Ciencia Kanija

La idea de que las constantes fundamentales en realidad no permanecen constantes en el espacio y el tiempo ha sobrevolado durante mucho tiempo la mente de los físicos. Pero observando cómo una galaxia distante absorbe la luz de un quásar, unos investigadores en Australia han obtenido unos nuevos límites de cuánto cambia con el tiempo una constante fundamental – la razón entre la masa del protón y el electrón. Su resultado, que es diez veces más preciso que las medidas anteriores, da el visto bueno a nuestra actual comprensión de la física (Phys. Rev. Lett. 98 240801).

¿Las constantes son constantes?

Las constantes fundamentales están muy bien ajustadas para nuestra existencia – si la fuerza nuclear fuerte fuese sólo un 1% más fuerte de lo que es, por ejemplo, el carbono no podría ser generado en las estrellas, y nosotros no estaríamos aquí. Esta es una razón por la que muchos físicos están deseosos de comprobar si ciertas constantes fundamentales han cambiado a lo largo de la historia del universo.

Una de tales constantes fundamentales es la razón de las masas del protón y el electrón, µ. Tradicionalmente se había medido analizando datos de un telescopio terrestre que apuntaba a un quásar – una compacto pero muy brillante núcleo de una joven galaxia que sirve como “faro” en el espacio distante. El espectro de luz de los quásars cubre un amplio rango de longitudes de onda, pero algunas de estas longitudes de onda pueden ser absorbidas por moléculas en galaxias más antiguas conforme la luz viaja por el cosmos. Estas longitudes de onda, llamadas líneas de absorción, corresponden a las moléculas que “saltan” a niveles de energía giratorios o vibratorios superiores y que están gobernados por µ.

Debido a que la luz de los quásars puede necesitar miles de millones de años para llegar a la Tierra, el valor de µ medido para estas fuentes distantes puede comprarse con el valor de µ medido en un experimento de laboratorio para ver si la constante ha cambiado a lo largo del tiempo. Pero ahora Victor Flambaum y Michael Kozlov de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia han hecho esta técnica más precisa incorporando un análisis de un “espectro de inversión”, lo que se produce cuando los átomos de las moléculas absorben luz y pasan por un túnel mecánico cuántico a un nivel de energía más alto. Debido a que la probabilidad del túnel es más dependiente de µ que las líneas de absorción en el espectro giratorio, permite que cualquier variación en µ sea calculada con mayor precisión.

Flambaum y Kozlov tomaron datos existentes del radio telescopio Effelsberg en Alemania de luz procedente de un quásar en la galaxia B0218+357, a 6,5 mil millones de años de la Tierra, y examinaron tanto el espectro de inversión como el espectro de absorción giratorio en moléculas de amoniaco y otras moléculas como el monóxido de carbono. Entonces compararon los espectros de los experimentos de laboratorio actuales. Hallaron que µ no podía haber decrecido más de 4 × 10^-16 por año, y no podía haber incrementado más de 2 × 10^-16 por año –una estimación diez veces más precisa que las mejores anteriores.

El año pasado, un grupo liderado por Wim Ubachs de la Universidad VU en Amsterdam, Países Bajos, encontró usando la técnica antigua que µ podría estar decrementándose con el tiempo. Si es cierto, esto significaría que las teorías físicas más fundamentales, tales como la Teoría de la Relatividad de Einstein, tendrían que ser reconsideradas. Flambaum dijo a Physics Web, sin embargo, que sus resultados más precisos muestran que es improbable que µ haya cambiado, por lo que nuestro actual conocimiento de la física está a salvo. Además, añadió que si se recopilan más datos su técnica de análisis debería permitir a los teórico determinar las variaciones de µ incluso con mayor precisión.

Región alrededor de la Masa Mayormente Oculta

Imagen en falso color del supercúmulo de galaxias ACO o Abell 3627 que yace cerca del núcleo del Gran Atractor. Un gran volumen de espacio que incluye la Vía Láctea y supercúmulos de galaxias fluye hacia una masa mayormente oculta llamada Gran Atractor.

En los años 80, un grupo de astrónomos conocido como los “siete samurais” (David Burstein, Roger Davies, Alan Dressler, Sandra Faber, Donald Lynden-Bell, Roberto J. Terlevich, and Gary Wegner) encontraron que las galaxias están distribuidas en el espacio de una forma muy dispar, con supercúmulos galácticos separados por vacíos increíblemente grades de materia visible común. El Gran Atractor es una de tales estructuras, una difusa concentración de materia de unos 400 millones de años luz de tamaño situado a unos 250 millones de años luz de distancia en la dirección de la constelación sureña de Centauro, desplazado unos siete grados del plano de la Vía Láctea – a una distancia de desplazamiento al rojo de 4 350 kilómetros por segundo. Cae en la Zona de Evasión, donde el polvo y las estrellas del disco de la Vía Láctea oscurece un cuarto del cielo visible desde la Tierra.

El Gran Atractor aparentemente está uniendo millones de galaxias en una región del universo que incluye la Vía Láctea, el Grupo Local que la rodea de 15 o 16 galaxias cercanas y el mayor Supercúmulo de Virgo y el cercano Supercúmulo de Centauro-Hydra, a velocidades de alrededor de 600 (en el Grupo Local) a miles de kilómetros por segundo (Lynden-Bell et al, 1988; y Dressler et al, 1987). Basándose en las velocidades galácticas observadas, la masa oculta que habita en los vacíos entre las galaxias y los cúmulos de galaxias se estima en un total de alrededor de 10 veces más de la materia visible en esta región del universo y, por tanto, debe estar compuesta en su mayoría de materia oscura. Los cálculos indican que el Gran Atractor tiene tal vez alrededor de 5,4 10¹⁶ veces la masa del Sol. Las galaxias situadas al otro lado del Gran Atractor también están siendo atraídos en esta dirección, por lo que estarían siendo contenidas muy ligeramente de que su expansión sea tan rápida como el resto del universo, debido al tirón gravitatorio del Gran Atractor (Ren?e C. Kraan-Korteweg, 2000).

El Gran Atractor se sitúa en una región del universo que está oscurecida para los observadores del Sistema Solar por el polvo del disco de la Vía Láctea.

Nucleo del Gran Atractor

Millones de galaxias pueden estar moviéndose hacia el Gran Atractor, incluyendo los supercúmulos de galaxias de Virgo y de Centauro-Hydra

El núcleo del Gran Atractor cae dentro del llamado “Muro de Centauro” de galaxias. Desde la perspectiva de los observadores del Sistema Solar, esta estructura similar a la Gran Muralla se ve de lado (Woudt and Kraan-Korteweg, 2000). La intersección del Muro de Centauro y el Gran Atractor incluye el Cúmulo o Supercúmulo Norma — ACO 3627, Abell 3627, o A3627 (Woudt et al, 2000, 1999a, y 1999b). Es más, la Vía Láctea, el Grupo Local, y el Supercúmulo de Virgo de los alrededores, así como el Supercúmulo de Hydra-Centauro, parecen ser parte (o al menos “apéndices”) de la extensión de materia oscura y común que forman el Muro de Centauro.

La región del núcleo del Gran Atractor parece estar dominada por el Supercúmulo Norma, un masivo grupo de galaxias cercano y altamente oscurecido cercano al plano de la Vía Láctea (Woudt et al, 1999a y 1999b; Kraan-Korteweg et al, 1996; y Patrick Alan Woudt, 1998 tesis doctoral). En la ausencia de los efectos de oscurecimiento de la Vía Láctea, el Supercúmulo Norma habría parecido tan prominente como el bien conocido Cúmulo o Supercúmulo Coma, pero más cercano en el espacio de desplazamiento al rojo.

El núcleo del Gran Atractor (“A3627″ a la izquierda) cae dentro del “Muro de Centauro” de galaxias.

Agrandar imagen con contornos de rayos-X. El núcleo del Gran Atractor parece incluir el Supercúmulo de galaxias Norma.

Efectivamente, las observaciones espectroscópicas apoyan la idea de que el Supercúmulo Norma es el componente dominante de una estructura de tipo “Gran Muro” y es comparable en tamaño, riqueza y masa a Coma en la parte norte del Gran Muro (Woudt et al, 2000; and 1997). [El Supercúmulo Norma está también asociado con un efecto de “Dedo de Dios” en puntos de velocidades galácticas desplazadas al rojo cuando se ven desde la perspectiva del Sistema Solar]

La superdensidad de galaxias en la región del Supercúmulo Norma se detectó por primera vez en los años 80. Aunque los astrónomos desde entonces han observado un gran exceso de galaxias con telescopios ópticos e infrarrojos en esta región, ningún cúmulo dominante o pico central ha sido identificado. Esto sugiere fuertemente que una fracción significativa de la superdensidad del Gran Atractor podría aún estar oscurecida por la Vía Láctea, posiblemente en otro rico cúmulo de galaxias alrededor de la potente fuente de radio PKS1343-601 (Woudt and Kraan-Korteweg, 2000).

Un físico de los Estados Unidos ha analizado ondas de radio de galaxias distantes para obtener un nuevo límite superior de la carga eléctrica del fotón. Brett Altschul de la Universidad de Indiana ha encontrado que la carga no es mayor de 10^-46 veces la del electrón – suponiendo la existencia de fotones con carga positiva y negativa. Esto es trece órdenes de magnitud mejor que el límite directo anterior de la carga de una partícula que normalmente suponemos neutra (Phys. Rev. Lett. 98 261801).

La posibilidad de que el fotón tenga carga tendría profundas implicaciones en un amplio rango de la física. Por ejemplo, los fotones cargados en el denso universo joven habrían tenido una tremenda cantidad de energía potencial eléctrica, lo cual no encajaría con nuestra compresión de cómo ha evolucionado el universo.

Además, nuestra actual compresión de las partículas elementales sugiere que un fotón cargado implicaría la existencia de un antifotón de carga opuesta – pero si tal partícula existe, gran parte de la física cotidiana que damos por sentada sería diferente.

Para colocar un límite a la carga del fotón, Altschul observó los datos del experimento VSOP – el cual funcionó desde 1997 a 2005 usando una combinación de telescopios terrestres y el telescopio espacial HALCA para estudiar ondas de radio procedentes de galaxias distantes. Las señales procedentes de la misma fuente fueron analizadas por distintos telescopios y se midió la interferencia entre las señales. Tomando medidas sucesivas VSOP fue capaz de desarrollar imágenes de galaxias muy distantes que no podrían resolverse usando un sólo telescopio.

Sin embargo, VSOP sólo funciona si los fotones detectados en cada telescopio son coherentes – y esta coherencia sería degradada si los fotones tiene incluso una mínima carga eléctrica. Esto es debido a que los fotones detectados en distintos telescopios habrían viajado a través de campos magnéticos ligeramente diferentes, provocando que las fases relativas de los fotones cambiasen y destruyesen su coherencia.

Altschul fue incapaz de hallar ninguna prueba de decoherencia en los datos de VSOP en las galaxias a una distancia alrededor de mil millones de pársec (unos 3 mi millones de años luz), permitiéndole concluir que la carga del fotón es menor que 10^-32e.

Puso entonces un límite aún más restrictivo a la carga suponiendo la existencia de los antifotones. La Mecánica Cuántica no permite que partículas distintas – fotones y antifotones, por ejemplo – interfieran entre sí. Ajustando las reglas para permitir que tales partículas con diminutas cargas interfirieran, Altschul fue capaz de estimar cómo la coherencia se perdería en los fotones y antifotones viajando grandes distancias.

Concluyó que la carga del fotón y del antifotón es menor de 10^-46e. Ésto es 13 órdenes de magnitud mejor que las estimaciones previas para fotones de cargas opuestas, que habían sido realizadas buscando “borrosidades”en las imágenes de radio de las galaxias distantes.

El Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland., alojará la nueva Oficina de Sondas Einstein de la NASA, creada para estudiar los fenómenos exóticos del Universo: energía oscura, agujeros negros y radiación de fondo cósmicos de microondas.

LISA es un proyecto bajo estudio para la Oficina de Sondas Einstein. Para estudiar ondas gravitatorias, LISA “flotaría” sobre ellas, de forma similar a una boya en un mar encrespado. Crédito de la imagen: NASA

La nueva división, que será alojada en la Oficina del Programa Más Allá de Einstein de Goddar, facilitará las futuras misiones de clase media de la NASA para investigar estos profundos misterios cósmicos.

El Programa Más Allá de Einstein consta de cinco misiones propuestas: dos observatorios principales y tres sondas más pequeñas. El desarrollo tecnológico ya está en marcha para los observatorios propuestos. La Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) orbitaría el Sol y mediría las ondas gravitatorias en nuestra galaxia y más allá. Constelación-X trataría de ver la materia que cae en los agujeros negros supermasivos.

Las sondas planificadas investigarían la naturaleza de la energía oscura, la física del Big Bang, y la distribución y tipos de agujeros negros del Universo. NASA previamente ha apoyado estudios de ideas de misiones iniciales para sondas de Energía Oscura, Inflación, y Búsqueda de Agujeros Negros.

La NASA y el Departamento de Energía de los Estados Unidos han encargado un comité del Consejo de Investigación Nacional para evaluar cuál de las misiones de Más Allá de Einstein debería desarrollarse y lanzarse primero. La evaluación estará basada en el impacto científico, disposición tecnológica y consideraciones de presupuesto. Las recomendaciones del comité se espera que sean publicadas en septiembre de 2007.

“Tenemos ganas de recibir las recomendaciones del comité”, dijo Jon Morse, Director de la División de Astrofísica en el Consejo de la Misión Científica de la NASA en Washington. “Añadiendo esta nueva oficina al ya existente apoyo logístico para el Programa Más Allá de Einstein nos ayudará a reaccionar rápidamente ante la evaluación del comité”.

El Programa Más Allá de Einstein está diseñado para proporcionar información clave que ayude a responder a preguntas fundamentales sobre el origen y la evolución del universo. La nave Más Allá de Einstein se agregará a las actuales misiones de la NASA como el Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio de rayos-X Chandra y la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson.

Algunos físicos miran fijamente las estrellas del cielo, pero Victor Tsai de la Universidad de Harvard y John Wettlaufer de la Universidad de Yale en los Estados Unidos miran con atención a las estrellas de los lagos helados. Tales patrones en estrella a menudo rodean agujeros en el hielo, pero el origen de su forma siempre ha sido un misterio. Ahora, modelando su formación, los investigadores han descubierto que la forma está gobernada por las propiedades de la nieve que cubre el hielo (Phys. Rev. E 75 066105).

Los patrones de estrellas son un signo común en los lagos recientemente congelados. (Imagen cortesía de: John Wettlaufer)

Wettlaufer se inspiró por primera vez para investigar los patrones de las estrellas cuando él y su esposa estaban mirando al exterior desde la ventana de un avión que tomaba tierra en Chicago y notaron un lago helado salpicado de distintas formas. “Quedamos totalmente impactados”, dijo. “Mi esposa es de Suecia y conocía esto como el precursor de un peligroso patinaje sobre hielo, pero nunca había visto tantos”.

Los patrones de las estrellas se forman cuando un agujero en un lago recientemente congelado permite que el agua suba desde las profundidades y se disperse por toda la nieve cubriendo la superficie, dejando oscuros “dedos” de hielo fundido partiendo de un punto central. Previamente, los físicos habían sospechado que los dedos se forman debido a un efecto dominó: el agua comienza a fluir en una dirección, provocando que la nieve se funda más rápido en esa región y de esta forma ayudando al agua a fluir con mayor rapidez. Pero nunca nadie había construido un modelo para ver si esta idea era correcta.

Tsai y Wettlaufer comenzaron por suponer que la razón del flujo del agua es dependiente de cómo de compacta – y por tanto cómo de porosa – es la nieve. Entonces crearon un modelo que también tenía en cuenta parámetros que incluían la presión dirigida y el contenido de calor del agua y cómo de rápido se podría transmitir el calor por difusión.

La pareja estadounidense encontró que todos estos parámetros gobiernan el número de regiones inestables en los que se formarían los dedos. En particular, una nueva más porosa junto con una mayor presión dirigida resultaría en más dedos.

Tsai y Wettlaufer realizaron pruebas en el laboratorio para ver si su modelo encajaba con los datos del mundo real bombeando agua a una temperatura de 1 °C a través de un plato de nieve medio derretida mantenida bajo el punto de congelación. Aunque no fueron capaces de cambiar la porosidad de la nieve, controlaron otros parámetros incluidos en el modelo inicial tales como el tamaño del agujero inicial. Tras 14 pruebas, pudieron concluir que el modelo no predice perfectamente el número de agujeros, pero acertaba en el 95% de los casos.

Wettlaufer dijo a Physics Web que su estudio podría ser relevante en muchos otros procesos que involucren inestabilidad tales como el destino de un hielo flotante en los océanos polares. “Esperamos que…más gente se fije en los lagos invernales con mayor atención en estas estrellas”, dijo. “Sé que siempre tendré una cámara a mano”.

Joseph West, físico de la Universidad Estatal de Indiana, ha propuesto recientemente un método para una visualización intuitiva y cálculo de los efectos de dilatación temporal de la relatividad especial — uno de los conceptos más extraños de la física moderna.

El FMEL: En el marco de la tripulación, el espejo del suelo evita que el fotón caiga fuera del cohete cuando rebota en dos espejos paralelos. En el marco de la Tierra, el fotón parece ser empujado junto con el cohete, siguiendo una curva que parece hacer que el reloj vaya más lento. Crédito: Joseph West.

En un número reciente de European Journal of Physics, West ha introducido un tipo modificado de reloj de luz basado en el experimento gedanken (mental) clásico del ”reloj de luz de Einstein-Langevin” (ELC). La versión de West, que el llama “reloj de luz de Einstein-Langevin con espejo en el suelo” (FMEL), permite al reloj de luz trabajar bajo aceleración introduciendo un espejo secundario.

“El ELC clásico es tan intuitivo, que prácticamente todos los profesores lo usan para introducir a los estudiantes en la dilatación temporal”, dijo West a PhysOrg.com. “Quería ser capaz de visualizar un reloj de luz que tuviese el mismo sentido macroscópico. Creo que FMEL tiene una ventaja significativa sobre el ELC clásico en que puede usarse por observadores acelerados. Me centré en el caso de aceleración constante en el artículo, pero podría usarse en el caso de aceleración variable también, siempre que la dirección de la aceleración sea la misma”.

En la relatividad especial, los relojes de luz se usan para explicar ideas tales como trenes a la velocidad de la luz o la paradoja de los gemelos. En el segundo, un gemelo viaja en un cohete cerca de la velocidad de la luz c, mientras que el segundo permanece en casa. Cuando el primer gemelo retorna, tiene menos edad comparado con su hermano debido al hecho de la Teoría de la Relatividad de que el tiempo se ralentiza cuando el cohete viaja cerca de la velocidad de la luz comparado con un tiempo en un marco de referencia inercial.

El ELC clásico — que describe un tren de alta velocidad pasando delante de un observador — consta de un fotón rebotando entre dos espejos, donde el fotón se mueve perpendicular a la dirección del movimiento del tren.

El ELC también puede aplicarse, con algunas limitaciones, a la paradoja de los gemelos. Para el gemelo del cohete, el movimiento del fotón es hacia delante. Para el gemelo de la Tierra, no obstante, el fotón se mueve con el cohete de forma diagonal alejándose de la Tierra cuando el cohete despega. Este camino hace que el fotón parezca estar cubriendo una distancia mayor, y por tanto le lleva más tiempo rebotar, haciendo que los relojes del cohete parezcan ralentizarse. Conociendo la distancia entre los espejos y contando el número de veces que el fotón rebota atrás y adelante, el gemelo puede calcular el tiempo pasado en el cohete — siempre que el cohete viaje a velocidad constante.

Sin embargo, cuando el cohete está acelerando, este reloj de luz tiene un problema: tan pronto como el cohete aumenta su velocidad, el fotón cae al fondo.

Dándose cuenta de que los espejos en ángulo no proporcionan un tiempo consistente (cuando la distancia entre espejos difiere), West decidió tratar de mantener dentro los fotones añadiendo un segundo espejo en el suelo del cohete. El espejo del suelo “empuja” los fotones junto con la tripulación en el suelo bidimensional del cohete. Más allá, no importa la distancia que haya entre espejos, el reloj de luz ofrece el mismo resultado, y permaneceré sincronizado con cualquier otro reloj de ese plano.

“Quería pensar sobre un “marco” acelerado, con espejos que estuviesen lo bastante separados para que los estudiantes pudiesen imaginarlos usados en un tren, o en un cohete”, explicó West.

Para el gemelo del cohete acelerado, el lapso de tiempo medido es de nuevo recto. Pero para el gemelo de la Tierra, el fotón no parece seguir una línea recta de tiempo mínimo, sino que en lugar de esto hace una curva para mantenerse en el plano de los espejos de FMEL. Como en el ELC, esta mayor distancia hace que la luz del reloj parezca ir más lenta para el observador gemelo de la Tierra.

“El camino de la luz en el FMEL no es el camino de tiempo mínimo entre los espejos, sino que es el camino de tiempo mínimo para objetos con movimiento restringido en ese plano”, explicó West en el artículo.

No obstante, usando FMEL y varas de medida estándar, la tripulación medirá el valor de c para la velocidad de los fotones del reloj.

“A los fotones se les permite un movimiento en línea recta, visto desde la Tierra, pueden ir hacia delante y atrás entre los espejos en menos tiempo, viajando aparentemente de espejo a espejo a una velocidad mayor que la de c, de acuerdo con la tripulación”, explicó West. “Esto permitiría una aparente comunicación supralumínica entre los miembros de la tripulación. Para hacer esto, sin embargo, los fotones tienen que abandonar el plano de la tripulación y el reloj. La tripulación podría incluso observar el corte de un objeto sólido que intersecte el plano de la tripulación pareciendo viajar a una velocidad mayor que c”.

Sin embargo, West explicó que la causalidad no se viola en tal situación. La tripulación no puede establecer la transformación de Lorentz que convertiría convertirían las distintas medidas de un observador en la Tierra y el mismo cohete, las cuales son requeridas para implicar violaciones de la causalidad.

Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 5 de julio de 2007
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La nave Cassini de la NASA ha revelado por primera vez detalles de la superficie de Hiperión, la luna de Saturno, incluyendo cráteres similares a una taza rellenos de hidrocarburos que podrían indicar una presencia más amplia en nuestro Sistema Solar de la química básica necesaria para la vida.

Este mapa muestra la composición de una parte de la superficie de Hiperión. El azul muestra la exposición máxima de agua helada, el rojo denota hielo de dióxido de carbono (“hielo seco”), el magenta indica las regiones de agua más dióxido de carbono y el amarillo es una mezcla de dióxido de carbono con un material aún por identificar. Crédito de la imagen: NASA/JPL/Universidad de Arizona/Ames/Instituto de Ciencias Espaciales

Hyperion cedió alguno de sus secretos a la batería de instrumentos a bordo de Cassini cuando la nave hizo un vuelo cercano en septiembre de 2005. Se hallaron hielos de agua y dióxido de carbono, así como un material oscuro que encaja con el perfil espectral de los hidrocarburos.

Un artículo que aparece en el número del 5 de julio de Nature informa de detalles de los cráteres de la superficie de Hiperión y de su composición observada durante este sobrevuelo, incluyendo las claves para comprender el origen de la Luna y su evolución a lo largo de 4,5 mil millones de años. Esta es la primera vez que los científicos son capaces de cartografiar el material de la superficie de Hiperión.

“Es de especial interés la presencia en Hiperión de hidrocarburos – combinaciones de átomos de carbono e hidrógeno que se encuentran en cometas, meteoritos, y polvo de nuestra galaxia”, dijo Dale Cruikshank, científico planetario en el Centro de Investigación AMES de la NASA en Moffett Field, California, y autor principal del artículo. “Estas moléculas, cuando se incrustan en hielo y se exponen a rayos ultravioleta, forman nuevas moléculas significativas biológicamente. Esto no significa que hallamos encontrado vida, pero es una indicación de que la química básica para la vida está dispersa por todo nuestro universo”.

El espectrógrafo de cámara ultravioleta de Cassini y el espectrómetro cartografiador infrarrojo y visual captaron variaciones en la composición de la superficie de Hiperión. Estos instrumentos, capaces de cartografiar características minerales y químicas de la luna, enviaron los datos de vuelta confirmando la presencia de agua helada encontrada en anteriores observaciones hechas desde la tierra, pero también descubrieron dióxido de carbono sólido (hielo seco) mezclado de una forma no esperada con el hielo corriente. Las imágenes de las regiones más brillantes de la superficie de Hiperión muestran agua helada en forma cristalina, tal y como la encontramos en la Tierra.

“La mayor parte de la superficie de Hiperión es una mezcla de agua helada y polvo orgánico, pero el dióxido de carbono también es notable. El dióxido de carbono no es puro, sino que está vinculado químicamente de alguna forma a otras moléculas”, explicó Cruikshank.

Datos anteriores de la nave sobre otras lunas de Saturno, así como de las lunas de Júpiter Calisto y Ganímedes, sugieren que la molécula del dióxido de carbono está “complejada”, or unida a otro material de la superficie en múltiples formas. “Pensamos que el dióxido de carbono corriente se evaporará de las lunas de Saturno a lo largo de grandes periodos de tiempo”, dijo Cruikshank, “pero parece ser mucho más estable cuando se une a otras moléculas”.

“El sobrevuelo de Hiperión fue un buen ejemplo de las capacidades en múltiples longitudes de onda de Cassini. En esta primera observación ultravioleta de Hiperión, la detección de agua helada nos dice las diferencias de composición de este extraño cuerpo”, dijo Amanda Hendrix, científico de Cassini del espectrógrafo de cámara ultravioleta en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

Hiperión, la octava luna más grande de Saturno, tiene un giro caótico y orbita a Saturno cada 21 días. El número del 5 de julio de Nature también incluye nuevos hallazgos del equipo de la cámara sobre la extraña apariencia esponjiforme de Hiperión. Los detalles están en: http://ciclops.org/view.php?id=3303 .

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. JPL, una división de Instituto de Tecnología de California en Pasadena, dirige la misión Cassini-Huygens para el Consejo de Misiones Científicas de la NASA en Washington.

Más información sobre Cassini está disponible en: http://www.nasa.gov/cassini .

Un estudio colaborativo pionero ha descubierto cómo el virus VIH evita el sistema inmunitario del cuerpo humano. La investigación – que involucró a científicos del Centro para la Excelencia en VIH/SIDA de British Columbia, del Hospital General de Massachusetts (MGH), Microsoft Research y el Laboratorio Nacional de Los Álamos – usó un nuevo método de investigación estadístico de última tecnología de computación intensiva para investigar cómo muta el virus VIH para escapar del sistema inmunitario del cuerpo.

Específicamente, “HLA clase 1″ es una parte controladora de la respuesta inmunitaria humana. La capacidad del VIH para escapar al reconocimiento de HLA clase 1 deja al cuerpo incapaz de encontrar y combatir al virus.

El estudio, publicado en el número de julio de PLoS Pathogens, es la investigación basada en la mayor población de cómo las variaciones naturales de HLA clase 1 pueden influir en la secuencia genética del VIH, así como la primera caracterización de cambios en múltiples genes de VIH en respuesta a la presión evolutiva asociada a HLA.

Los investigadores han cartografiado con éxito lugares en genes concretos de VIH donde las variaciones pueden mejorar la capacidad del virus para escapar al reconocimiento inmune, demostrando que es predecible basado en el perfil de HLA clase 1 individual de cada paciente de VIH.

“Esta es una nueva y avanzada descripción de cómo el sistema inmune humano ataca a los virus y cómo responden ellos”, dice Richard Harrigan, Doctor, y director de los Laboratorios de Investigación del Centro y coautor del estudio. “Aunque ya sabíamos que el cuerpo ataca a los virus y los virus cambian para evitar la presión, ahora tenemos conocimiento más precisos de cómo funciona ésto en la gente”.

Mientras el estudio es de un valor incalculable en la ayuda a la comunidad científica para comprender cómo afecta la presión inmune al VIH, estos hallazgos mantienen una tremenda promesa en términos de esfuerzos globales en el VIH, dice Zabrina Brumme, Doctora, y autora principal del artículo. “Lograr una comprensión más profunda de las formas en las que muta el VIH para evitar el sistema humano ayudará al diseño de una vacuna para el VIH”, dice Brumme, que está ahora en el Centro de Investigación Asociado de SIDA en MGH.

Los datos recopilados por la cohorte HOMER de British Columbia, un gran grupo de infectados crónicos de VIH con tratamientos simples para quienes se desarrolló el tipo de HLA clase 1 y el genotipo de ARN de VIH.

Microsoft Research proporcionó personal y herramientas de software avanzadas para llevar a cabo el análisis estadístico altamente sofisticado. Los algoritmos desarrollados por David Heckerman, investigador principal del Grupo de Estadística Aplicada y Aprendizaje de Máquinas en Microsoft Research y coautor del estudio, y su equipo permitió un análisis más profundo de los conjuntos de datos. “Creamos las herramientas software para ayudar a los investigadores a explotar la potencia de computación para identificar más rápida y precisamente los elementos cruciales de una vacuna efectiva para el VIH”, dijo Heckerman.

La idea original para el desarrollo de estos métodos estadísticos vino de Bette Korber, Doctor en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. Korber y los co-investigadores Tanmoy Bhattacharya, y Marcus Daniels trabajaron junto a Heckerman en un mayor desarrollo de la aproximación estadística avanzada.

Los resultados del estudio demuestran que tales aproximaciones basadas en la población podrían complementar estudios funcionales menores proporcionando un marco completo de genes o virus de escape a la inmunidad. La investigación previa del Centro B.C. publicada en The Journal of Infectious Diseases investigó el papel de la variación de HLA clase 1 en respuesta a ka terapia anti-VIH. “Avanzando, expandiremos nuestra investigación genética a otros genes de VIH. También investigaremos el papel de la terapia de medicina”, dice Harrigan.

La vida tal y como la conocemos en la Tierra no es la única posible en el Universo, recordaron hoy en un informe de prensa los científicos de la NASA.

Publicado por la Academia Nacional de Ciencias y patrocinado por la agencia espacial, el informe de 116 páginas revisa la investigación actual sobre lo que es la vida y lo que necesita para sobrevivir, así como podrían diferir las formas de vida en otros mundos.

“Nuestra investigación dejó claro que la vida es posible en distintas formas de aquellas que vemos en la Tierra”, dijo el presidente del comité John Baross, oceanógrafo de la Universidad de Washington en Seattle.

A pesar de los informes de OVNI, los científicos aún no han encontrado ninguna prueba de vida fuera de la Tierra.

Una herencia común

Un mosquito y una ballena azul parecen tener poco en común, pero los dos están unidos por su uso común del ADN para codificar la información genética y su uso de los mismo 20 aminoácidos para construir proteínas. También, todas las reacciones químicas para mantener sus cuerpos en funcionamiento tienen lugar en agua y requieren moléculas basadas en el carbono.

Los mosquitos y las ballenas heredan la misma bioquímica de un ancestro común que vivió hace miles de millones de años, uno que se reprodujo y diversificó en todas las formas de vida que vemos hoy. Nosotros, los humanos, también somos descendientes de tales ancestros comunes.

El que toda la vida de la Tierra esté unida por una herencia común es uno de los descubrimientos más profundos de la ciencia, pero puede ser un obstáculo cuando intentas encontrar vida en otras partes del universo.

“Es crítico saber qué tenemos que buscar en el rastreo de la vida por el Sistema Solar”, dijo Baross. “La búsqueda hasta ahora se ha centrado en vida similar a la Tierra porque es lo que conocemos, pero la vida que se pueda haber originado en otras partes podría ser irreconocible comparada con la nuestra”.

Más de una forma

Al comité del informe, compuesto de 11 científicos de distintos campos, le preocupa que los investigadores hayan limitado su ámbito de pensamiento sobre dónde podría hallarse vida extraterrestre.

La suposición de que la vida requiere de agua, por ejemplo, ha limitado la búsqueda de vida en Marte a aquellos hábitats donde se piensa que está presente el agua líquida o que fluyó en alguna ocasión. Pero estudios recientes sugieren que líquidos como en amoniaco o la forfamida podrían servir como alternativas al agua en algunos organismos alienígenas.

Por esta razón, el comité recomienda que se de una mayor prioridad a la próxima sonda a la luna de Saturno, Titán, un mundo conocido ahora por estar cubierto de lagos y ríos de mezclas de amoniaco y agua líquida.

Recientes investigaciones también sugieren que la las formas de vida alienígena podrían usar algo distinto al ADN para codificar su información genética. El ADN de la Tierra funciona mediante el emparejamiento de cuatro compuestos químicos llamados nucleótidos Los experimentos de biología sintética han creado estructuras de seis nucleótidos o más que podrían codificar información. Genética y también pasar por la evolución Darwiniana.

El informe recomienda que futuras búsquedas de vida alien incluyan instrumentos capaces de detectar elementos químicos ligeros tales como el carbono, hidrógeno, oxígeno, fósforo y azufre además de las moléculas orgánicas complejas que se encuentran en los organismos terrestres.

Contaminación

En el informe el comité científico parece ambivalente sobre la focalización actual de las misiones humanas de la NASA a la Luna y Marte.

Aunque los humanos pueden hacer más que los robots más sofisticados, también llevan el serio riesgo de la contaminación.

“Ningún descubrimiento que hagamos en nuestra exploración del Sistema Solar podría tener un mayor impacto sobre el punto de vista de nuestra posición en el cosmos o ser más inspirador que el descubrimiento de formas de vida alienígenas, incluso una primitiva”, escribió el comité. “Al mismo tiempo, está claro que nada sería más trágico para la exploración espacial estadounidense que encontrar una forma de vida alienígena y fallar al reconocerla ya sea por causa de la contaminación o por la carencia de las herramientas adecuadas y de la preparación científica”.

Se ha sabido desde hace tiempo que cuando dos tipos de átomos distintos se unen, algunos de los cúmulos resultantes son más estables que otros. Físicos de Alemania y Estados Unidos han desarrollado una regla que predice las proporciones de aluminio e hidrógeno que formarán tales cúmulos estables. También dicen que los cúmulos podrían ser empaquetados para formar un nuevo tipo de material que pueda almacenar hidrógeno como fuente de energía alternativa (Phys. Rev. Lett. 98 256802).

Como magia.

Los cúmulos atómicos se forman cuando un número finito de átomos se unen para formar un ensamblado mayor que una molécula típica, pero demasiado pequeña para considerarse sólida. Aunque cualquier número de átomos pueden formar un cúmulo, aquellos con una cierta proporción de elementos, llamados “cúmulos mágicos”, son de forma inherente más estables que otros.

Los cúmulos mágicos son interesantes debido a que pueden usarse como elementos básicos para nuevos materiales, las propiedades de los cuales pueden ser afinadas con precisión ajustando la composición del cúmulo. Pero nadie ha sido capaz de predecir las proporciones mágicas, que previamente se habían determinado mediante ensayo y error.

Ahora, un grupo liderado por Kiran Boggavarapu ode la Universidad de Virginia Commonwealth en los Estados Unidos ha surgido con tal regla que teniendo en cuenta cómo se unen entre sí dos átomos en concreto – aluminio e hidrógeno.

Así como las moléculas, los cúmulos tienen una serie de niveles discretos de energía, y sólo se hacen estables una vez que uno de éstos está completamente lleno de electrones. Por tanto, enfrentado a un cúmulo de átomos de aluminio, un átomo de hidrógeno se unirá de tal forma que tomará o donará un electrón para rellenar un nivel. “Es muy poco usual que el átomo más pequeño – hidrógeno – pueda proporcionar una diferencia tan grandes”, dijo Boggavarapu.

Por ejemplo, si un cúmulo de átomos de aluminio necesita un electrón más para ser estable, un átomo de hidrógeno podría formar un “puente” entre dos átomos de aluminio o formar una tapa uniendo tres átomos de aluminio. Esto permitiría que su electrón se desclocalizara de tal forma que pudiese compartirse en el cúmulo de aluminio. Por otra parte, si un cúmulo tiene demasiado, un hidrógeno podría unirse “radialmente” y retirar el electrón extra del cúmulo. (Ver figura: “Como magia”.)

Usando estas condiciones de compartición de electrones, el grupo de Estados Unidos describió una ecuación que predecía el distinto número de átomos de hidrógeno que podría formar un cúmulo estable de cierto tamaño de átomos de aluminio. Un cúmulo de siente átomos de aluminio, por ejemplo, podría tener un hidrógeno unido radialmente (Al₇H), o podría tener dos hidrógenos unidos radialmente y otro unidos en un puente atómico (Al₇H₃).

Boggavarapu mostró la regla de su grupo a Kit Bowen y sus compañeros de trabajo en la Universidad Johns Hopkins para ver si funcionaba para cúmulos mágicos de verdad usando una técnica llamada espectroscopia fotoelectrónica, en la cual se usa luz ultravioleta para emitir electrones desde un cúmulo de tal forma que su energía de unión pueda determinarse. Hallaron que las energías de unión para distintos cúmulos mágicos encajaban con los tipos de cuerpos que predecía su regla.

Los investigadores ahora quieren ver si los cúmulos mágicos mantendrán sus propiedades cuando interactúen entre sí. Si lo hacen, podrían ser un material prometedor para el almacenamiento de hidrógeno, que es ampliamente considerado como una alternativa limpia a los combustibles fósiles. Boggavarapu dijo a Physics Web que el hidrógeno está lo bastante débilmente unido el los cúmulos mágicos de aluminio-hidrógeno como para permitir su liberación a temperatura y presión ambiental.

Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 5 de julio de 2007
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Por primera vez, un equipo de expertos está preparándose para crear un tsunami en un entorno controlado para estudiar sus efectos en los edificios y líneas costeras – pavimentado finalmente el camino hacia el diseño de nuevas estructuras que resistan mejor sus impactos. En avance a la Conferencia Internacional de Estructuras Costeras de 2007, la Dra Tiziana Rossetto, del Departamento de Ingeniería Civil y de Medioambiente de la Escuela Universitaria de Londres, reveló los planes para el desarrollo de un innovador generador de tsunamis capaz de crear versiones a menor escala de las devastadoras olas. El equipo de la UCL trabajará junto a especialistas de ingeniería marina de HR Wallingford (HRW) a lo largo del proyecto.

“Los tsunamis son olas de agua generadas por terremotos, corrimientos de tierra bajo el agua, erupciones volcánicas o grandes deslizamientos de escombros”, dijo la Dra Rossetto. “Las olas viajan a través de los océanos con mínimos desplazamientos verticales y en aguas abiertas podrías balancearte sobre uno sin notarlo. Es cuando las olas se aproximan a las líneas costeras, golpeando las aguas menos profundas, decelerando, y haciéndose más alto cuando te encuentras con el enorme muro de agua que la gente imagina cuando mencionas un tsunami.

“El principal vacío en nuestro conocimiento es sobre lo que sucede cuando la ola del tsunami se acerca a la región costera y entonces se dirige tierra adentro. Estos proceso de flujo no pueden simplificarse usando modelos matemáticos debido a las complejas interacciones que tienen lugar con las playas, sedimentos, defensas costeras y los edificios de los alrededores.

“Es posible simular todo el proceso con modelos hidráulicos, pero obtener datos significativos primero se debe generar con precisión la ola del tsunami. Los generadores de olas convencionales no han sido capaces de replicar un tsunami debido a la longitud de onda inusualmente larga que requieren”.

El Profesor William Allsop de HRW dijo: “Nuestra nueva máquina controlará el flujo de una gran masa de agua usando succión de aire dentro de un tanque invertido. Hemos usado esta tecnología durante muchos años para hacer modelos de mareas en modelos a gran escala y nuestra colaboración con la UCL significa que seremos capaces de producir una instalación de investigación única”.

El nuevo generador de tsunamis será capaz de crear múltiples olas, replicando los tres o cuatro picos que se experimentaron durante el tsunami que azotó el Océano Índico en 2004. El tsunami pasará a lo largo de un canal de 45 metros de largo con longitudes de onda realistas, imitando las características de las ondas que han pasado desde las aguas profundas (unos 200m) al agua superficial (20m – 50m) cuando se aproxima a la costa. El canal de olas será equipado para medir los procesos costeros, inundaciones y fuerza de las olas cuando el tsunami viaja sobre un lecho marino desplazado, alcanzando la parte baja de la línea costera y fluyendo tierra adentro.

Tras una serie inicial de experimentos, un equipo de investigadores de la UCL y HRW pasarán a examinar los efectos de la retirada y la repetición de olas en los rompeolas y playas. Las pruebas medirán la fuerza ejercida por las olas en edificios representativos y cuantificarán la capacidad de las olas para erosionar la costa, desestabilizando potencialmente las estructuras por completo.

Los experimentos de tsunamis tendrán lugar en los laboratorios de HR Wallingford laboratorios en Oxfordshire y la construcción del generador se planea que esté terminado para el verano de 2008. UCL y HRW planean hacer disponible la instalación a equipos de investigación internacionales para otoño de 2009.

Fecha Original: 2 de julio de 2007
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El consenso científico es este: el dióxido de carbono producido por los humanos está provocando un aumento de las temperaturas a lo largo de todo el planeta. Aún quedan los que rechazan la evidencia de que los humanos tienen un impacto sobre la temperatura global, y en lugar de esto mantienen que la raíz está en procesos naturales.

Una de estas causas, dicen, podrían ser los rayos cósmicos.

De acuerdo con un artículo, publicado en 2000 en la revista Physics Review Letters, el monitor de neutrones Hunacayo detectó un número incrementado de rayos cósmicos en las regiones que tenían nubes bajas, a menos de 3,2 km de altitud. La cantidad de estos rayos cósmicos depende de la intensidad del viento solar, dado que la magnetosfera de la Tierra aumenta y mengua dependiendo de la fuerzas de las partículas arrojadas por el Sol. Los periodos de calentamiento parecen estar correlados con un decremento en las rayos cósmicos a lo largo del siglo XX.

Cuando los rayos cósmicos interactúan con la atmósfera de la Tierra, especialmente con las nubes a niveles bajos, crean iones de distinta fuerza y carga. Estos iones entonces contribuirían a la formación de nubes densas, bloqueando los rayos del Sol y reduciendo el efecto del calentamiento.

Esta conexión entre los ciclos de 11 años de las manchas solares y la actividad del viento solar y la desviación de la Tierra de los rayos cósmicos se ofreció como una posible explicación natural para el calentamiento global.

Pero T. Sloan de la Universidad de Lancaster y A.W. Wolfendale de la Universidad de Durham han revisado cuidadosamente las pruebas y las han hallado poco convincentes. Publicaron sus resultados en un nuevo artículo titulado Cosmic Rays and Global Warming (Rayos Cósmicos y Calentamiento Global). Su investigación se presentará en la 30ª Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos, que tendrá lugar en Mérida, México del 3 al 11 de julio de 2007.

De acuerdo con Sloan y Wolfendale, el artículo de 2000 resalta la conexión entre los rayos cósmicos y las nubes de bajo nivel evitando por completo las nubes a otras altitudes. Esto es sorprendente debido a que la ionización por rayos cósmicos deberían incrementarse con la altitud. Los rayos cósmicos deberían ser interceptados antes en la atmósfera y convertidos en nubes, no abajo a menores altitudes. Si los rayos cósmicos tuviesen la culpa, se esperaría exactamente lo contrario, nubes a mayor altitud.

Esto no puede descartarse, pero es bastante improbable.

La siguiente pieza de las pruebas escépticas es la probabilidad de que los rayos cósmicos creen iones que se conviertan en gotas de agua. Los investigadores estimaron la densidad de las gotas de nubes que podrían producirse por los rayos cósmicos a las altitudes más bajas. Encontraron que el ratio de producción de iones era demasiado bajo para generar el número de gota de agua requerido para crear nubes.

Los escépticos del calentamiento global explican el ciclo natural rayos cósmicos – capa de nubes – calentamiento global como la interacción entre el ciclo de actividad solar de 11 años y la magnitud de los rayos cósmicos que alcanzan la atmósfera de la Tierra. Cuando se incrementa el viento solar, lanza rayos cósmicos que alcanzarían la magnetosfera terrestre.

Las partículas ionizadas son canalizadas hacia los polos de la Tierra, debido a esto es por lo que vemos las maravillosas auroras en altas latitudes. Si los rayos cósmicos estuviesen causando además la capa de nubes, se esperarían las mayores variaciones alrededor de los polos. Éste no es el caso; de hecho, es todo lo contrario.

Además, se sabe que hay un retardo de 6 a 14 meses entre la bajada en la actividad de los rayos cósmico, y el incremento en el número de manchas solares. Basados en estos ciclos, los investigadores hallaron que apenas existía correlación entre la subida y caída en las manchas solares, y los niveles de capas de nubes. Estimaron que menos del 15% de las variaciones de calentamiento del ciclo de 11 años eran debidas a los rayos cósmicos y menos del 2% del calentamiento de los últimos 35 años era debido a esta causa.

Si los científicos querían estudiar la interacción entre la radiación y las capas de nubes podrían haber realizado un experimento poco ético: liberar ingentes cantidades de radiación a la atmósfera y ver qué forma nubes en el entorno.

Desafortunadamente, tal experimento ya se ha llevado a cabo… accidentalmente: el desastre de Chernobyl.

El 26 de abril de 1986, el reactor liberó una enorme nube de partículas radiactivas a la atmósfera. Si la radiación incrementa la capa de nubes, debería haber habido nubes alrededor de las instalaciones durante semanas. No hubo evidencias de una cobertura de nubes inusual alrededor de la instalación tras el desastre.

Sloan y Wolfendale revisaron la conexión de los rayos cósmicos con el calentamiento global, y hallaron distintas formas de descartar esta explicación. Por supuesto, no importa lo buenas que sean las pruebas, para alguna gente esto ya es un tema político – ninguna cantidad de pruebas será suficiente nunca.

“No existe conexión entre el calentamiento global y los rayos cósmicos. Esto es debido a que no existe una tendencia en los rayos cósmicos. Es totalmente falso”, remarcó el Dr. Gavin A. Schmidt, investigador de la NASA y colaborador de Realclimate.org.

El teletransporte, un concepto popularizado por la serie original de televisión Star Trek, está acercándose a los límites de la realidad a través del trabajo realizado por teóricos de la Universidad de Queensland y la Universidad Nacional Australiana.

Crédito de la imagen: Centro ARC de Excelencia para la Óptica Atómico-Cuántica

Investigadores del Centro de Investigación Australiano para Óptica de Átomos Cuánticos de la UQ (los Doctores Ashton Bradley, Simon Haine y Murray Olsen) y de la Universidad Nacional Australiana (Joseph Hope) han propuesto una nueva forma de teletransportar ondas de materia.

“Proponemos un esquema que permite que un átomo de un rayo láser desaparezca en un localización y reaparezca en otra”, dijo el Dr Bradley.

“Sentimos que nuestro esquema está cerca del espíritu del concepto original de ficción”, dijo el Dr Haine.

“Lo que diferencia nuestro esquema de lo que habitualmente llamamos teletransportación cuántica es que nuestro esquema no requiere que el emisor y el receptor compartan estados entrelazados, dado que no hay un paso de medida involucrado en el envío de información.

“En este esquema el emisor y el receptor requieren una reserva den átomos extremadamente fríos conocido como condensado Bose-Einstein (BEC).

“El estado BEC es un estado de la materia que tiene lugar cuando los átomos se enfrían mucho, (aproximadamente a 100 mil millonésimas de grado del cero absoluto).

“Debido a un fenómeno conocido como Mejora Bose, todos los átomos actúan de la misma forma. Esto provoca que los átomos actúen como una onda de materia macroscópica, en lugar de una colección de átomos individuales”.

El Dr Haine dijo que enviando un pulso de átomos hacia un condensado atrapado (BEC) e iluminándolo con un rayo láser de control, los átomos del pulso fueron estimulados a actuar de la misma forma que los átomos que ya estaban atrapados en el BEC.

Esto resultó en la emisión de un fotón. Dado que todos los átomos del BEC tenían un momento muy bien definido, los fotones que estaban siendo emitidos seguirían la misma dirección y formarían un rayo de señal.

“Podemos ordenar la posición y momento de cada átomo (información cuántica) para que se codifique sobre el rayo señal ajustando cuidadosamente la intensidad y longitud de onda del rayo de control”, dijo el Dr Haine.

El rayo señal se envía entonces a un segundo BEC, que se ilumina también con un láser de control. Los átomos atrapados en el BEC absorben los fotones del rayo señal y como resultado son forzados a emitir el fotón en el rayo de control.

Debido al momento de liberación de fotones, los átomos son pateados fuera del BEC. Estos átomos contienen la información cuántica del pulso atómico original el cual ha sido transferido al nuevo pulso, teletransportando, efectivamente, el pulso de átomos original.

“Nuestro esquema es bastante distinto de lo que habitualmente se suele llamar teletransporte cuántico debido a que evita la necesidad de que el emisor y receptor compartan un entrelazamiento, debido a que el estado cuántico que se teletransporta no se mide nunca en realidad”, dijo el Dr Bradley.

“Dado que nuestro esquema no se basa en la calidad del entrelazamiento, podría ser posible lograr un teletransporte más preciso usando este método”, comentó.

El Dr Bradley dijo que el equipo se embarcaría ahora en unos cálculos más detallados, que tendrían en cuenta efectos más complicados incluyendo los efectos de la colisión entre átomos, lo que podría degradar la fidelidad del teletransporte.

El Dr John Close de la ANU también ha planeado implementar estos experimentos y otros relacionados en los próximos años.

Psicólogos de la Universidad de Exeter han identificado una “señal de aviso temprana” en el cerebro que nos ayuda a evitar repetir errores previos. Publicado en Journal of Cognitive Neuroscience, su investigación identifica, por primera vez, un mecanismo en el cerebro que reacciona en sólo 0,1 segundos a cosas que han resultado erróneas para nosotros en el pasado.

Investigaciones previas han demostrado que aprendemos más en cosas sobre las que hicimos inicialmente predicciones incorrectas que sobre aquellas cuyas predicciones iniciales fueron acertadas. El elemento de sorpresa en el descubrimiento de que estábamos equivocados conduce al aprendizaje, pero esta investigación es la primera en demostrar lo sorprendentemente rápido que puede ser nuestro cerebro. Este descubrimiento fue posible gracias al uso de registros electrofisiológicos, los cuales permiten a los investigadores detectar procesos en el cerebro en el instante en que tienen lugar.

“Suena un poco a tópico decir que aprendemos más de nuestros errores que de nuestros éxitos”, dijo el Profesor de Psicología Andy Wills en la Escuela de Psicología de la Universidad de Exeter, “pero por primera vez hemos establecido lo rápido que el cerebro trabaja para ayudarnos a evitar la repetición de errores. Monitorizando la actividad cerebral cuando tiene lugar, fuimos capaces de identificar el momento en que este mecanismo entra en juego”.

Para este estudio, un grupo de voluntarios tomó parte en una tarea computerizada, la cual involucraba hacer predicciones basándose en información que se les proporcionaba. Se introducía entonces nueva información, que hacía incorrectas muchas predicciones, por lo que debían aprender de ésta para evitar repetir el error. Mientras hacían esto, su actividad cerebral era registrada a través de 58 electrodos situados en su cuero cabelludo. Los investigadores identificaron actividad en la región temporal baja del cerebro, el área más cercana a las sienes. Esto tenía lugar casi inmediatamente después de que a la persona se le presentase el objeto visual que anteriormente le había hecho fallar, y antes de ésto hubo un periodo para la consideración consciente.

La mayoría de las investigaciones previas en este campo se han centrado en los lóbulos frontales del cerebro, que son las áreas asociadas con los procesos de pensamiento humanos sofisticados tales como la planificación, análisis y toma de decisiones consciente. La región temporal baja del cerebro, que era el foco para esta actividad, es el responsable del reconocimiento visual de objetos.

’Esta señal del cerebro podría ayudarnos en situaciones muy distintas”, dijo el Profesor Wills. “Por ejemplo, cuando conducimos en el extranjero a veces las normas de tráfico difieren. Podemos cometer un error la primera vez al interpretar incorrectamente una situación, por ejemplo no dándonos cuenta de que en los Estados Unidos los coches pueden girar a la derecha con un semáforo en rojo. La próxima vez que estemos conduciendo por allí y veamos una luz roja, esta señal de aviso temprano nos alertará inmediatamente de nuestro error anterior y evitará que volvamos a repetirlo”.

Esta investigación fue financiada por el BBSRC.

Hace un mes, hubo una noticia que pasó sobre los astrobiólogos como una gran marea en la Bahía de Fundy: la existencia de un planeta posiblemente habitable alrededor de la estrella cercana Gliese 581.

Y fue ciertamente uno de los descubrimientos más esperanzadores en todo el trabajo de la caza de planetas. Y me hizo pensar en todo el panorama. En particular, ¿cuántos mundo están aún más allá de nuestro conocimiento telescópico, secuestrados en la enrarecida penumbra del cosmos?

La respuesta de sobremesa a esta cuestión es “de sobra”.

Cierto, es una respuesta vaga, pero es un cambio radical si miramos la situación de hace unas décadas. De niño, pasaba mucho tiempo sentido en la oscuridad del Planetario Hayden de Nueva York. Allí, los narradores con voz de dioses proclamaban que los (entonces) nueve planetas circulaban al Sol como productor de un pequeño accidente estelar. Hace miles de millones de años, me contaban, alguna estrella aleatoria se habría deslizado cerca del Sol, su tirón gravitatorio atraería gas caliente de la superficie que al enfriarse y condensarse formó los planetas.

Este ingenioso escenario de colisión cercana fue propuesto por primera vez por el astrónomo neozelandés Alexander Bickerton a finales del siglo XIX. Tal vez debido a estilo dramático, o posiblemente debido a su creación similar al Génesis de planetas fértiles de las costillas incandescentes y crepitantes del Sol, esta idea improbable disfrutó de más popularidad de la merecida. De haber sido cierto (y el hecho de que no podía ser cierto fue obvio rápidamente a los teóricos, debido a que falló en contar con el enorme momento angular de los planetas), un esquema de estafa mandaría que nuestro Sistema Solar es la única reunión planetaria de toda la galaxia. Tales colisiones cercanas son increíblemente raras. Las estrellas individuales están en el vecindario de otras estrellas tan a menudo como los Sherpas del Himalaya lo están en el tuyo.

Por lo que podemos descartar la paternidad de los planetas mediante el breve encuentro de dos estrellas. En lugar de eso, sabemos que los pequeños y fríos mundos surgen de un disco de gas y polvo que rodea a una estrella en nacimiento. Aún existe controversia sobre los detalles de este proceso, pero no hay duda de que la Naturaleza ha preparado un método habitual para extraer los escasos átomos pesados (silicio, carbono, oxígeno, níquel, hierro) a partir de las fina niebla de los discos protoplanetarios, y reordenarlos en bolas de unos miles de kilómetros de grosor. Un montón de planetas.

¿Cómo de numeroso es “un montón? La cuenta de planetas extrasolares está actualmente en unos 240, un número que sube más rápido que el cuentakilómetros de Mario Andretti¹. De todas las estrellas estudiadas, aproximadamente en el 5-10% se han encontrado planetas. Pero nuestros instrumentos están muy lejos de la perfección, y el campeón en la caza de planetas Geoff Marcy piensa que el porcentaje de estrellas que realmente posee planetas es mucho mayor.

“Virtualmente todas las estrellas individuales (estrellas que no están en un sistema binario) deben tener planetas de algún tipo – rocosos, gaseosos, similares a Neptuno, y mucho más”, dice Marcy. “Entre las estrellas binarias, aquellas separadas por al menos la distancia que hay entre nosotros y Plutón también tienen planetas de algún tipo”.

Dado que casi la mitad de las estrellas son binarias, y que la mitad de éstas están ampliamente separadas, el trasfondo es que Marcy sospecha que aproximadamente tres de cada cuatro estrellas de la galaxia tienen planetas. Desde una perspectiva astronómica, esto es tan bueno como si tuvieran todas.

Ahora, ¿Cuántos planetas tiene cada estrella? Bien, el Sol tiene ocho, nueve, o unos pocos más dependiendo de simpatías semánticas. Pero desde el punto de vista de la biología extraterrestre, la cuenta de los planetas es poco adecuada, dado que al menos hay cinco lunas en nuestro propio Sistema Solar lo bastante grandes y complejas como para atormentarnos como posibles hogares de la vida. Conocemos otros siete mundos (dos planetas, además de las cinco lunas) en nuestro jardín que podrían – sólo podrían – ofrecer condiciones adecuadas para la vida.

Por lo que así es: existen unos pocos cientos de miles de millones de estrellas en la galaxia, y posiblemente existan cientos de miles de millones de galaxias en la parte del cosmos que podemos estudiar con nuestros telescopios. Con 5 o 10 orbes interesantes por cada Sistema Solar, el universo visible contiene cientos de miles de trillones de mundos que valen la pena. Cientos de miles de trillones.

Eso es más que todas las motas de polvo que flotan en todas las habitaciones de todos los edificios de la Tierra.

Por lo que seguro, el planeta alrededor de Gliese 581 es cautivador. Tal vez tenga las condiciones para la vida, y tal vez incluso tenga vida. Pero también puede que no. Pero como le decía a mi compañero de habitación cuando su novia lo dejó por un jugador de fútbol americano, “Hay otros peces en el mar”.

Efectivamente, hay miles allá afuera.

Enlaces Relacionados:
Encontrado el primer planeta similar a la Tierra habitable fuera del Sistema Solar
Lo siguiente es buscar vida

Autor: Seth Shostak
Fecha Original: 14 de junio de 2007
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La existencia de una partícula hipotética llamada axión ha sido puesta en mayores dudas ahora que un equipo que anunció su descubrimiento ha fallado al intentar reproducir sus resultados. Los físicos que trabajan en el experimento PVLAS en Italia dicen que la diminuta rotación en la polarización de la luz del láser de la que informaron el año pasado no apoya la existencia de los axiones, sino un artefacto relacionado con cómo se realizó el experimento (arXiv:0706.3419v1).

El aparato PVLAS: Los investigadores que trabajan en el experimento en Legarno, Italia, dicen que después de todo no descubrieron el axión. (Cortesía: PVLAS).

Los axiones son partículas ultraligeras que se postularon por primera vez en los años 70 para resolver una discrepancia entre los hallazgos experimentales y la teoría de la fuerza nuclear fuerte. En marzo de 2006, el equipo PVLAS lazó un rayo láser a través de un potente campo magnético de 5,5 T en el vacío y vio que la polarización del rayo rotó ligeramente. En ese momento muchos físicos pensaron que esto se debía al acoplamiento de una partícula ultraligera con los fotones del rayo, y por tanto anunciaron la primera visión del axión.

Ahora, el equipo de PVLAS ha repetido el experimento original en dos campos magnéticos de fuerzas distintas. Aunque la rotación se observó de nuevo en el campo original de 5,5 T, no se vio ningún efecto en el de 2,3 T – llevando al equipo a concluir que la rotación es un efecto instrumental relacionado con la fuerza del campo magnético.

Las últimas noticias desde Italia habrían llegado en ayuda de los físicos que creen que los axiones podrían formar la materia oscura. Esto es debido a que los axiones de PVLAS parecían acoplarse con demasiada fuerza a la luz para ser un candidato adecuado para la materia oscura.

El resultado nulo también puso a PVLAS en línea con un experimento del CERN llamado CAST, que ha estado intentando convertir fotones solares en axiones en un imán de prueba de 10 metros de largo. CAST no ha encontrado pruebas de los axiones en las fuerzas de acoplamiento implicadas por el resultado de PVLAS de 2006.

Los físicos se están preparando ahora para buscar axiones estudiando los rayos gamma de un quásar distante que pasará pronto a través del intenso campo magnético del Sol. Tales observaciones pueden realizarse cada octubre cuando el Sol pasa entre la Tierra y el quásar 3C 279. Durante esta alineación, un pequeño número de rayos gamma del quásar podrían convertirse en axiones en la superficie más alejada del Sol. Los axiones entonces deberían viajar a través del Sol sin obstáculos, sólo para convertirse de nuevo en rayos gamma cuando surjan por el lado más cercano. Los rayos gamma no convertidos, sin embargo, serían bloqueados por el Sol y de esta forma cualquier rayo gamma procedente del quásar que se detecte en la Tierra sería una prueba de los axiones.

No todos los físicos piensan que el tiempo se inició con el Big Bang – podría haber sido sólo una transición entre un universo en colapso a un universo en expansión. Pero ahora, Martin Bojowald de la Universidad Estatal de Pennsylvania en los Estados Unidos ha estudiado un modelo de “gravedad cuántica de bucles” para demostrar que incluso si existió ese universo pre-Big Bang, sería imposible comprender ciertos aspectos del mismo (Avance publicado en línea de Nature Physics).

Muchos piensan en el Big Bang como en la “bola de fuego” que disparó el estado inmensamente denso y caliente que hace aproximadamente 14 mil millones de años se expandió en el vasto cosmos que vemos hoy. Pero en la física clásica existe un problema: cuando extrapolamos nuestros modelos más lejos en el pasado, predicen el Big Bang como un momento de energía y temperatura infinitas, llamado singularidad. Los modelos clásicos pueden llegar hasta a una cien mil millonésima de segundo de esta singularidad, pero sus ecuaciones pierden todo sentido para instantes anteriores.

Para comprender el universo en momentos anteriores, los físicos necesitan establecer una teoría que unifique las tres fuerzas más intensas de la naturaleza – la electromagnética y la fuerzas nucleares fuerte y débil – con la gravedad. Esto significa que deben reconciliar la Teoría de la Gravedad de Einstein – la relatividad general – con la Mecánica Cuántica, y de esta forma crear una Teoría Cuántica de la Gravedad.

Una de tales teorías propuestas es la “gravedad cuántica de bucles” (LQG), que supone que el tiempo avanza en “saltos” finitos cuánticos. En la LQG, las energías que clásicamente toma valores arbitrariamente altos están limitados por un límite superior. “Hace unos seis años me di cuenta de que la gravedad cuántica de bucles podría evitar la singularidad, pero las ecuaciones que usaba eran aún demasiado complicadas para demostrar la forma precisa del estado cuántico”, dijo Bojowald a Physics Web.

La pérdida de la singularidad, sin embargo, abre la posibilidad de que el universo podría haber tenido un estado que se extendiera hacia atrás al tiempo antes del Big Bang. Esto significaría que el Big Bang no marcó el inicio del universo, sino que en lugar de ésto fue una transición – o un “rebote” – de un universo anteriormente en estado de colapso al nuestro en expansión.

Ahora Bojowald ha explorado si seríamos capaces de vislumbrar tal universo pre-Big Bang. Comienza con un modelo basado en la LQG que desarrolló a principios de este año en el cual es estado del universo está definido por unos pocos parámetros, incluyendo cómo se está expandiendo actualmente, la cantidad de materia presente y la fuerza de la gravedad. Simplificando progresivamente el modelo, fue capaz de hallar ecuaciones del estado del universo que fueron solucionadas de forma exacta en el momento del Big Bang.

Viviendo en la era post-Big Bang, nosotros disfrutamos de un espacio-tiempo bastante suave. Pero antes del Big Bang, si existió tal época, existe la posibilidad de que el universo estuviese en un estado cuántico altamente fluctuante en el cual incluso el concepto usual de tiempo tendría poco sentido. Bojowald ha encontrado que tamaño total de nuestro universo actual ocasiona una incertidumbre fundamental en sus ecuaciones que evitan que sepamos cómo de grandes eran las fluctuaciones cuánticas anteriores al Big Bang.

Esto significa que no podríamos, por ejemplo, realizar cálculos hacia atrás para rastrear todos los aspectos del universo anterior al Big Bang – lo que llama “olvido cósmico”. “El hecho de que algunas propiedades no puedan predecirse por completo era totalmente inesperado”, dijo. No obstante, Bojowald añadió que los aspectos asociados con el comportamiento clásico, tales como el tamaño del universo o el ratio de contracción, podrían, en principio, determinarse.

Pero John Barrett, teoría de gravedad cuántica de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido, advierte de que la LQG no está ampliamente aceptada entre los teóricos, lo que colocaría las conclusiones de Bojowald en un terreno inestable. “La LQG es un pastel a medio hornear”, dijo. “Hay algunos aspectos que serían necesarios para formar una Teoría Cuántica de la Gravedad completa y que aún no tenemos ahí”.