65 años sin Albert Einstein

Ocurrió en un día como hoy...18 de abril

1955 - Falleció 18 de abril de (76 años) Albert Einstein en Princeton (Estados Unidos), Nacimiento 14 de marzo de 1879

Ulm (Reino de Wurtemberg), fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado después suizo, austriaco y estadounidense. Se lo considera el científico más importante, conocido y popular del siglo XX.

En 1905, cuando era un joven físico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes de Berna, publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E=mc². Ese año publicó otros trabajos que sentarían algunas de las bases de la física estadística y de la mecánica cuántica.

En 1915, presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de la gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa. Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos científicos.

Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla no la entendió, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida.

Ante el ascenso del nazismo, Einstein abandonó Alemania hacia diciembre de 1932 con destino a Estados Unidos, donde se dedicó a la docencia en el Institute for Advanced Study. Se nacionalizó estadounidense en 1940. Durante sus últimos años trabajó por integrar en una misma teoría la fuerza gravitatoria y la electromagnética.

Aunque es considerado por algunos como el «padre de la bomba atómica», abogó por el federalismo mundial, el internacionalismo, el pacifismo, el sionismo y el socialismo democrático, con una fuerte devoción por la libertad individual y la libertad de expresión. Fue proclamado «personaje del siglo XX» y el más preeminente científico por la revista Time.

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Crean un líquido cuántico cien millones de veces más diluido que el agua

Para conseguir las primeras "gotas líquidas cuánticas", han creado una máquina en cuyo desarrollo han tardado dos años. THINKSTOCK

• Es también un millón de veces menos denso que el aire
• Para ello, mezcla dos gases de átomos de potasio enfriados a -273,15 ºC
• Lo han logrado científicos del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)

Científicos del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona han logrado crear a partir de átomos ultra fríos un líquido cuántico cien millones de veces más diluido que el agua y un millón de veces menos denso que el aire.

El logro científico, que publica la revista Science, utiliza un efecto cuántico para producir gotas formadas al mezclar dos gases de átomos de potasio enfriados a -273,15 grados centígrados, que es la temperatura más cercana del cero absoluto a la que se puede llegar.

"La verdad es que es un logro tan nuevo que no sabemos todavía cómo lo podemos utilizar. Hemos hecho una cosa que se había teorizado, pero que nadie se había imaginado que pudiese hacerse", ha explicado en declaraciones a Efe la profesora del ICFO Leticia Tarruell, que ha dirigido la investigación.

“Hemos hecho una cosa que se había teorizado, pero que nadie se había imaginado que pudiese hacerse.“

"El carácter ultra-diluido y las propiedades intrínsecamente cuánticas de estas gotas nos ayudan a comprender mejor el comportamiento de partículas cuánticas en interacción, y algunas características comunes al helio líquido, las estrellas de neutrones o incluso algunos materiales complejos", ha añadido la profesora. "También es posible que con esta técnica podamos hacer medidas cuánticas más precisas", ha indicado Tarruell.

Para conseguir las primeras "gotas líquidas cuánticas", el equipo de Tarruell ha creado una máquina específica, en cuyo desarrollo han tardado dos años, con la que, mediante rayos láser, han frenado el movimiento de los átomos de dos gases para enfriarlos al máximo.

La investigadora ha recordado que los líquidos y gases son dos estados de la materia habituales y que, mientras que los gases son diluidos, compresibles y ocupan todo el espacio disponible, los líquidos son densos, su volumen está bien determinado y en pequeñas cantidades forman gotas.

El líquido cuántico conseguido por el ICFO tiene los átomos muy alejados entre sí, por lo que es muchísimo más diluido que el agua de forma que, según Tarruell, "las gotas cuánticas que ocupan una cuchara, si tuvieran la misma densidad del agua, ocuparían toda una piscina olímpica". "Aunque en condiciones normales esto es sin duda imposible, a muy bajas temperaturas la materia se comporta de forma inusual y sorprendente", ha añadido.

En el trabajo, en el que han trabajado Cesar R. Cabrera, Luca Tanzi, Julio Sanz, Bruno Naylor, Philip Thomas y Pierrick Cheiney, los investigadores han demostrado que a temperaturas cercana al cero absoluto los átomos se comportan como ondas y obedecen las leyes de la mecánica cuántica y que al mezclar dos gases que se atraen entre si a esas temperaturas se forman gotas líquidas ultra-diluidas.

"Nuestras gotas cuánticas de potasio son muy similares a las gotas de agua: tienen una forma y tamaño bien definidos, y están extremadamente frías y tienen propiedades cuánticas únicas", ha especificado Cabrera.

Fluctuaciones cuánticas
De hecho, la existencia de estas gotas se debe exclusivamente a las fluctuaciones cuánticas, un efecto cuántico "sorprendente" que hasta ahora sólo había sido imaginado, pero no demostrado empíricamente, según Tarruell.

La investigadora advierte sin embargo de que, debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, los átomos que forman las gotas no pueden estar nunca en reposo absoluto "y cualquier movimiento es calentamiento", por lo que se genera una pequeña energía adicional que hace que las gotas muy pequeñas se evaporen convirtiéndose nuevamente en gas.

"Estas gotas son fascinantes porque, a pesar de ser objetos macroscópicos formados por miles de partículas, su comportamiento está totalmente determinado por fluctuaciones y correlaciones cuánticas. Al observar la transición de fase entre líquido y gas, podemos medir mejor estos efectos cuánticos", ha dicho Tarruell, que ha precisado que ahora están preparados para "hacer gotas líquidas cuánticas todas las veces que queramos".

"La mayor dificultad no ha sido que se formaran las gotas líquidas cuánticas, sino saber que se habían formado, verlas para poder demostrarlas" y para ello montaron un microscopio especial, mientras que para comprobar que era un líquido y no un gas, lo encerraron en una caja y al abrirla no se expandió como hubiera hecho un gas, sino que el líquido lo pudieron poner en otro contenedor.

Computación cuántica
Sobre el futuro del ordenador cuántico, Tarruell ha explicado que ya se utilizan "simuladores cuánticos", que son ordenadores cuánticos hechos para resolver un problema específico y que son más eficientes que un ordenador normal.

"Algún día habrá un ordenador cuántico universal que podrá resolver cualquier problema. Cuando tienes un problema y no sabes la solución, los átomos siempre encuentran la solución, sólo hay que medirlos", ha concluido la investigadora.

Fuentes: RTVE

Nuevas evidencias de la transición al blanco de los agujeros negros

Los agujeros blancos son los inversos temporales de los negros, en lugar de capturar todo en su interior, lo expulsan. / NASA.

Objetos astrofísicos identificados como agujeros negros podrían ser, en realidad, estrellas de gran densidad. Su formación sería el resultado final de múltiples transformaciones disipativas de agujeros negros en su inverso temporal, agujeros blancos, que en un corto plazo de tiempo se descoloran y dejan escapar la luz en lugar de impedir su salida, según una investigación en la que participa la Universidad Complutense de Madrid.

Tras su formación por el colapso de una nube material, un agujero negro se transforma en un corto plazo de tiempo en su inverso temporal, es decir, en uno blanco que, en lugar de impedir que las partículas de su interior escapen, las expulsa. A continuación, el material colapsado se asienta en una configuración sin horizontes.

Esta es la principal conclusión de un estudio, con participación de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), que arroja luz sobre este fenómeno que deja de ser una especulación. El trabajo, publicado en Classical and Quantum Gravity, revela que los agujeros negros identificados como tales no se comportan de la manera que la relatividad general explica y, por tanto, serían radicalmente distintos en esencia.

“Esto no es una mera especulación teórica, ya que esta transición estaría acompañada de una 'explosión' originada por la expulsión del material que formó en su primer lugar el agujero negro. Es probable que este fenómeno pueda detectarse en futuras observaciones de ondas gravitatorias”, explica Luis Garay, investigador del departamento de Física Teórica II de la UCM y uno de los autores.

“Según el estudio, la luz y las recientemente detectadas ondas gravitatorias, podrían detectarse desde observatorios", indica el investigador

El trabajo tiene como objetivo entender el efecto de las modificaciones de la relatividad general sobre los agujeros negros. “Una de las implicaciones de nuestro estudio es que la luz, y también las recientemente detectadas ondas gravitatorias, podrían de hecho escapar en determinadas circunstancias y ser detectadas en observatorios”, añade el docente. Es decir, expulsan en lugar de atrapar.

Conectando física microscópica con experimental

Garay y el resto de investigadores se han centrado en calcular el intervalo de tiempo que un agujero negro necesita para transformarse en uno blanco. “Este cálculo es esencial para entender las consecuencias físicas y observacionales de nuestra propuesta”, justifica.

El cálculo de esta cantidad se ha realizado mediante una generalización del formalismo que se usa en mecánica cuántica para describir el denominado efecto túnel. Al contrario que en mecánica clásica, las partículas en mecánica cuántica pueden seguir múltiples trayectorias virtuales para desplazarse de una posición inicial a otra final.

“En nuestro caso, existen muchas maneras en las que un agujero negro puede convertirse virtualmente en un agujero blanco, y sumando sobre todas estas posibilidades puede obtenerse una medida del intervalo de tiempo en el que esto ocurrirá”, desarrolla el investigador de la UCM.

Esta propuesta permite interrelacionar la teoría cuántica y la gravitatoria, conectando así la física microscópica del espacio-tiempo con la experimental. “Nuestro objetivo general es desarrollar esta línea de investigación hasta que podamos mejorar el conocimiento sobre la naturaleza teórica de los agujeros negros y la gravedad cuántica”, concluye Garay.

Fuentes: ABC 

Captan por primera vez el abrazo cósmico de dos gigantescos agujeros negros

Representación de los dos agujeros, situados en la galaxia «0402+379», a 750 millones de años de la Tierra - Joshua Valenzuela/UNM

Han detectado a dos agujeros negros supermasivos que orbitan entre sí. Esto ayudará a entender el proceso de fusión de galaxias

Si el amor es capaz de unir lo que parece imposible, la gravedad no se queda atrás. Gracias a ella, el Universo está lleno de galaxias en colisión, estrellas binarias, planetas rodeados de lunas o incluso asteroides formados por parejas o tríos. Recientemente, las ondas gravitacionales han demostrado que los agujeros negros se fusionan y generan un intenso colapso que resuena por el cosmos. Ahora, por primera vez, los investigadores han observado la interacción entre dos agujeros negros supermasivos cercanos, al menos en la escala de la Astrofísica. Sus observaciones han sido publicadas recientemente en la revista The Astrophysical Journal, y son muy importantes porque permitirán entender mejor a estos grandes objetos y su influencia en la evolución de las galaxias en colisión.

«Durante mucho tiempo, hemos estado tratando de encontrar una pareja de agujeros negros supermasivos en órbita como consecuencia de la fusión de dos galaxias», ha explicado Greg Taylor, investigador en la Universidad de Nuevo México (Estados Unidos) y coautor del estudio. Aunque los modelos habían predicho que algo así debía de existir, hasta ahora no se había podido ver.

Pero ahora, gracias a esta última investigación, los científicos aprenderán cosas nuevas sobre cómo un evento es capaz de alterar el espacio-tiempo e influir en la evolución de las galaxias.

15.000 millones de soles

Los dos agujeros negros, situados en la galaxia «0402+379», están a 750 millones de años luz de la Tierra y, según los científicos, tienen una masa de 15.000 millones de soles. Los agujeros negros son tan masivos, que tardan en completar una vuelta completa respecto al otro alrededor de 24.000 años.

Fotografía coloreada de la galaxia. Hay dos agujeros negros supermasivos en el centro, tal como muestran los discos de acreción y los chorros gemelos- UNM

La distancia que les separa de la Tierra hace que sea extremadamente difícil poder medir su movimiento. «Si imaginas una uña en el planeta recientemente descubierto en Proxima Centauri, a 4,2 años luz de la Tierra, que se mueva a un centímetro por segundo en su superficie, obtienes el mismo movimiento que estamos resolviendo con esta pareja de agujeros», ha explicado Roger W. romani, investigador de la Universidad de Stanford y coatuor del estudio. Por eso, en su opinión, lo que han logrado es «todo un triunfo tecnológico».

Según los autores, esta observación permite aprender mucho sobre el Universo y sobre la evolución de las galaxias. «Las órbitas de las estrellas nos proporcionaron unos importantes conocimientos sobre las estrellas», ha dicho Bob Zavala, otro de los coautores. «Ahora podremos usar las mismas técnicas para entender cómo son los agujeros negros supermasivos y las galaxias en las que residen».

De hecho, esta investigación podría ayudar a entender mejor cómo va a evolucionar la propia Vía Láctea, puesto que en cuestión de miles de millones de años «chocará» con la galaxia Andrómeda.

«Los agujeros negros supermasivos tienen una gran influencia sobre las estrellas de sus alrededores y sobre el crecimiento y la evolución de la galaxia», ha explicado Taylor. «Así que entenderlos un poco mejor y comprender qué ocurre cuando se fusionan podría ser importante para nuestra comprensión del Universo».

Estos investigadores observarán este sistema durante los próximos tres o cuatro años para afinar su estimación de la órbita, y confían en que otros investigadores traten de hacer estudios similares sobre posibles agujeros negros supermasivos en fusión.

Fuentes: ABC

Cuando el número Pi pudo ser 3,2

Este martes 14 de Marzo se celebra el Día Pi en todo el mundo - Gabriel Memmert - Wikimedia Commons

Hoy se celebra en todo el mundo el día de esta constante matemática, conocida desde los antiguos griegos pero que una vez políticos estadounidenses se empeñaron en cambiar

Este martes (día 14 del mes 3) se celebra en todo el mundo el Día de Pi, un número fascinante. Hay pruebas de que nuestros antepasados conocían desde hace más de 39 siglos (como se muestra por ejemplo en el papiro de Moscú) que el cociente entre la longitud de una circunferencia y su diámetro es una cantidad constante, independientemente del tamaño de la circunferencia. Siendo conscientes de su incapacidad para averiguar su valor exacto, utilizaron diferentes aproximaciones; por ejemplo, Arquímedes determinó que π está comprendido entre 223/71 y 22/7.

Pedro Alegría es profesor en la Universidad del País Vasco (UPV).

El símbolo que hoy se utiliza para representar la razón entre la longitud de una circunferencia y su diámetro lo adoptó por primera vez William Jones en 1706 al emplear la primera letra de la palabra griega periphereia. Este matemático se ganaba la vida dando clases en la “Universidad del Penique” (cafeterías de Londres en las que impartía conferencias a cambio de un penique).

A pesar de que Johann Heinrich Lambert demostró en 1766 que π es irracional (nombre dado a los números que no pueden escribirse como cociente de dos enteros), la historia nos permite recordar algunos personajes que han tratado de enmendar a los profesionales y han pretendido que las matemáticas discurran por derroteros erróneos. Una de las anécdotas más divertidas es la siguiente:

El 30 de marzo de 1998, el estado de Alabama promulgó una ley en la que se redefinía el valor de π como 3, en lugar de la constante irracional establecida hasta el momento. Las causas esgrimidas fueron la inutilidad de los números que no pueden calcularse con exactitud, la pérdida de autoestima de los estudiantes cuando no pueden dar una respuesta exacta y que π es una cantidad teórica solo válida en la geometría euclídea. El portavoz del estado añadía:

«I think that it is the mathematicians that are being irrational, and it is time for them to admit it. The Bible very clearly says in I Kings 7:23 that the altar font of Solomon's Temple was ten cubits across and thirty cubits in diameter, and that it was round in compass. The Bible does not say that the font was thirty-something cubits. Plain reading says thirty cubits. Period... We need to return to some absolutes in our society».

[Pienso, más bien, que los irracionales son los matemáticos y ya es hora de que lo admitan. La Biblia establece claramente en el Libro de los Reyes 7:23 que el altar del templo de Salomón medía diez codos de largo y treinta de diámetro, y que era perfectamente redondo. La Biblia no dice que fueran treinta y pico codos, sino treinta exactos. Punto. Necesitamos recuperar algunas verdades absolutas en nuestra sociedad.]

La cita bíblica aludida es la siguiente:

Hizo fundir asimismo un mar de diez codos de un lado al otro, perfectamente redondo; su altura era de cinco codos, y lo ceñía alrededor un cordón de treinta codos.(Reyes I, 7:23; Crónicas II, 4:2)

La realidad es que se trata de un bulo (votado como el número 7 entre los 100 más memorables de toda la historia) extendido por internet, fácil de introducir pero difícil de eliminar, y presentado por el físico, divulgador, humorista y escéptico Mark Boslough con motivo del April’s fool day (día de las bromas de abril). Más detalles de la noticia aparecen aquí.

Imagen conmemorativa del premio por la broma sobre π

Pero la historia no es del todo falsa. Como cuenta Arthur Hallenberg en la revista Mathematics Magazine (mayo de 1977), allá por 1897, un médico de profesión y matemático de afición, llamado Edward Goodwin, intentó persuadir a la legislatura del estado de Indiana para que aprobaran la llamada “Indiana Pi Bill”, proposición de ley número 246 donde describía su método para cuadrar el círculo que concluía con el resultado π = 3,2. Se trataba de un verdadero intento de establecer verdades científicas por vía legislativa. Por el bien de la ciencia, a pesar de que la norma fue aprobada por la Cámara de representantes de Indiana, fue rechazada por el Senado.

Aunque desde 1882 se sabía que, por el método clásico que no vamos a desarrollar aquí, era irresoluble el problema de la cuadratura del círculo, mostramos aquí el procedimiento que convenció a los representantes políticos del estado de Indiana.

Goodwin afirmaba que la razón entre la cuerda y el arco de noventa grados de una circunferencia es igual a 7/8, así como la razón entre la diagonal y el lado de un cuadrado es igual a 10/7 (datos aproximados pero falsos). Basta dibujar una circunferencia de diámetro igual a 10 en la cual se puede inscribir un cuadrado de lado 7, cada uno de cuyos lados es igual a una cuerda que corresponde a un arco de longitud 8. Por tanto, la longitud de la circunferencia es igual a 32 y la razón entre la longitud y el diámetro es igual a 32/10 = 3,2.

Sirva al menos la celebración del día de π para recordar que 3,14 es mejor que 3,2 para aproximar su valor.

El ABCDARIO DE LAS MATEMÁTICAS es una sección que surge de la colaboración con la Comisión de Divulgación de la Real Sociedad Matemática Española (RSME)

Fuentes: ABC

Gravity and electromagnetism as balanced and unified

Since gravity AND electromagnetism are unified and balanced, gravity/acceleration involves balanced inertia/inertial resistance. Therefore, inertia/inertial resistance is proportional to (or balanced with/as) gravitational force/energy; as this balances gravity and inertia; as this balances and unifies gravity AND electromagnetism. So, gravity/acceleration involves balanced resistance to/with inertia. Therefore, gravity/acceleration, inertia/inertial resistance, AND electromagnetism/energy are balanced and unified. Accordingly, electromagnetism AND gravity are in balance.

F=ma AND E=mc2 reveal that "mass" is ELECTROMAGNETISM/energy that is balanced with/as gravity/acceleration AND inertia/inertial resistance, as electromagnetism IS gravity. (c is inertial resistance, AND c2 is a balanced/relative acceleration.)

Now, all of the following is explained and true:

1) The perpetual motion of the planets around the sun is ELECTROMAGNETISM that is fundamentally AND extensively consistent with F=ma AND E=mc2. Accordingly, a given planet sweeps out equal areas in equal times; as gravity/acceleration involves balanced inertia/inertial resistance. Excellent. Gravity and electromagnetism are unified AND balanced.

2) The earth is fully spherical in relation to the full gravity of what is the fully visible sun AND also in relation to what is the fully invisible outer "space". Accordingly, half of the earth remains constantly illuminated; as gravity/acceleration involves balanced inertia/inertial resistance. Therefore, a given planet sweeps out equal areas in equal times; AND a falling cannon ball forms a sphere in relation to what is invisible AND visible space in fundamental equilibrium and balance. This is the middle distance in/of space, as gravity AND electromagnetism are unified and balanced. So, our experience of what is the full gravity of the fully visible earth/ground is necessarily balanced with the experience of what is the semi-spherical blue sky (as electromagnetism). Gravity is ELECTROMAGNETISM. The earth is a balanced middle manifestation in relation to what involves unified and balanced ELECTROMAGNETISM AND gravity. The middle distance in/of space is also represented (in a balanced fashion) as a full sphere in relation to what is then fully invisible space AND full gravity. Therefore, the middle distance in/of space necessarily, cleary, AND logically involves invisible AND visible space in fundamental equilibrium and balance consistent with the fact that it is between (and balanced in relation to) fully invisible space AND fully visible space. So, on balance, the fully spherical earth is also then (logically and consistently) understood as a balanced middle manifestation/form; as this balances attraction and repulsion. The earth AND the middle distance in/of space necessarily form or represent unified and balanced gravity AND electromagnetism/energy. Great.

3) Electromagnetism AND gravity are unified and balanced. So, the sun and photons are linked and balanced, AND the speed of light is inertial resistance. Also, energy has/involves gravity; AND energy has/involves inertia/inertial resistance. The sun, the planets, AND the photons involve balanced attraction AND repulsion. The sun involves the balanced attraction and repulsion of the planets AND the photons. The earth/ground is a balanced middle manifestation/form in relation to what constitutes gravity/acceleration AND inertia/inertial resistance in balance. This form necessarily involves balanced and unified gravity AND electromagnetism. The middle distance relation (of the falling cannon ball) is equivalently expressed as a full distance relation (as the fully spherical earth, on balance), that is in compliance with balanced attraction and repulsion, when it is understood that this manifestation is balanced between outer space AND the sun. So, the balanced attraction and repulsion of the fully spherical earth is comparatively understood as still involving gravity and electromagnetism in balance. Accordingly, the falling cannon ball and the fully spherical earth involve gravity/acceleration and inertia/inertial resistance in balance; as the middle distance in/of space AND the full distance in/of space are linked and balanced; as gravity AND electromagnetism are unified and balanced.

4) Balance and completeness/extensiveness go hand in hand. Gravity is electromagnetism. The planets, the photons, the sun, and falling objects consistently demonstrate gravity/acceleration and inertia/inertial resistance in balance, as this involves balanced and unified electromagnetism AND gravity.

5) The eye experiences electromagnetism in a linked and balanced fashion as the fully visible body experiences full gravity, as the full distance in/of space AND the middle distance in/of space are balanced in relation to electromagnetism and gravity. Indeed, touch and feeling blend as one. Gravity is electromagnetism.

6) In dream experience, bodily/visual experience is visible AND invisible in balance; as dream experience is always that of the middle distance in/of space consistent with equivalent and balanced gravity and electromagnetism. Dreams balance being AND experience. So, dream experience is/involves true/real quantum gravity.

7) The falling man feels no gravity, as the feeling of gravity by the man who is standing on the earth/ground involves balanced inertia/inertial resistance; as gravity is ELECTROMAGNETISM. So, gravity/acceleration involves balanced inertia/inertial resistance consistent with what is necessarily our experience of the middle distance in/of space. Magnificent !!!

8) Photons/the speed of light involve balanced inertia/inertial resistance in relation to the sun. The sun and photons both involve linked and balanced attraction and repulsion. Inertia/inertial resistance is balanced with/as gravity AND electromagnetism, as the very center of the sun can now be understood down to a point. The ultimate unification (and understanding) of physics combines, balances, and includes opposites, as balance and completeness go hand in hand. It is very important to carefully consider something versus nothing. Outer "space" involves full inertia, AND it is fully invisible AND black. It is important to carefully consider how/that motion is relative.

By Frank DiMeglio

Científicos españoles inventan un simulador cuántico que recrea fenómenos físicos imposibles

Estructura molecularGetty Images

• En él, las partículas no respetan las leyes fundamentales de la naturaleza
• Permite viajes al pasado y velocidades mayores que la de la luz
• Ayudará a la creación de ordenadores más potentes y de nuevos fármacos

“El teatro de lo imposible”. “La ciencia ficción de la física”. Así es como el investigador Enrique Solano llama a su último descubrimiento: un simulador cuántico que permite recreaciones en las que las partículas no respetan las leyes fundamentales de la naturaleza.

Para explicar sus experimentos y sus modelos de predicción cuánticos, el físico recurre al símil con el teatro: “No nos cuesta entender que un actor suba al escenario y finja ser otro. Si Juan Pérez hace de Hamlet, niega su esencia para interpretar un personaje. Tendrá que amar, sufrir o morir sin que realmente ocurra eso”.

Con las partículas pasa lo mismo. El equipo de científicos que Solano lidera en la Universidad del País Vasco ha logrado introducir conceptos de ficción en el mundo de la materia inerte. Una propuesta asombrosa: el simulador puede estudiar fenómenos cuánticos imposibles como viajar al pasado en el tiempo, invertir el orden de la causa y el efecto, o moverse a una velocidad mayor que la de la luz.

Un átomo imita a otro átomo

Hasta ahora, se había demostrado que gracias a este aparato, el simulador cuántico, un átomo puede imitar a otro. La simulación cuántica podría conseguir un día que un átomo de oro actúe como un átomo de cobre; es decir, como si fuese un actor, que se niega a sí mismo y manifiesta las propiedades y los comportamientos de otro, explica el profesor. Lo curioso es que el átomo no deja de ser un átomo de oro, ni tiene las propiedades de un átomo de cobre, sino que simplemente las simula.

Pero, ¿por qué y para qué tiene una partícula que fingir ser otra? Estudiar un fenómeno cuántico -se trata de un mundo de escala inferior a la nanoscópica- es extremadamente complejo porque un átomo cualquiera almacena una cantidad muy grande de información y tiene infinitud de posibles variables. Ni aunque se juntasen todos los ordenadores que existen se podrían realizar los cálculos necesarios.

Por eso, la simulación cuántica, inventada por el Premio Nobel de Física del año 1965, Richard Feynman, propone utilizar a la naturaleza para estudiar a la propia naturaleza. Un átomo de oro imitando a uno de cobre sí puede dar las respuestas que busca esta rama de la física. “Es un salto”, dice el investigador, “supone lograr que la complejidad imite a la complejidad”.

Este aparato, que funciona con láseres y fotones (partículas de luz), puede conseguir que un átomo que se mueve muy despacio, a milímetros por segundo, se comporte como si se estuviese moviendo a la velocidad de la luz. Esto en realidad no ocurre, el átomo nunca llega a experimentar ese movimiento, pero lo imita y así, los científicos pueden estudiar las propiedades que manifiesta.

El teatro de la física imposible

Pero el salto ahora es todavía mayor. Hasta el momento, la naturaleza imitaba a otra parte de la naturaleza. Con los últimos avances hechos por el grupo de Solano en Bilbao, este simulador cuántico de sello español va más allá y consigue que las partículas recreen cosas imposibles. Acciones contrarias a las leyes “más sagradas”, las que se cumplen en todos los rincones del universo conocido: la física cuántica y la relatividad.

Es el teatro de la física imposible: en él, las moléculas y los átomos falsifican las leyes fundamentales de la naturaleza. Simulan que viajan en el tiempo, que se mueven a velocidades superluminales y que violan las leyes de la causalidad -las reacciones llegan tras las acciones-.

“Es como cuando vamos al cine y observamos efectos especiales. En realidad, las partículas no rompen las leyes de la física cuántica ni contradicen la teoría de la relatividad, es una ficción que nosotros observamos igual que un espectador contempla a Superman”, aclara el investigador.

Esta especie de ciencia ficción permite estudiar gran cantidad de variables y explorar numerosas propiedades del mundo cuántico. Entre otras cosas, el simulador podrá ayudar a la creación de ordenadores cuánticos millones de veces más potentes que los actuales. Y también podrá ser fundamental a la hora de diseñar moléculas que no existen en la naturaleza y, por ejemplo, usarlas como nuevos fármacos.

"Se pueden estudiar características y comportamientos inalcanzables de otra manera", sentencia el físico. Pero más allá de las aplicaciones prácticas, para Solano lo fascinante es la experiencia sensorial y el descubrimiento en sí mismo: la naturaleza es capaz de negarse a sí misma y puede imitar acciones que contradicen sus propias leyes fundamentales.

Sean bienvenidos al teatro cuántico de la física imposible.

Fuentes: Rtve.es

Uno de cada cinco ‘soles’ tiene una ‘Tierra’ en la zona habitable

¿Son frecuentes los planetas habitables en el universo? Parece que más de lo que pensaban los científicos, según las observaciones del satélite Kepler de la NASA. La nave ya no está operativa, pero los datos que recogió durante sus cuatro años de misión han permitido deducir que una de cada cinco estrellas similares al Sol tiene un planeta con tamaño similar al de la Tierra y está en la zona habitable. Esto podría conducir a la presencia de vida en la superficie de estos exoplanetas.

Astrofísicos de la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Hawái en Manoa –ambas en EE UU–, han llegado a esta conclusión tras efectuar un análisis estadístico de todas las observaciones de Kepler. Así han estimado cuantos de los 100 mil millones de estrellas en nuestra galaxia tienen planetas potencialmente habitables.

UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA EN BERKELEY

"Lo que esto significa es que, cuando se mira hacia los miles de estrellas en el cielo nocturno, la más cercana estrella similar al Sol con un planeta de tamaño a la Tierra sitado en la zona habitable está probablemente a tan sólo 12 años luz de distancia y se puede ver a simple vista; por lo que es increíble", destaca el estudiante de Berkeley Erik Petigura, que ha dirigido el análisis de los datos y el estudio que publica PNAS.

Fuente: SINC

Espectros de meteoritos para estudiar la superficie de asteroides primitivos

Cóndrulos del meteorito Graves Nunataks (GRA) 95229 vistos bajo el microscopio de luz transmitida./ CSIC

Investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y otros centros internacionales han obtenido gráficos de la capacidad reflectiva de condritas carbonáceas, un tipo de meteoritos. El estudio ayudará a las futuras misiones espaciales destinadas a traer a la Tierra muestras de asteroides primitivos.

Un equipo internacional liderado desde el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) ha obtenido espectros de reflectancia de un grupo de meteoritos, llamados condritas carbonáceas, que resultan de utilidad para caracterizar la superficie de asteroides primitivos.

El estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, aporta datos sobre cómo muestrear materiales prístinos del sistema solar en futuras misiones de exploración de pequeños asteroides.

"El trabajo aporta datos sobre cómo muestrear materiales prístinos del sistema solar"

Un espectro de reflectancia es un gráfico de la capacidad reflectiva de una superficie para las distintas longitudes de onda o colores del espectro electromagnético. Por tanto, proporciona información sobre la capacidad reflectiva de estos materiales frente a la luz que reciben del Sol. En el caso de los grupos de meteoritos primitivos analizados, los espectros ayudan a caracterizar los asteroides de los que provienen, ricos en agua y materia orgánica.

Entre las condritas carbonáceas estudiadas en este trabajo destacan algunas históricas (Allende, Cold Bokkeveld, Murchison, Orgueil y Tagish Lake), así como raros ejemplares recuperados en la Antártida, proporcionados por el Johnson Space Center de la NASA.

“Son una clase de meteoritos íntimamente asociada con asteroides, y posiblemente cometas, formados hace unos 4.565 millones de años en las regiones más externas del Sistema Solar. En su composición no sólo encontramos diminutos agregados rocosos, sino también materia orgánica y agua, que hacen que sean los materiales con composición más cercana a la de nuestro Sol. Podríamos considerarlos auténticas piedras Rosetta para la ciencia, ya que han preservado en su interior los primeros componentes del Sistema Solar”, explica Josep Maria Trigo, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio.

Los espectros, obtenidos por los científicos en el Centro de Investigación en Nanoingeniería de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), abarcan longitudes de onda comprendidas entre las 0,2 y las 20 micras y revelan bandas de absorción de agua, minerales hidratados y compuestos orgánicos. “Hemos empleado dos espectrómetros que permiten medir de manera precisa la reflectividad de estos materiales en un amplio rango espectral”, señala el investigador de la UPC Jordi Llorca.

Interés químico y astrobiológico

Los asteroides de los que proceden los meteoritos estudiados son objetos pequeños, muchas veces de pocos kilómetros o cientos de metros de diámetro, lo que los convierte en difíciles de descubrir y peligrosos. De hecho, la presencia de carbono en la matriz que compacta los meteoritos hace que sean muy oscuros, ya que apenas reflejan entre un 5% y un 10% de la radiación solar.

“De ahí que estos asteroides sean difíciles de monitorizar en el espacio. Además, sus componentes tienen un interés astrobiológico al haber llegado a la Tierra en grandes cantidades hace unos 3.900 millones de años, durante los procesos de enriquecimiento químico del planeta como consecuencia de la migración de Júpiter y Saturno, que causó la dispersión gravitatoria de miles de objetos helados que se habían formado en las regiones externas del denominado cinturón principal de asteroides”, señala Trigo.

Los investigadores esperan que este trabajo sea útil para las futuras misiones espaciales como OSIRIS-REx de la NASA, Hayabusa 2, de la Agencia Espacial Japonesa JAXA, y Marco Polo-R, de ser finalmente aceptada por la Agencia Espacial Europea el próximo mes de enero. “Poder estudiar las propiedades reflectivas de estos meteoritos supone una oportunidad única para comprender mejor la historia escrita en estas muestras únicas del sistema solar primitivo”, señala el investigador Carles Moyano.

Fuente: SINC

Hallado el púlsar más cercano a un agujero negro supermasivo

Vista con múltiples longitudes de onda del campo de SGR J145-2900 y Sgr A*. La imagen azul muestra la vista del centro galáctico de XMM-Newton 6.4 keV y el cuadro negro,a una caja de 500 X 500 alrededor de la posición del magnetar. / CSIC

Un equipo internacional liderado por el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) ha descubierto el púlsar más cercano a un agujero negro supermasivo conocido hasta el momento. Se trata del SGR J1745-2900, detectado por una potente emisión de rayos X desde la dirección de Sagittarius A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo que reside en el centro de la Vía Láctea, a unos 26.000 años luz del Sistema Solar.

El 24 de abril de 2013, el satélite Swift detectó la poderosa emisión de rayos X. En un principio fue interpretada como una llamarada procedente del centro galáctico, pero un día después se observó una corta emisión de rayos X desde una posición consistente a la de Sgr A*, con un espectro y duración muy similar a la de un magnetar, una estrella de neutrones con campos magnéticos muy intensos.

Se trataba de SGR J1745-2900, un joven púlsar con naturaleza de magnetar y con un período rotacional de 3,76 segundos. Se ha calculado que existe un 90% de probabilidades de que esté orbitando alrededor del agujero negro. Para monitorizar su actividad y detectar su posición respecto a la de Sgr A*, los científicos emplearon el observatorio espacial Chandra de rayos X de la NASA.

“Gracias a la resolución angular de este telescopio, uno de los más potentes que tenemos en el espacio, pudimos detectar el nuevo magnetar, justo donde habíamos localizado días antes la fuente de la llamarada. Además, concluimos que al magnetar y al agujero negro supermasivo les separan entre 0,1 y 2 pársercs, que equivale a 0,3-6 años luz”, explica Nanda Rea, investigadora del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), en Barcelona.

La naturaleza de este púlsar tan cercano a Sgr A* sugiere, según los investigadores, que hay en la Vía Láctea tantos magnetares como púslares, o que la región central de la galaxia es un caldo de cultivo para la formación de magnetares, posiblemente por su alta densidad de estrellas supermasivas.

El púlsar podría estar situado dentro del disco de estrellas jóvenes y masivas observado alrededor del centro de la galaxia. “SGR J1745-2900 no es sólo el primer púlsar hallado a una distancia sub-pársec, sino que además supone la primera estrella de neutrones conocida que podría formar un sistema binario con un agujero negro”, resalta Rea.

Fuente: SINC

Las enanas blancas esconden información sobre las fuerzas oscuras

La enana blanca Sirius B tiene un tamaño similar a la Tierra. / Wikipedia

Investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y otros centros internacionales han descartado multitud de parámetros posibles para los fotones oscuros –un tipo de materia y energía oscura– con la ayuda de las enanas blancas. En algunos aspectos, el brillo de estas estrellas moribundas aporta más datos sobre las fuerzas oscuras que los que facilitan los laboratorios terrestres.

Las enanas blancas representan la última etapa de la vida de las estrellas de masa pequeña o intermedia (menos de 10 veces la masa del Sol) y las medidas de su luminosidad permiten seguir de forma precisa su enfriamiento y el comportamiento de las partículas, de acuerdo al modelo estándar de la física. Cualquier desviación de los datos previstos ofrecería pistas a los científicos de lo que puede haber más allá, como la materia y la energía oscura.

“La velocidad de enfriamiento de las enanas blancas es medible, incluso en tiempo real si aceptamos como tal observaciones efectuadas a lo largo de 30 años, por lo que la presencia en su interior de cualquier fuente o sumidero extra de energía perturbaría este ritmo de enfriamiento y permitiría detectarla”, explica Jordi Isern, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC).

"El brillo de las enanas blancas ayuda a poner a prueba nuevas teorías y acotar parámetros"

A partir de esta idea, Isern y otros investigadores de Europa y EE UU proponen seguir este método “indirecto y poco costoso” de estudiar el brillo de las enanas blancas para poner a prueba la validez de nuevas teorías y acotar los rangos de sus parámetros. El trabajo se publica en la revistaPhysical Review D.

En concreto, los científicos se han centrado entre qué valores pueden moverse los fotones oscuros o pesados, llamados también así por tener masa –a diferencia de los fotones convencionales– y poder interactuar con la materia ordinaria. Estas partículas hipotéticas, relacionadas con la versión ‘oscura’ del electromagnetismo, solo se podrían detectar de forma indirecta cuando se desintegran en electrones y antielectrones (positrones).

“Muchos de los intentos de ampliación del modelo estándar se basan en la introducción de nuevas interacciones, las cuales utilizan como mediadores los fotones oscuros, que si existen, pueden ser creados en el interior de las enanas blancas y escapar libremente, comportándose como un sumidero de energía que perturba la evolución de la estrella”, explica Isern.

Nacimiento de una enana blanca (punto luminoso del centro) en la nebulosa planetaria Dumbbell. / Telescopio Joan Oro - Observatori Astronomic del Montsec

Enanas blancas y laboratorios terrestres

Los investigadores han demostrado que este efecto permite descartar un amplio abanico de posibles masas e intensidades de acoplamiento bajo condiciones que son imposibles o muy difíciles de alcanzar en los centros de investigación de la Tierra.

A pesar de lo útiles que resultan las enanas blancas en la exploración de las fuerzas oscuras, los resultados del trabajo reflejan que para estudiar otras partículas hipotéticas más allá del modelo estándar –como los neutralinos de los modelos de supersimetría o los axiones de algunas teorías cuánticas–, lo laboratorios terrestres, como el CERN, siguen siendo mejores.

En cualquier caso las enanas blancas aportan datos de gran interés para los astrofísicos, incluida su capacidad para proporcionar información sobre el pasado de las galaxias, como su edad, ritmo de formación estelar o los restos de galaxias vecinas que fueron capturadas por la Vía Láctea.

El desarrollo de las estadísticas de la mecánica cuántica y la física nuclear en el siglo XX permitió descubrir que estas estrellas moribundas no se sostienen por reacciones termonucleares, sino por la presión que ejercen los electrones ‘degenerados’ (una propiedad microscópica de superposición cuántica) antes de que las enanas blancas se conviertan en un cadáver estelar.

Fuente: SINC

Einstein supera la prueba más dura

ESO
Impresión artística del púlsar y su estrella compañera 

Científicos comprueban la teoría de la relatividad general como nunca antes, en una estrella de neutrones que pesa el doble que el Sol y rompe todos los récords

A Einstein no le rechistan ni las estrellas, por muy pesadas que sean. Al menos de momento. Casi cien años después de que fuera formulada, científicos han puesto a prueba la teoría de la gravedad de Einstein -la relatividad general- de una forma imposible hasta el momento, en un laboratorio cósmico único. Está formado por una estrambótica pareja, la estrella de neutrones más masiva encontrada hasta el momento y su compañera, una estrella enana blanca que gira a su alrededor. Las nuevas observaciones encajan exactamente con las predicciones de la relatividad general y son inconsistentes con algunas teorías alternativas. La investigación, llevada a cabo por un equipo internacional dirigido por el Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn (Alemania), ha merecido aparecer publicada en la revista científica Science.

Los científicos descubrieron un exótico objeto doble a 7.000 años luz de la Tierra, formado por una pequeña pero pesadísima estrella de neutrones que, desbocada, gira 25 veces por segundo sobre sí misma. Este astro es orbitado cada dos horas y media por otra estrella, una enana blanca.

El púlsar, al que los astrónomos han puesto el complicado nombre de PSR J0348+0432, es en realidad un cadáver, los restos de una explosión de supernova, dos veces más pesado que el Sol, pero con solo 20 kilómetros de diámetro. La gravedad en su superficie es más de 300.000 millones de veces más fuerte que la de la Tierra y, en su centro, cada volumen equivalente a un azucarillo cuadrado pesa más de mil millones de toneladas concentradas. Su compañera, la estrella enana blanca, solo es un poco menos exótica: es el brillante resto de una estrella mucho más ligera que ha perdido su atmósfera y se enfría lentamente.

John Antoniadis, estudiante de doctorado del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, y autor principal del artículo, estudiaba el raro sistema con el telescopio VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO) cuando se dio cuenta de que el púlsar era extraordinario. «Es el doble de la masa del Sol, lo que la convierte en la estrella de neutrones más masiva conocida hasta el momento y, al mismo tiempo, en un excelente laboratorio de física fundamental», explica.

    

Teorías en competencia

Y aquí es donde comienza la parte más interesante. La teoría de la relatividad general de Einstein, que explica la gravedad como una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo creada por la presencia de masa y energía, ha superado todas las pruebas desde que fue publicada por primera vez hace casi cien años. Pero muchos científicos creen que no puede ser la explicación definitiva, así que han concebido otras teorías que hacen predicciones diferentes a las que plantea la relatividad general y que, según dicen, se podrían demostrar en campos gravitatorios extremadamente fuertes que no pueden encontrarse en el Sistema Solar. 

 Pues bien, ahora tenían una magnífica oportunidad de quitarle la razón a Einstein y no han sido capaces. El nuevo púlsar es un objeto de gravedad verdaderamente extrema, incluso comparado con otros púlsares que han sido utilizados en pruebas de alta precisión de la relatividad general. No existe un campo de pruebas mejor. Una pareja tan cercana entre sí emite ondas gravitacionales y pierde energía. Esto hace que el periodo orbital cambie ligeramente y las predicciones de este cambio hechas por la relatividad general y otras teorías competidoras son diferentes. ¿Cuál fue el resultado? «Nuestras observaciones en radio eran tan precisas que ya hemos podido medir un cambio en el periodo orbital de 8 millonésimas de segundo por año, exactamente lo que predice la teoría de Einstein», afirma Paulo Freire, otro miembro del equipo. En efecto, una vez más, el físico alemán vuelve a ganar.




Fuentes : abc.es

Primera transmisión segura por codificación cuántica desde un avión a la superficie terrestre

El Dornier 228 aviones usados en los experimentos. La cúpula de cristal que aloja el telescopio puede ser vista en la base del fuselaje.


Se ha logrado por vez primera transmitir con éxito un código cuántico seguro a través de la atmósfera desde un avión hasta una estación terrestre.

A diferencia de la comunicación basada en los bits clásicos, la criptografía cuántica emplea los estados cuánticos de fotones individuales para el intercambio de datos. Muchos físicos cuánticos asumen ya que es viable desde el punto de vista práctico transmitir claves secretas utilizando criptografía cuántica en comunicaciones vía satélite.

 

El telescopio móvil en el avión automáticamente rastrea la posición del receptor a base de tierra. Las señales ligeras entrantes y salientes son dirigidas por un túnel en la base del avión.






El telescopio a base de tierra, con cámaras y fuentes de la luz de láser para colocación de precisión automática. Para reducir el nivel de la luz vaga, la estructura normalmente abierta fue rayada con la tela negra.








El Principio de Incertidumbre de Heisenberg limita la precisión con la que es posible determinar simultáneamente la posición y el momento de una partícula cuántica, pero dicho principio también se puede aprovechar para la transferencia segura de información. Al igual que su homóloga clásica, la criptografía cuántica requiere una clave compartida con la que los comunicantes legítimos codifican y decodifican los mensajes. No obstante, la seguridad de la distribución de claves cuánticas goza de la garantía extra aportada por fenómenos de la mecánica cuántica. Como los estados cuánticos son frágiles, si un intruso intercepta la clave, esto altera las propiedades de comportamiento de las partículas y resulta por tanto detectable.

Esta estrategia de cifrado cuántico ya ha comenzado a ser usada por algunas agencias gubernamentales y hasta por alguna entidad bancaria, aunque no sea algo que se haya divulgado mucho, debido a razones obvias de seguridad. Los datos se envían a través de cables de fibra óptica o de la atmósfera. Sin embargo, la distribución de claves ópticas a través de estos canales está limitada a distancias inferiores a 200 kilómetros, debido a que la señal sufre pérdidas a lo largo del camino. En 2007, el equipo del físico Harald Weinfurter de la Universidad Ludwig-Maximilian de Múnich, Alemania, logró transmitir una clave a través de 144 kilómetros de espacio libre entre estaciones terrestres en las islas españolas de Tenerife y La Palma.


Parte del sistema óptico del telescopio. La mitad inferior del sistema analiza y reconstruye la señal clásica procedente del avión y regula la orientación del telescopio. Los módulos usados para criptografía cuántica están en la parte superior. (Foto: LMU)
 
Ahora, un equipo encabezado por Weinfurter y Sebastian Nauerth de la citada universidad, en colaboración con la Agencia Espacial Alemana (DLR), ha logrado transmitir ópticamente información cuántica entre una estación terrestre y un avión en pleno vuelo. Ésta es la primera vez que se ha usado criptografía cuántica para comunicación con un transmisor móvil.

En el experimento, se enviaron fotones individuales desde el avión al receptor terrestre. El desafío era asegurarse de que los fotones pudieran ser dirigidos con precisión hacia el telescopio terrestre a pesar del efecto de las vibraciones mecánicas y las turbulencias del aire. Con la ayuda de espejos que podían ajustar su posición con rapidez, se logró la precisión necesaria, incluso a una distancia de unos 20 kilómetros. 

    
La trayectoria de vuelo siguió durante el cambio de la llave cuántica.

A modo de referencia, si Guillermo Tell hubiera tenido la misma precisión de tiro que la exhibida en el enlace de comunicación cuántica de este experimento, habría acertado con su flecha a la manzana depositada sobre la cabeza de su hijo disparando desde tan lejos como medio kilómetro.

Información adicional


Fuentes : LMU Munich

Las estrellas guardan "memoria" de su infancia en las etapas finales

Gráfico que muestra los distintos caminos evolutivos de las estrellas dependiendo de su masa. Fuente: NASA/CXC/M. Weiss

Se ha descubierto que una característica presente al inicio de la vida de las estrellas desaparece durante su etapa adulta para emerger de nuevo en las fases de estrellas de neutrones y enanas blancas
 
A lo largo de su vida, las estrellas sufren cambios en su masa, presión, composición y estructura interna para, al agotar su combustible y dependiendo de su masa inicial, dar lugar a un objeto compacto como una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro. Podría pensarse que esta agitada evolución, que incluye episodios explosivos como el de supernova en el caso de estrellas masivas, debería impedir que las estrellas conservaran al final de su vida características de sus primeras etapas. Sin embargo, un estudio realizado por Antonio Claret, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), concluye que, en cierto sentido, las estrellas tienen "recuerdos".

Esta memoria (en términos matemáticos, la función gamma) guarda relación con tres parámetros estelares: por un lado, la energía potencial de la estrella, que surge del hecho de que sea una esfera de gas autogravitante; por otro, su momento de inercia, que describe su resistencia a girar y está ligado a cómo se distribuye la masa en su interior (algo parecido al caso de una patinadora, que puede modificar su velocidad de rotación estirando o contrayendo los brazos); y, finalmente, el grado de compacidad.

"Hemos estudiado el comportamiento de gamma desde las primeras fases hasta los estadios finales de la evolución estelar y concluimos que, si bien dicha función es invariable hasta las primeras etapas de la secuencia principal, o etapa juvenil, después pierde por completo esa constancia durante la etapa adulta, varía drásticamente y puede tomar valores miles de veces mayores que al inicio de la vida de la estrella”, apunta Antonio Claret (IAA-CSIC).

Pero lo verdaderamente fascinante reside en que, tras las fases finales de la etapa adulta y los procesos violentos que se producen cuando las estrellas agotan su combustible, cuando estas alcanzan su fase de objeto compacto (sea enana blanca o estrella de neutrones) recuperan ese valor constante que presentaban en su infancia. "Es curioso que esta función se pierda para reaparecer en las fases finales. Parece comportarse como un fósil: después de virtualmente desaparecer, vuelve a escena y nos aporta información sobre el organismo original", señala Claret.

El estudio realizado por Claret, y que se difunde a través de dos artículos científicos, indaga también en las razones por las que ese valor constante desaparezca para volver a surgir al final de la vida de las estrellas. Y se halla una correlación entre la cantidad de energía que se genera en el núcleo de una estrella y las variaciones en la función gamma. "Hemos extendido también esta investigación a planetas gigantes, de entre una y cincuenta veces la masa de Júpiter, y siguen la misma pauta, con la diferencia de que permanece constante a lo largo de toda su vida porque carecen de actividad nuclear. Parece realmente ser una función universal", concluye Claret (IAA-CSIC).


ESTRELLAS DE NEUTRONES

Esta investigación ha resultado de especial interés en el caso de las estrellas de neutrones, un tipo de objetos extremadamente compactos que pueden contener una masa equivalente a la del Sol concentrada en un diámetro aproximado de catorce kilómetros.

Las estrellas de neutrones constituyen un posible final en la vida de una estrella masiva que, tras expulsar todas sus capas en una explosión de supernova, solo conserva el núcleo. Si la masa de la estrella progenitora es menor que unas veinte masas solares dará lugar a una estrella de neutrones, mientras que si supera ese límite se contraerá hasta que su densidad se vuelva infinita y produzca finalmente un agujero negro.

"El hecho de que la función gamma se recupere incluso después de una explosión de supernova resulta sorprendente", afirma Claret (IAA-CSIC). Gracias a este estudio, el investigador ha establecido un criterio de estabilidad para las estrellas de neutrones, que no solo define qué condiciones deben cumplir para conservar la estabilidad y no colapsar en un agujero negro, sino que además permitirá seleccionar, entre los modelos disponibles, cuál describe mejor la estructura interna de estos objetos. "Actualmente estamos investigando las implicaciones de dichas propiedades en el umbral de la formación de agujeros negros", adelanta.




Fuentes : Instituto de Astrofísica de Andalucía

Observado: El Arrebato antes de la explosión

La nebulosa del Cangrejo, como otras, es el fruto de una supernova. (Foto: NASA/CXC/SAO/F. Seward et al.)

Antes de convertirse en supernova, algunas grandes estrellas sufren una especie de "miniexplosión", lanzando al espacio una buena porción de su material. Aunque varios modelos predicen este comportamiento, y las evidencias obtenidas de algunas supernovas apuntan en esta dirección, en realidad las observaciones de tales estallidos previos a las explosiones han sido muy inusuales. En una nueva investigación dirigida por Eran Ofek, del Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, se ha encontrado que un estallido tuvo lugar poco tiempo antes (sólo 40 días) de que una estrella masiva sufriera una explosión de supernova.

Este hallazgo fue bastante inesperado, pero los científicos supieron sacarle partido. La cronología de eventos y la masa del material eyectado les ayudaron a validar un modelo particular que predice este tipo de eventos previos a la explosión de supernova. El análisis estadístico demostró que no había más que un 0,1 por ciento de probabilidades de que la explosión previa y la supernova fueran acontecimientos sin relación entre ellos.

Los resultados de la investigación ayudan a clarificar la secuencia de acontecimientos que conducen a una supernova, y también proporcionan información reveladora sobre los procesos que tienen lugar en los núcleos de estrellas tan masivas a medida que avanzan hacia la etapa final de sus vidas.

La supernova estudiada, conocida como SN 2010mc, fue de Tipo II.

La estrella comenzó siendo una estrella masiva, con al menos 8 veces la masa de nuestro Sol. A medida que una estrella de esta clase envejece, la fusión nuclear interna que la mantiene en funcionamiento produce elementos cada vez más pesados, hasta que su núcleo llega ser mayormente de hierro. En este punto, el pesado núcleo se derrumba, aplasta y comprime sobre sí mismo con rapidez, y la estrella explota.

En la investigación han trabajado una veintena de científicos de Israel, Estados Unidos y el Reino Unido.

Información adicional

Fuentes : http://wis-wander.weizmann.ac.il

Una hipotética quinta fuerza de la naturaleza permitiría "ver" el interior de la Tierra

La interacción espín-espín de largo alcance, representada por líneas azules onduladas. Un detector sensible a espines, ubicado sobre la superficie de la Tierra, interactúa con geoelectrones, representados como puntos rojos, en el manto de la Tierra. Las flechas sobre los geoelectrones indican las orientaciones de sus espines, opuestas a las de las líneas del campo magnético de la Tierra, que aparecen aquí como arcos blancos. (Imagen: Marc Airhart, Universidad de Texas en Austin, y Steve Jacobsen, Universidad del Noroeste)
Algunos especialistas en física de partículas piensan que puede existir una quinta fuerza de la naturaleza, aunque nunca ha sido detectada. Esta quinta fuerza se sumaría a la gravedad, las fuerzas nucleares fuerte y débil y el electromagnetismo.

A esta hipotética quinta fuerza se la describe como interacción espín-espín de largo alcance. En teoría, la quinta fuerza dependería de que los elementos constituyentes de los átomos (electrones, protones y neutrones), separados por distancias enormes, "perciban" la presencia unos de otros.

Si existe, esta nueva y exótica fuerza conectaría a la materia en la superficie terrestre con la materia a cientos o incluso miles de kilómetros de profundidad dentro del manto de la Tierra, y podría proporcionar nuevos datos sobre la composición y las características del interior de la Tierra, del cual se sabe poco debido a su inaccesibilidad.

Los investigadores, del Amherst College en Massachusetts y la Universidad de Texas en Austin, y financiados por la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), en Estados Unidos todas estas instituciones, han ideado y descrito una nueva técnica basada en esa cualidad de la hipotética quinta fuerza.
Si esta fuerza es detectada y se la logra conocer lo suficiente, la aplicación de la nueva técnica ideada por el equipo de Jung-Fu "Afu" Lin, de la Universidad de Texas en Austin, podría permitir escrutar el interior de la Tierra con un nivel de detalle superior al de cualquier otra observación realizada hasta ahora.

El resultado de poder escudriñar las profundidades de la Tierra de este modo sería obtener datos nuevos y reveladores sobre la composición y otras características de las regiones más profundas de nuestro planeta.

Información adicional

Fuentes : National Science Foundation- (NSF)

El CERN confirma el descubrimiento del bosón de Higgs

Peter Higgs, en el túnel del acelerador de partículas del CERN en Ginebra. | CERN

Como ya adelantó a SINC el director del CERN, Rolf Heuer, el bosón que descubrieron el año pasado es un higgs. Así lo señalan los últimos resultados presentados hoy en la conferencia Moriond (Italia) por los científicos de los experimentos ATLAS y CMS del gran colisionador de hadrones.

Las colaboraciones ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han presentado hoy en la conferencia Moriond (La Thuile, Italia) los últimos datos sobre la partícula descubierta en el CERN el año pasado.

Una vez analizados dos veces y media más datos que los disponibles durante el anuncio de su descubrimiento en julio de 2012, los resultados indican que la partícula es un bosón de Higgs, la partícula asociada al mecanismo que da masa al resto.

Sigue siendo una pregunta abierta, sin embargo, si este es el higss del modelo estándar de la física de partículas o, posiblemente, el más ligero de los bosones de los varios previstos en otras teorías que van más allá de ese modelo.

Encontrar la respuesta a esta pregunta llevará tiempo, como explicó a SINC, Rolf Heuer, durante su visita a la Universidad de Oviedo hace un par de semanas.

Si es o no un bosón de Higgs se demuestra por la forma en que interactúa con otras partículas, y sus propiedades cuánticas. Por ejemplo, un bosón de Higgs no tiene espín o momento de rotación intrínseco, y en el modelo estándar su paridad –una medida de cómo se comporta su imagen especular– debe ser positiva.

CMS y ATLAS han analizado diversas opciones para paridad-espín de esta partícula, y, efectivamente, reflejan un valor 0 para el espín y paridad positiva. Esto, junto con las interacciones que se han medido de la nueva partícula con otras, indica “con fuerza” que es un bosón Higgs.

Registro de un bosón de Higgs. / CERN-CMS

"Se cumple la predicción de espín 0 y paridad positiva, como un higgs"

"Los resultados preliminares con el conjunto de datos completo de 2012 son magníficas y para mí está claro que se trata de un bosón de Higgs, aunque todavía nos queda un largo camino por delante para saber de qué tipo es", dice el portavoz de CMS, Joe Incandela.

"Los nuevos y ‘hermosos’ resultados representan un esfuerzo enorme aportado por muchas personas. Apuntan a que la nueva partícula tiene una paridad-espín de un bosón de Higgs como el del modelo estándar. Empezamos bien el programa de medición en el sector de Higgs", señala el portavoz de ATLAS, Dave Charlton.

Para determinar si este es o no el higgs del modelo estándar, las colaboraciones tienen, por ejemplo, que medir con precisión la tasa con la que el bosón se desintegra en otras partículas y comparar los resultados con las predicciones.

La detección del bosón es un evento muy raro, ya que se requiere alrededor de 1 billón (1012) de colisiones protón-protón por cada evento observado. Para caracterizar todas las formas de desintegración se necesitará tiempo y se necesitarán muchos más datos del LHC.

Fuente: CERN