Inventan en Rusia un cañón láser para destruir basura espacial

Los científicos proponen desarrollarlo a partir de un telescopio instalado en tierra y no en una estación espacial.

Ingenieros de un consorcio instrumental que forma parte de la Agencia Espacial Rusa Roscosmos están desarrollando una tecnología para eliminar la basura espacial, abundante en la órbita, por medio de un láser. Un informe de la corporación al respecto ha llegado a la Academia de Ciencias de Rusia, informa RIA Novosti.

La idea inicial era instalar un láser para dispararlo contra dichos residuos desde la Estación Internacional Espacial, recuerda la fuente. Fue impulsado por científicos japoneses y sus colegas de Europa y Rusia también aportaron posteriormente a su desarrollo. Sin embargo, esta vez los científicos rusos optan por un sistema instalado en tierra.

El informe recomienda desarrollar un "sistema localizador óptico con uso de un láser de cuerpo firme y un módulo de transmisión-recepción óptico adaptivo". Se propone reconvertir en un "cañón láser" el telescopio óptico de 3 metros de diámetro que se está construyendo en el Centro Titov de Óptica Láser de Altái. La función de este telescopio hasta el momento ha sido monitorear los movimientos de los satélites y la basura espacial que les podría amenazar.

Para el suministro eléctrico del cañón se estiman dos modificaciones de osciladores de estado sólido diseñados por la Universidad de Tecnologías de Información, Mecánica y Óptica (ITMO, por sus siglas en ruso) de San Petersburgo.

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RT en español

El rayo verde captado durante la Luna roja

La Nasa destacó esta foto del rayo verde en pleno eclipse.

¿Cómo llegó este misterioso rayo verde hasta la eclipsada luna roja?

"No es una escena de una película de ciencia ficción. El rayo verde de luz y la luna roja son totalmente reales y fueron fotografiados en las primeras horas del 15 de abril", explicó la NASA, que eligió esta imagen como fotografía astronómica del día el pasado viernes.

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Y tan sorprendente retrato tiene una explicación científica.

El tono rojizo de la luna es fácil de explicar, ya que la imagen fue tomada durante el eclipse lunar total de la semana pasada, que fue seguido con gran fascinación en gran parte del continente americano.

Tal como explica la NASA, la Luna, al estar sumergida en la sombra de la Tierra durante el eclipse, refleja la luz rojiza de todos los atardeceres y amaneceres filtrada desde los bordes del planeta.
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Retro-reflector

Pero el rayo verde es en verdad un rayo láser, disparado desde un telescopio de 3,5 metros en el Observatorio de Point Apache, en el sur de Nuevo México, EE.UU.

Así se vio el eclipse de Luna del 15 de abril desde Montevideo, Uruguay.

La atmósfera dispersó parte de la intensa luz del láser, lo que dejó al descubierto la trayectoria del rayo, que apuntaba al retro-reflector Apolo 15, un experimento que dejaron los astronautas en la Luna en 1971.

Un equipo experimental de astrónomos de la Universidad de California, San Diego, disparó el rayo para ser capaz de medir la distancia entre la Tierra y la Luna con una precisión de milímetros y de proveer una prueba de la Relatividad General, la teoría de la gravedad de Einstein.

La Nasa explicó que el experimento Laser Ranging Retro-Reflector instalado en la Luna utiliza la Tierra como si fuera un interruptor de luz cósmico durante un eclipse total.

Con la luz solar directa bloqueada, el efecto del reflector mejora con respecto a una noche de luna llena normal.

La poderosa imagen fue capturada durante el primero de cuatro eclipses lunares totales que ocurrirán entre 2014 y 2015, por lo que los científicos tendrán pronto más oportunidades de dirigir sus rayos a la luna roja.
El siguiente eclipse será el 8 de octubre de este año y será visible desde Asia, Australia, el Pacífico y el continente americano.

El tercero ocurrirá el 4 de abril de 2015 y se podrá ver en las mismas zonas que el anterior.

El 28 de septiembre de 2015 será último de los eclipses de la tétrada, visible en casi todo el planeta, excepto en Australia y el Extremo Oriente.

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BBC Tecnología

Científicos crean balas de luz, que podrían reemplazar al láser

En esta nueva forma, la luz podría viajar por distancias y tiempos mucho mayores sin disiparse, lo que abre el camino a nuevas y mejores tecnologías

La cantidad de aplicaciones que tienen los láser son sorprendentes: son utilizados en tratamientos quirúrgicos, en la fabricación y corte de metales y tecnologías, como elemento guía en excavaciones y armamento militar y como medio de transmisión de información entre otras, pero tienen un defecto: el paso del tiempo y el aumento de la distancia los debilita hasta disiparlos.

Pero los científicos P. Panagiotopoulos, D.G. Papazoglou, A. Couairon y S. Tzortzakis, quienes trabajan en distintas instituciones griegas y francesas, lograron crear “balas láser”, las cuales pueden desplazarse distancias y tiempos mucho más largos que los haces de luz actuales. Es más, el control de estas “balas láser” es tan eficiente que pueden ser utilizados como medio de transporte de cantidades de información mucho más grandes que los métodos actuales, con lo cual se podría generar una nueva revolución óptica.

Estas “balas láser” son en realidad llamadas “discos Airy” (por el astrónomo George Biddell Airy, quien describió la curvatura de la luz del arcoíris), los cuales salen de la fuente original y se curvan en el aire tomando una forma parabólica muy similar a la de una bala. Después de disparadas, estas “balas láser” mantienen una intensidad estable a lo largo de su viaje por el espacio, independiente que la fuente original cambie la intensidad o potencia de luz.

De hecho la compresión del disco de airy produce un alto nivel de intensidad de luz, mucho mayor a la de los actuales láseres, lo que permitiría mejorar significativamente cada una de las tecnologías que hoy en día necesitan de la luz.

¿Cómo se traduce en aplicación? Bueno, podría ser un medio ideal para continuar avanzando en teletransportación y computación cuántica, ya que la manipulación de qubits sería mucho más simple. Podría mejorar todo tipo de aplicaciones ópticas, y comunicaciones (en la tierra y en el espacio). Podrían utilizarse estas “balas láser” para atacar regiones específicas del cuerpo humano en procedimientos médicos y quirúrgicos que hoy son muy complejos, y en sí, en prácticamente todas las tecnologías que utilizamos hoy en día.

Pero también podría combinarse con otro avance desarrollado hace algún tiempo, la "materia de luz", ¿sería posible transformar estas balas láser en materia solida? la idea es increíblemente interesante.

Link: Phys.org

Tomado de:

FayerWayer

NASA descubre por accidente una manera de mejorar el pronóstico del tiempo

 

De vez en cuando, vemos el pronóstico del tiempo y salimos a la calle con un paraguas, para encontrarnos con un día de sol radiante. O tal vez al revés: Salimos sin paraguas y nos mojamos. El pronóstico del tiempo todavía tiene espacio para mejorar, y en la NASA pueden haber descubierto algo para lograrlo.

Investigadores que trabajaban en una manera para proteger los lugares donde están los restos de las misiones Apolo en la Luna encontraron por accidente un sistema que podría aplicarse en la Tierra. Al estar trabajando en el jardín durante días de lluvia, el físico John Lane descubrió que el láser y el reflector que estaba desarrollando para rastrear polvo lunar también podía determinar de forma exacta el tamaño de las gotas de agua, algo que los sistemas meteorológicos actuales estiman, pero no miden.

La cantidad medida por el láser es llamada “segundo momento de la distribución de tamaño”, que es el promedio de gotas que pasan por una zona del láser. Según Lane, esta información puede resultar útil para completar los complejos cálculos que se hacen actualmente para determinar las condiciones del tiempo y predecirlo.

“Podríamos refinar los modelos computacionales para hacerlos más exactos. El análisis de radares meteorológicos hacen suposiciones sobre el tamaño de las gotas, así que creo que esto podría mejorar las estimaciones totales de distribución de gotas”, indicó Lane.

Originalmente, Lane trabajaba con su colega físico Phil Metzger en una forma de calibrar el sensor láser para registrar partículas de polvo que se levantan del suelo de la Luna. La investigación busca determinar cuán cerca de los seis sitios Apolo se puede estacionar un nuevo robot en el satélite natural, sin dañar los materiales que quedaron allá. El polvo que se levante podría dañar el metal de los módulos lunares, que fueron dejados en la Luna entre 1969 y 1972.

“Los sitios Apolo tienen valor científico, y desde la perspectiva ingenieril, debido a que han registrado cómo estos materiales en la Luna han interactuado con el sistema solar en los últimos 40 años. Son testigos del medioambiente”, afirma Metzger. También hay bolsas de basura que dejaron los astronautas allá arriba, y que los biólogos quieren analizar para ver qué pasó con los organismos vivos que estaban en los desechos.

El plan de la NASA es instalar un sensor láser (en el que trabajan Lane y Metzger) en la parte de abajo de uno de los robots que participan en el concurso Google Lunar X-Prize, que pretende enviar un robot pequeño a la luna en 2014.

Link: Physicist Happens Upon Rain Data Breakthrough (NASA)

Fuente:

FayerWayer

El invento que cambió la historia de la luz

Lámparas LED hay de todos los colores y hoy se utilizan en dispositivos móviles o televisores.

Es probable que usted, así como muchas otras personas en el mundo, alguna vez en su vida se haya quemado con un bombillo al tratar de cambiarlo. Y aunque quizá no se esté dando cuenta del cambio, esa incómoda situación es cada vez más rara.

El 9 de octubre de 1962 el científico estadounidense Nick Holonyak no solo le dio una solución al bombillo incandescente que ha quemado los dedos de millones de personas en el transcurso de su historia (entre otros inconvenientes de la iluminación infrarroja). 

También, y tal vez más importante, Holonyak fue pionero de un dispositivo que revolucionó la tecnología de iluminación y con el tiempo hizo que las lámparas incandescentes se volvieran obsoletas.

Un LED (siglas en inglés de Diodo Emisor de Luz) es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él sin intermediación de un gas, como sucede en los bombillos tradicionales. Los LED que desarrolló Holonyak emitían una luz roja de baja intensidad. Hoy en día, sin embargo, hay dispositivos que con la misma tecnología emiten luz de alto brillo y de cualquier color.

En un principio, los bombillos LED invadieron la industria de la decoración navideña. Pero con el desarrollo del LED de varios colores, ahora son la fuente de iluminación de televisores, estadios y casinos.

Se trata de un desarrollo revolucionario, porque ha permitido generar luz a menor costo y por más tiempo que con la tradicional iluminación de radiación infrarroja. Los bombillos ya no tardan minutos en prenderse, no se calientan y rara vez se funden.

No es casualidad que Ikea, la multinacional sueca de venta de productos para el hogar, se haya propuesto vender únicamente iluminación LED para 2016, ni que la Unión Europea haya prohibido en 2009 la producción de bombillas de 100 vatios.

Este martes el mundo celebró el descubrimiento del carismático Holonyak, que habló con la BBC. ¿En qué consiste la tecnología LED y para qué sirve?

Cómo funciona

El profesor Holonyak inventó el LED rojo. Su invento abrió una puerta a futuros desarrollos, muchos de ellos realizados por sus estudiantes.

El desarrollo de Holonyak, que vio la luz mientras trabajaba para la empresa de electrodomésticos General Electric, era una extensión de la tecnología del transistor, un dispositivo electrónico semiconductor por el que pueden transferirse cargas negativas y positivas a la vez.

El diodo emisor de luz de Holonyak tiene una terminal por la que entra la carga positiva y otra por la que entra la negativa. Ambas están separadas por un pequeño espacio donde se da la transición que produce la luz.

Holonyak le explicó a la BBC que se trata de una conversión de energía eléctrica a energía óptica que no implica un proceso intermedio, que es la característica que ralentiza el proceso de otras tecnologías generadoras de iluminación.

El chip semiconductor está dentro de una pequeña cobertura de resina de color claro, aunque también hay de otros colores. Las dos terminales o cables que se desprenden de la resina generan energía al conectarse a una batería.

La gran diferencia con un bombillo infrarrojo es que los LED operan con voltajes muy bajos. Esto hace que esté muy cerca de ser 100% eficiente.

"Con un LED obtienes mucha más flexibilidad", le dijo Holonyak a la BBC. "Es luz electrónica. No debes esperar a que se caliente. En la parte de atrás de un carro, cuando oprimes el freno, un LED se prende instantáneamente. Y ya no tienes que cambiar los bombillos".

Del láser al televisor

Los carteles en las calles de Nueva York con las cotizaciones de las acciones están hechos con bombillos LED.

El invento de Holonyak, quien en noviembre cumple 84 años, fue un desarrollo en la investigación sobre la tecnología de los láser.

"Mi luz era solo un láser rojo", le dijo a la BBC. "Fue después de que se desarrollaron las luces anaranjadas, verdes y azules".

Como dice el blog informativo de la General Electric con motivo del aniversario, "el diodo de Holonyak emitía solo luz roja, pero impulsó un boom de investigación cuyos resultados multicolores ahora iluminan casas y ciudades, la retina de las pantallas de los últimos iPads y televisiones de pantalla plana".

"Cuando empecé a incursionar en este campo", le cuenta Holonyak al blog, "no me di cuenta de todo lo que esto iba a generar".

Pero si bien él no vio venir la revolución, sus contemporáneos sí.

En 1963, Harland Manchester, en ese entonces presidente de la Asociación Nacional de Escritores de Ciencia, escribió en el Reader's Digest: "Los últimos dramáticos descubrimientos de láser, hechos por la General Electric, pueden un día volver obsoleto el bombillo eléctrico.

"Si estos planes funcionan, la lámpara del futuro podría ser un fragmento de metal del tamaño de un lápiz que será prácticamente indestructible, nunca se apagará".

Posiblemente, gracias a que las predicciones de Manchester se hicieron realidad, hoy hay menos personas con sus manos doloridas por cambiar un bombillo.

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BBC Ciencia

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Un láser europeo para 'peinar' el cosmos en busca de planetas como la Tierra

Montaje de las líneas de luz captadas por un telescopio, en el observatorio de La Silla.| 'Nature'

 

La búsqueda de planetas similares a la Tierra dará un gran salto hacia adelante gracias a una nueva tecnología en cuyo desarrollo han participado investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (CSIC). Llamado 'el peine de frecuencias láser', la nueva metodología permite conocer los movimientos de las estrellas con una precisión de 10 centímetros por segundo.

La nueva metodología del 'peine' mide las longitudes de onda que radian los objetos celestes con una exactitud sin precedentes. "Se trata de utilizar la precisión de un reloj atómico para controlar el conjunto de colores en el que se desintegra la luz, que nosotros recibimos como frecuencias, y que proyectan en un instrumento llamado espectómetro una red de colores que nos permiten llegar a detectar movimientos muy pequeños", explica el astrónomo Rafael Rebolo, cofirmante del artículo que esta semana publica el hallazgo en 'Nature'.

Los espectrógrafos son instrumentos que descomponen la luz captada por los telescopios. Como ocurre con los arco iris, extraen todos los colores o longitudes de onda del brillo que emiten los objetos celestes. 

De este modo se determina la velocidad de las galaxias, cuántos planetas orbitan en torno a una determinada estrella o cómo se expande el universo.

Un censo de 'Tierras'

Estos resultados abren la puerta a la elaboración del que sería el primer censo de planetas similares a la Tierra, en torno a estrellas que no están a grandes distancias del Sol. "Al medir velocidades tan precisas de las estrellas podemos detectar variaciones muy pequeñas, que son las que provocan los planetas cuando orbitan estrellas y que son más débiles cuanto más alejado éstan de ellas", señala el astrofísico.

Hasta ahora, estas mediciones de velocidad radial son las que han servido para confirmar las detecciones de exoplanetas realizadas por telescopios espaciales, como el 'Kepler'. Asegura Rebolo, que "el objetivo es buscar planetas similares al que habitamos, pero también son tecnologías útiles para aplicaciones meteorológicas o relacionadas con la salud".

Los astrónomos probaron la nueva tecnología en el espectrómetro HARPS del telescopio de 3,6 metros del Observatorio de la Silla (Chile). Eligieron para ello la órbita de un exoplaneta ya descubierto que gira en torno a la estrella HD75289, cuyo trazado confirmaron con gran exactitud.

Sistemas inmutable

La técnica, que le valió a los físicos Theodor Hänsch y John Hall el Nobel de Física en 2005, multiplica por cuatro la precisión de los espectómetros actuales porque este sistema láser que logra separar colores de frecuencias muy cercanas. Además, es un sistema muy estable que no cambia con el tiempo.

La técnica supondrá un salto en la precisión de los espectrógrafos, lo que abre nuevas opciones en la investigación astronómica pero, según Rebolo, también en otros ámbitos de la ciencia.

En el ámbito de la Astronomía, aplicado al futuro telescopio terrestre de grandes dimensiones, el E-ELT, podría llegar a medir la expansión del Universo. También se contará con este 'peine' en el futuro espectógrafo ESPRESSO, un proyecto europeo en el que Rebolo es codirector.

La participación española en el ESPRESSO fue aprobada el año pasado y supone una financiación de un millón de euros en tres años. La parte del año pasado fue aportada, pero la de este año todavía no ha llegado al Instituto de Astrofísica de Canarias. "Es un compromiso adquirido, así que esperamos que no haya problemas y en breve contenos con ese dinero", confia Rebolo.

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El Mundo Ciencia

¿Qué hay en un femtosegundo de luz láser?

Iluminar una pieza de metal, como el cobre o la plata, y los electrones excitados. Estas partículas excitables a su vez alteran los campos electromagnéticos que dan lugar a explotar muchas de sus propiedades tecnológicas, como el excelente desempeño del cobre como conductor de electricidad.

Los esfuerzos por observar los electrones se han vuelto algo más fácil en los últimos años, gracias a los avances con los pulsos láser cortos, pese a los principios fundamentales de la mecánica cuántica que dominan esta escala. La mecánica cuántica y sus funciones de onda sugieren que se puede observar el movimiento de un electrón, pero no sin introducir la incertidumbre sobre su posición, por ejemplo. Y, es mucho más frecuente observar la pérdida de energía de los electrones que observar la ganancia. No obstante, para una mejor comprensión de lo que ocurre con los electrones excitados por la luz incidente, se facilita un mejor diseño fotovoltaico de los sistemas electrónicos que emplean la luz, así como algunos chips avanzados de informática.

Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California ha observado a los electrones en acción, y han crado mapas que muestran los campos de energía de los electrones excitados a través del tiempo, sobre la plata y las superficies de cobre. Utilizando un microscopio de electrones, centraron el haz de una nanopartícula de plata con un respaldo más grande de grafeno durante un femtosegundo (una millonésima de una mil millonésima de segundo, ¿hace falta insistir en que es muy corto?). La ganancia de energía (o la pérdida) se calcula a partir del tiempo de retardo entre los pulsos de luz láser y los electrones. Los investigadores llaman a esta técnica "imagen ultrarrápida del espectro", que en realidad no logra llevar al lenguaje lo rápido que es.

La idea es crear un mapa con la ganancia o pérdida de energía de los electrones de un compuesto específico elemental. Dicho mapa muestra la posición probable de los electrones excitados (incluso la cantidad de energía ganada), sin revelar otras propiedades (de esta manera se mantiene la búsqueda de línea con el principio de incertidumbre de Heisenberg). Por ejemplo, esta nueva investigación muestra que las nanopartículas triangulares de plata ganan la mayoría de su energía a lo largo de su margen izquierda y la esquina inferior derecha (debido al grosor de la partícula y al tamaño del borde, los cuales son más pequeños que las longitudes de onda de los fotones incidentes). La técnica ultrarrápida podría permitir a los científicos ver las interacciones de las moléculas, las propiedades de las partículas y, en última instancia, el funcionamiento interno de las células. No está nada mal para tan súper corto pulso de luz láser.

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Bit Navegantes

¿Experimentarían retroceso las naves de Star Wars o Star Trek al disparar sus armas láser?

Todos hemos asistido en el cine a batallas épicas entre naves espaciales equipadas con terroríficas armas láser, turboláser, torpedos fotónicos o similares. Los enormes cruceros imperiales de Star Wars, el Halcón Milenario de Han Solo, los temibles "pájaros de presa" klingons de Star Trek y tantos otros, han pululado por las pantallas del mundo entero y hecho las delicias de millones de espectadores entusiasmados ante semejante espectáculo pirotécnico.

Sin embargo, y quizá de forma no intencionada, las mismas naves espaciales que disparan con total alegría parecen cumplir involuntariamente algunas leyes de la física, al mismo tiempo que violan otras de manera descarada. Entre estas últimas se pueden citar las absolutamente irreales maniobras de vuelo "en picado" o "en barrena", los giros inverosímiles, el sonido de los motores en el vacío del espacio, etc. Entre las primeras, me gustaría centrar hoy mi atención en una en concreto. Tiene que ver con el comúnmente denominado "retroceso".

En efecto, tenemos la experiencia de las armas de fuego convencionales. Cuando apretamos el gatillo de una pistola, revólver, rifle, escopeta o ametralladora sentimos un golpe en la mano o el hombro. Esto no es más que el efecto del principio de conservación del momento lineal que tantas veces os he comentado. El conjunto formado por el arma más el proyectil debe poseer el mismo momento lineal justo antes de disparar y justo después de haber efectuado el disparo. Como al principio esta cantidad física toma un valor nulo (ambos cuerpos están en reposo, quietecitos) después tiene que poseer este mismo valor. Dado que el momento lineal es una cantidad vectorial, si el proyectil sale hacia adelante, el arma debe salir despedida en sentido contrario, hacia atrás, para que ambos momentos lineales se cancelen. Más aún, la velocidad a la que se desplaza cada uno de los dos cuerpos considerados resulta ser inversamente proporcional al valor de su masa, es decir, la bala (por tener una masa mucho menor) se desplazará a una velocidad considerablemente más elevada que la pistola, rifle, escopeta, etc.

Ahora bien, en el cine nunca parece observarse este conocido efecto de "retroceso" en las naves espaciales que disparan a diestro y siniestro descomunales descargas de energía láser, por ejemplo. Sin que sirva de precedente, en estas contadas ocasiones, parece que los guionistas de Hollywood han acertado. Veamos por qué.

Para empezar, restringiré mi análisis al caso de armas de tipo láser, es decir, que emiten partículas de luz que normalmente conocemos por el nombre de fotones. La energía de un fotón se puede calcular sin más que conocer la frecuencia del mismo, multiplicándola por el valor de la constante de Planck. En términos muy simples, esto es su color: la luz de color azul posee una frecuencia mayor que la de color rojo, por ejemplo. Dado que un fogonazo procedente de un turboláser consta de un enorme número de fotones, éste se puede estimar sin más que dividir la energía total del haz entre la energía de cada fotón individual. Así, se obtiene que para láser de color rojo, cuya longitud de onda ronda los 632 nanómetros, disparados en forma de haz con una potencia del orden de los 5 megawatts (más o menos la potencia con la que están dotadas las naves de la "Clase Galaxia" en el universo de Star Trek) el número de fotones que se emiten alcanza los 16 cuatrillones. Multiplicando este enorme número por el momento lineal de cada partícula de luz individual se consigue conocer el momento lineal del fáser, turboláser o lo que se tercie: 0,017 kg m/s.

Si ahora aplicásemos la ley de conservación del momento lineal al conjunto nave más fáser, teniendo en cuenta que la masa de aquélla es de aproximadamente 5 millones de toneladas, el cálculo arrojaría un valor para la velocidad con la que retrocedería (el célebre "retroceso") de 0,0000000000035 m/s o, lo que es lo mismo, de 0,000000000013 km/h, siempre que la duración del disparo fuese de tan sólo un segundo, algo que resulta del todo razonable a tenor de lo que se observa en las escenas de las películas aludidas. Incluso aunque se produjesen varias docenas de disparos simultáneamente, el cambio en la velocidad de la nave seguiría siendo de todo punto insignificante. ¡¡Bien por los guionistas!!

Todo lo anterior nos hace reflexionar acerca de lo insignificante del valor del momento lineal de un haz de luz láser. Y es justamente la misma ley que acabamos de aplicar para demostrar cuánta razón tienen los sesudos encargados de confeccionar los guiones de las películas de ciencia ficción que involucran vistosas y espectaculares batallas galácticas la que nos puede servir para llegar a otra conclusión no menos cierta, a saber, que si se golpease a la nave enemiga sobre la que hemos disparado nuestro mortífero turboláser, jamás conseguiríamos modificar su movimiento y mucho menos voltearla o hacerla girar, tal como se puede ver en Star Wars cuando el Halcón Milenario es alcanzado por las naves del malvado Imperio. ¡¡Lástima!! No todo podía ser maravillosamente acorde a las leyes de la física...

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Física en la Ciencia Ficción

Logran que una célula viva emita rayos láser

Usos de los rayos láser en medicina

• Tratamiento de algunos tipos de cáncer
• Diagnóstico de cáncer
• Diseño de tratamientos a medida (en desarrollo)
• Pinzas láser para cirugía (proyectadas)

Los láser uniceulares tienen un diámetro inferior a 20 millonésimos de metro.

Una célula viva fue inducida a producir luz láser, según reporta un grupo de investigadores de Estados Unidos en la publicación clic Nature Photonics.

La técnica comienza con el desarrollo de una célula capaz de producir una proteína que emite luz, tomada originalmente de medusas incandescentes.

Al iluminarla con luz azul débil, se logra que emita un haz láser de color verde.

El trabajo puede implicar futuras mejoras en el desarrollo de microscopios y en el campo de la fototerapia.

La luz láser difiere de la luz común en que su espectro de colores es más reducido y sus ondas lumínicas oscilan todas en forma sincrónica.

La mayor parte de los láser modernos utilizan materiales sólidos cuidadosamente elaborados para producir dispositivos utilizados en supermercados -para leer códigos de barra-, reproductores de DVD o robots industriales.

El trabajo de Malte Gather y Seok Hyun Yun, del clic Centro Wellman de Fotomedicina, perteneciente al Hospital General de Massachusetts en EE.UU., es el primero en el que este fenómeno ocurre en un sistema vivo.

Los investigadores utilizaron proteína verde fluorescente (GFP, por sus siglas en inglés) como el "medio activo" del láser, donde ocurre la amplificación de la luz.

La GFP es una molécula conocida, bien estudiada. Fue aislada por primera vez de medusas y ha revolucionado la biología al ser utilizda como una "linterna" a medida que puede iluminar un sistema vivo desde dentro.

Bañadas en luz

En la investigación del Centro Wellman se utilizaron células de riñón a las que se modificó genéticamente para que produjeran GFP.

Luego las células se colocaron, de una en una, entre dos minúsculos espejos de apenas 20 millonésimos de metro de ancho. Los espejos actuaron como la "cavidad láser" en que la luz rebotó, atravesando repetidamente cada célula.

Al bañar cada célula con luz azul se la vio emitir un haz intenso de láser verde.

Las células se mantuvieron vivas durante el proceso y luego de fuera completado.

En una entrevista que acompaña el trabajo publicado en Nature Photonics, los autores comentaron que su experimento produjo un láser con propiedades "autocurativas", ya que si las proteínas emisoras de luz son destruidas durante el proceso, la célula simplemente produce más.

"Podríamos ses capaces de detectar procesos intracelulares con una precisión sin precedente", dijeron respecto a las implicaciones que su investigación puede tener en el campo de la medicina.

"En general se está investigando cómo hacer que una fuente láser externa pueda penetrar tejido de forma profunda para mejorar terapias, diagnóstico y técnicas de imagen basadas en luz. Ahora podemos resolver este problema de otra forma, amplificando la luz que se encuentra en el propio tejido".

Fuente:

BBC Ciencia

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Creado el instrumento musical más pequeño del mundo: la primera nanoguitarra

Mide 10 micrones (un micrón equivale a una millonésima parte de un metro) Es decir, que es tan grande como un glóbulo rojo. Sus seis cuerdas miden 100 átomos de ancho. Es una nanoguitarra. El instrumento musical más pequeño jamás creado. Es una copia de un diseño clásico de la legendaria Gibson Flying V.

Bien, eso no es del todo justo. Fue en 1997, en la Universidad de Cornell, cuando nació la primera nanoguitarra. Sin embargo, la pionera no fue tocada. Ésta sí.

Para tocar esta segunda nanoguitarra no se usó una nanomano que digitara las cuerdas sino un láser en miniatura. Sin embargo, ni siquiera los micrófonos más sensibles pueden capturar el sonido que emite la nanoguitarra: las cuerdas vibran en frecuencias 17 octavas más altas que las de una guitarra real (es decir, unas 130.000 veces más agudas).

Así que se emplea un ordenador para calcular el rastro acústico del sonido. Éste contabiliza el número de reflejos del láser utilizado para “tocar” las cuerdas. La luz del láser, enfocada, golpea a las “cuerdas” que al vibrar crean patrones de interferencia en la luz reflejada. Este efecto puede ser detectado y convertido electrónicamente en notas audibles. Se obtienen sólo tonos simples, si bien podrían tocarse acordes activando más de una cuerda a la vez.

Dustin W. Carr y su supervisor, Harold G. Craighead han sido sus creadores, y con ello quieren poner de relieve las virtudes de una ciencia tan precisa y detallada como la nanotecnología. La nanoguitarra también ha demostrado que los NEMs (sistemas nanoelectromecánicos) pueden modular luz, y que por tanto podrán ser usados en los sistemas de comunicaciones por fibra óptica.

Craighead y su equipo incluso han llegado a crear una ‘nanobáscula’, capaz de pesar una bacteria, recopilar información y, en ocasiones, de llegar a diagnosticar un cuadro médico a escala atómica.

Tomado de:

Xacata Ciencia

La tecnología 3D podría emplear luz blanca en vez de láser

Investigadores de la empresa RIKEN en Wako y la Universidad Denki de Tokio (Japón) han desarrollado una técnica que utiliza la luz blanca normal en vez del láser para producir hologramas de color tridimensionales que podrían utilizarse en la siguiente generación de pantallas tridimensionales. El trabajo se publica esta semana en la revista 'Science'.

Los autores explican que debido a la simplicidad del método y su escalabilidad, podrían realizarse aplicaciones en el mundo real en las que los espectadores no tuvieran que utilizar gafas especiales o sentarse en un ángulo particular para ver las imágenes en tres dimensiones.

El método es diferente de las técnicas convencionales porque está basado en la actividad de electrones sobre la superficie de una película de metal. Los sistemas actuales suelen rebotar la luz del láser desde un objeto y sobre una placa fotográfica y los registros de información sobre la fase y amplitud de las ondas de luz se presentan en forma de 'patrón de interferencia'. Después, cuando la luz brilla a través del holograma, este interactúa con el patrón de interferencia de tal forma que la imagen del objeto aparece, normalmente en un único color.

Otro tipo de holograma, el 'holograma arcoiris' se encuentra habitualmente en las tarjetas de crédito, aparece en diferentes colores bajo la luz blanca. Pero cierta información sobre la imagen se filtra mientras que se producen estos hologramas y el color cambia según el ángulo de visión.

Los investigadores, dirigidos por Miyu Ozaki, describen ahora un método para producir hologramas multicolor cuyos colores se mantienen iguales cuando se observan desde cualquier ángulo, como sucede con el objeto original. Su técnica se basa en la difracción de excitaciones electrónicas, llamadas plasmones, que se propagan en la superficie de una película fina de metal.

Los investigadores han cubierto la película de metal en un material 'fotoresistente' sensible a la luz que contiene un holograma realizado con luz láser roja, verde y azul. El holograma fotorresistente en sí mismo descansa sobre una placa fina de cristal. Los plasmones superficiales de la película de metal son excitados utilizando luz blanca orientada en una variedad de ángulos. El ángulo de la luz entrante determina qué plasmones son excitados y sufren difracción en el holograma, reconstruyendo las ondas de luz que alcanzan los ojos del espectador y da lugar a la imagen tridimensional.

Fuente:

Europa Press

Crean el primer antiláser del mundo

Cincuenta años después de la invención del láser, un equipo de científicos de la Universidad de Yale (EE UU) ha construido el primer antiláser del mundo. El dispositivo absorbe los rayos láser entrantes y transforma la energía de la luz de estos rayos en energía eléctrica o térmica, según explica A. Douglas Stone, investigador de la Universidad de Yale (EE UU), en declaraciones a la Agencia SINC.

El mecanismo, denominado “amortiguador de coherencia perfecta” (CPA por sus siglas en inglés), enfoca dos rayos láser con una frecuencia específica dentro de una cavidad que contiene un disco de silicio como material semiconductor. El disco alinea las ondas de luz, que rebotan de forman indefinida hasta que se absorben y se transforman en calor, tal y como expone el artículo publicado hoy en Science.

Un láser al revés

Medio siglo después de la invención del láser, "el antiláser ejecuta un proceso óptico fundamental que no había sido estudiado hasta ahora", asegura Stone. Es, por tanto, un láser que funciona al revés: absorbe la luz en frecuencias específicas en lugar de emitirla. El dispositivo mide cerca de un centímetro de diámetro aunque los científicos esperan contruir uno de tan solo seis micras. Por el momento, el antiláser absorbe el 99,4% de la luz entrante, aunque debería ser capaz de absorber el 99,999%.

La próxima generación de ordenadores, conocidos como “ópticos”, podría utilizar esta nueva tecnología en interruptores, detectores y diversos componentes. Además, el antiláser podría aplicarseen el campo de la radiología, al dirigir la radiación electromagnética a una región de tejidos humanos opacos. De esta forma, se podrían obtener imágenes médicas o utilizar el mecanismo con fines terapeúticos.

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Muy Interesante

El láser cumple 50

Domingo, 16 de mayo de 2010

El láser cumple 50

El láser a los 50, tiene un futuro prometedor.

Uno de los inventos modernos más utilizados en el mundo, el láser, cumple 50 años este domingo.

El láser, que genera intensos y poderosos haces de luz, se encuentra en todas partes: desde reproductores de DVD y lectores ópticos instalados en los supermercados, pasando por los sistemas de armas, cables de fibra óptica y hasta en los equipos médicos.

El científico estadounidense Theodore Maiman estuvo a cargo de demostrar el trabajo del primer láser en 1960.

De acuerdo con el reportero de temas científicos de la BBC Jonathan Amos existe un debate sobre qué paso tecnológico fue clave para que el láser (una abreviatura de "luz amplificada por emisión estimulada de radiación") se convirtiera en una realidad.

Un problema, una solución

Sin embargo, el éxito de Maiman al estimular una barra de rubí para producir un intenso y estrecho haz de luz, alumbrándola para ello con una lámpara de flash fue, sin duda, un hito indudable, agregó.

El mercado mundial del láser registra entre US$5.000 y US$7.000 millones anualmente

Para ese momento, esta tecnología era considerada una clásica "solución en busca de un problema"; pero su habilidad para dirigir una poderosa fuente de energía de un lugar a otro, pronto abrió un mundo de posibilidades.

Actualmente, el mercado mundial del láser mueve entre US$5.000 y US$7.000 millones anualmente.

La mayor parte de esta cifra responde a láseres vendidos a la industria manufacturera para su uso en el procesamiento de materiales, pero otra buena parte del mercado utiliza el láser en sistemas de comunicación y para el almacenamiento de datos.

Futuro prometedor

Según indicó el reportero de la BBC Simon Ponsford, el láser también tiene un futuro brillante.

Los científicos creen que la luz amplificada por emisión estimulada de radiación tiene aún mucho por hacer.

Y es que al tiempo que los láseres se han vuelto más poderosos, su utilización abre muchas más posibilidades.

Actualmente existen planes de usarlo para manipular átomos y moléculas, para el despliegue de proteínas y para generar fusión nuclear.

Así, el láser promete más avances en el área de la astronomía y en la medicina, sobre todo en el tratamiento del cáncer.

Fuente:

BBC Ciencia & Tecnología

El láser cumple medio siglo

Miércoles, 03 de marzo de 2010

El láser cumple medio siglo

Este año se celebran dos aniversarios científicos: el del proyecto SETI de búsqueda de vida extraterrestre y el del láser. En ambos casos hay 50 velas, pero ahí se acaban las coincidencias. SETI aún no tiene resultados que enseñar. En cambio, el primer láser, nacido en 1960 en los Laboratorios de Investigación Hughes, en California (EE UU), de la mano de Theodore Maiman, pasó en poco tiempo de ser una curiosidad sin aplicaciones a una fuente de desarrollos tecnológicos en apariencia inagotable.

En las últimas décadas se han pedido más de 55.000 patentes relacionadas con él sólo en EE UU, y "lo más sorprendente es que aún se siguen buscando numerosas aplicaciones", ha señalado Thomas Bauer, director del Centro de Investigación en Fotónica de la Universidad de Stanford, en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS) en San Diego (EE UU).

La lista de aplicaciones es enorme. Con el láser se logran altísimas temperaturas, comparables a las del núcleo solar; también bajísimas, 10 veces más frías que la del nitrógeno líquido -lo que ha permitido crear un nuevo estado de la materia, el condensado de Bose-Einstein, en que los átomos están congelados-. Hay láseres de pulsos tan breves que permiten fotografiar el movimiento de los electrones en los átomos. En biología, química, física y medicina, el láser ha sido revolucionario. "Por ejemplo para entender la epidemia del sida", explicó Bauer: "A mediados de los ochenta se perfeccionaron las técnicas para discriminar tipos de células, basadas en el láser; sin ellas no hubiéramos podido descubrir qué células infectaba el virus".

"Claro que sabía que podría servir para las telecomunicaciones y algunas otras cosas, pero jamás podría haber imaginado lo que ha venido después", explica Charles Townes, co-autor del artículo de 1958 que sentó las bases para la construcción del láser, en una entrevista distribuida por Laserfest (ver www.laserfest.org). Desde que Townes obtuvo el Nobel en 1964, más de una docena de estos premios han estado relacionados con el láser (acrónimo en inglés de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación), cuya característica es que es una luz coherente, todos sus fotones tienen la misma frecuencia, fase, polarización y dirección.Por ejemplo, concentra gran cantidad de energía en muy poco espacio. También recorre enormes distancias sin que su haz se disperse; un láser de rubí enviado a la Luna en 1969 -que rebotó hacia la Tierra en un espejo colocado por Neil Armstrong- cubría una superficie de apenas nueve kilómetros en el suelo lunar.

Breve historia del láser

El láser de Maiman, el primero, se basaba en la emisión estimulada de átomos de rubí sintético y era tan fácil de construir que en pocas semanas fue replicado en otros laboratorios. La anécdota pone de relieve que la visión de futuro es un don muy escaso: antes de que Nature lo publicara en 1960, el artículo describiendo el primer láser fue rechazado "por una importante revista de física", cuenta Bauer. "En un principio, el éxito de Maiman pasó inadvertido para el público, y ni siquiera obtuvo mucho reconocimiento entre la comunidad científica". En 1971 ya existían las primeras impresoras láser y tres años más tarde los lectores de códigos de barras.

En la AAAS se miró sobre todo al futuro, en el que el láser, si se atiende a Edward Moses, será una auténtica salvación. Moses es responsable del mayor láser en funcionamiento, el NIF (National Ignition Facililty), recién inaugurado en el Lawrence Livermore National Laboratory. Con el NIF, que produce pulsos de casi dos millones de julios de energía, se espera construir "una pequeña estrella", dijo Moses. Se trata de reproducir la reacción de fusión nuclear que genera energía en el núcleo de las estrellas, para así disponer de "una fuente de energía inagotable, sin problemas de geopolítica, limpia y que no emite dióxido de carbono". Lo mismo se busca con el reactor de fusión experimental ITER en construcción en Cadarache (Francia). Aunque, según Moses "no somos proyectos en competencia", él estima que para antes de una década ya se habrá logrado que el NIF genere más energía que la electricidad que hay que invertir en el sistema, mientras que la fecha de ese objetivo para ITER, dice, es "entre 2025 y 2030".

Otros expertos señalan más aplicaciones futuras del láser: análisis del genoma humano completo en unas pocas horas, y aparatos de imagen con resolución como para detectar tumores incipientes.

Fuente:

El País Ciencia

Perú: DNI eléctronicos a partir de 2010

Lunes, 10 de agosto de 2009

Reniec emitirá el 2010 los DNI electrónicos

¿Nuevas tecnologías a nuestro sevicio o Destrucción de la privacidad de los ciudadanos?

Estas noticias relacionadas a nuevas tecnologías de almacenamiento de información me hacen reflexionar sobre la disponibilidad de nuestros datos. Por ejemplo, si sufrimos un accidente, es muy probable que gracias al DNI conozcan nuestro tipo de sangre, historial clínico y datos sobre personas allegadas. Pero también estos datos serían las delicias de empresas privadas que utilizarían la información para inundarnos de publicidad o, en el peo de los casos, para realizar fraudes y robos bancarios por la vía electrónica. Recordemos que los DNI tendrán "claves", peros sabemos que hay especialistas en romper estas claves (hackers). ¿Y qué pasaría si se pierde o nos roban el e-DNI? Lo más probable es que cualquier persona podría suplantar nuestyra IDENTIDAD.



Firmas digitales

El DNI electrónico tiene la capacidad de firmar.

Una firma de puño y letra podría falsificarse pero un especialista puede detectar detalles en los trazos, presión, dirección, tipos de tinta, tiempos de secado, etc. que ayudan a detectar fraudes. En el caso de una firma digital es como todo lo digital: sí o no. Si está firmado no hay lugar a dudas.

El peligro se presenta cuando se intenta usar un DNI digital en un equipo con Windows. Es bien sabido que Windows es un sistema sumamente propenso a contener todo tipo de software espía, y que en la mayoría de los casos no es detectado por los programas que dicen hacerlo (antivirus, antispyware, etc.). Si el uso del DNI electrónico se difundiera mucho, no tardarían en aparecer programas que esperaran pacientemente el momento en que el usuario insertara su DNI para utilizarlo para firmar, con todo valor legal, cualquier documento que se deseara (un contrato, un pagaré, etc.).

Una vez firmado y enviado el documento, tendría absoluto valor legal y sería casi imposible repudiarlo.

Otras debilidades

Estos DNIs requieren lectoras digitales, al igual que las tarjetas de crédito, ahora ¿qué pasaría si no funcionan las lectoras, como a veces suele ocurrir? Sería un grave problema.

Vayamos al software ¿quiénes lo diseñarán? ¿empresas públicas o privadas? Si lo desarrolla una empresa privada ¿no existirán mecanismos que, maliciosamente, puedan robar información?

Y veamos esto como un sistema, ¿qué sucedería si el sistema de la RENIEC se colgará durante unas horas? Sería un desastre, mucha gente no podría indentificarse para retirar dinero del banco o pagar servicios, se suspenderían vuelos nacionales e internacionbales, así como la atención en los hospitales del Estado.

Finalmente, Perú es un país subdesarrollado donde una tercer parte de la población no cuenta con energía eléctrica (y, obviamente, las tasas de analfabetismo digistal son altas). ¿Qué ocurrirá con estos ciudadanos? ¿cómo se podrían identificar en un futuro no tan lejano? ¿cómo podriamos identificarnos nosotros en dichos lugares?

¿Big Brother digital?

Además, pongamos que realizó gran parte de mis actividades con este DNI; es decir compras de víveres, pago de servicios (agua, luz, teléfono, cable), cobrar el salario, comprar a crédito, adquirir boletos de bús o de avión... El Estado tendrá un registro detallados d emis actividades y hábitos, ¿no se convertirá un Estado totalitario en un Gran Hermano? La herramienta podría ser utilizada por dicatores para desbaratar enemigos políticos e incrementar poder. Recordemos que también existen chips que pueden ser rastreados a través del GSP ¿y si le instalan uno de esos chips en el DNI?

Habrá que seguir con atención el desarrollo de esta nueva tecnología en otros países. Conocer Ciencia se muestra cauteloso sobre los e-DNI. En cualquier caso es necesaria mayor información.

Así informó el diario El Comercio:

El Registro Nacional de Identificación y Estado Civil (Reniec) informó que en mayo del próximo año comenzará a emitir el Documento Nacional de Identidad (DNI) electrónico.

Este contará con tecnología similar a la usada en las tarjetas de crédito y un chip que almacenará amplia información del ciudadano.

El mencionado chip contendrá las huellas dactilares del titular del documento, así como su firma digital para dar fe de que es él quien verdaderamente realiza una transacción electrónica desde una computadora.

Este documento tendría un costo similar al actual DNI, estimó el Reniec (S/.24 para obtenerlo por primera vez o para renovarlo, y S/.19 para sacar duplicado).

El presidente del Reniec, Eduardo Ruiz Botto, manifestó que la decisión de modernizar los DNI en nuestro país responde a la necesidad de dar mayor seguridad a este documento, utilizando un material blindado contra la falsificación.

España, Bélgica y Finlandia son países en los cuales sus ciudadanos ya usan documentos de identidad electrónicos con buenos resultados. En España, cerca de doce millones de ciudadanos tienen su e-DNI... ¡pero casi nadie lo sabe usar!

De acuerdo con lo informado por el Reniec, el DNI electrónico tendrá una impresión láser de alta tecnología. Además podrá ser utilizado como medio de pago en el país, para el voto electrónico no presencial y para almacenar diferentes tipos de información útil como, por ejemplo, la ficha clínica del ciudadano.

La firma digital, a diferencia de la manuscrita, está compuesta por códigos encriptados indescifrables que garantizan la validez legal de documentos y de los trámites electrónicos, como el envío de las declaraciones de impuestos vía Internet, entre otras actividades.

CON LECTOR DE TARJETA

Para utilizar el DNI electrónico en trámites por Internet se necesitará un lector de tarjetas inteligentes (“smart cards”), el cual deberá ser instalado como dispositivo de la PC. Este, según estimaciones del Reniec, podrá ser adquirido por los ciudadanos a un costo aproximado de 10 dólares.

Se espera que eventualmente sea empleado también en las cabinas de Internet, tan difundidas en nuestro medio. Los recién nacidos podrán contar con el DNI electrónico si sus padres así lo deciden.

EN PUNTOS

* Cada ciudadano tendrá dos contraseñas para utilizar su DNI electrónico. Una que le brindará el Reniec y otra personal.

* El Reniec informó que el DNI electrónico tendrá elementos de seguridad identificables por los aparatos electrónicos como las tintas reactivas, microescritura, foto fantasma, fondo de seguridad y tinta fluorescente.

* También habrá elementos de seguridad perceptibles por los usuarios: hologramas, reflejos de colores distintos como los del arco iris (iridiscencias), figuras hechas a láser, lecturas táctiles e imágenes superficiales.

* Este nuevo documento estará fabricado de policarbonato (el material usado en las tarjetas bancarias).

Fuentes:

El Comercio (Perú)

Todo lo que debes saber sobre los futuros DNI

El graffiti del siglo XXI

El graffiti del siglo XXI

• David Cuen
• 1/09/2008, 02:49 PM

El graffiti es un tema polémico que genera todo, menos indiferencia. A mí también me ha generado sentimientos encontrados. Una vez me enojé al ver pintada la pared del edificio en el que vivía (y que acababan de remodelar). Pero alguna otra vez me detuve a durante varios minutos a contemplar las creaciones de un grupo de graffiteros en un espacio destinado para tal efecto en la ribera sur del río Támesis, aquí en Londres.

Además siempre me parece sorprendente (y cargada de mensajes) la obra de Banksy, autor de la imagen superior.

Pero lo cierto es que el graffiti en propiedad privada es ilegal en muchos países del mundo. Se le ve como vandalismo, aunque también puede ser interpretado como la necesidad de expresión de una generación incomprendida, la de los adolescentes.

La tecnología tampoco es la excepción y se encuentra en ambos lados de este debate.

A favor. Quizá una de las mejores maneras de entender que se trata de un gran movimiento cultural, sea echando un vistazo al trabajo del Graffiti Research Lab. Se trata de una organización neoyorquina que realiza investigaciones para dotar al movimiento graffitero de herramientas tecnológicas que puedan sustituir a la lata de spray.

Una de esas aplicaciones, por ejemplo, es la proyección de imágenes laser en edificios públicos. Sitúan un proyector a cierta distancia de la construcción y la gente puede escribir mensajes que son reproducidos a escala gigantesca en las fachadas. Pueden ver algunas fotos si pasan por aquí.

En contra. Otros laboratorios que ayudan a quienes ven el graffiti como algo malo desarrollan productos como la pintura antigraffiti con objeto de que las tradicionales latas de spray no puedan reflejar ningún mensaje en las paredes de quienes no las desean. Buscan evitar que ocurran cosas como en la imagen de abajo (cuando el gobierno irlandés lanzó una campaña para limpiar el centro de Dublín).

En ambos casos, las investigaciones tecnológicas ayudan a defender a quienes ven al graffiti como vandalismo y a quienes lo catalogan como arte. Yo no voy a decir quien tiene la razón, pero los invito a ustedes a que den sus opiniones.

Lo que sí puedo decir es que, como amante de la tecnología me parece brillante que ésta pueda darle a los jóvenes una herramienta de expresión. Y también me parece genial que en algunas ciudades los gobiernos den espacios públicos a los jóvenes para que se expresen con o sin graffiti y con o sin tecnología.

Fuente:

Los blogs de BBC Mundo