Frase célebre

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

martes, 16 de diciembre de 2014

Premios Ig Nobel 2014 (I/II)

Un año más echamos un vistazo a los premios anuales Ig Nobel, cuya ceremonia se celebró el 18 de septiembre en Cambridge, Massachusetts. Recordemos que estos premios se dedican a "la ciencia que te hace reír y después te hace pensar", especialmente la investigación que parece tonta o inexplicable al principio, pero que a menudo está basada en ciencia de la buena.

[Foto original de Lars_(Lon)_Olsson]
Los ganadores del premio de física de este año fueron los científicos japoneses Kiyoshi Mabuchi, Kensei Tanaka, Daichi Uchijima y Rina Sakai. Su investigación consistía en medir la cantidad de fricción entre un zapato y una piel de plátano, y entre una piel de plátano y el suelo, cuando una persona pisa una piel de plátano que está en el suelo.

Mabuchi, que recogió el premio mientras blandía un plátano en su mano derecha, espera usar sus descubrimientos para desarrollar mejores maneras de reducir la fricción en las articulaciones de las personas.

Cambiando de tercio, Sabine Begall y su equipo de Alemania, Zambia y la República Checa fueron galardonados con el premio de biología. Su trabajo demuestra que, cuando los perros defecan, prefieren alinear sus cuerpos según el campo magnético de la Tierra.
[Foto original de Zoidy.]

En el experimento, tenían 50 cuidadores de perros y 70 perros. Cuando salían a dar su paseo normal, los cuidadores, con ayuda de una brújula, observaban la dirección de la cabeza de los perros cuando hacían sus necesidades. El equipo recogió los datos durante dos años en diferentes condiciones, como por ejemplo el tiempo meteorológico. Incluso uno de los investigadores, para no influir en la dirección que elegía el perro, iba a pasear a los perros con los ojos vendados.

Después de analizar los datos, llegaron a la conclusión de que, cuando el tiempo magnético está tranquilo, los perros se alinean en dirección norte-sur. Pero si el campo magnético se encuentra un poco inestable, los perros se alinean aleatoriamente.

Otros mamíferos grandes, como el zorro común, también han demostrado cierta habilidad para detectar el campo magnético de la Tierra. Sin embargo, debido a la naturaleza salvaje de los zorros, el equipo espera que sean los perros domesticados los que puedan ayudarnos a comprender mejor cómo estos animales pueden percibir en qué dirección está el norte.

Si esto te ha parecido interesante, en la segunda parte de este artículo, podrás enterarte de algunos otros premios de este año.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201410/zero.cfm

lunes, 1 de diciembre de 2014

Un año en la vida del CO2 de la Tierra

Mediante un modelo informático de ultraalta resolución, los científicos de la NASA han podido echar un nuevo vistazo al modo en que viaja el dióxido de carbono por la atmósfera del planeta.

En la simulación se puede ver cómo el dióxido de carbono gira y se desplaza a medida que los vientos dispersan el gas invernadero lejos de sus fuentes. También se aprecian las diferencias entre los niveles de CO2 en los hemisferios norte y sur; así como los marcados cambios en las concentraciones globales de dióxido de carbono a medida que el ciclo de crecimiento de las plantas y los árboles cambia con las estaciones.



El vídeo fue realizado mediante un modelo informático llamado GEOS-5, creado por científicos del Departamento de Modelado y Asimilación Global del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (NASA's Goddard Space Flight Center).

La visualización es producto de una simulación denominada Nature Run, que toma datos reales sobre las condiciones atmosféricas y la emisión de gases invernadero y de partículas atmosféricas tanto naturales como creadas por el hombre. Después se deja que el modelo corra por sí solo, simulando el comportamiento natural de la atmósfera terrestre.

Esta simulación recorre un año entero. Aunque los científicos del Goddard trabajaron con una versión "beta" del Nature Run durante varios años, lanzaron por primera vez a la comunidad científica esta versión actualizada y mejorada en otoño de 2014.
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Fuente:
http://svs.gsfc.nasa.gov/goto?11719 

viernes, 21 de marzo de 2014

Nuevo sistema de comunicación mediante fotones entrelazados (II/II)

(Este artículo es continuación de Nuevo sistema de comunicación mediante fotones entrelazados (I/II). Te recomiendo que lo leas primero). 

Veamos ahora cómo se podría llevar a cabo este nuevo sistema de comunicación. Una astronave girando alrededor de la Tierra tendría dificultades a la hora de recibir señales desde el suelo. El cambio constante de posición y orientación que experimenta el satélite hace que sea casi imposible recibir haces tradicionales de luz polarizada. La mayor parte del tiempo, el receptor del satélite no estaría alineado con el emisor del suelo, distorsionando la transmisión.

Si tenemos dos satélites que se mueven uno respecto del otro, no es fácil alinear sus respectivos ejes horizontales. Lo que se podría hacer es combinar dos grados de libertad diferentes de la luz, por ejemplo usando fotones polarizados circularmente. En este caso, la fase del haz no es una onda plana, sino una hélice que rota en el sentido de las agujas del reloj o al revés.

Animación de luz polarizada circularmente. [Imagen creada por Dave3457 (2010).]

Para generar el fotón polarizado circularmente, el equipo de investigación de Italia hizo pasar la luz a través de una pantalla de cristal líquido, llamada "placa q" (q-plate en inglés). Luego dirigieron el haz hacia receptores en movimiento, básicamente minitelescopios, para comprobar cómo de fiel era la transmisión de los fotones entrelazados.

Los experimentos iniciales en el laboratorio dieron buenos resultados, así que posteriormente se unieron con un equipo de la Università degli Studi di Padova conocido por transmitir fotones entrelazados a largas distancias. Hicieron pruebas hasta 100 metros que también dieron resultados positivos; y esperan llegar pronto a transmisiones de hasta un kilómetro de distancia.

No obstante, los satélites más cercanos se encuentran a unos 160 km de la superficie terrestre. Y a esas distancias otros factores podrían interferir con la transmisión. Por ejemplo, los efectos de las perturbaciones atmosféricas o los efectos relativistas de los satélites en órbita. A pesar de ello, parece que la transmisión de información mediante fotones entrelazados está, afortunadamente, cada vez más cerca.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201305/entangledphoton.cfm

sábado, 1 de marzo de 2014

Nuevo sistema de comunicación mediante fotones entrelazados (I/II)

Un equipo de investigación de Italia está desarrollando un sistema que permitirá a los físicos enviar información cuántica al espacio, así como recibirla. Se trata de un método para transmitir un fotón entrelazado (usando un tipo concreto de luz polarizada) a un receptor alineado imperfectamente, semejante a la orientación de un satélite moviéndose.

Hace tiempo que los científicos investigan las propiedades cuánticas de los fotones con la esperanza de crear un sistema de comunicación de larga distancia. Entre otras ventajas, sería imposible que un tercero interceptara y descodificara el mensaje sin alertar al transmisor y al receptor.

Para que tal sistema funcione, es necesario crear un enlace entre los dos corresponsales. Un corresponsal entrelaza dos fotones y envía uno de ellos (todavía en su estado entrelazado) al otro corresponsal. Cuando se mide el estado cuántico de un fotón, la función de onda del otro fotón también colapsa instantáneamente.

Fotones entrelazados
Representación simbólica de un par de fotones
entrelazados. [Imagen creada por Neolexx (2011).]
Mediante algún tipo de manipulación, los científicos esperan poder codificar información en este colapso, posiblemente entrelazando un tercer fotón. Se trataría de codificar la información cuántica en algún grado de libertad de los fotones y enviar luego el fotón de una persona a la otra. El planteamiento más común aprovecha la polarización de la luz.

Todavía no se ha llegado al punto de poder enviar mensajes útiles mediante este sistema. Sin embargo, sí se ha avanzado bastante en la transmisión de fotones entrelazados a grandes distancias. Un experimento que se llevó a cabo en las Islas Canarias estableció un nuevo récord de distancia en el 2012: se transmitió un fotón entrelazado a otra isla que distaba 144 kilómetros.

De todas formas, en algún momento la curvatura de la Tierra bloquearía la línea de visión de la transmisión, por lo que haría falta utilizar un satélite para transmitir la señal. Pero es más fácil decirlo que llevarlo a la práctica. Te contamos cómo en la segunda parte de este artículo. No te la pierdas.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201305/entangledphoton.cfm

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

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