Escucha cómo suena la antimateria

Científicos del LHC convierten en sonido la conversión de partículas de materia en sus contrarias



Los científicos del LHC del CERN observaron recientemente cómo dos partículas eran capaces de transformarse de materia en antimateria y viceversa. Ahora, los investigadores han convertido esos datos en sonido, de modo que podamos escuchar la música de la antimateria.

Para cada partícula fundamental, existe su antipartícula correspondiente. Las partículas de antimateria comparten la misma masa que sus contrarias de materia, pero su carga eléctrica es opuesta. Aunque la mayoría de las partículas existen como materia o antimateria, algunas de ellas pueden cambiar entre las dos.

B0 y B0S son esas partículas. Oscilan entre la materia y la antimateria millones de millones de veces por segundo. Si esa frecuencia se convirtiera directamente en el tono de una nota musical, sería demasiado alta para el oído humano. Los físicos han ralentizado la frecuencia millones de veces para que podamos disfrutar de la oscilación como sonido detectable.

En el vídeo sobre estas líneas, un cuadro azul se mueve de izquierda a derecha en la pantalla, representando el área de la gráfica que se puede escuchar. Al principio solo se escucha ruido blanco, fluctuaciones de fondo al azar de partículas en el detector LHCb. Pero los dos picos en la gráfica provienen de las partículas de B0 y B0S. Primero se escucha el tono alto de las B0, seguido por el tono de las B0S. Las últimas son oscilaciones experimentalmente más difíciles de observar, por lo que su tono no es tan fuerte.

Desde el CERN recomiendan sentarse, relajarse y disfrutar de la música de las partículas que pasan a la antimateria y vuelven millones de veces por segundo. Es el sonido de la física.  
La investigación, en arXiv.


Fuentes : ABC.es

El oro de la Tierra proviene de colisiones de estrellas neutrones

La concepción artística muestra dos estrellas de neutrones en el momento de la colisión. Las nuevas observaciones confirman que la colisión de estrellas de neutrones produce estallidos de rayos gamma. Tales colisiones producen elementos pesados raros, incluido el oro. Todo el oro de la Tierra probablemente proviene de la colisión de estrellas de neutrones. Crédito: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

El oro lo valoramos por muchas razones: su belleza, su utilidad para confeccionar joyas y su rareza. El oro es raro en la Tierra, en parte, porque también es poco común en el universo. 
A diferencia de los elementos como el carbono o el hierro, el oro no se puede crear dentro de una estrella.

En su lugar, debe nacer en un evento más catastrófico – como el que se produjo el mes pasado, conocido como un estallido de rayos gamma cortos (GRB). Las observaciones de GRB proporcionan evidencia de que el oro ha resultado de la colisión de dos estrellas de neutrones – los núcleos muertos de estrellas que antes habían hecho explosión como supernovas. Es más, un resplandor peculiar, que persistió durante varios días en la ubicación del estallido significa potencialmente la creación de cantidades sustanciales de elementos pesados – incluyendo el oro. 

El autor principal del estudio, Edo Berger, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA) estima que la cantidad de oro producida y expulsada durante la fusión de las dos estrellas de neutrones puede ser tan grande como 10 masas de la Luna.

Una explosión de rayos gamma es un destello de luz de alta energía de una explosión extremadamente energética. La mayoría se encuentran en el universo distante. Berger y sus colegas estudiaron a GRB 130603B, que, a una distancia de 3.900 millones de años luz de la Tierra, es una de las explosiones más cercanas que se haya visto hasta la fecha.



El equipo calcula que alrededor de una centésima de masa solar de material fue lanzada por la explosión de rayos gamma, y parte de esa masa era oro.

El estudio se publicará en The Astrophysical Journal Letters. Mientras tanto, se puede ver aquí.

Fuente: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Explican por qué no podemos ver la materia oscura

NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford (Universidad Johns Hopkins) Un anillo de materia oscura rodea al grupo de galaxias Cl 0024+17 en esta imagen compuesta obtenida por el telescopio espacial Hubble en 2007 

Un raro tipo de campo electromagnético en forma de rosquilla hace que estas partículas sean invisibles a la luz, según investigadores estadounidenses

Las partículas de materia oscura estarían dotadas de un raro tipo de campo electromagnético en forma de rosquilla que explicaría por qué esta clase de materia, la más abundante del universo, es invisible a la luz.

Dos científicos de la Universidad estadounidense de Vanderbilt, en Nashville (Tennessee), han llegado a una conclusión que puede matar dos pájaros de un tiro en el campo de la astrofísica. Por un lado, identificaría la naturaleza de la esquiva materia oscura, el componente que forma el 85% de toda la materia existente en el universo y que hasta ahora ha eludido los intentos de detección. Por otro lado, el modelo de los dos investigadores confirmaría la existencia de una partícula propuesta por un físico siciliano que desapareció misteriosamente en el mar sin poder ver demostradas sus teorías.

En 1928, el físico Paul Dirac formuló la existencia de los fermiones, partículas que dan masa a la materia y que incluyen, entre otros, los quarks y los electrones. Los fermiones están dotados de una carga eléctrica de signo contrario a la de sus antipartículas. La interacción entre una partícula y su antipartícula provoca la aniquilación de ambas. Nueve años después, Ettore Majorana, discípulo del premio Nobel Enrico Fermi, propuso una variación a este modelo introduciendo la existencia de fermiones eléctricamente neutros que serían sus propias antipartículas. Sin embargo, este científico, conocido por su carácter atormentado, desapareció poco después en circunstancias extrañas durante un viaje en barco de Palermo a Nápoles.




La existencia de estos fermiones de Majorana fue demostrada parcialmente en 2012. Por sus propiedades peculiares, se ha especulado que estas partículas podrían ser los ladrillos constituyentes de la materia oscura, cuya existencia se conoce por sus efectos gravitatorios en las galaxias pero que no interacciona con la luz, lo que impide su observación y dificulta su estudio. La causa de esta “invisibilidad”, que es precisamente la clave de la naturaleza de la materia oscura, aún es un misterio.

“La mayoría de los modelos para la materia oscura asumen que esta interacciona a través de fuerzas exóticas que no encontramos en la vida diaria”, afirma Robert Scherrer, el director del nuevo estudio publicado online en la revista Physics Letters B. La aportación de la teoría formulada por Scherrer y su colaborador, el investigador postdoctoral Chiu Man Ho, consiste en utilizar “electromagnetismo normal del que se aprende en el colegio, la misma fuerza que hace que los imanes se peguen al frigorífico”, añade Scherrer.
 

Ostra electromagnética 

Por sus características, los fermiones de Majorana no pueden poseer un campo electromagnético habitual con dos polos, positivo y negativo, o norte y sur. 

El campo anapolar (en azul), creado por una corriente eléctrica con forma de rosquilla (en rojo), queda confinado en la propia estructura, en lugar de propagarse al exterior como ocurre en los dipolos eléctricos (medio) o magnéticos





Sin embargo, los cálculos realizados por Scherrer y Ho atribuyen a estas partículas un raro tipo de campo llamado anapolo, creado por una corriente eléctrica circular que lo confina en una estructura toroidal (con forma de rosquilla), convirtiéndolo en una especie de ostra electromagnética que no interacciona con el exterior; precisamente lo necesario para explicar la invisibilidad de la materia oscura y su carácter eléctricamente inerte. Fue el físico soviético Yakov Zel’dovich quien en 1958 predijo por primera vez los campos anapolares.

“Lo que me gusta de esta teoría es su simplicidad”, alega Scherrer, “y el hecho de que puede ser probada”. En este sentido, prosigue Scherrer, “el modelo predice específicamente en qué cuantía [estas partículas] deberían ser detectadas por los grandes detectores de materia oscura situados bajo tierra en varios lugares del mundo, y estas predicciones muestran que la existencia de materia oscura anapolar pronto debería ser descubierta o descartada por estos experimentos”.


Fuentes : ABC.es 

Entrelazamiento cuántico en la Estación Espacial Internacional

 La Estación Espacial Internacional. (Foto: NASA)

 La Estación Espacial Internacional (ISS) se podría usar para un importante experimento de entrelazamiento cuántico, un extraño fenómeno de la física cuántica que fue calificado por Albert Einstein como una "acción fantasmal a distancia". Hasta ahora, los experimentos que examinan este aspecto peculiar de la física se han limitado a distancias relativamente pequeñas en la Tierra.

En un nuevo estudio, unos investigadores han propuesto la utilización de la Estación Espacial Internacional para poner a prueba los límites de esta "acción fantasmal" y, potencialmente, ayudar a desarrollar la primera red global de comunicación cuántica.

Sus planes incluyen lo que se conoce como Experimento Bell, para poner a prueba la contradicción teórica entre las predicciones de la mecánica cuántica y las de la física clásica, y un experimento de distribución de claves cuánticas que utilizará a la ISS como repetidor para enviar una clave de codificación secreta a través de distancias mucho más grandes que las que ya se han logrado con fibra óptica en la Tierra.

 
El módulo Cupola, en la imagen izquierda, posee una ventana, en la imagen central, con la orientación adecuada. El receptor óptico se podría instalar en el dispositivo mostrado en la imagen derecha. (Imágenes izquierda y central: NASA/JPL-Caltech. Imagen derecha: ESA/Cosine)

Los cálculos del equipo de Rupert Ursin, de la Academia de Ciencias de Austria, muestran que los principales objetivos experimentales podrían alcanzarse con sólo unos pocos pases de la ISS sobre la estación de tierra, teniendo cada experimento una duración de menos de 70 segundos por cada sobrevuelo.

El único equipamiento necesario a bordo de la ISS sería un módulo de detección de fotones, que podría ser enviado a la ISS y conectado a instrumental ya existente.

Para el experimento Bell, se genera en la superficie terrestre un par de fotones entrelazados cuánticamente. Uno de estos fotones se envía desde la base de tierra a la ISS, mientras que el otro se puede medir de manera local en la superficie terrestre para su posterior comparación. 

El pase orbital de la ISS a través de una estación de tierra óptico podría ser utilizado para la comunicación cuántica desde el interior del Módulo de Cúpula, siempre y cuando la OGS no es más de 36 ° de la dirección nadir.

Los fotones entrelazados cuánticamente tienen una íntima conexión entre sí, incluso cuando se les separa a grandes distancias. Esta conexión desafía las leyes de la física clásica. Una medición en uno de los fotones entrelazados del par determinará el resultado de la misma medición en el segundo fotón, sin importar lo alejados que estén.

Según la física cuántica, el entrelazamiento es independiente de la distancia. En el experimento, se pondrá a prueba esta afirmación con una distancia muy grande.

Los experimentos como éste también permitirán poner a prueba los potenciales efectos que la gravedad pueda tener sobre el entrelazamiento cuántico.


Fuentes : iopscience