Archivo de la categoría: FÍSICA

El gran diseño

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 2.jpg

El gran diseño (The grand design) es un libro de ciencia y física sumamente interesante. Fue escrito en conjunto por los físicos Leonard Mlodinow y nuestro querido Stephen Hawking en noviembre de 2010 y contiene divulgaciones científicas sobre el universo.

Este abarca importantes interrogantes acerca de la naturaleza y del origen del universo, quitando eficazmente la posibilidad de que Dios participe de la historia. Es un libro muy entretenido que abarca varias épocas de la historia mediante el análisis del conocimiento científico del universo.

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 3.jpg

Veamos a continuación algunas de las cosas impactantes que podemos aprender desde el trabajo de Hawking y Mlodinow.

El pasado es una posibilidad

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 6.jpg

Según los físicos, como consecuencia de las leyes de la teoría de la mecánica cuántica, los acontecimientos del pasado que no han sido observados directamente no puede decirse de manera certera que hayan sucedido.

Científicamente se supone que un hecho pasado ha ocurrido de todas las maneras posibles. Esto está relacionado con la naturaleza probabilística de la materia y la energía revelada por la mecánica cuántica: a menos que los objetos sean obligados a elegir un estado en particular por la interferencia directa de la observación exterior están suspendidos en estado de incertidumbre.

Para entenderlo mejor: si todo lo que sabemos de una partícula es que viaja desde un punto A hacia un punto B, si no observamos su trayecto, no podemos saber si la partícula tomó un camino definido y concreto, por lo que no sabemos cuál fue. Así, se dice que la partícula tomó todos los caminos posibles simultáneamente.

Pasará mucho tiempo antes de que podamos comprender bien esto. Los autores señalan que no importa cuán profunda sea la observación que nosotros hacemos en el presente, ya que el pasado y el futuro que no observamos son algo incierto e indefinido que solo existe como un gran espectro de posibilidades y probabilidades.

Y ahora pon tu cabeza en una cubeta con agua.

Teoría del todo

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 1.jpg

Hawking y Mlodinow señalan que si hay una “teoría del todo” pudiera describir el universo por completo, sería la Teoría M. Se trata de una variante de la teoría de cuerdas que señala que en los mínimos niveles todas las partículas son fundamentalmente pequeños bucles de cuerdas que vibran a diferentes frecuencias.

Si esto es cierto, toda la materia y energía de todas las cosas seguirían reglas derivadas de la naturaleza de esas cuerdas.

Los físicos señalan que de la teoría M también se desprende la idea de que un número incalculable deuniversos paralelos existen con diferentes leyes y propiedades físicas, por lo que nuestro universo no es el único.

Relatividad general

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 7.jpg

Cuando pensamos en la relatividad general de Einstein pensamos en una idea muy amplia que se aplica a objetos muy grandes, más bien a super-objetos que están completamente fuera del ámbito de la vida cotidiana, como galaxias o agujeros negros.

Sin embargo los autores sostienen que la deformación del tiempo y del espacio afecta a todas las cosas que conocemos y que usamos todos los días.

Señalan que por ejemplo si la relatividad no fuera tenida en cuenta en los sistemas de navegación satelital por GPS (como se en realidad se hace), se acumularían errores de 10 km cada día.

Estoo se debe a que la relatividad general describe cómo el tiempo transcurre de forma más lenta cuando un objeto se acerca más a una gran masa. Así los satélites tendrían funcionamientos diferentes según las distintas distancias que los separa de la Tierra.

Pitágoras robó el Teorema de Pitágoras

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 8.jpg

Como si se tratase de un dato común y corriente, los autores expresan en un momento que en realidad el famoso y antiguo matemático griego Pitágoras no inventó el Teorema de Pitágoras.

Al parecer, si se analiza la fórmula en el tiempo: a^2 + b^2 = c^2, es una fórmula de la cual se tenía conocimiento previo a Pitágoras. Esta describe la relación entre los tres lados un triángulo rectángulo y en realidad se sabe que los babilonios tenían documentada la idea básica de la misma en tabletas matemáticas antes de un Pitágoras del 570 a.C.

El universo es su propio creador

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 5.jpg

Dios no creó el universo y no se necesita la invención de un dios para explicar la creación del universo. Esta es una de las afirmaciones más destacadas y de las que más habla el libro.

Los autores sostienen: “It is not necessary to invoke God to light the blue touch paper and set the universe going” algo así como que “no es necesario invocar a Dios para encender la mecha y poner al universo en marcha.”

Por el contrario, las leyes de la ciencia pueden explicar por qué comenzó el universo. La concepción de la época moderna sugiere que se trata de otra de tantas dimensiones, como el espacio y que por ende no tiene un principio.

“Como existe una ley de gravedad, el universo puede y se va a crear de la nada.” “La creación espontánea es la razón por la que hay algo en lugar de nada, por la que existe el universo y por la que existimos todos.”

Curiosidades de El gran diseño de Stephen Hawking 4.jpg

El universo de Hawking es algo sumamente fascinante, complejo, curioso y del mismo modo, dificil de comprender.

http://www.ojocientifico.com/3652/curiosidades-de-el-gran-diseno-de-stephen-hawking

BBC documental. Universos paralelos

[youtube=http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=-Yu2GFETyvs]

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=AGqaSUlo36o&feature=player_embedded]

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=XGicYy07MpY&feature=player_embedded]

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=h2DlDxuoXX0&feature=player_embedded]

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=9d31dceZfAE&feature=player_embedded]

Física pura: ¿Un túnel de lado a lado de la Tierra?

agujero6.jpg

¿Qué ocurriría si construyéramos un túnel de lado a lado de la Tierra? La respuesta es muy sencilla: simplemente es imposible lograrlo sin morir en el intento. Esto se debe a la composición interna de nuestro planeta, pero ¿qué tal si lo hiciéramos en la Luna? Los resultados en este caso serían interesantes.

Un túnel que atraviese la Tierra

Desde que somos pequeños nos vemos impresionados por la idea de crear un túnel que atraviese la Tierra y nos deje tal vez en China, pero una vez vamos madurando y entendiendo un poco más sobre el mundo nos damos cuenta que esto no es más que imposible.

El centro de la Tierra y las demás capas de la misma cuentan con una temperatura que haría imposible la construcción de un túnel de esta magnitud. Por esta razón la elaboración de una idea así es improbable. En todo caso, formulando un caso hipotético, gracias a la fuerza de gravedad denuestro planeta, si nos lanzáramos por este túnel llegaríamos al otro extremo de la Tierra en tan solo 42 minutos.

Pero por otro lado una obra de ingeniería de esta envergadura podría ser realizada en la Luna ya que no tiene un núcleo caliente.

agujero3.jpg

Un túnel a través de la Luna

Si pudiéramos realizar la construcción de este túnel en la Luna podríamos viajar de forma muy veloz de un extremo del satélite al otro. Imagínate que pusiéramos una escalera dentro de este túnel. Conforme vayamos bajando por esta escalera nuestro peso irá disminuyendo hasta que lleguemos al centro de la Luna, donde no tendremos peso alguno.

agujero4.jpg

La gravedad

La gravedad es la fuerza que ejercen unos objetos hacia otros a través de su masa. Cuando estamos en la superficie lunar sentiremos la fuerza de gravedad de todo el satélite.

agujero.jpg

Sin embargo cuando estemos en el túnel o mejor dicho en el centro de la Luna, nos veremos abrazados y totalmente rodeados de su masa. Ahí no tendremos gravedad, esto quiere decir que no sentiremos peso alguno ya que no hay ninguna fuerza que nos esté dragando hacia ningún sitio.

agujero 5.jpg

En el caso de que en vez de bajar por estas escaleras nos lanzáramos directamente al túnel comenzaríamos a viajar a gran velocidad hasta el centro del satélite para luego comenzar a disminuir nuestra velocidad hasta alcanzar el otro extremo del túnel. Si nos dejáramos llevar por esta fuerza oscilaríamos en este túnel durante toda nuestra vida.

http://www.ojocientifico.com/3642/fisica-pura-un-tunel-de-lado-a-lado-de-la-tierra

ASTROFÍSICOS PODRÍAN CONFIRMAR LA EXISTENCIA DE LOS ‘AGUJEROS DE GUSANO’ ATRAVESABLES

Los llamados ‘agujeros de gusano’, esos túneles en el espacio-tiempo que han sido predichos sólo en la teoría, podrían existir en realidad y ser grandes, estables y atravesables, asegura un grupo internacional de científicos.

Un estudio de la Universidad Karl von Ossietzky en Alemania sostiene que es posible detectar esos túneles en el universo, aunque el método para lograrlo sería más complicado del que se requiere para encontrar agujeros negros.

Un objeto todavía ‘inexistente’

La física relativista supone que estos agujeros, llamados en realidad Puentes de Einstein-Rosen, cuya existencia fue predicha sólo con ecuaciones matemáticas, tienen una entrada y salida conectadas por un ‘pasillo’ o túnel donde la materia podría viajar de un extremo a otro.

Actualmente hay diferentes teorías sobre los tipos de ‘agujeros de gusano’. Algunos investigadores creen que pueden permitir el viaje por el espacio, es decir llevar a un punto distante del Universo, mientras otros creen que permitirían el viaje en el tiempo e incluso a  universos paralelos.

Además existen teorías que aseguran que de existir, estos agujeros serían inestables, pequeños y podrían cerrarse muy bruscamente, eliminando todo lo que esté dentro del túnel.

Sin embargo, un grupo liderado por el físico alemán Burkhard Kleihaus llegó a la conclusión de que en realidad estos agujeros, creados tras el Big Bang, podrían ligar puntos lejanos del Universo y aunque originalmente eran pequeños podrían haber aumentado considerablemente su tamaño debido a la expansión del Universo.

nasa.gov / rt

No obstante, los investigadores ven un problema en esta hipótesis: para que un objeto como una nave espacial pueda atravesar el pasillo y la curvatura del espacio-tiempo en la entrada del agujero debe ser muy ‘suave’ o de lo contrario la nave podría ser desgarrada por la gravedad. Y si la curvatura es ‘suave’, entonces los futuros viajeros tardarían muchísimo tiempo en llegar al extremo opuesto, incluso cientos de años luz.

Un gran trabajo por comprobar

Los físicos actuales han admitido en varias ocasiones la importancia de la investigación de Kleihaus, pero recalcan que su teoría exige una comprobación práctica que sólo puede hacerse a través de las observaciones astronómicas y hasta ahora esto ha sido excepcionalmente difícil.

Y es que los ‘agujeros de gusano’ están ocultos por nebulosas, estrellas u otros objetos espaciales que los hacen parecer a agujeros negros. No obstante, el grupo internacional de Kleihaus propuso un innovador método para detectarlos.

nasa.gov

Para ello, se centran en el comportamiento del objeto Sagitario A* (Sgr A*, en la foto), que se encuentra en el centro de la Vía Láctea y suele ser considerado como un agujero negro supermasivo, pero según ellos podría ser en realidad un ‘agujero de gusano’. Esta teoría podría ser comprobada mediante observaciones del gas y la materia absorbida por el agujero: si es un agujero negro, el material desaparecerá sin emitir ninguna radiación, pero si lo hace entonces los astrónomos podrían suponer que se trata de un verdadero túnel interespacial.

Artículo completo en:http://actualidad.rt.com/ciencia_y_tecnica/cosmos/issue_37477.html

Teletransportación: ¿ciencia real?

teletransportación star trek.jpg

Charles Fort, el recolector de fenómenos extraños, fue el que inventó el término teletransporte en los años 30 del siglo pasado para referirse a la aparición y desaparición de objetos en fenómenos curiosos, como el Triángulo de las Bermudas.

Aunque ya el genio de la lámpara Aladino en Las mil y una noches fuera capaz de aparecer y desaparecer en China o Marruecos, y Sigfrido en El anillo de los nibelungos pudiera gracias al casco mágico Tarnhlem recorrer grandes distancias en un segundo, la ciencia ficción fue la que hizo popular la idea de la teletransportación. Series de televisión como Star Trek o Doctor Whovolvieron cotidiana la ilusión del teletransporte.

teletransporte1.jpg

Veamos qué dicen los científicos de la teletranportación.

La teleportación cuántica

teletransporte4.gif

Los físicos hablan de teleportación cuántica, que es la transferencia exacta e instantánea de un estado cuántico (energía, movimiento, campo magnético, etc.), o sea, la transmisión de lainformación cuántica de un objeto a otro.

La teleportación de estados cuánticos no se parece en nada a la teletransportación delEnterprise de Star Trek, no transporta ni materia ni energía ni al sistema en sí mismo. No reordena las partículas para copiar la forma de un objeto ni transmite información a velocidades superiores a las de la luz.

teletransporte2.jpg

Para el transporte se recurre a técnicas relacionadas la luz, la mecánica cuántica, el magnetismo y un concepto llamado el entrelazamiento cuántico, cuyos principios fueron establecidos en 1935 porEinstein, Podolsky y Rosen y llamado así, entrelazamiento cuántico (Quantenverschränkung) porErwin Schrödinger, el mismo de la paradoja del gato.

Este fenómeno cuántico se produce en la materia a escala subatómica y consiste en el entrelazamiento de las partículas dentro un sistema, que luego se comparten entre un receptor y un emisor.

teletransporte5.gif

El proceso es incomprensible para los profanos, pero puede resumirse en que el emisor realiza unas mediciones cuyos resultados sobre la partícula entrelazada les son transmitidos por el receptor. Luego utiliza esos resultados para realizar otras operaciones que concluyen en que el estado cuántico del objeto se transfiere del objeto a la partícula entrelazada del receptor.

Hay que subrayar el hecho de que el proceso en sí es destructivo: después de la teleportación el primer sistema cuántico no permanece en el mismo estado.

¡Teletranspórtame!

teletransporte3.jpg

Primero se consiguió teleportar estados cuánticos entre dos rayos de luz, esto es, entre fotones.

En 2002 en la Universidad Nacional de Australia consiguieron desintegrar un rayo láser y transferir sus propiedades físicas un metro más lejos. El haz de luz se destruyó durante el proceso, pero una señal de radio introducida en el rayo sobrevivió.

Después, se logró la teleportación de estados cuánticos entre dos iones.

En 2004, en la Universidad de Innsbruck (Austria) y en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder (Colorado) teleportaron las propiedades cuánticas de un átomo a otro.

Luego, la teleportación del estado cuántico de un haz de luz a un grupo de átomos de cesio.

teletransporte6.jpg

En 2006, en la Fundación Nacional de Investigaciones de Óptica Cuántica de Dinamarca, lograron la primera teleportación entre luz y materia, esto es, transferir las propiedades de dos objetos de distinta naturaleza, uno transportando la información y otro conteniéndola. La fidelidad de los datos fue aproximadamente del 60%.

En 2010, se conseguió teletransportar dos fotones a una distancia de 144 kilómetros, entre la isla de La Palma y la de Tenerife, con una fidelidad de datos del 89%.

¿Para qué sirve la teleportación cuántica?

La utilidad de esta técnica es exclusiva para la computación cuántica. Se espera desarrollarcomputadoras ultra-rápidas que sean capaces de transmitir información a velocidades cercanas a la de la luz.

El alcance de la computación cuántica sería enorme. No se necesitarían cables y la transferencia de información sería inmediata. Además es imposible descifrar un mensaje cuántico, porque como todo el mundo sabe, cuando se observa, tanto lo observado como el observador alteran sus estados.

http://www.ojocientifico.com/3627/teletransportacion-ciencia-real

Un nNuevo experimento acota el Modelo Estándar de la Física de Partículas

Desarrollado en el LHCb del Gran Colisionador de Hadrones, señala la nueva física que podemos esperar

Un nuevo experimento desarrollado en el LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra ha puesto uno de los límites más restrictivos del Modelo Estándar de la Física de Partículas, una teoría ampliamente contrastada que da cuenta solamente del 4% del Universo visible. Se necesita una nueva física para explicar el 90% restante y los últimos resultados de LHCb, que restringen la tasa de desintegración de los mesones Bs, señala la nueva física que podemos esperar. CPAN/T21

 Meson Bs. CERN

Meson Bs. CERN
Resultados presentados por la colaboración LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en la conferencia anual de Moriond, que se celebró este año en la localidad italiana de La Thuile, han puesto uno de los límites más restrictivos a la teoría actualmente aceptada en Física de Partículas, el Modelo Estándar. El experimento LHCb prueba el Modelo Estándar midiendo procesos extremadamente raros, en este caso un patrón de desintegración previsto solo tres veces cada mil millones de desintegraciones de una partícula conocida como meson Bs.

Cualquier resultados distinto a este podría ser indicio de la existencia de nueva física. La medida de esta tasa de desintegración del meson Bs ha sido uno de los grandes objetivos de los experimentos en Física de Partículas en la pasada década, siendo esta tasa mejorada gradualmente por los experimentos CDF y D0 del acelerador Tevatron de Fermilab, LHCb y más crecientemente CMS en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

“El resultado de LHCb sobre la desintegración del meson Bs en dos muones lleva nuestro conocimiento del Modelo Estándar a un nivel sin precedentes y nos señala la nueva física que podemos esperar”, explicó el portavoz del experimento LHCb, Pierluigi Campana. “Sabemos que este es un resultado muy importante para la comunidad de Física teórica y que también complementa muy bien búsquedas directas realizadas en ATLAS y CMS”.

El Modelo Estándares una teoría muy exitosa que ha sido probada por diferentes experimentos durante décadas, saliendo ilesa. Sin embargo, se sabe que es una teoría incompleta, que da cuenta de solo el 4% del Universo que es visible para la Astronomía. Se necesita nueva física para explicar el 96% restante. Esta nueva física puede manifestarse directamente, mediante la producción de nuevas partículas que podrían ser detectadas por los experimentos ATLAS y CMS, o indirectamente a través de la influencia que podría tener en raros procesos como los estudiados por LHCb.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=Js9JWlvBHkU&feature=player_embedded]
Guía para buscar nueva física en el LHC

El detector de partículas LHCb es un instrumento altamente especializado diseñado para estudiar la corta vida de los mesones B, que estudia continuamente desintegraciones raras en este tipo de partículas. Como el Modelo Estándar ofrece predicciones muy precisas de estas desintegraciones, estas proporcionan un campo de pruebas muy sensible para buscar nueva física. Los últimos resultados de LHCb restringen la tasa de desintegración de los mesones Bs en dos muones en menos de 4.5 desintegraciones por mil millones de desintegraciones de mesones Bs.

La presentación en LaThuile el dia 5 de Marzo de este importante resultado ha sido encargada por la colaboración LHCb a Jose A. Hernando Morata, miembro del grupo de Física de Altas Energías de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), y co-responsable de este grupo de análisis en el CERN. Jose A. Hernando declaró tras la conferencia: “el resultado no descarta nueva física, pero empieza a restringir modelos teóricos que postulan su existencia, y ayuda a establecer la dirección para su búsqueda en todos los experimentos LHC.”

Está previsto que este resultado se presente a la revista Physical Review Letters el 20 de marzo. La colaboración LHCbforman 52 instituciones de distintos países, entre ellas la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull.

http://www.tendencias21.net/Un-nuevo-experimento-acota-el-Modelo-Estandar-de-la-Fisica-de-Particulas_a10567.html?preaction=nl&id=1453142&idnl=108672&

Importante hito en el proceso de medición de la antimateria

Científicos del CERN comprueban que se puede sondear la estructura interna del átomo de antihidrógeno

Científicos del CERN han comprobado que se puede sondear la estructura interna del átomo de antihidrógeno, lo que constituye un importante hito en el camino para hacer comparaciones precisas entre átomos de materia ordinaria y antimateria. El descubrimiento contribuye a desvelar uno de los misterios más profundos de la Física de Partículas, y quizás ayude a entender por qué el Universo está hecho solo de materia.

 Cámara del experimento. Fuente: ALPHA/CERN.

Cámara del experimento. Fuente: ALPHA/CERN.
En un artículo publicado en la edición online de la revista Nature el 7 de marzo, el experimento ALPHA del CERN informa en un comunicado de un importante hito en el proceso de medir las propiedades de los átomos de antimateria. Esto continúa la noticia de que en junio de 2011 la colaboración había atrapado átomos de antihidrógeno durante largos periodos de tiempo. El último avance de ALPHA es el siguiente hito importante en el camino para poder hacer comparaciones precisas entre átomos de materia ordinaria y antimateria, contribuyendo así a desvelar uno de los misterios más profundos de la Física de Partículas, y quizás a entender por qué el Universo está hecho solo de materia.

“Hemos demostrado que podemos sondear la estructura interna del átomo de antihidrógeno”, dijo el portavoz de la colaboración ALPHA, Jeffrey Hangst, “y estamos muy contentos. Ahora sabemos que es posible diseñar experimentos para realizar medidas detalladas de los antiátomos”.

Hoy vivimos en un Universo que parece estar hecho enteramente de materia, aunque en el Big Bang materia y antimateria habrían existido en cantidades iguales. El misterio está en que la antimateria parece haber desaparecido, llevando a la conclusión de que la naturaleza debe tener una ligera preferencia por la materia sobre la antimateria. Si los átomos de antihidrógeno pueden estudiarse en detalle, como sugieren los últimos resultados de ALPHA, podrían aportar una poderosa herramienta para investigar esta preferencia.

Los átomos de hidrógeno consisten en un electrón orbitando alrededor del núcleo. Al disparar luz en ellos, los átomos pueden ser excitados, llevando a los electrones a órbitas más altas y volviendo eventualmente al llamado estado fundamentalemitiendo luz. La distribución de la frecuencia de la luz emitida forma un espectro medido de forma muy precisa que, en el mundo de la materia, es exclusivo del hidrógeno. Principios básicos de la física sostienen que el antihidrógeno debe tener un espectro idéntico al hidrógeno. La medida de este espectro es el objetivo fundamental de la colaboración ALPHA.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=dY5Zdqxoc8U&feature=player_embedded]
Dilucidar las características del antihidrógeno

“El hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo, y entendemos su estructura muy bien”, dijo Hangst. “Ahora podemos por fin empezar a dilucidar las características del antihidrógeno. ¿Son diferentes? El tiempo dirá”.

En el artículo publicado, ALPHA informa de la primera, aunque modesta, medida del espectro del antihidrógeno. En el experimento ALPHA, los átomos de antihidrógeno son atrapados por un sofisticado sistema de campos magnéticos que actúan sobre la orientación magnética de los átomos de antihidrógeno.

Haciendo incidir microondas con una frecuencia precisa en los átomos de antihidrógeno, la colaboración ALPHA cambia la orientación magnética de los átomos de antihidrógeno, liberándolos así de la trampa. Cuando esto sucede, el antihidrógeno se encuentra con la materia ordinaria y ambos se aniquilan, dejando un patrón característico en detectores de partículas situados alrededor de la trampa.

Esta medida muestra que es posible realizar experimentos en los que pueden cambiarse las propiedades internas de los átomos de antihidrógeno al incidir microondas en ellos. En el futuro próximo, ALPHA trabajará en mejorar la precisión de las mediciones de microondas y realizar mediciones complementarias del espectro del antihidrógeno mediante láser.

La NASA anuncia resultados de un grandioso experimento sobre el espacio-tiempo

Einstein tuvo razón de nuevo. En efecto, existe un vórtice en el espacio–tiempo alrededor de la Tierra y su forma coincide precisamente con las predicciones de la teoría de la gravitación de Einstein.

Estos hechos fueron confirmados por investigadores en una conferencia de prensa que tuvo lugar en la base de operaciones de la NASA, en la cual anunciaron los muy esperados resultados del satélite Gravity Probe B (Sonda de Gravedad B, en idioma español), o GP–B, por su sigla en idioma inglés.
«El espacio–tiempo alrededor de la Tierra está siendo distorsionado exactamente como lo predice la relatividad general», dice el físico Francis Everitt, de la Universidad de Stanford, quien es investigador principal de la misión Gravity Probe B.
GP-B (twist, 550px)

Concepto artístico de la sonda GP–B midiendo el espacio–tiempo curvo alrededor de la Tierra. [Más información].
«Este es un resultado grandioso», agrega Clifford Will, de la Universidad de Washington, en St. Louis. Experto en las teorías de Einstein, Will preside un panel independiente del Consejo Nacional de Investigaciones, el cual fue creado por la NASA en 1998 con el fin de monitorizar y revisar los resultados de la Gravity Probe B. «Algún día», predice, «esto formará parte de los libros de textocomo uno de los experimentos clásicos en la historia de la física».
El tiempo y el espacio, según las teorías de la relatividad de Einstein, están entrelazados y forman un tejido de cuatro dimensiones que llamamos «espacio–tiempo». La masa de la Tierra crea una hendidura en este tejido, similar a lo que sucede cuando una persona pesada se sienta en el centro de una cama elástica. Según Einstein, la gravedad es simplemente el movimiento de los objetos que siguen las líneas curvas de la hendidura.
Si la Tierra se mantuviese estacionaria, ese sería el final de la historia. Pero la Tierra no se mantiene estacionaria. Nuestro planeta gira en torno a sí mismo, y ese giro debería torcer levemente la hendidura, jalándola hasta formar un remolino en cuatro dimensiones. Esto es lo que GP–B fue a investigar en 2004.
La idea que hay detrás del experimento es sencilla:
Colocar un giroscopio en órbita alrededor de la Tierra, con el eje de giro apuntando hacia alguna estrella distante, para que sirva como punto de referencia fijo. Debido a que está libre de fuerzas externas, el eje del giroscopio debería continuar apuntando hacia la estrella por siempre. Pero si el espacio está torcido, la dirección en la que apunta el eje del giroscopio debería cambiar con el paso del tiempo. Al registrar este cambio de dirección relativo a la estrella, sería posible medir las torceduras del espacio–tiempo.
Sin embargo, en la práctica, el experimento es absolutamente difícil de realizar.
GP-B (gyro, 200px)

Uno de los giroscopios super esféricos de la Gravity Probe B. [Más información]
Los cuatro giroscopios que se encuentran ubicados a bordo de la GP–B son las esferas más perfectas creadas por el hombre. Estas esferas de cuarzo y silicio fundidos miden 3,8 centímetros (1,5 pulgadas) de diámetro (el tamaño de una pelota de ping-pong) y nunca se desvían de ser esferas perfectas en más de 40 capas de átomos. Si los giroscopios no fuesen tan esféricos, sus ejes de giro se tambalearían incluso sin la intervención de los efectos de la relatividad.
Según ciertos cálculos, la torsión del espacio–tiempo alrededor de la Tierradebería hacer que los ejes de los giroscopios cambien apenas 0,041 segundos de arco al año. Un segundo de arco es la 1/3600va parte de un grado. Para poder medir este ángulocorrectamente, la GP–B necesitaba contar con una fantástica precisión de 0,0005 segundos de arco. Esto es tan difícil como medir el grosor de una hoja de papel vista de costado desde una distancia de casi 161 kilómetros (100 millas).
«Los investigadores a cargo de la GP–B tuvieron que inventar tecnologías completamente nuevas para hacer que esto sea posible», agrega Will.
Ellos desarrollaron un satélite «libre de arrastre» que pudiese rozar las capas externas de la atmósfera de la Tierra sin perturbar a los giroscopios. Resolvieron el problema de impedir que el campo magnético de la Tierra penetre en el interior de la nave. Asimismo, inventaron un aparato capaz de medir el giro de un giroscopio sin tocarlo. Si desea obtener más información acerca de estas tecnologías, puede consultar la historia de Ciencia@NASA: «Un rincón donde todo es (casi) perfecto».
Realizar el experimento era un desafío excepcional. Pero después de un año de captura de datos y de casi cinco años de análisis, los investigadores de la GP–B parecen haberlo conseguido.
«Medimos una precesión geodésica de 6,600 más o menos 0,017 segundos de arco y un efecto de arrastre de marco de 0,039 más o menos 0,007 segundos de arco», informa Everitt.
Para los lectores que no son expertos en relatividad: La precesión geodésica es el bamboleo producido por la masa estática de la Tierra (la hendidura en el espacio-tiempo) y el efecto de arrastre de marco es el bamboleo debido al girode la Tierra (la torcedura del espacio–tiempo). Ambos valores coinciden precisamente con las predicciones de Einstein.
«En la opinión del comité que presido, este esfuerzo fue verdaderamente heroico. Nos hemos quedado boquiabiertos», dice Will.
GP-B (black hole, 200px)

Concepto artístico del espacio–tiempo alrededor de un agujero negro. Crédito de la imagen: Joe Bergeron, de la revista Sky & Telescope.
Los resultados de la Gravity Probe B han dado a los físicos una renovada confianza en que las extrañaspredicciones de la teoría de Einsteinson, en verdad, correctas, y en que estas predicciones pueden por lo tanto ser aplicadas en otros casos. El tipo de vórtice de espacio–tiempo que existe alrededor de la Tierra es duplicado y ampliado en otros lugares del cosmos, como por ejemplo alrededor de masivas estrellas de neutrones, agujeros negros y núcleos activos de galaxias.
«Si uno intentara hacer girar un giroscopio en la severamente torcida región del espacio–tiempo alrededor de un agujero negro», dice Will, «no realizaría una precesión suavemente por una fracción de un grado. Se tambalearía de manera violenta e incluso podría voltearse».
En sistemas binarios de agujeros negros, esto es, donde un agujero negro orbita a otro, los agujeros negros mismos se encuentran girando y por lo tanto se comportan como giroscopios. ¡Imagínese un sistema de agujeros negros orbitándose mutuamente, tambaleándose de manera continua e incluso volteándose! Ese es el tipo de cosas que la relatividad general predice y que la GP–B confirma que en verdad pueden ocurrir.
El legado científico de la GP-B no se limita a la relatividad general. El proyecto también tocó la vida de cientos de científicos jóvenes:
«Debido a que el proyecto fue dirigido por una universidad, muchos estudiantes pudieron participar en él», dice Everitt. «Más de 86 tesis doctorales de Stanford y 14 de otras universidades fueron concedidas a estudiantes que trabajaron en el proyecto de la GP–B. También participaron varios cientos de estudiantes universitarios y 55 estudiantes de escuela secundaria e incluso la astronauta Sally Ride y el físico Eric Cornell, quien ganaría el premio Nobel».
El financiamiento de la NASA para la Gravity Probe B comenzó en el otoño de 1963. Eso quiere decir que Everitt y sus colegas han estado planeando, promocionando, construyendo, operando y analizando datos del experimento durante más de 47 años. Sin duda, es un esfuerzo descomunal.
¿Qué sigue?
Everitt recuerda un consejo que le dio su asesor de tesis Patrick M.S. Blackett, quien obtuvo el premio Nobel: «Si no puedes pensar en qué física investigar después, inventa una nueva tecnología y eso te llevará a una nueva física».
«Pues», dice Everitt, «inventamos 13 nuevas tecnologías para la Gravity Probe B. ¿Quién sabe a dónde nos llevarán?»
http://nuevodesordenmundial.blogspot.com/2012/03/la-nasa-anuncia-resultados-de-un.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+blogspot%2FIRcfo+%28NUEVO+DESORDEN+MUNDIAL%29

Un experimento arroja luz sobre por qué la materia venció a la antimateria

La observación podría trascender el Modelo Estándar de la Física de Partículas

El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha observado por vez primera la ruptura de la simetría materia/antimateria en transiciones entre quarks que involucran todas las formas conocidas. Aunque es pronto para saber con exactitud si las medidas realizadas encajan bien dentro del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones, es posible que las observaciones supongan una nueva física.

Masa de pares K+pi- y K-pi+ de la desintegración de Bs y B0. Fuente: Autores.

Masa de pares K+pi- y K-pi+ de la desintegración de Bs y B0. Fuente: Autores.
El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha publicado la primera observación directa de la ruptura de la simetría materia/antimateria (fenómeno que se conoce en Física como “violación CP”) en las desintegraciones del mesón Bs. Es la primera vez que se observa este fenómeno en este tipo de partícula. Hasta ahora se había observado el fenómeno en otra partícula similar, hallazgo que le valió el Premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa en 2008. Los científicos de la colaboración LHCb, entre los que hay grupos de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Ramón Llull (URL), han publicado los resultados en el repositorio digital arXiv y enviado a la revista Physical Review Letters.

El experimento LHCb está diseñado para estudiar la ruptura de la simetría entre materia y antimateria. Según la teoría, en el Big Bang se crearon iguales cantidades de materia y de antimateria, una especie de réplica idéntica a la materia en todo excepto en su carga eléctrica, que es negativa. Si se mantuviese la simetría, materia y antimateria debieron aniquilarse entre sí, pero en algún punto se produjo una asimetría, la materia “venció” a la antimateria y formó los átomos que componen galaxias, estrellas, planetas y todo lo que existe. Los científicos aún no saben por qué.

Los quarks, que junto con los leptones son los ‘ladrillos’ que componen la materia que conocemos, se agrupan en tres formas básicas o réplicas. La primera forma la materia ordinaria de la que estamos compuestos, básicamente protones y neutrones. Las otras dos están formadas por el quark charm (c) y el strange (s), y por los quarks muy pesados como el beauty (b) y el top (t).

LHCb ha observado por primera vez de forma directa la ruptura de la simetría CP en las desintegraciones del mesón Bs, que contiene en su composición un quark pesado beauty (b) y un antiquark strange (s). Puede verse a simple vista en los datos tomados en 2011 por LHCb cómo el ritmo de desintegración de este mesón y el de su antipartícula difieren en una cantidad del 27%, lo que supone una significacion estadística superior a tres desviaciones típicas o sigmas, que los científicos consideran suficiente para mostrar una primera evidencia de esta asimetría.

La observación de LHCb tiene gran importancia porque es la primera vez que se observa la ruptura directa de la simetría materia/antimateria en transiciones entre quarks que involucran todas las formas conocidas. Hasta ahora se conocía la falta de simetría CP directa en las desintegraciones de otro mesón formado por el quark b, el B0, cuyas observaciones le valieron el Premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa en el año 2008. Estos científicos habían postulado que el origen de la falta de simetría materia/antimateria se encontraba precisamente en la existencia de distintas réplicas de quarks.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?v=Js9JWlvBHkU&feature=player_embedded]
Nueva evidencia

El hallazgo realizado por LHCb es especialmente importante porque pone de manifiesto que las asimetrías materia/antimateria observadas en las desintegraciones de los quarks b siguen siendo muy intensas cuando se observan otras réplicas distintas de las observadas hasta ahora. Es pronto para saber con exactitud si las medidas realizadas encajan bien dentro del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones, o bien suponen nueva física, ya que ello requiere cálculos teóricos detallados y comparaciones con otras medidas relacionadas.

La teoría de Kabayashi-Maskawa del Modelo Estándar tiene un déficit importante a la hora de explicar la creación de las galaxias, formadas casi exclusivamente por materia, sin apenas antimateria. Las medidas actuales proporcionan nueva evidencia de una violación CP elevada en réplicas de quarks hasta ahora inexploradas.

Junto con los resultados anteriormente citados, el experimento LHCb presenta en esta misma publicación nuevas medidas de la asimetría materia/antimateria en el mesón B0, de producción más abundante en el LHC que el mesón Bs. Estas medidas superan en precisión cualquiera de las existentes hasta la fecha y confirman una asimetría de -8.9% para este mesón. Solo un análisis detallado de éstas medidas en su conjunto permitirá saber hasta qué punto el Modelo Estándar permite describir los datos.

El mesón Bs es objeto preferente de estudio en el experimento LHCb del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). Durante el año 2011 y en 2012, LHCb ha publicado el descubrimiento de varias nuevas desintegraciones del mesón Bs, entre ellas su desintegración en un par de partículas extrañas y neutras, realizada por el grupo de la Universidad de Santiago de Compostela y publicada en Physics Letters B. La colaboración LHCb la forman 52 instituciones de distintos países, entre ellas la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull.

 http://www.tendencias21.net/Un-experimento-arroja-luz-sobre-por-que-la-materia-vencio-a-la-antimateria_a10429.html?preaction=nl&id=1453142&idnl=108103&

Introducción a la Física Cuántica

Todos hemos oído hablar de esta nueva ciencia, pero ¿Qué es? Para entender sus conceptos más básicos nos resultará de gran ayuda leer esta entrevista realizada a la científico española Sonia-Fernández Vidal, donde nos explica en lenguaje llano y carente de tecnicismos en que consiste la Física Cuántica

Sonia Fernández Vidal

(Lectura de 3 minutos)
Háblanos brevemente de ti.
Tengo 33 años. Nací y vivo en Barcelona. Soy física cuántica, y he trabajado en elCERN y en Los Álamos. Vivo en pareja y no tengo hijos. He perdido la confianza en los políticos. Soy más espiritual que religiosa, y practico la meditación. Modelas la realidad con tu conciencia.

¿De qué está hecho todo?
De quarks y electrones.

.

¿Todo?
Todo.

Sonia Fernández en su trabajo

¿Y de dónde vienen?
Del big bang.

¿Y dónde estaban antes?
No hay antes: tiempo y espacio comienzan ahí.

Cuesta pensarlo.
Podemos teorizar una sístole-diástole de universos, o constantes big bangs en múltiples dimensiones…

¿Qué es un quark? ¿Y un electrón?
Las partículas más elementales de la materia: el núcleo del átomo está hecho de protones, y los protones están hechos de quarks.

¿Y los quarks?
Son partículas vibrantes. Las hay de diversos tipos, algunas muy raras, siendo dos las más comunes: Up y Down.

¿Y los electrones? 
Partículas que son corpúsculo y onda: orbitan en torno al núcleo. Si el núcleo del átomo fuese una canica en el centro de un estadio de fútbol, ¡el electrón sería la cabeza de un alfiler orbitando por las gradas!

¡Buf, qué distancias!
Sí, el átomo es casi vacío. La materia es una suerte de vacío, una tensión energética.

Así, la materia es casi una ilusión…
Y las propiedades de las partículas subatómicas desafían la lógica de la física clásica.

¿Qué propiedades son esas?
Una partícula está aquí y allí ¡a la vez! Todas están… en todas partes a la vez. Entrelazadas con todas. Y una partícula se teleporta: su estructura puede pasar instantáneamente a otra. Como estar vivo y muerto a la vez.

¿Perdón?
Las partículas elementales ignoran el espacio- tiempo.

Es un desafío para la lógica racional…
Pero nuestro cerebro puede pensar también con lógica cuántica: la fantasía, la imaginación, la intuición, los sueños, la magia… ¡son también funciones neuronales nuestras!

¿La física cuántica explicará un día fenómenos extrasensoriales, la telepatía…?
Inspirará vías de comprensión, propondrá algunas explicaciones desde otra lógica no mecanicista. Entretanto, la ciencia ya estudia la neurología de las emociones, cómo se transmite la información cerebral…

¿Y?
Los microtúbulos neuronales y su entramado en malla pueden ser mecanismos cuánticos en nuestro cerebro. ¡Tu cerebro, máquina cuántica! Quizá llevemos sobre los hombros un ordenador cuántico sin saberlo.

¿Estamos ante un salto científico?
Ante un cambio de paradigma. La física clásica escrutaba la realidad como si fuera algo externo y objetivo, buscándole una explicación mecanicista y determinista…

¿Cómo ve la realidad la física cuántica?
¡Como un continuo del que nuestra conciencia no está separada! Así, en el momento en que te pones a observar esa realidad subatómica… ¡la estás ya modificando!

¿Cómo es eso?
La conciencia del observador interfiere en el comportamiento de las partículas elementales, que reaccionan a la observación. Así, si esperas que una partícula subatómica se comporte como onda, ¡lo hace! Y si esperas que lo haga como corpúsculo, ¡lo hace!

¿Conclusión?
Que la ciencia no puede ya afirmar: “La realidad es tal verdad objetiva”. Hoy debe decir: “La realidad no es tal verdad fija y objetivable, es voluble y cambiante al observarla”.

Pero sólo a escala subatómica, no a escala macroscópica…
Por eso, un gran desafío de la ciencia actual consiste en conectar ambos ámbitos de la física, unificarlos.

¿Con qué implicaciones?
Habrá que aceptar que la lógica racional no va a poder explicarlo todo. Habrá que aceptar la maravilla de la contradicción… que responde a otra lógica.

¿Cuándo nació la física cuántica?
Hace ya un siglo, con Einstein, y luego Planck, Böhr, Schrödinger y su gato…

Ilustración sobre el experimento de Schrödinger

¿A qué gato se refiere?
Planteó un experimento especulativo: metes un gato vivo en una caja opaca con dos agujeritos, a los que lanzas un electrón. Si pasa por el de la derecha, libera un veneno y el gato muere. Si pasa por el de la izquierda, no hay nada y el gato vive. ¿Y qué hace el electrón? ¡Pues pasa por los dos a la vez! Así, ese gato… ¡está vivo y muerto a la vez!

¿Y de qué sirve todo esto?
Está empezando a aplicarse como técnica de encriptación. En cuanto intentes descifrar un código, este se modificará: ¡será imposible de desencriptar!

¿Podría la física cuántica, por ejemplo, explicar la virtualidad de la homeopatía?
Sugerirá, al menos, caminos nuevos que explorar.

Ser científica y física cuántica, ¿afecta a su manera cotidiana de ser?
Sí, en tres aspectos: uno, me induce a pensar de modo más creativo, lateral; dos, me impulsa a actuar sin victimizarme, a construir mi realidad; y tres, me ayuda a sentir que estamos todos entrelazados.

¿Comprenderemos mejor el funcionamiento del universo con todo esto?
Es lo que anhelan los artistas, los místicos y los científicos: anhelamos lo mismo… Y cada día nos parecemos más.

¿Demostrará la física cuántica la existencia de Dios?
Defíname Dios y entonces hablamos.


Esta es solo una de las muchas entrevistas realizadas a Sonia. Si deseas información más abundante y de calidad, no te pierdas el exhaustivo artículo escrito por Freeman en su blog “Liberación Ahora” (de donde la he sacado):

FÍSICA CUÁNTICA: la científica española Sonia Fernández-Vidal habla sobre el Cambio de Paradigma en la ciencia

Misterioso patrón de espina de pez formado por dos chorros de agua (VIDEO)

Un hermoso patrón de espina de pez se forma al disparar dos chorros de agua, poesía líquida.

[youtube=http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=Hbl35q01lIQ]

El placer de contemplar el agua transformándose sobre un fondo que simula el vacío. Ah, coreografía líquida que sabes se mueve bajo una dinámica en la que se transparentan los secretos del universo. O tal vez no.

La ciencia de la dinámica de fluidos no es del todo dominada. Los científicos todavía intentan entender qué es lo que hace que algunos líquidos formen patrones predecibles (e impercedibles en otros casos).

Pero, acaso con mayor celeridad que aquellos monos que si tuvieran suficiente tiempo podrían componer las obras de Shakespeare, chorros de agua, con el tiempo, puden formar numerosos patrones, incluyendo estea hermosa espina de pez.

Sungjune Jang de la Universidad de Cambridge explica:

Este video muestra la evolución de las estructuras de flujo generadas por la colisión de dos chorros de agua con radio de 420um. Los chorros fueron disparados de una boquilla cilíndrica con un diámetro interno de  0.85mm.

La colisión de los chorros resulta en varios sistemas de comportamiento dependiendo de sus velocidades y propiedades líquidas. Nos enfocamos en el sistema donde los chorros forman una hoja líquida que luego se deshace en una sucesión regular de ligamentos y gotas, el llamado patrón de “espina de pez”. Esta imagen de alta velocidad revela la formación de pez del fluido… Estamos particularmente interesados en la formación del fluido, porque el fenómeno provee una simple y visual herramienta para evaluar las propiedades de impresión a chorro de fluidos, con las que la estructura de espina de pez sensiblemente varía.

¿Entendieron algo? ¿No? Poco importa sólo hay disfrutar del video.

[io9]

http://pijamasurf.com/2012/02/misterioso-patron-de-espina-de-pez-formado-por-dos-chorros-de-agua-video/