jueves, 26 de diciembre de 2013

Las 13 mejores fotos del Universo en 2013

Esteban Zamorano 25 Diciembre 2013

Entre éstas hay fotos tomadas por sondas espaciales, satélites, fotógrafos aficionados y profesionales, etcétera.

Como todos los años el reconocido astrónomo Phil Plait (quien realiza divulgación científica bajo el apodo 'Bad Astronomer') realiza una selección de las mejores imágenes del Universo.

1.- Un cúmulo globular

hst_m15_920.jpg.CROP.original-original[1]

(CC) NASA/ESA

Esta imagen corresponde al cúmulo globular M15 situado en la constelación de Pegaso, uno de los objetos conocidos más antiguos con 12 mil millones de años. Según Plait es sorprendente por su densidad: Unas 100.000 estrellas ocupan un espacio de unos 200 años luz de ancho.

2.- 43 noches fotografiando la galaxia Centaurus A

CentaurusA_LRGB_120hours_3215x2406-X3[1]

Para tomar esta hermosa foto el astrónomo 'amateur' de Nueva Zelanda, Rolf Olsen, pasó 43 noches exponiendo durante unas 120 horas a la galaxia Centaurus A, visible solo desde el hemisferio sur, con la ayuda de su telescopio con un espejo de 25 centímetros.

3.- El polo sur marciano

(CC) ESA / G. Neukum / Bill Dunford

El Mars Express orbiter lleva unos diez años tomando fotografías del planeta rojo. Bill Dunford recolectó algunas de estas fotos y para crear este gran mosaico del polo sur de Marte. Lo que se ve de color rojo es casi infrarrojo, invisible a nuestros ojos pero no para la cámara de la sonda.

4.- El esplendor de la nebulosa Cabeza de Caballo

(CC) NASA, ESA, Hubble Heritage Team

Para conmemorar el aniversario '23 del Telescopio Espacial Hubble el pasado 24 de abril publicaron esta sorprendente imagen de una de las nebulosas más famosas debido a su peculiar forma que asemeja la cabeza de un caballo, la que está ubicada justo en el reconocible cinturón de Orion.

5.- Saturno desde arriba

(CC) NASA/JPL/Space Science Institute/Gordan Ugarkovic

Gordan Ugarkovic tomó las imágenes de dominio público de la sonda Cassini para crear este mosaico de Saturno desde su polo norte, donde se puede ver la sorprendente tormenta hexagonal de 25.000 kilómetros de diámetro que tiene el planeta de los anillos en su extremo "superior".

6.- Decir adiós con estilo

(CC) NASA, ESA, Hubble Heritage Team

La nebulosa NGC 5189 tiene en su centro una enana blanca, que probablemente son los restos de una estrella con el doble de la masa del Sol, la que cuando se le terminó su combustible explotó liberando enormes cantidades de gas al espacio.

7.- Andrómeda en infrarrojo

(CC) ESA/Herschel/PACS & SPIRE Consortium, O. Krause, HSC, H. Lin

La galaxia de Andrómeda es una de las más cercanas a nuestra galaxia, la Vía Láctea, y como ésta, también tiene brazos en espiral donde se forman nuevas estrellas. La fotografía corresponde al polvo expulsado por este proceso, el que brilla (detectable solo en infrarrojo) debido a su cercanía a grandes estrellas que calientan el polvo a unos acogedores -232 °C.

8.- El año de los cometas

Sin duda el 2013 fue el año de los cometas. La imagen superior corresponde a una sorprendente fotografía tomada por Damian Peach el pasado 13 de noviembre al "difunto" cometa ISON.

9.- La Tierra en el equinoccio

Normalmente el eje de la Tierra está inclinado unos 23° respecto a su órbita en torno al Sol, excepto cuando ocurren los equinoccios que es cuando la Tierra recibe la luz del Sol de forma pareja respecto a su eje. Esta imagen corresponde a una animación creada por Vitaliy Egorov en base a las fotografías tomadas en el último equinoccio entre el 20 y el 21 de septiembre por el satélite ruso Elektro-L.

10.- Los cuernos del eclipse

Estas imágenes corresponden a dos cuadros de un sorprendente video timelapse realizado por los fotógrafos Colin Legg y Geoff Sims en Australia el pasado diez de mayo durante un eclipse solar.

11.- Recordando E.T.

El fotógrafo Philipp Schmidli quiso recordar en Suiza la sorprendente escena de la película "E.T. el Extra-Terreste" con una fotografía 'sin Photoshop' cuya planificación les tomó meses y numerosos intentos fallidos.

12.- China llega a la Luna

Hace unas semanas atrás China logró ser el tercer país del mundo en lograr un alunizaje controlado (que es muy distinto y más complejo que lanzar un objeto a que estrelle con la Luna) gracias a la misión Chang'e 3 y su rover "Conejo de Jade".

13.- Las largas sombras de la Tierra

(CC) NASA

La Estación Espacial Internacional tiene la maravillosa característica que gira en torno a nuestro planeta unas 18 veces al día, lo que significa atestiguar 18 amaneceres y 18 atardeceres cada 24 horas, por lo que los astronautas aprovechan para intentar tomar la foto más sobrecogedora del momento en que aparece el Sol en nuestro planeta.
Quizá esta foto del 4 de julio del 2013 sea la mejor de este año, y muestra al Sol muy bajo en el horizonte mientras se forman nubes tormentosas por sobre la costa de Brasil. Las sombras de las nubes en el agua son un signo que el Sol estaba muy bajo.
Link: Slate

jueves, 19 de diciembre de 2013

Espectaculares 'géiseres' en una luna de Júpiter

Se llama Europa y es la más pequeña de las cuatro principales lunas del planeta Júpiter. Un mundo misterioso y helado que cuenta con un océano subterráneo que intriga a los científicos y del que, según han detectado ahora, parecen emerger enormes chorros de vapor de agua. Así lo asegura un equipo liderado por Lorenz Roth tras analizar las imágenes obtenidas por el telescopio espacial Hubble en noviembre y diciembre de 2012 y compararlas con otras más antiguas captadas en 1999.
Según detallan en su investigación, publicada esta semana en la revista Science, si se confirma que se trata de géiseres significaría que el agua del océano subterráneo de este satélite puede salir fácilmente a su superficie, al menos en algunas ocasiones. Y es que sólo han podido detectar estos chorros de vapor de agua durante un periodo de siete horas.
El hallazgo, añaden, podría ser decisivo a la hora de planificar futuras misiones de exploración para determinar si Europa, que cuenta con una tenue atmósfera, es potencialmente habitable. "El descubrimiento de vapor de agua expulsado desde el Polo Sur refuerza la posición de Europa como el candidato con más posibilidades para que sea potencialmente habitable", afirma Lorenz Roth, astrónomo en el Instituto de Investigación Southwest de San Antonio (Texas, EEUU), en una nota de prensa de la Agencia Espacial Europea (ESA). Según aclara, no saben si estos chorros están conectados con el agua líquida que creen que hay bajo su superficie.
El estudio detalla que los chorros de vapor de agua miden nada menos 200 kilómetros de altura. Fueron observados solamente en el Polo Sur durante un breve periodo, coincidiendo con el momento en el que este cuerpo celeste helado está orbitando a mayor distancia de Júpiter. Según creen, los chorros se desvanecen cuando la luna pasa muy cerca de su planeta.

El planeta Júpiter y su satélite, Europa, en el que se muestra el lugar donde se detectaron los géiseres

SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE

Los investigadores creen que los chorros de vapor de agua de Europa podrían ser parecidos a los géiseres que la nave espacial Cassini observó en 2005 en Encélado, una de las lunas del planeta Saturno. Según sostienen los científicos, serían emisiones de vapor a alta presión que escapan de grietas muy estrechas.
Otro estudio presentado esta semana durante el congreso otoñal que la Unión Geofísica Americana celebra en San Francisco (California, EEUU) ha revelado la presencia de minerales arcillosos en la luna Europa, cuyo origen podría estar en el choque de este objeto con un asteroide o cometa. En este caso, el estudio se realizó con los datos recabados por la sonda espacial Galileo, que fue lanzada por la NASA en 1989 y cuya misión se prolongó hasta 2003. Esta nave espacial se sumergió en el interior de la atmósfera de Júpiter hasta que fue destruida, revelando información muy valiosa sobre su composición química, su campo magnético y sus principales satélites, entre ellos Europa.
La detección de agua en estas pequeñas lunas las convierte en uno de los principales objetivos de los científicos que buscan potenciales mundos habitables en nuestro Sistema Solar. La Agencia Espacial Europea (ESA) prevé mandar en el año 2022 su misión JUpiter ICy moons Explorer para explorar Júpiter y tres de sus lunas principales: Ganímedes, Calisto y Europa.
La sonda no tripulada tardaría unos ocho años en llegar a Júpiter, donde permanecería durante tres años, estudiando en profundidad y realizando mapas del planeta y de estas tres lunas.

Fuente: http://www.elmundo.es

Despega con éxito la misión Gaia que cartografiará nuestra galaxia

Lanzamiento de la misión Gaia. ESA

La nave espacial GAIA vuela ya hacia su destino, un punto situado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y desde el cual cartografiará en tres dimensiones nuestra Vía Láctea. La sonda de la Agencia Espacial Europea (ESA ) ha despegado este jueves desde el Puerto Espacial de la Guayana Francesa a las 10.12 (hora peninsular española) bordo de un lanzador Soyuz, el mismo tipo que se usa también para misiones tripuladas a la Estación Espacial Internacional (ISS). La separación del telescopio Gaia se ha producido 42 minutos después del despegue.
"Es la máquina soñada por los astrofísicos", ha declarado Álvaro Giménez, responsable del programa científico de la Agencia Espacial Europea (ESA). Según precisó, durante los 20 años que han transcurrido desde que se presentó el proyecto, Gaia ha costado unos 750 millones de euros.
Desde que los seres humanos empezaron a estudiar el cielo nocturno, calcular la posición de cada estrella ha sido una de las tareas principales para entender y conocer lo que Galileo llamó "ese oscuro laberinto". El griego Hiparco fue uno de los padres de este arte llamado astrometría.
Tras muchas horas observando el cielo, en el año 129 a.C el astrónomo griego logró completar un catálogo de un millar de estrellas. Dos milenios después, todo está listo en la Guayana Francesa para el despegue, este jueves, de un sofisticado telescopio espacial cuya misión será cartografiar mil millones de estrellas de nuestra galaxia. Aunque parecen muchas, se trata sólo del 1% de las que se calcula hay en nuestra Vía Láctea, un disco en el que se concentran unos cien mil millones de estrellas.
Y si Hiparco observaba el cielo desde Grecia, el satélite Gaia lo hará desde el espacio, utilizando la cámara digital más grande construida para una misión de exploración. Además de estrellas, la nueva sonda de la Agencia Espacial Europea (ESA) identificará nuevos asteroides, planetas fuera de nuestro Sistema Solar, cuerpos helados, agujeros negros devorando materia o agujeros negros gigantes en otras galaxias.
Tras varios retrasos desde el calendario inicial, el despegue de Gaia, la gran misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) de 2013, estaba previsto para el inicio del otoño, pero ha ido posponiéndose hasta apurar el año. El pasado mes de octubre, un fallo técnico en la tarjeta de uno de los componentes retrasó un mes el lanzamiento de la nave, que ya había sido trasladada a Guayana Francesa desde Toulouse para ser lanzada hacia el 20 de noviembre. Allí, en la sede de la empresa Astrium se ensamblaron todas las piezas de esta sonda en cuya construcción han participado medio centener de empresas europeas.
La nave, que en la Tierra tiene un peso unos 2.000 kilos y tiene unos diez metros de envergadura, dará vueltas alrededor del Sol. En concreto, orbitará alrededor de una posición que se llama L2. Se trata de uno de los cinco "puntos de Lagrange", donde las fuerzas gravitacionales del Sol, la Tierra y la Luna se encuentran equilibradas. Ofrece un ambiente térmico estable con una radiación moderada, lo que ayudará a que no se deterioren demasiado sus instrumentos, protegidos por un gran parasol que se desplegará cuando esté en órbita.
La mayoría de los cien mil millones de estrellas de la Vía Láctea, explican los astrónomos de la Agencia Espacial Europea, nacieron en nuestra galaxia pero muchas otras se originaron en pequeñas galaxias externas que se fusionaron con la nuestra. Con sólo mirar una estrella se puede obtener una gran cantidad de información. Y Gaia observará cada astro unas 70 veces a lo largo de la misión. Unos datos llevan a otros. Averiguando la distancia a la que está los astrónomos pueden calcular su luminosidad y su tamaño, y de esta forma obtener información sobre su naturaleza y edad.
La sonda consta en realidad de dos telescopios que operan conjuntamente y que tienen en total diez espejos rectangulares que recogen y focalizan la luz hacia los tres instrumentos de detección. Uno de estos instrumentos mide las posiciones de las estrellas en el cielo, otro su velocidad y otro proporcionará información sobre el color de los cuerpos celestes para determinar su temperatura, masa y composición química

Fuente: http://www.elmundo.es

miércoles, 18 de diciembre de 2013

Maxwell's demon can use quantum information to generate work

In the quantum information heat engine, the system is attached to the reservoir, and is measured and controlled by the memory consisting of a diatomic molecule with two entangled states. Credit: Park, et al. ©2013 American Physical Society
(Phys.org) —In theory, Maxwell's demon can decrease the entropy of a system by opening and closing a door at appropriate times to separate hot and cold gas molecules. But as physicist Leó Szilárd pointed out in 1929, entropy does not decrease in such a situation because the demon's measurement process requires information, which is a form of entropy. Szilárd's so-called information heat engine, now called the Szilárd engine (SZE), demonstrates how work can be generated by using information.

In the SZE and other heat engines devised since then, the information that is used to generate work has always been classical information. Now for the first time, physicists have theoretically and experimentally demonstrated that a heat engine can generate work using purely quantum mechanical information.

The researchers, Jung Jun Park and Sang Wook Kim from Pusan National University in Busan, Korea; Kang-Hwan Kim from the Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in Daejeon, Korea; and Takahiro Sagawa from Kyoto University in Kyoto, Japan, have published their paper on their work in a recent issue of Physical Review Letters.

"It is known that classical information can be used to extract work, which is important because this saves the second law of thermodynamics!" Sang Wook Kim told Phys.org. "The mathematical expression of such work is given as the mutual information between the system and the measurement device multiplied by kT. Now for the first time we show that quantum information can also be used to extract work, and its mathematical expression is discord."

As the physicists explain, in many ways the new quantum heat engine is similar to the SZE. Both engines begin in thermodynamic equilibrium, and both have some kind of wall that separates the reservoir of molecules into two spaces. While the wall in the SZE is "perfect," in the quantum heat engine it is semi-permeable.

The demon and the type of molecules used are also different in the quantum heat engine. Here, the demon consists of not one but two memories, which the scientists physically demonstrate using a molecule containing two atoms. Each atom has two internal states that are physically equivalent to each atom's two spin states.

Before measurements are performed, the two atoms are prepared in a maximally entangled quantum state, and are also classically correlated. But as measurements are performed to separate the molecules, the quantum entanglement between the two atoms decreases while the classical correlation does not. It is this quantum entanglement, expressed here as quantum discord, that is used to generate work. The quantum discord measures the amount of quantum mechanical correlation compared to the total correlation (both quantum and classical).

Like the SZE, the quantum heat engine does not violate the second law of thermodynamics because entropy, in the form of information, never decreases in these systems. The physicists also note that the quantum heat engine is not cyclic, so the memory does not return to its initial maximally entangled state. In other words, the quantum information is not free, and work must be done to recover the initial state.

The researchers plan to further investigate the potential of generating work from quantum information in the future.

"First we are considering how to realize our engine in experiments," Sang Wook Kim said. "The example that we presented in our paper is just a gedanken experiment, implying that it is extremely hard to directly realize it. Second, we are studying the quantum information heat engine far from equilibrium. This is related to constructing a quantum fluctuation theorem with feedback control."

Explore further: How losing information can benefit quantum computing

More information: Jung Jun Park, et al. "Heat Engine Driven by Purely Quantum Information." PRL 111, 230402 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.230402

Journal reference: Physical Review Letters

Read more at: http://phys.org/news/2013-12-maxwell-demon-quantum.html#jCp

martes, 17 de diciembre de 2013

Partículas y antipartículas en un superconductor nanométrico

Científicos del CSIC y otros centros internacionales han analizado las propiedades de una estructura nanométrica que combina hilos semiconductores con un material superconductor. El trabajo explica por primera vez las propiedades magnéticas de los estados excitados de electrones y huecos y su posible relación con los denominados fermiones de Majorana.

Más información sobre:: nanotecnología; superconductores

CSIC | 16 diciembre 2013 10:28

1 / 1

Gráficos de los experimentos con las nanoestructuras. / Lee et al.

Un equipo internacional con participación de científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado la superconductividad inducida en una estructura nanométrica que combina hilos semiconductores con un material superconductor.
Los resultados, publicados en la revista Nature Nanotechnology, explican por primera vez las propiedades magnéticas de los estados excitados de electrones y huecos en este sistema y podrían abrir nuevos campos de estudio en nanotecnología.
A temperaturas muy bajas, algunos metales se convierten en superconductores y cambian radicalmente sus propiedades eléctricas y magnéticas. En particular, los superconductores, que tienen numerosas aplicaciones, no ejercen resistencia al paso de la corriente eléctrica, por lo que la conducción de los electrones se realiza sin pérdidas de energía.
“Cuando un material superconductor se encuentra en su estado de energía más baja, se convierte en una onda cuántica colectiva formada por pares de Cooper, parejas de electrones que se unen a pesar de ser cargas negativas que tienden a repelerse. En nuestro trabajo hemos demostrado esta superconductividad inducida en hilos semiconductores de tamaño nanométrico”, explica Ramón Aguado, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
Hacia la computación cuántica topológica
En estos nanohilos semiconductores acoplados a contactos de vanadio, un material superconductor, los investigadores han analizado las propiedades de la onda cuántica colectiva cuando es excitada y sale de su estado de energía más baja.

El trabajo muestra una superconductividad inducida en hilos semiconductores de tamaño nanométrico

“Nuestro trabajo ha explicado por primera vez las propiedades magnéticas de estos estados excitados. Hemos demostrado, tal y como contempla la teoría, que estas propiedades magnéticas cambian cuando pasamos de tener pares de Cooper a superposiciones de electrones y huecos, las cuales se denominan estados de Andreev”, precisa el científico.
Esos “huecos” son en realidad la ausencia de electrones o de carga eléctrica, la cual se comporta de manera efectiva como una partícula cargada positivamente. Aguado explica: “En un superconductor, un hueco es, a todos los efectos, la antipartícula del electrón. Gran parte del interés de estos sistemas reside en la posibilidad de crear estados de Andreev a energía cero. Estas excitaciones tienen la peculiaridad de que son mitad electrón mitad hueco, o lo que es lo mismo, partículas iguales a sus antipartículas, los denominados fermiones de Majorana”.
Estos fermiones, aparte del interés fundamental que tienen, podrían dar lugar a formas de computación cuántica más robustas, sin tolerancia a posibles fallos, como la computación cuántica topológica. Según el investigador, se especula que los neutrinos son fermiones de Majorana, a pesar de que aún no existen pruebas definitivas.
“Lo interesante es que se podría demostrar esta propiedad relativista en la nanoescala antes que en los grandes aceleradores de partículas. Asimismo, hay un gran interés en su posible aplicación tecnológica a largo plazo”, agrega Aguado.

Referencia bibliográfica:
Eduardo J. H. Lee, Xiaocheng Jiang, Manuel Houzet, Ramón Aguado, Charles M. Lieber y Silvano De Franceschi. "Spin‐resolved Andreev levels and parity crossings in hybrid superconductor–semiconductor nanostructures". Nature Nanotechnology. DOI: 10.1038/NNANO.2013.267.

Fuente: http://www.agenciasinc.es

viernes, 13 de diciembre de 2013

Un gigantesco acelerador de partículas envuelve a la Tierra

Link a página de José Manuel Nieves el dic 12, 2013

Dos sondas gemelas de la NASA descubren un mecanismo en los cinturones de radiación de Van Allen que actúa como un sincrotrón, empujando los electrones a una velocidad próxima a la de la luz.

Desde que en 1958 se descubrió que la Tierra está rodeada por dos gigantescas rosquillas de radiación, los científicos han tratado de desentrañar cómo funciona este peculiar lazo planetario y cómo nos afecta su existencia. Esto último no es trivial, dado que los llamados cinturones de Van Allen forman enjambres de partículas cargadas a enormes velocidades que pueden llegar a inutilizar la electrónica de los satélites, e incluso dañar los sistemas eléctricos en la Tierra en caso de tormentas espaciales intensas. En cuanto a lo primero, el conocimiento de estos cinturones ha avanzado firmemente gracias a la misión Van Allen, formada por dos satélites gemelos de la NASA que desde su lanzamiento en agosto de 2012 han ido revelando datos fundamentales sobre los cinturones de radiación. Un nuevo estudio publicado en la revista digital Nature Communications descubre uno de los grandes misterios de estos cinturones, cómo son capaces de acelerar las partículas a velocidades próximas a la de la luz gracias a un tipo de onda electromagnética que las empuja como lo haría una ola a un surfista.

Los cinturones de Van Allen son dos gigantescas ruedas que abrazan nuestro planeta a distancias de entre 1.000 y 60.000 kilómetros y que están formadas por electrones y protones muy energéticos, procedentes sobre todo del viento solar y que quedan atrapados por el campo magnético de la Tierra. Las partículas circulan a velocidades vertiginosas, describiendo trayectorias en forma de C entre ambos polos magnéticos, y desplazándose también lateralmente de oeste a este como en una órbita que tarda solo unos pocos minutos en circundar la Tierra. Las partículas están sometidas a unas complejas condiciones físicas gobernadas por distintos tipos de ondas electromagnéticas cuyas frecuencias causan diferentes efectos. “El enigma desde su descubrimiento ha sido cómo las partículas se aceleran hasta casi la velocidad de la luz”, plantea el autor principal y director del estudio, Ian Mann, de la Universidad de Alberta (Canadá).

Las sondas gemelas Van Allen se lanzaron el 30 de agosto de 2012 en órbitas elípticas casi ecuatoriales alrededor de la Tierra. Andy Kale

“Esencialmente, el espacio cercano a la Tierra está ocupado por un campo magnético básico que puede perturbarse con un viento solar modesto emitido por una estrella normal”, explica Mann. “Cuando se compara con los objetos astrofísicos mucho más exóticos que existen en el universo, no parece que el sistema de la Tierra pueda acelerar partículas a velocidades tan increíbles. Pero algo está pasando justo encima de nuestras cabezas que conforma un acelerador de escala planetaria muy eficiente, y los científicos han tratado de averiguarlo desde que se descubrieron los cinturones”.

Las sondas Van Allen de la NASA ofrecen a los científicos una oportunidad sin precedentes para entender el comportamiento de los cinturones de radiación. Frente a los datos locales y restringidos que podría registrar un único aparato, disponer de dos satélites gemelos tomando mediciones simultáneas en distintas regiones del espacio próximo permite obtener una imagen global de los procesos que operan a escala planetaria. “Con las sondas Van Allen, me gusta pensar que estas partículas no tienen dónde esconderse, porque cada aparato gira y observa el cielo entero con sus detectores, así que obtenemos una visión de 360 grados en términos de dirección, posición, energía y tiempo”, detalla el coautor del estudio Harlan Spence, de la Universidad de New Hampshire (EE. UU.).

Gracias a la resolución que aportan las sondas Van Allen, los investigadores encontraron que las partículas mostraban signos de haber sido aceleradas por un tipo de ondas llamadas de ultra baja frecuencia, o ULF. Estas ondas actúan empujando las partículas de forma sincronizada y en el momento preciso como se hace con las ruedas giratorias de los parques infantiles, lo mismo que consiguen los sincrotrones que se emplean para experimentos físicos en la Tierra. Así, mientras orbitan el planeta, las partículas “son aceleradas repetidamente por ondas que son coherentes a escala planetaria abarcando cientos de miles de kilómetros”, dice Mann. El investigador compara la situación a la de un surfista que caza una ola tras otra para aumentar su velocidad. “Se pensaba que este proceso de aceleración podía estar presente, pero antes no éramos capaces de verlo con claridad”, señala. “Ahora sabemos que simplemente no contábamos con la resolución necesaria para verlo”.

Los resultados de los investigadores ayudarán a perfeccionar los modelos matemáticos de los cinturones de Van Allen que los científicos emplean para construir simulaciones, pero además servirán para comprender mejor cómo se aceleran las partículas cósmicas en lugares remotos del universo. Por último, un conocimiento más detallado del funcionamiento de los cinturones ayudará a predecir cómo cambian de tamaño, de forma y de energía en respuesta a grandes tormentas solares como la llamada fulguración de Carrington, que en 1859 provocó graves daños en los sistemas de telégrafos y dejó ver auroras polares incluso en España. “Hay informes de testigos publicados en los periódicos que cuentan cómo los cables telegráficos ardieron”, apunta Mann. Hoy un suceso semejante inutilizaría los sistemas electrónicos de los que depende toda nuestra tecnología. “Todavía estamos tratando de entender cómo sería una gran tormenta espacial y el impacto que tendría en infraestructuras como satélites y redes eléctricas terrestres; el objetivo es mejorar la protección de estos sistemas contra las inclemencias del tiempo espacial”, concluye Mann.

jueves, 12 de diciembre de 2013

El mejor vídeo del universo

YouTube:

http://www.youtube.com/watch?v=hX-hwFtAcOw

El Museo Americano de Historia Natural colgó en la red este espectacular vídeo, una reconstrucción informática que muestra un "viaje" desde la superficie de la Tierra hasta los límites del universo conocido.

Journey through the universe beyond the speed of light

Youtube:
http://www.youtube.com/watch?v=5vOU6-1yNZs

We will take a journey to the edge of the observable Universe and beyond.

You can find it in

http://science.documentarieswatchonline.com/Journey+Through+the+Universe+Beyond+the+Speed+of+Light-10947-documentary/

Inside the Milky Way National Geographic Documentary

A fantastic documentary about our galaxy.

YouTube:
http://www.youtube.com/watch?v=ZDaFQsdNNgU

You can find it in http://shop.nationalgeographic.com/ngs/product/ng-channel-shop/space/inside-the-milky-way-blu-ray-disc

lunes, 9 de diciembre de 2013

El CERN se renueva tras el hallazgo del bosón de Higgs

Aprovechando el primer gran parón técnico del LHC, EL MUNDO visita las obras que duplicarán la potencia del acelerador que detectó la partícula de Higgs.

Trabajos de mejora en el detector CMS, uno de los cuatro grandes experimentos del LHC. CERN

En apariencia, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, por sus siglas en francés) no es muy diferente a un campus universitario. Un edificio en forma de esfera a la entrada del complejo y un pequeño jardín en el que se exhiben antiguas piezas de aceleradores sugieren que estamos en un lugar especial.

Pero aquí, en la frontera entre Suiza y Francia, lo verdaderamente extraordinario ocurre bajo nuestros pies. A cien metros de profundidad hay un túnel de 27 kilómetros de circunferencia por el que circulan y colisionan protones a una velocidad cercana a la de la luz. Se trata del Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider, LHC), el acelerador de partículas más grande jamás construido. Una obra faraónica y multimillonaria que está permitiendo realizar el que muchos consideran el mayor experimento del mundo.

Si desde su inauguración, en 2008, el LHC se considera un hito de la ingeniería y la ciencia, el 4 de julio de 2012, cuando fue anunciado eldescubrimiento del bosón de Higgs, se ganó un lugar destacado en la historia de la Física. Ahora se ha hecho la primera gran parada técnica para realizar mejoras y preparar la siguiente etapa del acelerador de partículas, que comenzará en 2015. Y es que aquí todavía queda mucha ciencia por hacer.

La 'máquina del tiempo'

¿De qué está hecho el Universo? ¿Cómo comenzó todo? El CERN, un organismo internacional fundado en 1954, nació con el objetivo de investigar de qué está compuesta la materia. «No entendemos la mayor parte del Universo», afirma Luis Álvarez-Gaumé, físico teórico en el CERN desde hace un cuarto de siglo. Según detalla, sólo un 4% del Universo está constituido por átomos, es decir, es materia como la nuestra. La inmensa mayoría es energía oscura (74%) y materia oscura (22%), pero no saben qué es ni de dónde procede: «Ni siquiera entendemos bien ese 4%».

Para intentar comprenderlo, el CERN construye instrumentos como el LHC, que ha costado unos 3.000 millones de euros y ha sido bautizada como la máquina del tiempo. Y es que aquí los científicos reproducen unas condiciones parecidas a las que debieron darse tras el Big Bang, la gran explosión que originó el Universo hace 13.700 millones de años.

Un operario en el detector ALICE.

cern

Uno de los principales objetivos del LHC era confirmar o refutar la existencia del bosón de Higgs, la única partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que quedaba por descubrir y de la que se pensaba que tenía un papel clave en el mecanismo por el que se origina la masa del Universo. Se llamó así por el británicoPeter Higgs, uno de los físicos teóricos que en los 60 propuso su existencia y por cuyo trabajo ha recibido en 2013 [junto a François Englert] el Nobel y el Premio Príncipe de Asturias. «Mucha gente apostaba por que no se podía descubrir. Pero el bosón que han visto nuestros compañeros experimentales se parece mucho al descrito en los 60. Ha sido un trabajo de una dificultad inmensa, como buscar un aguja en un pajar», señala Álvarez-Gaumé.

«Hemos descubierto una partícula que creemos que es el bosón de Higgs, no está confirmado al 100% pero probablemente no lo esté nunca. Ahora toca determinar sus propiedades», explica el leonés Isidro González, físico de la Universidad de Oviedo, que trabajó en el antiguo acelerador LEP, que predecesor al LHC.

Además de estudiar con precisión el bosón de Higgs, para el director del CERN, Rolf Heuer, el gran objetivo del LHC a partir de 2015 será investigar la materia oscura:«Sabemos que existe pero no sabemos qué es. Realmente esperamos que el LHC abra la primera ventana y nos dé algunas ideas», explica durante una rueda de prensa con periodistas españoles invitados a visitar las instalaciones del CERN aprovechando el parón técnico del gran acelerador.

CERN

A 100 metros bajo tierra

Tras recorrer en autobús ocho kilómetros rodeados de montañas nevadas, comenzamos nuestro descenso en ascensor hasta las entrañas del LHC, a 100 metros bajo tierra. Ahora estamos en territorio francés, pues en nuestra primera parada visitaremos el experimento CMS, uno de los cuatro detectores [los otros se llaman ATLAS, LHCb y ALICE] colocados en puntos estratégicos del anillo circular de 27 kilómetros. En estos cuatro lugares se hacen chocar dos haces en los que han inyectado protones que viajan a una velocidad cercana a la de la luz para que los detectores puedan registrarlos, analizarlos y buscar partículas, como el escurridizo bosón de Higgs.

Aunque el Gran Acelerador de Hadrones no está ahora en funcionamiento, las normas de seguridad prohíben que bajen a la cueva mujeres embarazadas y personas con marcapasos debido a la gran cantidad de equipos eléctricos que hay y a los restos de radiación que quedan. Como es lógico, el casco es obligatorio y no se puede llevar tacones. Cuando el LHC está en marcha, está prohibido entrar en las cuevas. Según cuenta el canario Garoe González, físico del IFAE de Barcelona e investigador de ATLAS, para asegurarse de que no hay nadie en las cuevas, cada persona que baja debe llevar una llave y entregarla al salir. De vez en c uando, algún despistado se olvida de devolverla y no se puede poner en marcha hasta que se le localiza.

El lugar más frío del Sistema Solar

Nos acompaña durante nuestro recorrido José Miguel Jiménez, uno de los científicos que mejor conoce los entresijos de este anillo subterráneo, cuyo interior está considerado el lugar más vacío y el más frío del Sistema Solar. Durante sus últimos ocho años en el CERN [lleva aquí casi dos décadas], ha sido el jefe del equipo de 140 personas que se encarga de los sistemas de vacío del acelerador y de las tecnologías de revestimiento que permiten que el haz circule de manera más eficiente dentro del túnel. En enero, entrará en el directorio del CERN como jefe del Departamento de Tecnologías.

Como nos acompaña un bombero, nos permiten adentrarnos más en el túnel de lo que, según nos explican, suelen hacer los visitantes que acceden a esta zona. Jiménez nos muestra, por ejemplo, las zonas del anillo en las que la temperatura alcanza los -271º C. El tiempo récord que han mantenido circulando los haces de manera continua por el túnel es de 22 horas y media. «Cuando el LHC está en funcionamiento tenemos ingenieros y técnicos trabajando 24 horas al día, siete días por semana», afirma Jiménez, que detalla que en 2012 el LHC estuvo operativo del 6 de enero al 18 de diciembre.

José Miguel Jiménez, en el túnel de 27 kilómetros del LHC.

Accedemos ahora a la espectacular cueva en la que se encuentra el detector CMS, que fue el que, paralelamente con ATLAS, detectó el bosón de Higgs:«Aunque sean experimentos rivales, tambien son hermanos. porque los dos tienen que ver lo mismo», explica el manchego Jesús Puerta Pelayo, físico experimental del CIEMAT.

El detector es un gran cilindro modular de 15 metros de alto por 21 de largo. Pesa 14.000 toneladas y cada una de sus piezas puede desplazarse longitudinalmente a lo largo de la caverna, como se aprecia bien ahora, durante los trabajos de mejora:«Aunque su tamaño es la mitad que ATLAS, es mucho más pesado porque es más compacto», explica Puerta, que compara el esquema de estos detectores con el de una cebolla. «Hay varias capas alrededor del punto de interacción y cada una absorbe un tipo de partículas y tiene un equipo de mantenimiento especializado. En la más externa hay 250 cámaras detectoras de muones (partículas parecidas a los electrones pero con más masa), de las que 70 se han hecho en Madrid», detalla Puerta, que vive entre Madrid y Ginebra y ha trabajado en todas las etapas de construcción del CMS. «El detector es como una cámara digital que tiene que tomar 40 millones de fotos por segundo y tiene 80 millones de píxeles», compara María Chamizo, física del CIEMAT. «Además, tiene que ser inteligente para ser capaz de saber si las fotos son interesantes o no, porque la inmensa mayoría ni te interesa ni las puedes guardar porque no tienes capacidad», precisa Jesús Puerta.

Un operario en el túnel de 27 kilómetros del LHC, a 100 metros de profundidad.

CERN

Durante nuestra visita a la caverna del gigantesco detector ATLAS, que está en Suiza, junto al complejo del CERN, y cuyo tamaño es comparable al de la Torre Eiffel, Inma Riu, investigadora del IFAE, explica cómo seleccionan los sucesos que registran los detectores: «Hay que seleccionar aquellos que nos proporcionen información sobre lo que pasó en el Universo antiguo pero hay que tener mucho cuidado para no sesgar la muestra».

«Si tienes muchas colisiones que no te interesan te introduce demasiado ruido y te estropea lo que quieres ver», afirma Isidro González.

En funcionamiento hasta 2030

«La mayoría de los sucesos que vemos ya los conocemos, es ruido. Queremos ver descubrimientos nuevos», explica Mar Capeans, que se dedica a mejorar los detectores del LHC, [que va a estar en funcionamiento hasta 2030], con las tecnologías disponibles en la actualidad.

Los detectores se renovarán en tres fases [ahora, en 2018 y en 2022] para «hacer esa limpieza más rápido y poder estudiar con mucha más precisión el bosón de Higgs. También queremos aprender a detectarlo antes. Hasta ahora hemos visto unos 2.000Higgs, decayendo en procesos diferentes», añade Capeans. «Con el aumento de energía de 7-8 teraelectronvoltios (TeV) a 13 TeV y el incremento de la luminosidad (equivalente al número de colisiones), a partir de 2015 estimamos que veremos un millón de Higgs en la próxima década, lo que permitiría hacer física de precisión».

Aunque el acelerador esté detenido, los científicos siguen analizando los resultados. La semana pasada anunciaron que habían observado cómo bosón de Higgs se desintegra en fermiones, como esperaban: «Hasta ahora habíamos visto el Higgs desintegrándose en bosones (partículas de fuerza Z, W, fotón)», explica Capeans. "La desintegración del Higgs a fermiones (que son las partículas de las que esta hecha la materia) es una predicción del Modelo Estándar. Este resultado es una confirmación de que el Higgs que vemos es consistente con éste, y serán probablemente los datos que obtendremos a partir del 2015 los que nos podrán indicar si esa consistencia continua o si otros modelos son posibles o existen mas bosones de Higgs».

jueves, 5 de diciembre de 2013

'Spooky action' builds a wormhole between 'entangled' quantum particles

Dec 03, 2013 by Vince Stricherz

Quantum entanglement, a perplexing phenomenon of quantum mechanics that Albert Einstein once referred to as "spooky action at a distance," could be even spookier than Einstein perceived.

Physicists at the University of Washington and Stony Brook University in New York believe the phenomenon might be intrinsically linked with wormholes, hypothetical features of space-time that in popular science fiction can provide a much-faster-than-light shortcut from one part of the universe to another.

But here's the catch: One couldn't actually travel, or even communicate, through these wormholes, said Andreas Karch, a UW physics professor.

Quantum entanglement occurs when a pair or a group of particles interact in ways that dictate that each particle's behavior is relative to the behavior of the others. In a pair of entangled particles, if one particle is observed to have a specific spin, for example, the other particle observed at the same time will have the opposite spin.

The "spooky" part is that, as research has confirmed, the relationship holds true no matter how far apart the particles are – across the room or across several galaxies. If the behavior of one particle changes, the behavior of both entangled particles changes simultaneously, no matter how far away they are.

Recent research indicated that the characteristics of a wormhole are the same as if two black holes were entangled, then pulled apart. Even if the black holes were on opposite sides of the universe, the wormhole would connect them.

Black holes, which can be as small as a single atom or many times larger than the sun, exist throughout the universe, but their gravitational pull is so strong that not even light can escape from them.

If two black holes were entangled, Karch said, a person outside the opening of one would not be able to see or communicate with someone just outside the opening of the other.

"The way you can communicate with each other is if you jump into your black hole, then the other person must jump into his black hole, and the interior world would be the same," he said.

The work demonstrates an equivalence between quantum mechanics, which deals with physical phenomena at very tiny scales, and classical geometry – "two different mathematical machineries to go after the same physical process," Karch said. The result is a tool scientists can use to develop broader understanding of entangled quantum systems.

"We've just followed well-established rules people have known for 15 years and asked ourselves, 'What is the consequence of quantum entanglement?'"

Explore further: Researchers explore quantum entanglement

More information: Karch is a co-author of a paper describing the research, published in November in Physical Review Letters.

Holographic Dual of an Einstein-Podolsky-Rosen Pair has a Wormhole, Phys. Rev. Lett. 111, 211602 (2013) prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i21/e211602