Frase célebre

"La investigación es el proceso de recorrer callejones para ver si tienen salida." 
(Marston Bates)

sábado, 16 de mayo de 2015

El cometa de Rosetta tiene mucho deuterio

Los planetólogos han sospechado desde hace tiempo que los cometas y los asteroides trajeron agua y compuestos orgánicos a la Tierra durante una época conocida como el Bombardeo Intenso Tardío, cientos de millones de años después de que se formara el planeta. Pero la contribución de los cometas y su procedencia todavía son temas discutidos.

Para distinguir entre las diferentes posibilidades, un buen método es comparar la proporción entre el deuterio y el hidrógeno (D/H) del agua del mar con la que se encuentra en distintos conjuntos de cometas. En los aproximadamente doce cometas investigados hasta el momento, se piensa que las ratios D/H observadas representan los valores locales donde y cuando los componentes del cometa se condensaron.

Comet 67P on 19 September 2014 NavCam mosaic
Cometa 67P/Churiumov-Guerasimenko.
[Imagen original de ESA/Rosetta/NAVCAM,
CC BY-SA IGO 3.0 [CC BY-SA 3.0-igo], undefined]
La última medida isotópica procede de la sonda espacial Rosetta (de la Agencia Espacial Europea), que está ahora orbitando alrededor del cometa 67P/Churiumov-Guerasimenko, de 4 km de anchura. Utilizando el espectrómetro de masas de la Rosetta, Kathrin Altwegg (Universidad de Berna, Suiza) y sus compañeros han medido la relación D/H de la delgada atmósfera del cometa, siendo su valor tres veces el de la Tierra.

Este valor tan alto es un duro golpe contra la teoría de que los cometas del cinturón de Kuiper trajeron el agua a la Tierra, teoría que había sido reforzada hace tres años cuando el telescopio espacial Herschel descubrió un cometa (103P/Hartley 2) cuya relación D/H coincidía con la de la Tierra. A semejanza del Hartley 2, se piensa que el cometa Churiumov-Guerasimenko se originó en el cinturón de Kuiper, más allá de la órbita de Neptuno.

Altwegg y sus colaboradores especulan que la inconsistencia de estos valores podría reflejar orígenes distintos, a pesar de que ahora sean parte de la misma familia. La nueva medida apunta a los asteroides condríticos, cuyas ratios D/H son sistemáticamente más parecidas a las de la Tierra, como la fuente más probable de nuestros océanos. Seguiremos investigando...
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/68/2/10.1063/PT.3.2675

viernes, 1 de mayo de 2015

La explosión de una estrella supermasiva

En el centro de casi todas las galaxias se encuentran agujeros negros supermasivos, con masas millones o miles de millones de veces la del Sol. Y esos agujeros negros alimentan quásares lejanos y brillantes que ya existían cuando el universo sólo tenía mil millones de años. Sin embargo, comprender cómo se pudieron formar tales agujeros negros supermasivos tan pronto en la historia del universo es un reto.

Algunos modelos teóricos sugieren que se pudieron originar como estrellas supermasivas (de unas 10 000 masas solares o más) que colapsan en agujeros negros y después aumentan mediante acrecimiento y fusiones de galaxias hasta alcanzar los tamaños observados ahora.

A través de nuevas simulaciones con superordenadores, Ke-Jung Chen (de la Universidad de California en Santa Cruz) y sus compañeros han revelado que algunas estrellas primordiales de unas 55 000 masas solares podrían acabar no como agujeros negros (como predicen los modelos), sino que morirían como supernovas sumamente energéticas. Debido a que estas estrellas masivas queman helio en su núcleo, los efectos de la relatividad general pueden hacer que sean dinámicamente inestables, dando lugar a un rápido colapso del núcleo de la estrella y alimentando un fuego termonuclear explosivo. Entonces, la estrella explota de forma tan violenta y completa que no quedan restos masivos.

En la imagen se puede ver una simulación en dos dimensiones del interior de una estrella supermasiva de 55 500 masas solares un día después del comienzo de la explosión. La circunferencia exterior es ligeramente mayor que la órbita de la Tierra. En el núcleo interior de helio se producen reacciones nucleares que convierten el helio en oxígeno y dan lugar a violentas inestabilidades del fluido que aceleran la reacción. En unas pocas horas, la explosión habrá liberado suficiente energía como para dispersar por completo la estrella. Se espera que este resultado siga valiendo para tres dimensiones.

Explosion of supermasive star
Imagen de Ken Chen, Universidad de California en Santa Cruz (UCSC).

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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/68/1/10.1063/PT.3.2666

jueves, 16 de abril de 2015

Una pared inteligente para móviles y tabletas

La mayoría de nuestras oficinas y hogares están llenos de microondas (que no vemos y que son emitidas por el aparato de wifi o cualquier otra estación base) que esperamos que interaccionen con nuestros aparatos inalámbricos, tales como los móviles, los portátiles y las tabletas. Unas antenas sofisticadas que están dentro de esos dispositivos ayudan a capturar las ondas que rebotan múltiples veces por la estancia. A pesar de ello, a menudo la recepción es desigual en el mejor de los casos.
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Imagen de LTSTS (Own work) [CC BY-SA 3.0 or 
Public domain], via Wikimedia Commons

Para mejorar la recepción, Mathias Fink, Geoffroy Lerosey y sus compañeros del Instituto Langevin de París están tratando de optimizar el entorno. Utilizando ideas de la acústica de regresión temporal y de los moduladores espaciales de luz de la óptica, crearon paneles de metamateriales que se pueden adaptar y que enfocan las señales inalámbricas hacia un aparato, por ejemplo un móvil.

El prototipo de modulador espacial de microondas (SMM por sus siglas en inglés) tiene 102 píxeles de celda unitaria, cada uno con dos resonadores y un circuito de realimentación dirigido al móvil. Cuando una onda con una frecuencia resonante incide sobre un píxel, el resonador secundario ajusta el píxel para que refleje con un cambio de fase de 0 o π, dependiendo de cómo el móvil haya ajustado el circuito de realimentación.

Los investigadores llevaron a cabo sus pruebas con un SMM de 0,4 m2 montado sobre una pared en una oficina con un sistema de reverberación complejo. El SMM incrementaba la señal global que llega al móvil en más de un orden de magnitud, incluso cuando el SMM, la fuente y el teléfono se hallaban fuera de la visual de cada uno de los otros.

Cuando el SMM cambia las fases, las ondas se cancelan en el teléfono. Según Fink, una "pared inteligente" de este tipo no solo reduce la energía necesaria para las comunicaciones inalámbricas, sino que los SMM pueden modificar los frentes de onda de las microondas en el campo de la física fundamental.
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/news/10.1063/PT.5.7116

miércoles, 1 de abril de 2015

Diseño de sonido para coches eléctricos

El interior de un vehículo eléctrico puede resultar extrañamente silencioso sin un motor de combustión, y al mismo tiempo ser molesto por los componentes de sonido de alta frecuencia, que no resultan familiares. Las opciones para introducir sonidos virtuales no tienen límites, pero como demuestran Soogab Lee y sus colegas de la Universidad Nacional de Seúl, la psicoacústica y la teoría musical de la armonía pueden ofrecer una guía.

Tanto la sonoridad como la agudeza, que está relacionada con la proporción de componentes de alta frecuencia, pueden afectar negativamente a la creación de una sensación agradable. Por otro lado, para aumentar la impresión dinámica, los investigadores querían que los sonidos estuvieran relacionados con la velocidad. Se ha comprobado que son más agradables los sonidos del motor armónicos, cuyas frecuencias se encuentran en proporciones simples; por ello, el equipo de Seúl se centró en tonos relacionados armónicamente con el componente de alta frecuencia dominante que se produce en el interior del coche durante la aceleración.

Los investigadores emplearon en sus estudios a 27 voluntarios, que evaluaron cinco combinaciones de tonos añadidos (disponibles aquí) teniendo en cuenta su impresión general y describiendo después los sonidos en términos de pares de atributos: agradable–desagradable, tranquilo–dinámico, suave–duro, ruidoso–silencioso, claro–sordo y lujoso–barato.

Dos de las cinco combinaciones tuvieron una puntuación más alta para los apartados de lujo y agradabilidad que el sonido base y fueron los que más gustaron en general. Para una de ellas, el tono original y los añadidos tenían una proporción de frecuencias de 5:3:1, similar a la de un clarinete. La otra combinación, con subarmónicos que estaban tres y cuatro octavas por debajo del original, se consideraba más dura y sonora, pero también más dinámica. Esta última combinación era la preferida de los doce voluntarios a los que les gustaban los coches deportivos.

HK Central Star Ferry Multi-storey Carpark EV Electric Vehicle Charging white automobile 9-Dec-2012
Coche eléctrico recargándose. [By Epattloamer (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons]
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/68/1/10.1063/PT.3.2645

martes, 17 de marzo de 2015

Detectar uranio blindado sobre el terreno

El personal de seguridad utiliza diversos métodos para detectar materiales sospechosos, tales como explosivos o productos químicos peligrosos. Pero el uranio (especialmente la versión altamente enriquecida, apta para emplearse en armas nucleares) puede ser difícil de detectar, debido a que se puede blindar fácilmente mediante una cantidad relativamente pequeña de plomo, que absorbe las emisiones que revelan la presencia del material fisible.

Sin embargo, si se bombardea con neutrones un objeto sospechoso, aquellos pueden penetrar sin problemas el blindaje de plomo y producir suficientes neutrones de fisión y rayos gamma como para ser detectados. La única condición para operaciones sobre el terreno es que las fuentes de neutrones necesarias sean pequeñas y ligeras.

Aerial view LLNL
Vista aérea del Laboratio Nacional Lawrence Livermore.
[Foto de LLNL, Lawrence Livermore National Security, LLC,
and the Department of Energy (National Ignition Facility) 
[Public domain], via Wikimedia Commons]
Jennifer Ellsworth y un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL por sus siglas en inglés) han desarrollado un prototipo del tamaño de una maleta como fuente de neutrones. Y dicen que incluso se puede reducir al tamaño de una fiambrera (de 5 kg y 20 W), que podría ser transportado fácilmente para inspeccionar un artículo sospechoso.

Un punto clave del aparato es un conjunto de 40 puntas de iridio grabadas. Las puntas, con un radio de 100 nm, concentran el campo eléctrico que proviene de una fuente eléctrica compacta de entre 10 y 20 kV. El campo concentrado rompe e ioniza el deuterio gaseoso molecular cerca de las puntas. Incidiendo sobre un blanco de hidruro de titanio (formado con tritio) con una tensión de polarización de −100 kV, una corriente D+ pulsante de 120 nA en el prototipo genera brotes de 107 neutrones de 14 MeV, un flujo que es un orden de magnitud mayor de lo que se conseguía con las fuentes de neutrones mediante ionización de campo.

El prototipo ha producido corrientes D+ de hasta 500 nA, consumiendo menos de 10 W. El equipo del LLNL está reduciendo el tamaño y el peso del aparato, a medida que aumenta el rendimiento. Esto hará posible que el análisis de neutrones se pueda unir a los aparatos de rayos X portátiles en el terreno de la inspección de materiales no destructiva.
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/68/1/10.1063/PT.3.2644

lunes, 2 de marzo de 2015

Las mejores noticias de física del 2014 (III/III)

(Este artículo es continuación de Las mejores noticias de física del 2014 (II/III). Te recomiendo que lo leas primero).

La amenaza de propagación del ébola
Cuando el virus del Ébola empezó a hacer estragos en el África Occidental y creció la preocupación de su posible propagación, los científicos comenzaron a investigar su transmisión. El físico Alessandro Vespignani (Universidad Northeastern de Boston, Massachussets) utilizó modelos informáticos para simular el movimiento de la gente a través del mundo y las formas en que la enfermedad podría propagarse. Su alarmante conclusión en agosto fue que, si no se hacía nada, decenas de miles de personas podrían infectarse en unos meses. Afortunadamente, se está haciendo mucho para combatir el brote; y según los datos, de momento el número de muertes se ha mantenido en algo más de 6000.


Premios Nobel
A pesar de no ganar el premio Nobel en su propio campo, a los físicos les fue bien en octubre. El premio de física lo ganaron dos ingenieros y un físico de materiales (uno de Estados Unidos y dos de Japón), por su trabajo en el desarrollo del led azul. Después del rápido invento de los ledes rojo y verde, se tardó casi veinte años en producir un led azul eficiente. Al día siguiente, dos físicos de Estados Unidos y uno de Alemania ganaron el premio de química por el desarrollo de la microscopía de fluorescencia de superresolución, lo que rebaja los límites de la microscopía óptica hasta la escala nanométrica.



Exploración espacial
Este otoño pasado, la exploración interplanetaria fue el centro de atención de las agencias espaciales mundiales. En octubre, la India colocó con éxito un pequeño satélite en la órbita de Marte, siendo solo la cuarta agencia espacial en hacerlo y de forma más económica que cualquiera de las otras misiones a Marte hasta la fecha.

En noviembre, la sonda espacial Rosetta de la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó su pequeño módulo Philae sobre la superficie del cometa 67P/Churiumov-Guerasimenko, pero su vida de funcionamiento se acortó cuando el módulo rebotó, saliéndose de la zona de aterrizaje planeada y cayendo en un cráter a la sombra. Sin poder usar sus paneles solares, la batería de repuesto se descargó, pero no antes de que el módulo llevara a cabo el 80-90% de su misión científica. Parte de esos datos llevaron a la conclusión de que el contenido isotópico de las moléculas de agua del cometa no coincidía con el de la Tierra. Así que se volvía a plantear la cuestión sobre el origen del agua de nuestro planeta.

Finalmente, en diciembre, la NASA lanzó un prototipo de Orión, su nueva nave espacial diseñada para llevar astronautas a una órbita terrestre baja y también más allá.
Rosetta's Philae on Comet 67P Churyumov-Gerasimenko
Representación de cómo se planeó el anclaje del módulo Philae al cometa.  
[Imagen original de DLR, CC-BY 3.0 [CC BY 3.0 de], via Wikimedia Commons]


Acelerador de sobremesa
En diciembre, científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley anunciaron un nuevo récord mundial para un acelerador de partículas compacto. El equipo utilizó un acelerador de plasma mediante láser para proporcionar a los electrones una energía de hasta 4,25 GeV. Aunque no es tan potente como el Gran Colisionador de Hadrones, el pequeño acelerador BELLA puede hacer en aproximadamente un metro lo que el CERN hace en 1000 metros. Se espera que esta nueva tecnología de aceleradores compactos marque un nuevo camino para futuras generaciones de colisionadores de partículas.

Y hasta aquí este resumen de noticias de física del 2014. Espero que el científico dentro de ti haya disfrutado.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201501/stories.cfm

viernes, 20 de febrero de 2015

Las mejores noticias de física del 2014 (II/III)

(Este artículo es continuación de Las mejores noticias de física del 2014 (I/III). Te recomiendo que lo leas primero).

La física en las películas
El 2014 ha sido un gran año para la ciencia en las películas. En marzo, se estrenó la esperada continuación de la serie de televisión de Carl Sagan, Cosmos; y el público quedó encantado con este viaje al universo. También fue en marzo cuando se estrenó el documental Locos por las partículas, que ofrecía una mirada íntima a las vidas de los investigadores del CERN que buscaban el bosón de Higgs.

La vida de Stephen Hawking apareció en la película tan aclamada por la crítica La teoría del todo, así como la del matemático Alan Turning en la película The Imitation Game (Descifrando Enigma). Finalmente, tras años de desarrollo, la película Interstellar llegó a la gran pantalla. Está inspirada en las teorías de gravitación y relatividad del físico Kip Thorne y dejó al público con la boca abierta con su impresionante representación visual de los agujeros negros y la dilatación temporal.



El elemento 117
El ununseptio (nombre temporal del elemento 117) se pudo ver por un instante en Alemania en mayo. En el Centro para la Investigación de Iones Pesados GSI Helmholtz en Darmstadt, los científicos bombardearon un blanco de berkelio con átomos de calcio acelerados para crear este elemento artificial, de vida media muy corta. Esto supone una continuación de un experimento realizado en Rusia en el 2010, en el que se creó por primera vez el elemento, confirmando así su existencia y probablemente preparando el terreno para su inclusión oficial en la tabla periódica de los elementos.

Además, uno de los isótopos del lawrencio descubierto en el proceso tenía una vida media de casi once horas, lo que da cierta esperanza a los físicos de que los experimentos podrían estar acercándose a las orillas de la "Isla de Estabilidad" para elementos superpesados, cuya existencia se trata de una hipótesis aún no comprobada.



Agujero negro galáctico
En el 2012, los astrónomos descubrieron un misterioso objeto masivo que caía hacia el agujero negro gigante que se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Predijeron que la órbita elíptica que describía le llevaría a su punto más cercano al agujero negro hacia la mitad del verano del 2014 y se prepararon para observar los "fuegos artificiales" que se producirían a medida que el objeto iba siendo destrozado. Pero más bien fue un chisporroteo.

Originalmente se pensó que era una nube de gas gigante, pero el objeto podría albergar en realidad una estrella grande en su centro, lo que habría mantenido la nube unida ante las enormes fuerzas gravitacionales. Basándose en su trayectoria, existe una posibilidad de que en unas pocas décadas la estrella hipotética pase a través del polvo y el gas que rodea el agujero negro; quizá entonces los científicos puedan contemplar el espectáculo que habían esperado.


Simulación de una nube de gas que pasa cerca del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia. [By ESO/S. Gillessen/MPE/Marc Schartmann/L. Calçada (ESO) [CC BY 4.0], via Wikimedia Commons]

Y no acaba aquí este resumen de noticias del 2014. Aún nos queda la tercera y última parte de este artículo. 
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201501/stories.cfm
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