Joomla! site syndication http://www.migui.com Tue, 13 May 2008 11:12:34 +0100 FeedCreator 1.7.2 http://www.migui.com/images/M_images/joomla_rss.png http://www.migui.com Joomla! site syndication http://www.migui.com/ciencias/fisica/escepticismo-ante-el-descubrimiento-de-materia-oscura-en-italia.html El supuesto descubrimiento (http://space.newscientist.com/article/dn13726-dark-matter-may-have-been-found-on-earth.html) de materia oscura en un laboratorio de Italia fue una de las noticias de la semana pasada que más repercusión tuvo. Sin embargo, la comunidad científica se mantiene bastante escéptica ante la noticia. Vía Physics World (http://physicsworld.com/cws/article/news/33870) . Los propios científicos del laboratorio insistieron en que los datos recabados debían ser verificados en futuros experimentos. No obstante, afirmaron que había una fuerte evidencia de que la materia oscura estaba formada por partículas débilmente interactuantes . En el año 2000, físicos que trabajan en el experimento DAMA en el laboratorio Gran Sasso afirmaron haber observado el candidato más prometedor de materia oscura: los WIMPS, de los cuales ya hablé en este artículo (ciencias/fisica/materia-y-energia-oscura-parte-i.html). El equipo de DAMA encontró que los destellos de luz producidos por los núcleos en los detectores tendían a ser mayores en julio que en diciembre. Esta variación estacional encajaba con la predicción de que la Tierra tendría un movimiento en su órbita que estaría a favor o en contra del viento de WIMPs en el viaje que el Sistema Solar realiza alrededor de la galaxia, atravesando el halo de materia oscura propio de la misma. Tras analizar los resultados, se dedujo que esos WIMPs tendrían una masa comprendida entre 44 y 62 GeV (1 GeV es aproximadamente mil veces la masa de un protón) con una certeza del 99.9999998%. En aquel tiempo, muchos físicos pensaron que la variación en las mediciones podía deberse a algo más mundano como sería un cambio en la temperatura ambiente. De manera que en los últimos ocho años el equipo aumentó la cantidad de iodato de sodio en su detector hasta 250 kilogramos. La semana pasada, el equipo anunció que esta mejora les había permitido confirmar la existencia de los WIMP con una precisión todavía mayor. Pese a este nivel de certeza en la modulación anual, aún muchos siguen sin convencerse. Nadie duda que hayan observado tal modulación, pero la comunidad necesita convencerse de que tiene que ver realmente con la materia oscura. El equipo insiste en que su hallazgo concuerda con la huella predicha a mediados de los años 80 del siglo pasado por la teórica Katherine Freese. La portavoz del equipo explicó que el anterior experimento mostró que durante los siete años que duró el mismo, los ciclos aparecían con gran precisión en concordancia con lo esperado para la presencia de materia oscura en el halo galáctico. Ciencias - Física Wed, 23 Apr 2008 09:23:36 +0100 http://www.migui.com/ciencias/fisica/las-aves-migratorias-se-orientan-gracias-al-efecto-zenon-cuantico.html Zenón es uno de esos pocos afortunados que han conseguido sobrevivir en la memoria durante miles de años. En su caso su empeño por demostrar que en ocasiones, nada es lo que parece, le llevó a formular algunas de las paradojas más famosas. Por ejemplo, la paradoja de Aquiles y la Tortuga. Aquiles era el más bravo guerrero de los Aqueos y también el más rápido. Sin embargo, Zenón sostenía que incluso él, sería incapaz de capturar a la tortuga del siguiente experimento mental. Aquiles, seguro de su victoria, da a la Tortuga una ventaja considerable. Cuando él comienza a andar, recorre en poco tiempo la distancia que le separaba de la tortuga. Pero al llegar, descubre que la tortuga no se encuentra allí, sino que ha avanzado. Cuando Aquiles vuelve a recorrer esa distancia, le ocurre lo mismo. Y por más que lo intente, la Tortuga siempre habrá avanzado un poco más. De modo que Aquiles nunca ganará la carrera. Esto evidentemente no es cierto, y hasta años después con la teoría de sucesiones y series no se explicó formalmente. La paradoja desaparece cuando se prescinde del prejuicio de que una suma infinita puede converger a un valor finito. En el caso de Aquiles y la Tortuga, la serie era \displaystyle \frac + \frac + \frac + \cdots que se demuestra que tiene un valor finito: 1. En el mundo cuántico, el nombre de efecto Zenón cuántico se basa más o menos en la misma idea. Una de las cosas que más llama la atención en la Mecánica Cuántica es la importancia que se le concede al observador que de hecho modifica el sistema al medir. Esto, desde un punto de vista purista, puede resultar incómodo. ¿Por qué tiene que haber alguien que realice un papel de observador para que las cosas ocurran? O, más aún, ¿cómo sabe el sistema que se realiza una observación sobre él? Sin embargo no quiero entrar a dar rienda suelta a disquisiciones metafísicas. Centrándonos en el tema, el efecto Zenón cuántico dice que Si se realizan mediciones con demasiada frecuencia sobre un sistema, éste no evoluciona. ¿Os suena eso de que si dejas de vigilar la leche al fuego, se rebosa? ¿O que no mires porque si no no se termina de hacer? Bueno, no quiero ser tendencioso porque esto no tiene mucho que ver, pero no deja de ser curioso obtener un resultado teórico que además se cumple en la práctica (y ojo, hablamos del mundo cuántico, no de vasos de leche :) ). Bien, he leído en Arxiv.org (http://arxivblog.com/?p=370) acerca de un preprint que propone una explicación a cómo las aves migratorias utilizan el magnetismo terrestre para orientarse. Este es un enigma que lleva intrigando a la ciencia desde hace mucho tiempo. En los últimos años, se han encontrado evidencias importantes de que un campo magnético débil puede influir en un cierto tipo de reacciones químicas que ocurren en las retinas de los ojos de las aves. La idea es que el producto químico resultante de la recombinación de los iones involucrados depende del estado cuántico (singlete o triplete) de los electrones de valencia que intervienen en la reacción química. Y es precisamente el campo magnético quien puede decantar un estado tipo singlete o tipo triplete. Para probar esta idea varios científicos experimentales han conseguido confundir el sentido de orientación de aves como el tordo al incidirles con campos magnéticos especificamente diseñados para producir esta discriminación entre ambos estados. Caso cerrado. Bueno, no del todo. El problema es que la recombinación iónica se sabe que ocurre muy rápido para que el campo magnético de la Tierra pueda hacer efecto. Pero entonces ¿cómo funciona este mecanismo? La propuesta hecha por Iannis Kominis de la Universidad de Creta es que el efecto Zenón cuántico lo explica. Es decir, el ejemplo del agua que nunca hierve cuando la miras, pero a escala cuántica. El hecho de observar a un sistema cuántico altera su evolución en el sentido de que mantiene el estado durante más tiempo del esperado. Kominis propone que la presencia del campo magnético terrestre extiende el tiempo de vida media del estado mezcla triplete, que es en el que los iones se recombinan. Esto hace que el campo magnético tenga tiempo suficiente para intervenir. Es una idea interesante, pero lo más increíble es que encaja con un gran número de observaciones inexplicables sobre la magnetorrecepción aviar tales como el error de unos 30 grados que a veces afecta a ciertas aves y que las brújulas las aves únicamente son sensibles en un cierto intervalo de intensidad del campo magnético. Si Kominis está en lo correcto, esto son noticias excelentes: significa que un sensor cuántico determina el comportamiento macroscópico de las aves migratorias sensibles al magnetismo terrestre. Kominis dice que esto podría tener efectos en otros lugares, y que tal vez tenga relación con otros mecanismos como la fotosíntesis. Kominis no quiere decirlo muy alto pero seguramente este efecto cuántico también tenga relación con el comportamiento de los adolescentes cuando están rodeados de chicas en una fiesta. Referencias: El efecto Zenón Cuántico (http://www.fis.usb.ve/~stephany/files/Talks/Zenon.pdf). Las Paradojas de Zenón (http://es.wikipedia.org/wiki/Paradojas_de_Zen%C3%B3n). Ciencias - Física Fri, 18 Apr 2008 09:56:38 +0100 http://www.migui.com/ciencias/fisica/fotones-que-interfieren-pese-a-no-coincidir-espacialmente-en-ningun-punto.html El mundo cuántico nunca dejará de sorprendernos. Siempre aparecen cosas nuevas que desafían el llamado sentido común y que ponen a prueba nuestra capacidad de entendimiento. En este paper (http://arxiv.org/pdf/0709.0847v2) explican que dos fotones entrelazados interfieren entre sí aún cuando nunca llegan a coincidir ni espacialmente en el mismo punto. Dos fotones en un estado simplemente degenerado (es decir, que para ese valor de la energía sólo existe un estado) son propagados por una fibra óptica y, cuando alcanzan dos sensores distintos al mismo tiempo se produce la interferencia. Cuando uno estudia la Mecánica Cuántica una de las primeras cosas que aprende es el concepto de superposición de estados. Es decir, un estado puede describirse como superposición de estados independientes entre sí. La famosa paradoja del gato de Schrödinger pretende explicar esto mismo. En ella, el gato está en un estado que es combinación de vivo y muerto pero no se puede decir nada hasta que no se mide. Posteriormente, la paradoja EPR muestra que dos partículas que están entrelazadas en el punto de emisión, permanecen entrelazadas aunque se las separe indefinidamente y, de este modo, conociendo el estado de una de ellas sabemos automáticamente el estado de la otra aunque se encuentre a distancias astronómicas. Incluso cuando se puede probar que dos partículas que no están entrelazadas en el punto de emisión, pero que son idénticas, pueden mostrar entrelazamiento si se las somete a un experimento que conserve la indistinguibilidad entre ellas. En este experimento se hace interferir a dos fotones que emergen de dos fuentes distintas utilizando un interferómetro de Mach-Zehnder. Se les hace atravesar el interferómetro en direcciones opuestas y finalmente, interfieren en acopladores distintos. Ciencias - Física Thu, 17 Apr 2008 14:59:02 +0100 http://www.migui.com/ciencias/fisica/explorando-los-limites-de-la-relatividad-general.html Son los cuerpos celestes más lejanos, veloces y también los más brillantes que se conocen. Los QUASARs (fuentes de radio cuasi-estelares) se encuentran a distancias del orden del radio del universo observable: más de 10000 millones de años luz de la Tierra. Hoy en día se supone que son el núcleo de galaxias muy lejanas, pero se desconoce realmente su origen. Pese a todo, resultan muy útiles porque su emisión descomunal de energía electromagnética (unas 1012 veces más que nuestro Sol) junto a la enorme distancia a la que se encuentran (entre 1000 y 13000 millones de años luz) ayudan a hacer predicciones y a poner a prueba los modelos cosmológicos. Pues bien. En Physics World (http://physicsworld.com/cws/article/news/33818) publican que gracias a la observación de un QUASAR llamado OJ287 se han conseguido demostrar predicciones muy interesantes de la Relatividad General. Entre ellas, la que podría ser la primera prueba de la existencia de los agujeros negros. Suena contradictorio, porque desde hace muchos años se vienen observando cuerpos celestes que ajustan su comportamiento al que tendrían si ese cuerpo fuese un agujero negro. No obstante, siendo estrictos, los agujeros negros son explicados en el contexto de la Relatividad General, así que es ésta la que debe ser puesta a prueba para demostrar que, tal y como se predice, la presencia de un agujero negro curva el espaciotiempo sobre sí mismo impidiendo que escape nada de su interior. El líder del equipo que ha investigado este QUASAR ha comentado este hecho. La gente suele hablar sobre el concepto de agujero negro, pero siendo rigurosos uno debe primero demostrar que la Relatividad General se cumple en campos gravitatorios extremadamente intensos antes de estar seguros de que los agujeros negros existen. En este experimento, se observó un QUASAR llamado OJ287, que es conocido porque emite un par de destellos ópticos muy brillantes cada 12 años aproximadamente. En 1988, Valtonen y otros sugirieron que la emisión se veía potenciada por un agujero negro 18 mil millones de veces más masivo que nuestro Sol, alrededor del cual orbita un segundo agujero negro unas 200 veces más ligero. En este sistema binario, el objeto más ligero atraviesa el disco de acrección (el gas que envuelve el horizonte de sucesos) del agujero negro primario dos veces por órbita, emitiendo un destello energético cada vez que lo atraviesa. Modelando este sistema, los investigadores pueden poner a prueba la Relatividad General prediciendo cuándo va a ocurrir exactamente el siguiente destello. En aquel momento, los destellos más importantes eran predichos con una precisión de unas pocas semanas, lo cual era una aproximación muy pobre para probar efectos relativistas. Pero el año pasado, basándose en modelos más refinados y años de observación sobre OJ287, Valtonen y su equipo fueron capaces de predecir la fecha en la cual ocurriría el siguiente pulso: el 13 de septiembre de 2007, con un par de días de margen. Para poder tener la oportunidad de detectarlo, más de 25 astrónomos de 10 países han trabajado en conjunto. Esto es así porque en el mes de septiembre, OJ287 aparece en el este justo antes del amanecer, y es únicamente visible en un punto de la Tierra en un intervalo de unos 30 minutos antes de que haya demasiada claridad. Empezando las observaciones en Japón, después en China, Europa y terminando en las Islas Canarias, los científicos fueron capaces de seguir el amanecer en su recorrido hacia el oeste alrededor del globo maximizando el tiempo de observación. En total se tomaron unas 100 medidas entre el 4 de septiembre y el 20 de octubre, algunas de ellas por astrónomos aficionados. El pulso ocurrió cuando se le esperaba, dando evidencias muy fuertes de que OJ287 es un sistema binario de agujeros negros (Nature 452 851). Para además verificar la enorme masa del agujero negro principal, el resultado mostró que la órbita del segundo agujero negro sufre una precesión de unos 39 grados por órbita. En comparación, el efecto distorsionador del Sol en el espaciotiempo hace que la órbita de Mercurio sufra una precesión de 0.1 grados cada siglo. Más aún, el trabajo sugiere que el sistema binario pierde energía emitiendo ondas gravitacionales, lo cual es una predicción clave de la teoría de Einstein que aún debe ser verificada directamente. Cuando no se incluyen los efectos de las ondas gravitacionales en el modelo, el destello del QUASAR debería demorarse 20 días, demostrando indirectamente la existencia de este tipo de ondas gravitacionales. De acuerdo con Valtonen, la tasa de emisión en OJ287 hace que sea la fuente más brillante conocida de ondas gravitacionales que hay en el universo y además, un buen lugar para probar el Laser Interferometer Space Antenna (LISA) en el periodo 2016-2019 cuando los próximos destellos más intensos tendrán lugar. Ciencias - Física Thu, 17 Apr 2008 09:31:19 +0100 http://www.migui.com/ciencias/fisica/materia-y-energia-oscura-parte-i.html este artículo (ciencias/fisica/por-que-no-existen-atomos-con-cualquier-numero-de-protones.html). Por tanto, la mayor cantidad de materia oscura sería materia oscura no bariónica. Ésta se divide a su vez en dos tipos distintos: Materia oscura caliente Materia oscura fría La materia oscura caliente estaría formada por materia no bariónica que se desplaza a velocidades muy cercanas a la de la luz. Los candidatos principales a formar este tipo de materia oscura son los neutrinos. Estas partículas que interaccionan únicamente mediante la fuerza débil, tienen una masa extremadamente pequeña comparada con cualquier otra partícula con masa que se conozca. Sin embargo, se supone que en cantidades cosmológicas podrían aportar la masa necesaria. Al interaccionar débilmente, son casi indetectables lo cual los hace ser candidatos preferentes. Además de los neutrinos, existirían otras partículas propuestas para formar parte de este tipo de materia oscura: los axiones (un tipo de partícula que se postuló para explicar la simetría de la carga-paridad y que tendría una masa 50 veces mayor al electrón y una vida media del orden de 10-13 segundos) y los WIMPs (partículas masivas de interacción débil). Sin embargo, la materia oscura caliente no puede explicar la formación de las galaxias desde un estado donde las partículas se encontraban prácticamente libres. Para explicar la estructura del universo hace falta la materia oscura fría. Fue propuesta precisamente para solventar el problema de la estructura galáctica. Suponiendo que en el instante inicial existieron ciertas fluctuaciones, dependiendo de cómo sea la distribución inicial cambia la forma en la que estas fluctuaciones se propagan y se amplifican. Así, si toda la materia oscura fuese caliente, nunca se habrían formado estructuras complejas porque las fluctuaciones ocurren a una escala energética menor. Así, la formación seguiría una estructura de arriba a abajo. Es decir, primero se formarían supercúmulos que se irían fragmentando en estructuras más sencillas. En cambio si admitimos la existencia de materia oscura fría, se sigue una estructura abajo-arriba: de estructuras más sencillas que van agregándose y forman otras más complejas. Lo cual, concuerda más con la visión que tenemos del universo. Así pues, el mayor reto con la materia oscura es su detección. Si la materia oscura no bariónica está formada por WIMPs, entonces deberíamos estar siendo atravesados por miles de millones de ellos cada segundo. Pese a todo, hasta la fecha todos los intentos por encontrar evidencias de su existencia han fracasado. Los experimentos podemos clasificarlos en experimentos de detección directa en los cuales los WIMPs son observados por detectores y experimentos de detección indirecta donde se observan como subproductos de la desintegración de materia oscura. Lo ideal desde luego sería poder producirlos en el laboratorio. Y qué mejor laboratorio que Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que está terminando de ponerse a punto en el CERN para su pleno funcionamiento a lo largo de los dos próximos años. Mientras tanto, otros experimentos como el Cryogenic Dark Matter Sarch en Minnesota intentan detectar el calentamiento producido en cristales de germanio y silicio ultrafríos cuando los WIMPs colisionan con ellos. También, en el Laboratorio Nacional Gran Sasso en L'Aquila, Italia utilizan Xenon para observar la pequeña traza luminosa que quedaría cuando un WIMP impacta un núcleo de Xenon. A Marzo de 2008 el equipo está intentándolo con 150 kilogramos de Xenon después del fracaso cosechado en anteriores intentos con cantidades menores. En Octubre de 2008 se lanzará al espacio el telescopio espacial GLAST que pretende detectar en la franja del espectro correspondiente a la radiación gamma, eventos achacables a los WIMPs. Puede que su descubrimiento esté al caer.La energía oscura será objeto de discusión en la próxima entrada. Ciencias - Física Tue, 15 Apr 2008 16:08:27 +0100