Archivo de la categoría: FÍSICA

Uchuu es la simulación del universo que mejor pretende explicar de dónde viene y hacia dónde va, y ha conseguido remontarnos hasta el Big Bang

Suena a ciencia ficción, pero no lo es. Solo es ciencia. Eso sí, se trata de ciencia de vanguardia. Y es que, como podemos intuir, poner a punto un modelo de simulación por ordenador que nos permita recrear con precisión cómo ha sido la evolución del universo desde un instante inmediatamente posterior al Big Bang hasta el momento actual es un desafío enorme. Incluso titánico. Pero no es imposible.

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La segunda revolución cuántica, ¿cambiará nuestro mundo?

© IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch Ilustración de un gas cuántico supersólido bidimensional.

Un doctor en física nos explica cómo el desarrollo de tecnologías cuánticas marcará el futuro.

Estamos a las puertas de la segunda gran revolución cuántica. Si la primera revolución nos dio las reglas que gobiernan la realidad física del átomo, la segunda nos dará las herramientas que usaremos para desarrollar nuevas tecnologías. La primera revolución cuántica ocurrió a principios del siglo pasado sentando las bases teóricas que hoy conocemos como la mecánica cuántica. Intentos teóricos de explicar experimentos relacionados al mundo de los átomos, la luz y sus interacciones.(Le puede interesar: Fabricado el primer supersólido 2D)
Estamos en la entrada de la segunda gran revolución cuántica, la cual quizás será responsable de los avances más significativos del siglo XXI.
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Eddington, Dirac y la posibilidad de que, en realidad, las constantes fundamentales no sean inamovibles

«Hay dos tipos de constantes: aparentes y reales. Las constantes aparentes resultan simplemente de introducir unidades arbitrarias, pero pueden ser eliminadas. Las constantes reales son auténticos números que Dios debió escoger arbitrariamente cuando se dignó a crear este mundo». Esta cita ha sido extraída de una de las cartas que Albert Einstein envió a su antigua alumna y colega Ilse Rosenthal-Schneider, y refleja muy bien el rol que tienen las constantes universales en las teorías actuales de la física.

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Por primera vez se ha observado directamente la creación de materia a partir de la luz, y está generando un interesantísimo debate entre los científicos

Esta historia comienza con la publicación en 1934 de un artículo científico en la revista Physical Review. Los físicos estadounidenses Gregory Breit y John A. Wheeler se inspiraron en la Teoría General de la Relatividad publicada por Einstein en 1915 y los trabajos dedicados a la antimateria publicados por Paul Dirac en 1928 para elaborar la descripción teórica de un fenómeno sorprendente: la creación de materia a partir de la luz.

El proceso Breit–Wheeler, que es como se conoce su predicción, describe la creación de un electrón y un positrón, que es su antipartícula, a partir de la colisión de dos partículas gamma, que no son otra cosa que fotones de alta energía. Estos fotones constituyen la radiación gamma, que es la más energética y la más penetrante de todas, por lo que es una forma de radiación ionizante.

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‘Cristales del tiempo’ rompen las leyes de la física

© Externa La computadora cuántica de Google (Google)Dos equipos independientes afirman haber creado “cristales del tiempo”, un estado de la materia que se creía era imposible porque rompe la segunda ley de la termodinámica.

El cristal del tiempo es básicamente un mecanismo de movimiento perpétuo en el que partículas cuánticas se mueven de forma ordenada, automática y constante sin consumir ningún tipo de energía por toda la eternidad. Este comportamiento, el movimiento sin energía, es totalmente contrario a la segunda ley de la termodinámica.

Los dos estudios — uno de la Universidad de Delft en Holanda y otro de formado por científicos de Google, Stanford, Princeton y otras universidades — llegan a la misma conclusión. El primero dice haber creado un cristal del tiempo dentro de un diamante usando átomos de carbono. El segundo — que es mucho más grande y además escalable — lo ha creado en una simulación usando Sycamore, el supercomputador cuántico de Google. Seguir leyendo ‘Cristales del tiempo’ rompen las leyes de la física

Los extraterrestres bien pueden existir en un universo paralelo

¿Podría existir vida alienígena en un universo paralelo? Las simulaciones por computadora de dos nuevos estudios sugieren que la idea podría no estar fuera de este mundo. (Haber de imagen: Shutterstock)

Si la búsqueda de vida extraterrestre en nuestro universo llegara con las manos vacías, podría valer la pena registrarse en un universo vecino en su lugar.

Según un nuevo par de estudios en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, hay una posibilidad decente de que los planetas que fomentan la vida puedan existir en un universo paralelo, incluso si ese universo estuviera siendo desgarrado por la energía oscura.
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‘Helgoland’ de Carlo Rovelli: la física cuántica y el budismo coinciden en el fondo: no hay fondo

Helgoland' de Carlo Rovelli: la física cuántica y el budismo coinciden en  el fondo: no hay fondo

En su nuevo libro, el físico italiano Carlo Rovelli narra la historia de cómo Werner Heisenberg transformó la física para siempre durante un viaje a la isla de Helgoland cuando tenía 23 años. Heisenberg fue a Helgoland en un periodo de convulsión física y espiritual, influenciado por sus conversaciones con Bohr y sus lecturas de Goethe. El poeta escribió que en Helgoland, «la Isla Sagrada del Mar del Norte» es posible encontrarse con el «Espíritu del mundo». Según Rovelli los descubrimientos de Heisenberg, apenas comprendidos y ciertamente no digeridos, pueden verse como una irrupción de ese Weltgeist. Para Rovelli, el vislumbre de Heisenberg en Helgoland, a partir del cual se consolidó la teoría cuántica -y al mismo tiempo, el mundo se volvió más extraño-, es el momento cumbre en la historia de la ciencia. Seguir leyendo ‘Helgoland’ de Carlo Rovelli: la física cuántica y el budismo coinciden en el fondo: no hay fondo

Astrofísicos dicen que nuestro universo podría ser en realidad una rosquilla gigante

En el episodio de Los Simpson donde hace aparición el célebre Stephen Hawking, éste admite que la teoría de Homero sobre un universo en forma de rosquilla es tan intrigante, que piensa en robársela. Ahora, en tal vez una nueva predicción de la serie, científicos aseguran que efectivamente podría ser así.

Universo rosquilla.

Crédito: ESO/J. Law.

«Podríamos decir que hemos encontrado el tamaño del Universo», dijo a Live Science el astrofísico Thomas Buchert, de la Universidad de Lyon en Francia.

Al examinar la luz del universo muy temprano, Buchert y su equipo han deducido que nuestro cosmos puede estar conectado de forma múltiple, lo que significa que el espacio está cerrado sobre sí mismo en las tres dimensiones como una rosquilla tridimensional.

Tal universo sería finito y, de acuerdo con sus resultados, todo nuestro cosmos podría ser solo de tres a cuatro veces más grande que los límites del universo observable, a unos 45 mil millones de años luz de distancia.

Los físicos usan el lenguaje de la relatividad general de Einstein para explicar el universo. Ese lenguaje conecta los contenidos del espacio-tiempo con la flexión y deformación del espacio-tiempo, que luego les dice a esos contenidos cómo interactuar. Así es como experimentamos la fuerza de la gravedad.

En un contexto cosmológico, ese lenguaje conecta el contenido de todo —materia oscura, energía oscura, materia regular, radiación y todo lo demás— con su forma geométrica general.

Geometría universal

Durante décadas, los astrónomos habían debatido la naturaleza de esa forma: si nuestro universo es «plano» (lo que significa que las líneas paralelas imaginarias permanecerían paralelas para siempre), «cerrado» (las líneas paralelas eventualmente se cruzarían) o «abierto» (esas líneas divergirían).

Esa geometría del universo dicta su destino. Los planos y abiertos continuarían expandiéndose para siempre, mientras que uno cerrado eventualmente colapsaría sobre sí mismo.

Múltiples observaciones, especialmente del fondo cósmico de microondas (el destello de luz lanzado cuando nuestro Universo tenía solo 380.000 años), han establecido firmemente que vivimos en un universo plano. Las líneas paralelas permanecen paralelas y nuestro universo seguirá expandiéndose.

Pero hay más formas que geometría. También está la topología, que es cómo las formas pueden cambiar manteniendo las mismas reglas geométricas.

Por ejemplo, tome una hoja de papel plana. Obviamente es plano —las líneas paralelas permanecen paralelas—. Ahora, tome dos bordes de ese papel y enróllelo en un cilindro. Esas líneas paralelas siguen siendo paralelas: los cilindros son geométricamente planos. Ahora, tome los extremos opuestos del papel cilíndrico y conéctelos. Eso crea la forma de una rosquilla, que también es geométricamente plana.

Si bien nuestras medidas del contenido y la forma del universo nos dicen su geometría —plana—, no nos dicen sobre la topología. No nos dicen si nuestro universo está conectado de forma múltiple, lo que significa que una o más de las dimensiones de nuestro cosmos se conectan entre sí.

Mirando la luz

Mientras que un universo perfectamente plano se extendería hasta el infinito, uno plano con una topología de múltiples conexiones tendría un tamaño finito. Si pudiéramos determinar de alguna manera si una o más dimensiones están envueltas sobre sí mismas, entonces sabríamos que el universo es finito en esa dimensión. Entonces podríamos usar esas observaciones para medir el volumen total.

Pero, ¿cómo se revelaría un universo con múltiples conexiones?

Un equipo de astrofísicos de la Universidad de Ulm en Alemania y la Universidad de Lyon en Francia examinó el fondo cósmico de microondas (CMB). Cuando el CMB se formó, nuestro Universo era un millón de veces más pequeño de lo que es hoy, por lo que si nuestro universo está realmente conectado de manera múltiple, entonces era mucho más probable que se envolviera sobre sí mismo dentro de los límites observables del cosmos en ese entonces.

Esta imagen del satélite Planck revela el fondo cósmico de microondas, la luz más antigua de nuestro cosmos. Esta imagen de CMB muestra fluctuaciones de temperatura que corresponden a regiones de densidad ligeramente diferente. Crédito: ESA/Planck.

Hoy, debido a la expansión del universo, es mucho más probable que la envoltura se produzca a una escala más allá de los límites observables, por lo que la envoltura sería mucho más difícil de detectar. Las observaciones del CMB nos brindan nuestra mejor oportunidad de ver las huellas de un cosmos conectado de forma múltiple.

El equipo examinó específicamente las perturbaciones —el elegante término físico para golpes y contoneos—, en la temperatura del CMB. Si una o más dimensiones de nuestro universo se conectaran consigo mismas, las perturbaciones no podrían ser mayores que la distancia alrededor de esos bucles. Simplemente no encajarían.

«En un espacio infinito, las perturbaciones en la temperatura de la radiación CMB existen en todas las escalas. Sin embargo, si el espacio es finito, entonces faltan aquellas longitudes de onda que son mayores que el tamaño del espacio», explicó Buchert.

En otras palabras: habría un tamaño máximo para las perturbaciones, lo que podría revelar la topología del universo.

Haciendo la conexión

Los mapas del CMB hechos con satélites como el WMAP de la NASA y el Planck de la ESA ya han visto una cantidad intrigante de perturbaciones faltantes a gran escala. Buchert y sus colaboradores examinaron si esas perturbaciones faltantes podrían deberse a un universo con múltiples conexiones.

Para hacer eso, el equipo realizó muchas simulaciones por computadora de cómo se vería el CMB si el Universo fuera un toroide, que es el nombre matemático de una rosquilla gigante tridimensional, donde nuestro cosmos está conectado consigo mismo en las tres dimensiones.

«Por lo tanto, tenemos que hacer simulaciones en una topología determinada y comparar con lo que se observa», dijo Buchert. «Las propiedades de las fluctuaciones observadas del CMB muestran entonces una “energía faltante” en escalas más allá del tamaño del universo».

Esta potencia faltante significa que las fluctuaciones en el CMB no están presentes en esas escalas. Eso implicaría que nuestro universo está conectado de forma múltiple, y es finito, en esa escala de tamaño.

«Encontramos una coincidencia mucho mejor con las fluctuaciones observadas, en comparación con el modelo cosmológico estándar que se cree que es infinito», agregó. «Podemos variar el tamaño del espacio y repetir este análisis. El resultado es un tamaño óptimo del universo que mejor coincide con las observaciones de CMB. La respuesta de nuestro artículo es claramente que el universo finito coincide mejor con las observaciones que el modelo infinito».

El equipo descubrió que un universo con múltiples conexiones entre tres y cuatro veces más grande que nuestra burbuja observable coincidía mejor con los datos de CMB. Si bien este resultado técnicamente significa que podría viajar en una dirección y terminar de regreso donde comenzó, no podría lograr eso en realidad.

Vivimos en un universo en expansión y, a gran escala, el cosmos se está expandiendo a un ritmo más rápido que la velocidad de la luz, por lo que nunca podría ponerse al día y completar el ciclo.

Buchert enfatizó que los resultados aún son preliminares. Los efectos de los instrumentos también podrían explicar las fluctuaciones que faltan a gran escala.

Aún así, es divertido imaginarse viviendo en la superficie de una rosquilla gigante y que Homero Simpson tenía razón.

Fuente: Live Science. Edición: MP.

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Astrofísicos dicen que nuestro universo podría ser en realidad una rosquilla gigante

Filosofía cuántica: Cuatro formas en que la física desafiará tu realidad por Peter Evans

Crédito: CC0 Public Domain

Imagínese abrir el periódico de fin de semana y mirar a través de las páginas de rompecabezas para el Sudoku. Usted pasa su mañana trabajando a través de este rompecabezas de la lógica, sólo para darse cuenta por las últimas plazas no hay manera consistente de terminarlo.

«Debo haber cometido un error», piensas. Así que lo intentas de nuevo, esta vez a partir de la esquina no pudiste terminar y trabajando de nuevo de la otra manera. Pero lo mismo vuelve a ocurrir. Estás hasta las últimas plazas y encuentras que no hay una solución consistente. Seguir leyendo Filosofía cuántica: Cuatro formas en que la física desafiará tu realidad por Peter Evans

El CERN ha hecho otro hallazgo asombroso: una partícula que oscila entre materia y antimateria puede ayudarnos a entender el origen del universo

El CERN ha hecho otro hallazgo asombroso: una partícula que oscila entre materia y antimateria puede ayudarnos a entender el origen del universo

El CERN continúa añadiendo nuevos hitos a su ya larga lista de logros. Esta semana un grupo de investigadores de la Universidad de Oxford ha dado a conocer el resultado del experimento que han llevado a cabo en el detector LHCb, y confirma las observaciones llevadas a cabo por otros equipos científicos hace más de una década.

En 2007 un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford, en California (Estados Unidos), se percató por primera vez de que hay un tipo de mesones conocidos como ‘encanto’ (charm) que tiene la peculiar habilidad de cambiar de estado de forma espontánea, alterando su estructura entre materia y antimateria.

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¿Podemos detener el tiempo?

El tiempo sigue resbalando, resbalando…

¿Podemos detener el tiempo? (Crédito de la imagen: Bruce Rolff/Stocktrek Images vía Getty Images)

La implacable marcha del tiempo puede ser una fuente de ansiedad. ¿Quién no ha deseado a veces la capacidad de congelarse en un momento feliz o incluso evitar que un ser querido se escape.

De vez en cuando, un libro de ciencia ficción, película o programa de televisión contará con personajes que pueden hacer lo que todos deseamos: Detener el tiempo.

Pero, ¿es posible algo así? Responder a esa pregunta requiere una inmersión profunda en los rincones más lejanos de la física, la filosofía y la percepción humana.

En primer lugar, tenemos que definir el tiempo. «Para un físico, no es tan misterioso», dijo Sean Carroll, físico teórico del Instituto de Tecnología de California, a Live Science. «El tiempo es solo una etiqueta en diferentes partes del universo. Nos dice cuando algo está sucediendo».

Muchas ecuaciones físicas hacen poca distinción entre el pasado, el presente y el futuro, agregó Carroll. Un lugar en el que aparece el tiempo es en Albert Einstein‘s teoría de la relatividad. Según la teoría de Einstein, el tiempo se mide por relojes. Debido a que las partes de un reloj deben moverse a través del espacio, el tiempo se enreda con el espacio en un concepto más amplio conocido como espacio-tiempo que sustenta el universo.

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