearon modelos que simulaban un disco protoplanetario (la llamada nebulosa solar desde la que surgieron los planetas) en el que todo el deuterio del hielo había sido eliminado por el proceso químico, por lo que el sistema tenía que volver a empezar “de cero” en la producción de hielo con deuterio. Descubrieron que no era capaz, revelando que al menos una parte del agua en nuestro propio Sistema Solar es por tanto anterior al nacimiento del Sol y tiene su origen en el espacio interestelar.”
Cada día conquistamos nuevos datos que nos llevan a saber del mundo en el que vivímos, de su entorno y del Universo. ¿Cuándo sabremos algo sobre nosotros mismos?
Oct
15
Noticias
por Emilio Silvera ~
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Descubren propiedades sorprendentes en un nuevo tipo de vidrio. así ha sido publicado por la Universidad Autónoma de Barcelona y otros muchos medios. El artículo nos dice:
“Investigadores del departamento de Física de la UAB, de MATGAS y de la Autónoma de Madrid, han observado un comportamiento único del calor específico a bajas temperaturas en los vidrios ultraestables de indometacina. La investigación se publica esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los vidrios son materiales desordenados habitualmente obtenidos a partir del líquido evitando la cristalización. Una característica sorprendente de estos materiales es que independientemente de su naturaleza y composición exhiben una serie de propiedades comunes, denominadas universales, en el rango de bajas temperaturas. En concreto el calor específico viene descrito por un término lineal con la temperatura por debajo de 1 K, frente al comportamiento cúbico de los sólidos cristalinos. Este exceso se atribuye a un proceso de tuneleo cuántico entre dos estados configuracionales de similar energía pero sin interacción directa. Este modelo, conocido por el nombre de ‘Two Level Systems o TLS’, es ampliamente aceptado en la actualidad, aunque tiene algunos detractores, como el premio Nóbel de Física A. J. Legget que sostiene que es muy improbable que sistemas no interactuantes de este tipo puedan dar lugar a propiedades tan universales.
En una colaboración entre los investigadores del Departamento de Física de la UAB, Cristian Rodríguez Tinoco y Javier Rodríguez Viejo (UAB-MATGAS), y del Departamento de Física de la Materia Condensada de la UAM, Tomás Pérez Castañeda y Miguel Angel Ramos, se ha demostrado que un nuevo tipo de vidrios ultraestables de una molécula orgánica denominada indometacina, no tienen sistemas de dos niveles, rompiendo la universalidad de esta propiedad. Al mismo tiempo este trabajo arroja luz sobre el origen microscópico de los sistemas de dos niveles, al atribuir su ausencia a la menor interacción entre las moléculas de indometacina en el vidrio ultraestable.
Cabe destacar que los vidrios ultraestables representan uno de los desarrollos recientes más novedosos e intrigantes en la ciencia de los materiales vítreos. Se trata de una nueva familia de vidrios que poseen una estabilidad termodinámica y cinética muy superior a los vidrios convencionales, habitualmente preparados a partir del líquido. Este tipo de vidrios se prepara en forma de capa fina a partir de la fase vapor, y pueden conseguirse en pocas horas materiales con una estabilidad tan elevada que se requerirían millones de años en producirlos por la técnicas convencionales. De ahí el nombre de ultraestables. Estos vidrios, descubiertos en 2007 por el grupo del profesor Ediger de la Universidad de Madison, Wisconsinn, son en la actualidad objeto de una intensa actividad científica. Poseen propiedades diferenciadas de otros vidrios, como por ejemplo temperaturas de transición vítrea más elevadas, menor absorción de agua, menor envejecimiento frente a tratamientos térmicos, mayor densidad, propiedades mecánicas mejoradas y una larga lista que los hacen potencialmente interesantes para nuevas aplicaciones. Además se especula que pueden ser una pieza clave para desentrañar algunos de los enigmas actuales del estado vítreo, como la probable existencia de una transición de fase de primer orden que queda enmascarada por el cese repentino del movimiento traslacional de las moléculas al disminuir la temperatura.”
¡Hasta dónde llegaremos desvelando los secretos de la Naturaleza?
Oct
8
Premio de Física de 2.014
por Emilio Silvera ~
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Los investigadores Akasaki, Amano y Nakamura han inventado los diodos emisores de luz azul eficiente, que ha permitido fuentes de luz blanca brillantes y que ahorran energía.
Según nos cuenta La Vanguardía en su publicación sobre el Premio Nobel de Física de este años.
Los investigadores Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura han ganado el premio Nobel de Física de 2014, según ha informado la academia sueca desde Estocolmo.
Los profesores universitarios han sido galardonados por su “invención de los diodos emisores de luz azul eficiente, que ha permitido fuentes de luz blanca brillantes y que ahorran energía”, según ha anunciado este martes la Real Academia Sueca de Ciencias.
Este descubrimiento se inscribe en “el espíritu de Alfred Nobel” de hacer inventos que generen un gran beneficio a la humanidad, argumentó el comité.El LED, subrayó, es “una nueva luz para iluminar el mundo”, más eficiente y respetuosa con el medio ambiente al ahorrar energía, informa EFE.
Isamu Akasaki nació en 1929 en Chiran, Japón, y se doctoró en 1964 por la Universidad de Nagoya; es catedrático de la Universidad Meijo de Nagoya y catedrático emérito de la Universidad de Nagoya.Hiroshi Amano nació en 1960 en Hamamatsu, Japón, y se doctoró en 1989 también por la Universidad de Nagoya, donde es catedrático.
Shuji Nakamura nació en 1954 en Ikata, Japón, y se doctoró en 1994 por la Universidad de Tokushima. Nacionalizado estadounidense, ejerce como catedrático en la Universidad de California.
El trío de premiados sucede en la nómina del prestigioso galardón al científico belga François Englert y al británico Peter Higgs por haber postulado la existencia de la partícula subatómica conocida como bosón de Higgs.
La presente edición de los Nobel arrancó ayer con la concesión del premio de Medicina al estadounidense John O’Keefe y los noruegos May-Britt Moser y Edvard I. Moser por su descubrimiento de “las células que constituyen el sistema de posicionamiento del cerebro”.
Según informó el comité al dar a conocer el nombre de los galardonados, los premiados han descubierto el “GPS interno” del cerebro que posibilita la orientación en el espacio.Mañana se dará a conocer el nombre de los ganadores del Nobel de Química, el jueves el de Literatura, el viernes el de Paz y el lunes el de Economía.
Parece que fue Ayer cuando nominaron al CERN por encontrar el Bosón de Higgs.
¡Vamos imparables!
Oct
8
Vamos imparables hacia… ¡Lo imposible!
por Emilio Silvera ~
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Tras el anuncio del Nobel de Medicina y el de Física, hoy ha sido el turno para la Química. Los estadounidenses Eric Betzig y William E. Moerner, y el alemán de origen rumano Stefan W. Hell han sido premiados por sus trabajos en el desarrollo de un microscopio a escala nanométrica que permite ver el interior de una célula, según ha anunciado la Real Academia de las Ciencias de Suecia con unos minutos de retraso respecto al horario previsto inicialmente.
Según ha destacado el jurado, los premiados superaron las limitaciones de resolución de los telescopios ópticos tradicionales gracias a la ayuda de las denominadas moléculas fluorescentes, que les permitió trabajar a escala nanométrica. Con los nanoscopios, como han sido denominados estos instrumentos, los científicos son capaces de observar virus, proteínas y moléculas con un tamaño inferior a 0.0000002 metros.
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