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20 de enero de 2020

Contaminación del aire: la muerte que se respira

La mala calidad del aire en las urbes causa más de cuatro millones de muertes prematuras cada año en todo el mundo. Según la OMS, el "asesino silencioso" son las partículas más pequeñas que provienen de los coches y de la industria.

El crimen perfecto existe, sucede justo delante de nosotros y a plena luz del día, con cada inhalación de aire urbano. Más de cuatro millones de las muertes prematuras anuales en todo el mundo están relacionadas directamente con la contaminación ambiental, según la Organización Mundial de la Salud (OMS).

El asesino flota en el aire. Es tan minúsculo que casi podríamos decir que es invisible, pero su tamaño es precisamente lo que hace que sea tan peligroso. Se trata de partículas que surgen de una mezcla de sustancias sólidas y líquidas, procedentes sobre todo de la combustión de los coches o de los contaminantes de los procesos industriales. Su diámetro es apenas la cuarta parte de un grano de polen y por ello no encuentra ninguna barrera para penetrar en nuestras vías aéreas y desde ellas pasar al sistema circulatorio.
Y todo ello sucede sin que nos demos cuenta, con cada bocanada de aire. La doctora María Neira, actual Directora del Departamento de Salud Pública y Medio Ambiente de la OMS, sostiene que esa es otra de las peculiaridades que hacen que el crimen sea perfecto: "El individuo no es capaz de detectar que hay un nivel de contaminación elevado. Evidentemente, las personas con patologías ya existentes, como los asmáticos, lo van a detectar mucho antes, al igual que aquellas personas que ejercen una actividad física que requiere una capacidad respiratoria importante, pero no es una sustancia tóxica que vemos o que tocamos. Por eso la llamamos en la OMS el asesino invisible, porque muchas veces no somos conscientes como individuo y eso hace que tampoco nos protejamos como sería aconsejable".

Su incursión en nuestro organismo deja huella, y si la exposición es prolongada esa huella será imborrable. El sistema respiratorio y el circulatorio son los afectados más directos, y por eso la mayor parte de enfermedades relacionadas se ubican en ellos: la contaminación atmosférica es responsable de cerca de la mitad de las muertes por Enfermedad Obstructiva Pulmonar Crónica (EPOC) en todo el mundo, de casi el 30% de las muertes por cáncer de pulmón y de una cuarta parte de las patologías y de las muertes por ictus o enfermedad isquémica del corazón. Un corazón enfermo de polución, como rezaba la famosa canción de los años 80.



El artículo completo en: El Mundo (España)


4 de diciembre de 2019

Física: ¿Hay partículas indivisibles?

En física de partículas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de partículas fundamentales o elementales.

Registro del CMS que pudiera ser la firma de la partícula de Higgs. afp
La respuesta en realidad es muy simple porque nosotros a día de hoy sí que conocemos partículas indivisibles. Pero si filosofamos un poco habría que definir qué significa indivisible. ¿Significa que no se pueden romper o que carecen de estructura interna? En física de partículas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de partículas fundamentales o elementales. Para nosotros son partículas fundamentales aquellas en las que a día de hoy, es decir, con el rango de energías que tenemos en este momento, no se ha observado ninguna estructura interna, o lo que es lo mismo, no están compuestas por otras partículas más pequeñas. Eso son partículas fundamentales y serían, por ejemplo, el electrón y otros leptones o los quarks.
Esto que te explico es lo que hemos podido observar hasta el momento con el rango de energías de las que disponemos. Por ejemplo, en aceleradores de partículas como el LHC (Large Hadron Collider) donde yo trabajo, usamos órdenes de energía de teraelectronvoltios, es decir un billón de electronvoltios. Un electronvoltio (eV) es una unidad que correspondería a la energía necesaria para mover un electrón dentro de una diferencia de potencial de un voltio. Estaríamos hablando de cantidades de energía que traducido a longitudes de onda son del orden de 10-18 metros. Es decir podemos detectar algo tan pequeño como eso, 10-18 metros, que realmente es tan pequeño que está dentro de la escala subatómica.

Con estas energías tan altas lo que hacemos en el acelerador de partículas es colisionar haces de protones, estos haces de protones son partículas que no son fundamentales porque están constituidas por otras partículas, los quarks que son los que al final colisionan entre sí. Podríamos decir que con nuestro “microscopio electrónico de protones” en el LHC y los rangos de longitud de onda de los que podemos disponer en este momento no nos permiten observar una estructura interna de lo que para nosotros son las partículas elementales o indivisibles. Eso es lo que estudiamos, a lo que llamamos el modelo estándar de física de partículas que explica las partículas fundamentales y sus interacciones.

Hasta el momento sí hay una serie de partículas indivisibles que son estos electrones y quarks que están divididos en tres familias y que curiosamente no tenemos ni idea de por qué son tres. Además hay mucha variedad de masas pero solo la primera familia de estas partículas, los electrones, los quarks up y los quarks down son los que forman la materia ordinaria, es decir la materia de la que está hecho todo lo que conocemos. El resto de partículas indivisibles que hemos detectado, como los muones y otro tipo de quarks, tienen que ser creados en el laboratorio o a raíz de rayos cósmicos que atraviesan la atmósfera y dejan este tipo de muones o de partículas que nos llegan a nosotros.

Esto es lo que conocemos a día de hoy. Pero las personas que investigamos en física de partículas tenemos la puerta abierta a que cuando aumentemos el rango de energías que utilizamos pueda descubrirse que estas que ahora consideramos indivisibles o fundamentales no lo son en realidad sino que estén compuestas por otras que todavía no podemos observar porque no contamos con la energía suficiente. No lo sabemos. Pero igual que en el siglo XIX se pensaba que el átomo era indivisible, nosotros ahora pensamos que el electrón y los quarks lo son también, aunque no podemos estar completamente seguros.

Bárbara Álvarez González es doctora en Física Experimental de Partículas e investigadora en la Universidad de Oviedo e ICTEA (Instituto de Ciencias y Tecnologías Espaciales de Asturias).

31 de enero de 2019

Qué es la "luz líquida" y por qué se le considera el quinto estado de la materia

En el cuento "La luz es como el agua" Gabriel García Márquez narra las aventuras de Totó y Joel, dos niños que en las noches rompen las bombillas de su casa y navegan entre los caudales de luz que brotan de ellas. 


Izquierda: la luz se topa con un obstáculo antes de ser un superfluido. Derecha: la luz se topa con un obstáculo después de ser convertida en superfluido. 

"Un chorro de luz dorada y fresca como el agua empezó a salir de la bombilla rota, y lo dejaron correr hasta que el nivel llegó a cuatro palmos. Entonces cortaron la corriente, sacaron el bote, y navegaron a placer por entre las islas de la casa", escribe el Nobel.

La escena, por fantástica que parezca, no está muy lejos de la realidad.

Los científicos que estudian fenómenos cuánticos han demostrado que la luz, bajo condiciones especiales, puede comportarse como un líquido que fluye y ondula alrededor de los obstáculos que encuentra, como la corriente de un río entre las piedras.

¿Cómo lo hacen?

La "luz líquida" es una sustancia muy particular. No es sólido ni plasma y tampoco se comporta exactamente como un líquido o un gas.

Los científicos la llaman Condensado de Bose-Einstein (BEC) y la consideran el "quinto estado de la materia".
En este estado, las partículas se sincronizan y se mueven al unísono, formando un "superfluido".

"Se parece a cualquier otro líquido o gas, pero con propiedades especiales, una de las cuales es que todas sus partes están relacionadas", le dice a BBC Mundo Daniele Sanvitto, investigador del Instituto de Nanotecnología de Italia.

Los superfluídos no crean ondas, y no experimentan fricción ni viscosidad.

Tienen un "comportamiento colectivo", dice Sanvitto. "Es como un grupo de bailarines haciendo los mismos movimientos o una ola de gente marchando al mismo compás".

Así, un líquido común, al toparse con una pared rebotaría, pero un superfluido, como la luz líquida, circularía a lo largo de la pared.

" Si enviaras un chorro de estos contra una pared, la escalará en cualquier dirección y eventualmente se volverá a conectar después del obstáculo", explica Sanvitto.

¿Para qué sirve la luz líquida?

Hasta hace unos años, los superfluídos solo podían lograrse en temperaturas cercanas al cero absoluto (−273°C), pero en 2017 Sanvitto y sus colegas lograron producir luz líquida a temperatura ambiente.

Esto lo lograron usando mezclas de luz y materia, llamadas polaritones.

"Este es el primer paso para tener aplicaciones de este líquido en la vida diaria", dice Sanvitto.
Hasta el momento, los experimentos con BEC se han logrado solo a pequeña escala en los laboratorios, pero los investigadores le ven un gran potencial para transmitir información y energía sin desperdicio.

Un ejemplo sería la creación de computadores ópticos, que puedan aprovechar la interacción de las partículas de luz sin el problema de la disipación o el calentamiento de los computadores comunes. Esto hará que sean mucho más rápidos y consuman menos energía.

Esta tecnología también podría revolucionar el manejo de los láseres y los paneles solares. Incluso, como lo menciona el científico Michio Kaku en una entrevista con This Week in Science, hay quienes piensan que en un futuro los BEC podrían sentar las bases para teletransportar objetos.

Por ahora eso solo es posible en la imaginación, como alguna vez lo fue en el cuento de García Márquez…

Tomado de: BBC Mundo 

7 de enero de 2019

El gravitón, la presunta partícula que describiría todas las fuerzas de la naturaleza

Héctor Rago, astrofísico y profesor Universidad Industrial de Santander, explica cuál es la hipótesis que tiene la física teórica sobre esta presunta partícula. Una especie de "santo grial" que persiguen los investigadores.


La física contemporánea nos ha revelado la existencia del mundo subatómico, el reino de lo muy pequeño y nos ha revelado también las estrellas de neutrones y la expansión del universo, el reino de las grandes masas y enormes distancias. La tragedia de la física actual es que las descripciones que hacemos del mundo microscópico y del mundo astronómico son irreconciliables. (Lea también: ¿Viola la física el sentido común?)

Si consiguiéramos evidencias observacionales de una partícula hasta ahora hipotética, el gravitón, se allanaría el camino para conseguir una descripción unificada de todas las fuerzas de la naturaleza.

La materia a pequeña escala está gobernada por tres fuerzas fundamentales, la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y el electromagnetismo. Ellas obedecen las leyes de la física cuántica que entre otras cosas establece que las fuerzas entre las partículas se deben a intercambio de otras partículas que actúan como mensajeras. Así, la fuerza nuclear es transmitida por partículas llamadas gluones. La fuerza débil es transmitida por los bosones Z y W. Finalmente las fuerzas eléctricas y magnéticas son mediadas por fotones, paquetes de energía electromagnética, los componentes de la luz. La teoría cuántica explica todas las propiedades del mundo subatómico y los resultados de las colisiones que se producen en los grandes aceleradores. Es una gran teoría.

La otra fuerza fundamental es la gravitación, que moldea el mundo físico desde los planetas hasta la expansión del universo. En contra de lo que muchos creen, la gravitación es abrumadoramente más débil que las otras tres fuerzas. Basta un pequeño imán para levantar un clavo y vencer la atracción de toda la Tierra. La gravitación es tan débil que no juega ningún papel a escala microscópica y hace falta una enorme acumulación de materia para que la gravedad se imponga.

Disponemos de una gran teoría de la gravitación, la relatividad general. De acuerdo con ella, lo que interpretamos como fuerza gravedad es la deformación del tiempo y el espacio. Las ecuaciones de la relatividad nos hablan de fenómenos gravitacionales con una precisión exquisita.

La pregunta crucial es si existen situaciones donde coincidan lo muy masivo con lo muy pequeño, y necesitemos por tanto una versión cuántica de la gravedad. La respuesta es que sí. Las singularidades en el interior de agujeros negros o el mismísimo Big Bang requieren de una teoría cuántica de la gravitación.

Pero teoría cuántica y la relatividad general no se la llevan bien. Los intentos de cuantizar la gravedad no han sido totalmente exitosos.

Las analogías sugieren que la gravitación, es decir, la propia geometría del espaciotiempo, debe ser mediada por una partícula. Esta presunta partícula es el gravitón.

Tú estás intercambiando gravitones con la Tierra, y gracias a ese intercambio, tú pesas.
Las detecciones de ondas gravitacionales muestran que ellas viajan a la velocidad de la luz, y por tanto la masa del gravitón tiene que ser cero; además no tiene carga eléctrica, y su spin, que es una propiedad intrínseca de las partículas elementales, debe ser igual a 2. (Lea acá: La última prueba del universo que Einstein imaginó)

Detectar el gravitón directamente es una tarea ardua precisamente porque la gravedad es descomunalmente débil, el gravitón interactúa muy poco con la materia. Nuestros ojos detectan fácilmente unos cuantos fotones, pero la más sofisticada tecnología apenas se mueven cuando pasan billones de gravitones de una onda gravitacional.

Actualmente varios experimentos tratan de obtener evidencias indirectas de la existencia del gravitón, mientras que diversas teorías como las controvertidas supercuerdas, dimensiones extras, teoría de lazos tratan de prever sus propiedades.

La detección experimental del gravitón reconciliaría a la gravedad con los preceptos cuánticos, y tal vez nos conduzca a una descripción unificada de todas las fuerzas de la naturaleza: el santo grial de la física teórica que nos ha sido tan elusivo. (Lea acá: La ilusión del tiempo en nuestra cabeza)

Tomado de: El Espectador

2 de enero de 2019

¿Qué fue del bosón de Higgs?

Seis años después de anunciar su descubrimiento, el CERN detecta el tipo de desintegración más común de la partícula envuelto en ruido de fondo.


Hace diez años, la construcción de una máquina descomunal para capturar una partícula diminuta atrapó la imaginación del mundo. Bajo el CERN, un gigantesco laboratorio de física a las afueras de Ginebra (Suiza), se había construido un acelerador de partículas de 27 kilómetros de circunferencia capaz de empujar protones hasta una velocidad cercana a la de la luz. Los físicos hacían chocar aquellos haces de partículas microscópicas para reconstruir las circunstancias energéticas de los primeros segundos de vida del universo y tratar de desvelar aspectos sobre la naturaleza de la materia invisibles en condiciones normales. En aquel tiempo se llegó a fantasear con la posibilidad de que la máquina crease un agujero negro que engullese el mundo, pero salvo algún inconveniente, todo salió más o menos según lo previsto.

En 2012, los responsables del CERN anunciaron el descubrimiento del bosón de Higgs, la partícula que daba masa a todas las demás, completaba el Modelo Estándar de Física de Partículas y justificaba en buena medida una inversión de más de 5.000 millones de euros. El éxito de la búsqueda del higgs se confirmó al año siguiente cuando Peter Higgs y François Englert recibieron el premio Nobel de Física de 2013 por haber predicho la existencia de la partícula medio siglo antes. Pero aunque el trabajo grueso parecía finalizado, la validez de unos modelos físicos o de otros, de qué es exactamente la materia oscura o de si la supersimetría, en la que no solo habría un bosón de Higgs, sino muchos, puede ser la teoría que nos lleve un paso más allá en la comprensión del universo, depende de detalles.

El artículo completo en: El País (España) 

23 de septiembre de 2018

¿Es posible el teletransporte de personas?

Para hacerlo con un objeto, habría que desintegrarlo totalmente, llevar sus átomos a otro lugar y recomponerlo en su destino.

Tripulación de la nave estelar 'Enterprise', de la serie de televisión 'Star Trek', en el teletrasportador que utilizaban en la ficción.

El diccionario de la Real Academia Española (RAE) no recoge las palabras teletransporte y teletransportar. Aunque encontramos una definición de ellas en la Wikipedia, donde se dice que teletransportar es transportar un objeto de un lugar a otro sin que exista un medio físico que haga ese transporte. Si yo estoy aquí (en Córdoba) y de repente aparezco de manera instantánea en Madrid, eso sería teletransporte.

Con los conocimientos científicos que tenemos en la actualidad, el teletransporte de objetos no es posible. Pero en ciencia nunca se puede decir que algo es imposible. En el siglo XIX nadie pensaba que se podría tener un hijo a partir de la fecundación de un óvulo y un espermatozoide en un laboratorio. Así que es probable que en algún momento se puedan teletransportar personas aunque estoy segura de que yo no lo veré.

A veces leemos que ya se ha conseguido el teletransporte. Pero a lo que se refieren esas noticias es a un teletransporte cuántico, algo muy diferente del teletransporte de personas por el que preguntas. En ese caso se trata de partículas en estado cuántico que pueden viajar como si fueran ondas electromagnéticas a otro lugar, pero se trata de fotones y partículas elementales. Si hablamos de objetos, o de personas, la enorme diferencia es que no solo están formadas por partículas sino también por las interacciones entre dichas partículas.

Para poder teletransportar un objeto inanimado habría que desintegrar totalmente ese objeto; es decir, romper sus átomos, sus moléculas, etc… y todo ello se movería, llegaría a otro lugar y se volvería a recomponer en su destino. Es seguro que cuando se haga realidad el teletransporte se comenzará con objetos inanimados porque si hablamos de seres vivos, la complejidad es todavía mayor. La cuestión es que los seres vivos, sobre todo las personas, no solo estamos formados por átomos, etc…, nosotros tenemos un cerebro y en el cerebro existen una serie de conexiones: recuerdos, pensamientos o sentimientos. Es decir, tenemos una actividad bastante diferente de una piedra o una taza. Por lo tanto, deshacer un organismo vivo y que la recomposición de ese individuo dé lugar a ese mismo ser con sus mismas conexiones cerebrales me parece muy complicado.

El artículo completo en: El País (España)

1 de junio de 2018

La carrera por el ordenador cuántico

En la imagen, un físico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología sostiene un circuito que se utiliza para amplificar las señales de un detector de fotones. Crédito: Geoffrey Wheeler.

Los ordenadores cuánticos están llamados a revolucionar la computación. Su capacidad para realizar operaciones imposibles les convierte en una especie de santo grial y han desencadenado una competición que, de momento, lidera Estados Unidos. Su músculo industrial con compañías como Google o IBM no lo tienen Europa ni China, que también luchan por conseguir esta ansiada tecnología.

La principal diferencia entre un ordenador cuántico y uno convencional es la forma de procesar la información. Si las computadoras clásicas lo hacen en bits, y cada uno toma el valor de 1 o 0, los ordenadores cuánticos utilizan cúbits (o bits cuánticos), lo que significa que pueden representar a la vez tanto un 1 como un 0. Además, se correlacionan entre sí, es decir, que el valor de uno puede depender del valor de otro, lo que se conoce como entrelazamiento cuántico.

Esta revolucionaria forma de procesar la información imita a la naturaleza en sus formas más pequeñas. Partículas y otros diminutos elementos se comportan de formas extrañas, adquiriendo más de un estado al mismo tiempo e interactuando con otras partículas que están situadas muy lejos. Su comportamiento se rige por las leyes de la mecánica cuántica.

Simulando estas interacciones, los ordenadores cuánticos realizarán operaciones muy complejas y resolverán problemas que los tradicionales no tienen la capacidad de solucionar, como el cálculo de factores de números gigantes o el estudio preciso de interacciones entre átomos y moléculas. De esta forma, se espera que áreas como los nuevos materiales, el desarrollo de fármacos o los sistemas de inteligencia artificial avancen a una velocidad sin precedentes con la ayuda de esta nueva computación.

Aunque ya existen varios modelos de ordenador cuántico todavía no se ha desarrollado uno que alcance los 50-100 cúbits, con capacidades que superarían las de los ordenadores clásicos. IBM el año pasado aseguró haber llegado a los 50 cúbits pero los expertos se muestran cautos porque los investigadores de la compañía no explicaron los detalles en ninguna revista científica. Por su parte, Google afirma haber conseguido una tecnología con 72 cúbits.

“Las cosas se vuelven interesantes una vez que tenemos entre 50 y 100 cúbits que se pueden controlar por completo, por ejemplo, el entrelazamiento usado por algoritmos complejos, que muestran capacidades algorítmicas más allá de las máquinas clásicas”, señala a OpenMind Rainer Blatt, investigador del Instituto de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck (Austria).

“Esto no se ha logrado en ningún sitio pero probablemente lo veremos en los próximos años”, añade el científico.

El artículo completo en:

Open Mind

5 de diciembre de 2017

El aire de Nueva Delhi está tan contaminado que respirarlo equivale a fumar 45 cigarrillos al día


Están a punto de romper las métricas de los contadores. Nueva Delhi, capital con más de 22 millones de ciudadanos, ha superado en algunas zonas de su territorio los 451 puntos de micropartículas PM.2 según el baremo AQI. Air Quality Index es el Índice de la Calidad del Aire. Para que te hagas una idea, en Madrid nunca ha superado la barrera de los 85.

Eso implica dos cosas: que hay personas (ancianos, niños) inhalando el equivalente a 45 cigarrillos al día sin fumar ni un solo pitillo… y que la contaminación ambiental podría ser aún más grave en ciertos puntos, ya que los medidores no son capaces de registrar cantidades superiores a esa. Esto no estaba previsto.

La Organización Médica India ha declarado la catástrofe ambiental “emergencia pública sanitaria”. El Gobierno ha detenido la circulación de varias líneas de trenes, buses y aviones y ha cerrado las escuelas.
 
La noticia completa en:
 

26 de octubre de 2016

Qué son las “cuasipartículas” y cómo pueden cambiar tu vida en el futuro

Durante décadas físicos han intentado una y otra vez observar la formación de un extraño fenómeno que ocurre a una trillonésima parte de segundo en algunos materiales en estados sólido.

Saber el origen, evolución y muerte de este fenómeno puede tener grandes implicaciones en nuestras vidas. 

Esto se debe a que gracias al estudio del comportamiento de las "cuasipartículas" se podrían desarrollar procesadores cuánticos. 

Y los procesadores cuánticos tienen la capacidad de -literalmente- conseguir una aguja en un pajar en cuestión de un segundo.

Si las computadoras que tenemos te parecen muy eficientes, imagina lo que se podría conseguir con procesadores ultrarápidos.

Ahora un equipo de científicos de la universidad de Innsbruck en Austria lo logró, pudo ver el origen mismo de unas cuasipartículas.





Día perfecto de esquí


¿Y qué son las cuasipartículas? 

Son partículas capaces de viajar en estado sólido rodeadas por una nube de otras partículas que se arrastran con ella a su paso.

"Imagina a un esquiador que pasa por una nieve fresca como el polvo", le dice a BBC Mundo Rudolf Grimm, uno de los investigadores del estudio. 

"A su paso, el esquiador está rodeado por una nube de cristales de nieve y juntos forman un sistema que tiene distintas propiedades a las que pudiera tener el esquiador sin la nube".

Según el experto, estas partículas con sus nubes pueden simplificar los sistemas eléctricos "casi como magia".

Por su parte, para el profesor de física Jon Prance de la universidad de Lancaster, Inglaterra, entender el comportamiento de estos sistemas es importante para construir computadoras cuánticas.

"Lo que a mi personalmente me entusiasma porque nos permitiría simular mecánica cuántica que con los computadores que tenemos no se puede".

Esta es una aplicación para la física cuántica. Sin embargo, para nosotros, tener computadores cuánticos puede tener tantos usos como uno pueda imaginar.

El artículo completo en la BBC

27 de julio de 2014

La Teoría de Cuerdas: Una breve descripción

Cuerdas 

La supuesta estructura básica de toda la materia según la Teoría de Cuerdas es una especie de filamentos de sutil energía que, gracias a su aptitud para adoptar un número ilimitado de formas, explicaría la maravillosa variedad de todo lo que hay en el Universo, por muy grande o pequeño que sea. Una hipótesis por ahora indemostrable, pero sugerente y “elegante”

La mecánica cuántica y la relatividad general adoptan unos enfoques diferentes para ver cómo funciona el Universo. Muchos físicos creen que debe haber alguna forma o algún método de unificar estas dos teorías. Una aspirante a tal teoría universal es la Teoría de las Supercuerdas o la teoría de cuerdas, para abreviar. Vamos a dar un breve resumen de esta nueva y compleja hipótesis.

Cuerdas, y no partículas
 
Los niños de pequeños aprenden sobre la existencia de protones, neutrones y electrones, las partículas subatómicas básicas que crean toda la materia tal y como la conocemos. Los científicos han estudiado cómo estas partículas se mueven e interactúan unas con otras, pero en el proceso se ha planteado una nueva serie de conflictos.

Ejemplos de cuerdas cerradas

Ejemplos de cuerdas cerradas

De acuerdo con la teoría de cuerdas, estas partículas subatómicas no existen. En cambio, pequeños trozos de cuerda vibrante, que son demasiado pequeñas para ser observadas por los instrumentos de hoy en día, sustituyen a estas partículas. Cada cuerda puede estar cerrada en un bucle, o puede estar abierta. Cada partícula sería en realidad una cuerda vibrante, y la vibración que tenga determinará su tamaño y su masa.

¿Cómo pueden las cuerdas sustituir a las partículas puntuales?

En un nivel subatómico, existe una relación entre la frecuencia (f) a la que vibra algo y su energía (E).

E = h*f     donde h es la constante de Planck.

Al mismo tiempo, la famosa ecuación de Einstein E=m*c2 nos dice que hay una relación entre la energía y la masa.

Por lo tanto, existe una relación entre la frecuencia de vibración de un objeto y su masa. Tal relación es fundamental para la teoría de cuerdas.

El artículo completo en:

16 de diciembre de 2013

Las apuestas de Stephen Hawking

Stephen Hawking, en Los Simpsons (fuente)

El físico inglés Stephen Hawking es uno de los científicos más importantes y famosos de la actualidad. No sólo por su trabajo en cosmología, estudiando el Big Bang y los agujeros negros, sino también por su labor divulgativa; sus libros han vendido millones de ejemplares en todo el mundo. La imagen de Hawking, que está postrado en una silla de ruedas y habla a través de un ordenador desde hace décadas, es ya un icono popular que ha trascendido de los círculos científicos.

Lo que no es tan conocido es que a Hawking le encanta hacer apuestas con sus colegas sobre asuntos científicos, aunque a la vista de los resultados hay que reconocer que no se le da tan bien como la física teórica. Ya en 1975, Hawking apostó contra Kip Thorne que la fuente de rayos X Cygnus X-1 no contenía un agujero negro. En caso de ganar, Thorne conseguiría una suscripción anual a la revista Penthouse, mientras que si Hawking tenía razón obtendría una suscripción a la revista satírica Private Eye durante cuatro años. En esta ocasión podríamos decir que Hawking se cubrió las espaldas. Como él mismo explica en su famoso libro Historia del Tiempo, sería una desgracia para él si los agujeros negros no existiesen, después de todo el tiempo que les ha dedicado. En tal caso, al menos tendría el consuelo de ganar la apuesta y disfrutar de Private Eye. La apuesta todavía tiene que resolverse, aunque los científicos están seguros al 99 por ciento de que Cygnus X-1 contiene un agujero negro.

El original de la apuesta sobre Cygnus X-1 (fuente)

De nuevo Thorne, junto con John Preskill, fue el protagonista de la siguiente apuesta de Hawking en 1991. Hawking aseguraba que nunca podríamos observar directamente un agujero negro, porque nada puede escapar de él, ni siquiera la luz. Sin embargo, en 1997 se demostró matemáticamente que, bajo determinadas circunstancias concretas y muy improbables, seríamos capaces de ver el corazón de un agujero negro, un punto infinitamente pequeño con una densidad infinitamente grande. Esto es lo que se conoce en el argot como una singularidad desnuda. Hawking aceptó a regañadientes que había perdido y pagó los 100 dólares a sus colegas. También tuvo que imprimir camisetas con un eslogan admitiendo la derrota. Hawking escogió “La Naturaleza aborrece las singularidades desnudas”, lo que en parte también era una reivindicación de su punto de vista.

Representación artística de un agujero negro (fuente)

Ese mismo año, Thorne cambió de bando y se alió con Hawking, apostando ambos contra Preskill que un agujero negro destruye para siempre toda la información que cae en él. Preskill, en cambio, creía que existe un mecanismo por el que esa información sí se podría recuperar. Por increíble que resulte, se ha demostrado que Preskill tenía razón: existe un proceso, que irónicamente el propio Hawking demostró, por el cual un agujero negro se evapora muy lentamente, y al hacerlo emite parte de esa información que se daba por perdida. En 2004 Hawking hizo entrega de su regalo a Preskill, una enciclopedia de béisbol. Según el contenido de la apuesta, “el perdedor debía pagar su deuda con la enciclopedia que eligiera el ganador, de la que la información se puede recuperar cuando se desee”.

Preskill, recogiendo su enciclopedia de béisbol (fuente)

Hace algo más de una década, en 2000, Hawking se jugó cien dólares con el físico estadounidense Gordon Kane a que nunca se encontraría el bosón de Higgs, la elusiva partícula del modelo estándar que daría masa al resto de partículas elementales. Después de años de búsqueda, el LHC del CERN confirmó oficialmente su descubrimiento el verano de 2012. Poco después, Hawking admitía su derrota con un lacónico “parece ser que he perdido 100 dólares”, a la vez que felicitaba a los científicos del CERN

Fuente:

La Aventura de la Ciencia

16 de octubre de 2013

2013: El bosón de Higgs se lleva el Nobel de Física

Peter Higgs y François Englert

Cómo la materia adquiere masa a través de la denominada "partícula de Dios" fue la teoría desarrollada por Peter Higgs y François Englert.

Una hora más tarde de lo previsto y en medio de una de las expectativas mediáticas más grandes de su historia fue anunciado el Premio Nobel de Física 2013.

La distinción fue otorgada al belga François Englert y al británico Peter Higgs por su teoría de cómo las partículas adquieren masa, lo que ayuda a entender mejor el origen del Universo.
En 1964 ambos científicos propusieron la teoría de manera independiente, Englert en conjunto con su colega Robert Brout, ya fallecido.

Sin embargo, el belga y el británico sólo se conocieron en 2012, en un seminario organizado por el Centro Europeo de Estudios Nucleares, a punto de anunciar descubrimiento de la escurridiza "partícula de Dios", base de la teoría de ambos autores, según le cuenta a BBC Mundo Alan Walker, amigo y colega de Higgs, físico y miembro honorario de la Universidad de Edimburgo.

Tras el anuncio, realizado en Estocolmo por Staffan Normark, secretario permanente de la Real Academia Sueca de Ciencias, Englert dijo estar "muy feliz". "Al principio pensé que no me lo había ganado, porque no vi el anuncio", le dijo al comité del Nobel luego de que este se retrasara más de una hora.

"Estoy sobrecogido de recibir este premio y quiero agradecer a la Academia Real Sueca", comentó por su parte Higgs a través de un comunicado dado a conocer por la Universidad de Edimburgo, de la cual es profesor emérito.

"También me gustaría felicitar a todos aquellos que han contribuido al descubrimiento de esta nueva partícula, y dar las gracias a mi familia, amigos y colegas por su apoyo. Espero que este reconocimiento de la ciencia fundamental ayude a crear conciencia sobre el valor de la investigación del universo", continuó el científico británico.

clic Lea también: El hombre detrás del nombre de la "partícula de Dios"

¿Qué es el "Bosón de Higgs"?

bosón de Higgs

El Bosón de Higgs, o partícula de Dios, es la madre de todas las partículas.

Un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza, junto con los fermiones.

Y el bosón de Higgs era el eslabón perdido para comprender el funcionamiento de la masa. Y, a partir de ella, entender cómo surgió el Universo.

La masa, en palabras simples, es la medida de la materia que contiene algo: una partícula, una molécula, una flor o un caballo.

Si no tuvieran masa, todas las partículas fundamentales que componen los átomos y los caballos se desvanecerían a la velocidad de la luz y el Universo, tal como lo conocemos, no habría podido constituirse en materia.

La teoría de cómo funciona el Universo, denominada Modelo Estándar, explica su funcionamiento en un sentido amplio, desde las partículas que componen los átomos y las moléculas de la materia que vemos hasta las más extrañas.

Sin embargo, había un enorme vacío en ella: no explica por qué las partículas tienen masa.

La pieza que faltaba en el rompecabezas del Modelo Estándar es precisamente el bosón de Higgs.

Esta partícula se origina en un campo invisible que llena todo el espacio. Aun cuando el Universo parece vacío, este campo está ahí y es en el contacto con este campo que las partículas adquieren masa. La teoría propuesta por Englert y Higgs describe este proceso.

clic Lea también: (Casi) todo lo que desearía saber de la partícula divina.

El artículo completo en:

 BBC Ciencia

12 de agosto de 2013

¿Puede ser un tren puntual aunque se retrase?

Desde el blog El mundo de las ideas, en el marco del XLIII Carnaval de Física, se propone a físicos, químicos y matemáticos divulgadores explicar cuál es su película favorita. Si bien es cierto que nos deja a los pobres biólogos fuera de la convocatoria, la autora agrega que también está invitado cualquier otro interesado en el mundo de la Física, así que haré como que soy de estos últimos y escribiré algo.
La verdad es que no tengo una película favorita, pero si tuviera que citar unas cuantas creo que en el fondo tampoco sorprendería a nadie, puesto que no haría otra cosa que nombrar alguno de los grandes clásicos del cine, y los que me conozcan ya sabrán que soy un individuo con buen gusto. Posiblemente la que más veces haya visto, siendo aún un crío, sea El maquinista de La General, en la que el gran cómico Buster Keaton interpreta a un maquinista sureño que, en plena Guerra Civil Americana, se adentra en territorio enemigo para recuperar su locomotora y, de paso, rescatar a su amada secuestrada, una zorrupia detestable que previamente lo había rechazado por no alistarse en el ejército.
Así conduce una locomotora el bueno de Keaton.
¿Pero qué carajos tendrá que ver todo esto con el Carnaval de la Física, os preguntaréis vosotros? Bueno, vale, me habéis pillado. El tema no es la película favorita, sino la partícula favorita. El problema es que tampoco sé tanto del asunto como ponerme a dar lecciones de física de partículas, así que entenderéis que intentase escaquearme. Además, igual que pasa con el cine, tampoco tengo una preferida. Pero mirad, ya que estábamos con ello, podemos seguir con las clásicas. No las películas, sino las partículas.
Es curioso como al oír hablar de física y de partículas, comúnmente nos vienen a la mente nombres como protones, electrones, neutrones, muones, bosones, gluones y muchos otros nombres extraños que designan minúsculas porciones de materia inferiores al tamaño del átomo. Sin embargo, en los primeros problemas de física a los que nos enfrentamos en el colegio, nos encontramos con otras partículas totalmente diferentes, y seguirán estando ahí, machaconamente, incluso cuando lleguemos a la universidad, si es que pretendemos estudiar Física. Son las partículas clásicas, y de ellas se encarga, cómo no, la Física Clásica.
Hay un chiste que cuenta que un granjero tenía a sus gallinas enfermas. Se le estaban muriendo y no sabía bien porqué, de modo que llamó a un químico. Este hizo toda clase de análisis al agua y al pienso en busca de toxinas, pero no halló nada. 
-Lo siento, no he logrado averiguar el problema.- Le dijo.
Así pues, el granjero llamó a un biólogo, quien diseccionó un par de gallinas muertas, observó las constantes vitales de las enfermas y examinó sus heces en busca de microbios patógenos, pero tampoco logró llegar más allá que el anterior.
-Lo siento, pero no parece nada que yo pueda solucionar. - Le contestó.
Finalmente, el granjero decidió probar con un físico, quien se sentó con un cuaderno y un lápiz en una esquina del corral y empezó a garabatear ecuaciones y a hacer cálculos.
-¡Eureka! ¡Di con el problema!
-¿Y bien? ¿Qué es? - Preguntó esperanzado el granjero.
-Mmmm... lo siento,- dijo el físico- pero la solución sólo es válida para gallinas puntuales en el vacío.
Estas gallinas no parecen estar enfermas.
Este chiste ilustra muy bien algo que nos encontramos sistemáticamente en Física: la simplificación de la realidad para analizarla y resolver problemas. Ciertamente esto es algo que necesariamente se hace en todas las ramas de la Ciencia, pues abordar el mundo real en toda su complejidad es una tarea prácticamente imposible y no queda más remedio que buscar aproximaciones, pero la verdad es que si en alguna disciplina esto se lleva al extremo, es en la Física. Así es como el físico de nuestro chiste buscó la solución a un problema con gallinas reales haciendo un análisis sobre gallinas con forma de punto y situadas en un aséptico espacio vacío, carente de todas los inconvenientes de un corral lleno de mierda.
La partícula clásica o puntual no existe como objeto real y tangible, a diferencia de esas otras partículas subatómicas que estudia la física moderna. Una partícula clásica es un concepto, una abstracción que se usa para simplificar la realidad sobre el papel, como las gallinas puntuales, y poder resolver ciertos problemas. Realmente, cualquier objeto puede ser considerado una partícula, desde una estrella o una galaxia a una célula o una mota de polvo, siempre y cuando para abordar el problema que deseamos resolver no necesitemos tener en cuenta aspectos relacionados con la estructura interna de ese objeto: si su forma, tamaño, textura, color, la distribución desigual de su masa entre sus diferentes partes o la presencia de elementos móviles en este resultan ser aspectos que podemos ignorar para buscar la solución que necesitamos, podemos suponer que es, sencillamente, un punto con una masa, una velocidad y quizás alguna otra característica que pueda interesarnos tener en cuenta. 

¿Os aburren los problemas de trenes? Pues nada, ahora podéis solucionarlos a cañonazos, como Dios manda. Aquí teneis un problemita de un proyectil arrojado desde un tren en movimiento sobre otro tren en movimiento. Podéis considerar el proyectil una partícula puntual.
Todos recordaremos los aburridos problemas del colegio con trenes que se cruzan o se persiguen, como en la película de Keaton que os contaba al principio. En esos problemas, lo único que nos interesa es saber cuál es la velocidad de los trenes. ¿Qué más nos dará el número de ruedas de las locomotoras, la forma de sus chimeneas, la temperatura de sus calderas, las piruetas del maquinista o los disparos de los soldados? Si nos dicen que circulan en línea recta a una velocidad y en una posición conocidas, y lo único que queremos averiguar es dónde se encontrarán, podríamos imaginarnos que sencillamente son puntos moviéndose sobre una vía. Ciertamente, dibujar el tren al completo es más divertido, pero hay que reconocer que no es tan práctico, sobre todo si se trata de un examen y el tiempo es limitado. Sin embargo, debemos ir con cuidado; a veces las simplificaciones excesivas pueden llevarnos a soluciones que no se pueden aplicar al complicado mundo real, como ocurrió con las gallinas del chiste.
En conclusión, no sé si la partícula clásica es mi favorita, pero he querido reivindicarla en este blog, porque me da la impresión de que cuando hablamos de partículas nadie piensa en ella, y la verdad es que todos podemos ser una sobre la hoja de un examen o en un programa informático. No lo olvidéis.
Por cierto, la película es de dominio público y podéis verla en YouTube. Totalmente acosejable.


Fuente:

8 de abril de 2013

Un hito en la búsqueda de materia oscura

Experimento AMS instalado en la Estación Espacial. | ESA

Experimento AMS instalado en la Estación Espacial. | ESA
El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha logrado un hito en la investigacion de la materia oscura gracias a uno de sus experimentos -el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS)-, que ha medido en el espacio un exceso de positrones (anti-electrones) en el flujo de rayos cósmicos.

Los primeros resultados del AMS en poco más de un año de recolección de información se han presentado en un seminario del CERN y los responsables del experimento destacaron que se trata de la medición de positrones de rayos cósmicos más precisa que se ha realizado hasta ahora.

"En los próximos meses, seremos capaces de decir de manera concluyente si estos positrones son la señal de la material oscura o si tienen algún otro origen", afirmó el portavoz del AMS, Samuel Ting.

Los resultados sugieren que el AMS ha detectado un nuevo fenómeno, pero no está claro si los positrones provienen de una colisión de partículas de energía oscura, o de estrellas en nuestra galaxia que producen antimateria.

La materia oscura es uno de los mayores misterios de la física y representa un cuarto de la masa de energía del universo, pero hasta ahora ha sido imposible detectarla. La única manera de observarla ha sido de forma indirecta, a través de su interacción con la materia visible.

Detectores de partículas

El AMS está localizado en la Estación Espacial Internacional desde hace trece meses, periodo en el cual ha analizado 25.000 millones de rayos cósmicos primarios. Lo más importante es que de esa cantidad, unos 6.800 millones han sido identificados sin equívoco como electrones y su equivalente en la antimateria, los positrones.

El AMS es el espectrómetro más poderoso y sensible jamás enviado al espacio exterior y desde que empezó a funcionar ha medido un total de 30.000 millones de rayos cósmicos a energías que llegan a billones de electronvoltios.

El sofisticado instrumento está dotado de detectores de partículas que recogen e identifican las cargas cósmicas que pasan a través de él desde los lugares más recónditos del espacio, gracias al imán gigante y a la matriz de precisión con que cuenta.

Los rayos cósmicos están cargados con partículas de muy altas energías que penetran el espacio y el AMS está diseñado para poder estudiarlas antes de que interactúen con la atmósfera de la Tierra, lo que las altera.

La búsqueda de la materia oscura tiene lugar en varios experimentos paralelos, que se localizan en el espacio, así como en instrumentos localizados en laboratorios subterráneos, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que también ha sido desarrollado y es gestionado por el CERN.
Fuente:

27 de marzo de 2013

Científicos ahora aseguran que el LHC sí puede crear un agujero negro

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Pese a que hace varios meses atrás una corte alemana rechazó la idea de que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) podía crear un agujero negro, ahora dos científicos pertenecientes a la Universidad de Princeton reviven la polémica, estableciendo que a partir de la colisión de dos partículas que viajan muy rápido se puede crear un agujero negro, siendo exactamente eso a lo que se dedica el LHC en la práctica.

El tema es que anteriormente se había calculado una cierta cantidad de energía para que dicha colisión provocara un agujero negro, sin embargo, estos nuevos estudios aseguran que la energía necesaria es 2,4 veces menor a lo que se pensaba inicialmente, por lo que existiría la posibilidad de que el colisionador lograse crear un agujero negro que, sin embargo, no necesariamente destruiría la Tierra, ya que puede ser uno muy pequeño e inofensivo.

William E. East y Frans Pretorius del Departamento de Física de la Universidad de Princeton, habrían demostrado su teoría y la han publicado en el diario científico Physical Review Letters, abriendo nuevamente la discusión en torno a lo peligrosos que pueden ser los experimentos del LHC, ya que durante bastante tiempo se han conducido actividades que finalmente llevaron al posible descubrimiento del Bosón de Higgs.

De todas maneras, podemos estar tranquilos durante un buen tiempo, ya que el CERN apagó la máquina por los próximos dos años con el fin de realizar reparaciones y mejoras.

Link: El LHC sí puede crear agujeros negros (ABC)

Fuente:

FayerWayer

19 de marzo de 2013

La Antimateria: Historia de una Búsqueda



Si ayer veíamos el accésit en la modalidad de Audiovisuales en el I Concurso de Divulgación Científica del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) 2010, hoy os presento La Antimateria: Historia de una Búsqueda, que de los mismos autores, David Héctor Cabezas Jimeno y Natalia Ruiz Zelmanovitch, que fue distinguido con el primer premio en el III Concurso de Divulgación Científica del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), Proyecto Consolider-Ingenio 2010.

El vídeo presenta un repaso somero acerca de lo que conocemos y lo que desconocemos acerca de la antimateria, narrando el viaje que ha realizado la investigación científica a fin de desentrañar sus secretos.

Vía |Xakata Ciencia

14 de marzo de 2013

Científicos del CERN, "casi seguros" de haber encontrado bosón de Higgs



El colisionador de hadrones del CERN.

El colisionador de hadrones del CERN.

Los científicos de la Organización Europea de Investigación Nuclear, CERN, dicen que están cada vez más convencidos de que la partícula subatómica que identificaron en experimentos el año pasado es el largamente esperado bosón de Higgs.
 
Sin embargo, los investigadores dicen que aún no puede estar cien por ciento seguros. El bosón de Higgs - que explicaría por qué la materia tiene masa - ha sido descrito como la piedra angular que falta de la física.

Desde hace tiempo se teorizó sobre él y físicos de todo el mundo han estado compitiendo para confirmar la teoría con experimentos prácticos.
 
Fuente:
 
BBC Ciencia 
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