News flash

"El descubrimiento más grande que un hombre podría hacer sería demostrar que una de estas leyes establecidas fuese errónea." (Michael Faraday)

viernes, 14 de febrero de 2014

Nuevos acumuladores para energías renovables

Hay científicos en Harvard que están desarrollando un acumulador económico basado en compuestos orgánicos. Acumulan la energía usando quinonas, que son moléculas orgánicas que se encuentran con frecuencia en la naturaleza. Si se puede adaptar este diseño de acumulador a niveles industriales, las energías solar y eólica podrán ser más económicamente viables.

Estos nuevos acumuladores se basan en baterías de flujo que utilizan quinonas suspendidas en agua, en lugar de los diseños actuales con vanadio (más caro) o cloro (más peligroso).
Quinona
1,4-benzoquinona, miembro prototípico de la clase de las quinonas.
[Imagen tomada de un trabajo propio de Michał Sobkowski (2007).]

Las baterías funcionan como celdas de combustible. Dos grandes tanques de líquido circulan por una pila de celdas dividida por una membrana delgada. Uno de los fluidos de la batería de flujo está cargado positivamente, mientras que el otro es negativo, de forma muy parecida a los electrolitos de las pilas tradicionales. La membrana delgada de la pila de celdas solo permite el paso de iones positivos, bloqueando los electrones y creando así una corriente que fluye a través de cualquier aparato que se conecte a la batería. Para recargarla, se invierte el proceso y los electrones se acumulan en el depósito negativo.

Las investigaciones se han centrado en las baterías de flujo porque la cantidad de energía que pueden acumular está limitada solo por el tamaño de los tanques, lo que las hace ideales para guardar la electricidad generada por la energía eólica y solar. Además, en principio se pueden cargar y descargar indefinidamente.

El mayor problema de las fuentes de energía renovable es su intermitencia: la energía solar es máxima al mediodía y va decreciendo por la tarde (en el mejor de los casos) y la energía eólica es aún más esporádica. Debido a la variación a lo largo del día de la demanda de electricidad, si las energías renovables no se pudieran acumular en grandes cantidades y de forma económica, su uso nunca llegaría a ser realmente viable. En una época donde se busca la creación de electricidad de forma no contaminante pero sin querer renunciar a las grandes cantidades que necesitamos, la comercialización de estos acumuladores sería una gran noticia.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201305/flowbattery.cfm

viernes, 7 de febrero de 2014

Quimiotaxis eucariota o la física de los gradientes

Un pequeño arañazo puede ser bastante doloroso. Afortunadamente, el dolor es transitorio y se disipa rápidamente cuando la herida se cura. Los encargados de facilitar el proceso de curación son los neutrófilos, un tipo de glóbulos blancos que elimina las bacterias y otros materiales extraños de la herida. Los neutrófilos residen normalmente en el sistema circulatorio; pero, cuando se les necesita, dejan la corriente sanguínea y navegan con eficiencia a través del tejido conjuntivo hacia la zona herida. Pero, ¿cómo saben dónde ir? La respuesta es la quimiotaxis, el proceso por el que las células son capaces de seguir gradientes químicos.

Además de la curación de heridas, la quimiotaxis es importante en muchos otros procesos biológicos. Durante la fertilización, los espermatozoides pueden encontrar el óvulo ayudados por la información química. En el desarrollo embrionario, las células a menudo se dirigen al sitio adecuado mediante gradientes. La quimiotaxis también puede colaborar en la extensión del cáncer durante la metástasis, el proceso por el que las células dejar el tumor primario y engendran nuevos tumores en otras partes del cuerpo. Los experimentos muestran que los gradientes de los factores de crecimiento sirven de guía en el inicio del proceso metastásico; este primer paso supone el desplazamiento de las células malignas desde el tumor hacia los vasos sanguíneos.
Quimiotaxis
Quimiotaxis de células procariotas y eucariotas.
[Imagen de Laszlo Kohidai MD, PhD; 15-III-2006.]

Los ejemplos anteriores implican células eucariotas, que son aquellas células con núcleo que forman la base de la vida pluricelular. No obstante, la quimiotaxis también se da en células bacterianas (procariotas). Las bacterias normalmente usan gradientes químicos para determinar la localización de fuentes de alimento. Sin embargo, los mecanismos de motilidad que emplean son fundamentalmente diferentes de los que usan las células eucariotas, de mayor tamaño. Las bacterias utilizan un mecanismo de muestreo temporal para determinar la dirección del gradiente: si la célula siente cuando se mueve que la concentración aumenta, continúa moviéndose en el mismo sentido. Por otro lado, las células eucariotas usan su tamaño para medir diferencias espaciales a lo largo de su cuerpo; su habilidad para sentir un gradiente químico no requiere movimiento celular.
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/66/2/10.1063/PT.3.1884

viernes, 31 de enero de 2014

Sal que daña edificios y obras de arte

Existen muchos edificios y obras de arte construidos con materiales porosos que llevan las marcas provocadas por la sal. Un ejemplo es la Iglesia del Sagrario, en Granada (España), que se muestra en la fotografía.

Iglesia del Sagrario, Granada, EspañaEl agua salada se introduce por los poros y se aloja allí, pudiendo sobresaturarse cuando se enfría o cuando se evapora el agua. Cuando las sales de la solución sobresaturada precipitan, aparecen presiones asociadas con el crecimiento frustrado de cristales, creando grandes fuerzas que dañan las paredes de los poros.

El proceso de evaporación que lleva a la sobresaturación no se ha estudiado mucho con anterioridad, pero un equipo de la Universidad de Granada, dirigido por Carlos Rodríguez Navarro, ha investigado ahora en detalle la evaporación de una solución de sulfato de sodio confinada.

Resultados de calorimetría y difracción de rayos X revelaron que la sal de sodio (responsable de daños en la vida real) existe inicialmente en la solución como un heptahidrato metaestable (Na2SO4·7H2O), pero experimenta una transición de fase a la mirabilita (Na2SO4·10H2O), estable pero menos soluble, cuando se produce la evaporación. El resultado es una solución altamente sobresaturada.

Mediante técnicas analíticas, el equipo de Granada pudo determinar la concentración de mirabilita y calcular la fuerza debida a la presión de cristalización. En un experimento complementario, Rodríguez Navarro y sus compañeros añadieron un compuesto a la solución salina inicial para fomentar la cristalización temprana de la mirabilita y reducir la sobresaturación. Gracias al aditivo, la presión de precipitación no era suficiente como para dañar la mayoría de los materiales de construcción.
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Fuente:
http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/66/2/10.1063/PT.3.1875

viernes, 24 de enero de 2014

Premio Nobel de Física 2013 (II/II)

(Este artículo es continuación de Premio Nobel de Física 2013 (I/II). Te recomiendo que lo leas primero). 

El descubrimiento del bosón de Higgs no solo ha capturado la imaginación de los físicos, sino también del público en general. Todo el mundo quería saber más de esta partícula y de las consecuencias de su hallazgo. En realidad, se trata de un logro enorme que incluye a más de 10 000 físicos de todo el mundo involucrados en la construcción, el manejo y el análisis de datos del experimento científico más complejo y caro hasta la fecha.

La teoría de lo que finalmente se llamaría el campo de Higgs se propuso por primera vez en tres artículos de la revista de física Physical Review Letters, escritos por seis personas de tres equipos independientes y todos publicados en 1964. Las teorías explicaban la "ruptura de simetría" que da origen a las masas de las partículas, a la vez que mostraba por qué los fotones (partículas portadoras de la fuerza electromagnética) no tienen masa, mientras que los bosones W y Z (partículas mediadoras de la fuerza nuclear débil) sí la tienen. El mecanismo de Higgs unificó las fuerzas débil y electromagnética. Estos artículos pusieron la base para el desarrollo posterior del Modelo Estándar de la física de partículas.

Englert y su colaborador Robert Brout, ya fallecido y también de la Universidad Libre de Bruselas, fueron los autores del primero de los artículos de 1964; Higgs fue el autor de otro; y el tercer artículo lo escribieron Carl Hagen (ahora en la Universidad de Rochester), Gerald Guralnik (Universidad Brown) y Tom Kibble (Escuela Imperial de Londres). Los seis recibieron en 2010 el Premio J.J. Sakurai de Física Teórica de Partículas. Desafortunadamente, no pudo ser igual con el Premio Nobel, ya que éste está limitado a solo tres destinatarios.

Cuando se anunciaron los premios, Hagen dijo que la confirmación de la partícula de Higgs fue la culminación de casi 50 años de trabajo. A pesar de que no se le incluyera a él y a sus coautores en los premios por el límite de tres personas, expresó estar muy orgulloso del trabajo que hicieron, de lo completa que era su explicación y de cómo eso ha contribuido a nuestra comprensión de la forma en que las partículas obtienen masa.

Desde Res Scientifica, nuestra felicitación a los seis.
Simulación de Higgs en CMS
Un ejemplo de simulación a partir de los datos de la desintegración de dos protones de muy alta energía generando un bosón de Higgs en el decaimiento en dos haces de hadrones y dos electrones en el detector CMS del LHC en el CERN. Las líneas representan las posibles vías de desintegración, mientras que la zona en azul claro representa la energía obtenida en la desintegración de las partículas en el detector. [Autor: Lucas Taylor; fuente: http://cdsweb.cern.ch/record/628469]
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201311/nobelprizephysi.cfm

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sábado, 18 de enero de 2014

Premio Nobel de Física 2013 (I/II)

Los ganadores del premio Nobel de Física del 2013 fueron François Englert (Universidad Libre de Bruselas) y Peter Higgs (Universidad de Edimburgo) por desarrollar la teoría de lo que comúnmente se llama el campo de Higgs y el bosón de Higgs. Su investigación proporcionó el mecanismo que se usa en el Modelo Estándar de la física de partículas para explicar por qué las partículas elementales tienen masa, así como para unificar las fuerzas débil y electromagnética.

Según las palabras del comité, el premio fue otorgado "por el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestra comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que recientemente fue confirmado a través del descubrimiento de la partícula fundamental predicha, mediante los experimentos ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN".
Englert y Higgs - Nobel Física 2013
François Englert y Peter Higgs. (Foto de Victor Blacus;
fuente: File:Francois Englert.jpg y File:Higgs, Peter (1929)3.jpg).

Los físicos han estado trabajando para aislar el escurridizo bosón de Higgs y confirmar el mecanismo de Higgs desde que se predijo por primera vez en los sesenta. El CERN anunció el descubrimiento de la partícula en el Gran Colisionador de Hadrones (GCH) de Ginebra, Suiza, el 4 de julio del 2012. El bosón de Higgs era la última pieza del Modelo Estándar que quedaba por descubrir.

El campo de Higgs provoca la ruptura de simetría que da masa a las partículas elementales, siendo mayor su masa cuanto más fuertemente se une la partícula elemental al campo. Y el bosón de Higgs es la partícula asociada con ese campo.

Englert nos cuenta que el bosón es la prueba experimental de la existencia de todo el mecanismo. Primero hubo que demostrar la consistencia de su teoría, lo que llevó su tiempo. Durante los setenta se construyó el Modelo Estándar y fue después de esto cuando se pudo empezar a buscar una prueba, ya que el Modelo Estándar se verificaba de forma maravillosa excepto por un elemento que faltaba: el bosón de Higgs, cuya condensación es lo que da la masa a las partículas y fuerzas de corto alcance.

Para aislar la partícula experimentalmente, los científicos construyeron el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. El anillo de más de 27 km del GCH se halla por debajo de Suiza y Francia, y acelera protones a energías de colisión de hasta 7 TeV. Durante mucho tiempo se analizaron concienzudamente los restos de las colisiones para encontrar señales de la desintegración de algún bosón de Higgs. Hasta que, después de dos años de funcionamiento y más de 300 billones de colisiones individuales, las dos colaboraciones ATLAS y CMS del GCH anunciaron de forma conjunta su descubrimiento del bosón de Higgs.

Si te interesa el tema, no te pierdas la segunda parte, donde contaremos brevemente la historia del mecanismo de Higgs.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201311/nobelprizephysi.cfm

sábado, 11 de enero de 2014

Premios Ig Nobel 2013 (II/II)

(Este artículo es continuación de Premios Ig Nobel 2013 (I/II). Te recomiendo que lo leas primero).  

Seguimos con más ejemplos de los premios Ig Nobel. En la categoría de Arqueología, el premio se lo ha llevado Brian Crandall, antes de la Universidad de Bringhamton y que ahora dirige la compañía educacional Mad Science (Ciencia Loca en español). Convenció a un ayudante de laboratorio de que se comiera una musaraña a medio cocer para estudiar los efectos del sistema digestivo humano sobre los huesos del roedor.

Se trata de "arqueología experimental", como lo denomina Crandall. Se han encontrado montones de huesecillos de mamíferos en yacimientos arqueológicos en todo el mundo y los investigadores se preguntaban si nuestros ancestros se los comían. Basándose en el modo en que los huesos son digeridos, parece que pequeños ratones, ratas y campañoles formaban una parte importante de la dieta humana en la antigüedad.

Premios Ig Nobel 2013Por primera vez se ha dado un premio conjunto de Biología y Astronomía por la investigación que hacía uso de sombreros muy pequeños para demostrar que los escarabajos peloteros usan la Vía Láctea para moverse por la noche cuando no hay luna. El premio de Química se otorgó por descubrir el proceso químico que hace que una persona llore cuando corta una cebolla.

El premio de Psicología, por experimentos que demuestran que los que creen que están borrachos también creen que son atractivos. El premio de Medicina, por el descubrimiento de que los ratones se recuperan más rápido de transplantes de corazón cuando escuchan ópera.

El premio de la Paz se lo llevaron Alexandr Lukashenko, presidente de Bielorrusia, por prohibir aplaudir en público, y la Policía del Estado de Bielorrusia por arrestar a un manco por violar la prohibición. Aunque no asistió a la ceremonia ningún representante de Bielorrusia para recibir el premio.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201310/ignobel.cfm

domingo, 5 de enero de 2014

Premios Ig Nobel 2013 (I/II)

Los premios Ig Nobel presentados el pasado septiembre honraron la mejor y más disparatada ciencia del año 2013. Se premió a investigadores que se comieron una musaraña por la ciencia, pusieron ópera para que la escucharan los ratones y colocaron gorritos en las cabezas de escarabajos peloteros.

Los ganadores del Premio de Física descubrieron que un ser humano podría correr por un estanque de agua en la Luna. Alberto Minetti (Universidad de Milán) y su equipo usaron un arnés para colgar a voluntarios con aletas de plástico en los pies sobre una piscina hinchable. Podían variar su peso para simular diferentes planetas. Descubrieron que con una gravedad menor del 20% de la gravedad de la Tierra, una persona se podría mantener a flote... Sólo durante unos segundos.

Los voluntarios corrían sin moverse del sitio, intentando usar la tensión superficial del agua para mantenerse a flote. Es un truco que usan en la Tierra los insectos que caminan sobre el agua e incluso pequeños lagartos; y tal vez algún día los astronautas que vivan en la Luna.

Los premios Ig Nobel comenzaron hace 23 años gracias a Marc Abrahams, que trabajaba entonces en Science Magazine. La idea era poner de relieve ciencia que te hace reír, pero luego te hace pensar. Se pretende presentar estudios o experimentos científicos que pudieran parecer tontos o frívolos a primera vista, pero que están llevados a cabo adecuadamente y son relevantes.

Un ejemplo es el Premio de Probabilidad, otorgado a Bert Tolkamp y su equipo por su trabajo analizando el tiempo y la frecuencia con que las vacas están de pie o sentadas. ¿Qué utilidad podría tener este estudio? Pues resulta que el comportamiento animal y los cambios en dicho comportamiento podrían permitir detectar problemas de salud y bienestar en los animales. Las granjas son cada vez mayores y están más automatizadas, con lo que podría usarse esta investigación para diseñar sensores y algoritmos para monitorizar la salud de las vacas.

Si te interesan estos premios, aún tengo algunos más en la segunda parte de este artículo.



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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201310/ignobel.cfm
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