Una temperatura por debajo del cero absoluto

Artículo publicado el 4 de enero de 2013 en Max Planck

Unos átomos a una temperatura absoluta negativa son el sistema más caliente del mundo.

Lo que es normal para la mayor parte de la gente en invierno, hasta el momento ha sido imposible para la física: una temperatura negativa. En la escala Celsius, las temperaturas negativas solo sorprenden en verano. En la escala de temperatura absoluta, usada por los físicos y conocida como escala Kelvin, no es posible llegar por debajo del cero – al menos no en el sentido de lograr menos de cero kelvin. De acuerdo con el significado físico de temperatura, la temperatura de un gas viene determinada por el movimiento caótico de sus partículas – cuanto más frío está el gas, más lentas van las partículas. A cero kelvin (menos 273 grados Celsius) las partículas dejan de moverse y desaparece todo el desorden. Por tanto, nada puede estar más frío que el cero absoluto en la escala Kelvin. Físicos de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich (Ludwig-Maximilians University Munich) y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Max Planck Institute of Quantum Optics) en Garching, han creado un gas atómico en el laboratorio que, sin embargo, ha logrado valores kelvin negativos. Estas temperaturas absolutas negativas tienen varias consecuencias absurdas: aunque los átomos del gas se atraen entre sí y dan lugar a una presión negativa, el gas no colapsa – un comportamiento que también se propone para la energía oscura en la cosmología. Motores de calor supuestamente imposibles, como un motor de combustión con una eficiencia termodinámica por encima del 100%, también pueden hacerse con la ayuda de las temperaturas absolutas negativas.

Distribución de energía invertida

Distribución de energía invertida a temperaturas absolutas negativas Crédito: LMU y MPG Múnich

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No hay estrellas en los saltos al hiperespacio de ‘Star Wars’

Artículo original publicado el 15 de enero de 2013 en COSMOS Magazine

¿Recuerdas el deslumbrante momento en las películas de la saga Star Wars, cuando el Halcón Milenario salta al hiperespacio y aparece un caleidoscopio de estrellas en forma de rayas desde la nave?

Por desgracia – como una buena cantidad de cosas de las películas de ciencia ficción – esto realmente no sucede así, según ha calculado un equipo británico de estudiantes de ciencias.

Jump to Hyperspace

Salto al hiperespacio Crédito: joek.com

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Energía oscura y dinámica en un universo acelerado

Artículo publicado el 14 de enero de 2013 en Basque Research

La cosmología atrajo a Irene Sendra desde Valencia al País Vasco, y también le ha dado la oportunidad de colaborar con uno de los premios Nobel de Física de 2011 en una de las áreas más oscuras del universo. Y es que el objeto de estudio de Sendra, investigadora en el Departamento Física Teórica e Historia de la Ciencia de la Facultad de Ciencia y Tecnología UPV/EHU, son la materia oscura y la energía oscura, conocidas, precisamente, por lo poco que se sabe de ellas.

“Las observaciones nos dicen que alrededor del 5 % del universo está compuesto de materia ordinaria; un 22 % corresponde a la materia oscura, que sabemos que existe porque interacciona gravitatoriamente con la materia ordinaria; y otro 73 % es energía oscura, que se sabe que está ahí porque de otra forma no se explicaría la expansión acelerada del universo”, expone Irene Sendra; “nosotros intentamos conocer un poco mas qué es la energía oscura”, añade.

Dark Energy

Energía oscura Crédito: NASA/ESA

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Un avance matemático fija las reglas para una teleportación más efectiva

Artículo publicado el 16 de enero de 2013 en la Universidad de Cambridge

Un nuevo protocolo propone soluciones para una teleportación más eficiente – el transporte de información cuántica a la velocidad de la luz.

Durante los últimos diez años, los físicos teóricos han demostrado que las intensas conexiones generadas entre las partículas como la establecida en la ley cuántica del “entrelazamiento”, pueden tener la clave de una posible teleportación de información.

Particle or Wave...

Onda o partícula Crédito: Jurvetson

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Las masas relativas de protones y electrones hace 7000 millones de años encajan con las de hoy

Artículo publicado por John Matson el 13 de diciembre de 2012 en Scientific American

La masa del protón en relación a su homólogo mucho más ligero, el electrón, se conoce con una gran precisión: el protón tiene 1836,152672 veces la masa del electrón. ¿Pero siempre ha sido así?

Es bastante posible, de acuerdo con una nueva investigación que emplea el cosmos como un enorme laboratorio de física fundamental. Un estudio de una galaxia lejana sugiere que la proporción de masa entre protón y electrón, indicada por la letra griega mu (µ), se han mantenido básicamente constante durante, al menos, la mitad de la edad del universo. Las conclusiones se publicaron en línea el 13 de diciembre en la revista Science.

Effelsberg Radio Telescope

Radiotelescopio Effelsberg Crédito: didiervh

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Una roca es un reloj

Artículo publicado el 10 de enero de 2013 en SINC

Investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EE UU) han creado un nuevo reloj atómico que puede medir el tiempo con la masa de un átomo, y viceversa. El desarrollo de este dispositivo, cuyo mecanismo se presenta esta semana en la revista Science, puede ayudar a definir mejor el concepto de kilogramo.

“Por así decirlo, una roca es un reloj”, señala Holger Müller, un profesor de la Universidad de California-Berkeley (EEUU) preocupado desde niño por saber lo que realmente es el tiempo. Ahora, junto a otros colegas de su universidad, acaba de fabricar un reloj que asocia el tiempo a la masa de una partícula.

Usar la masa para medir el tiempo y viceversa

Medir el tiempo usando la masa, y viceversa Crédito: Pei-Chen Kuan.

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Einstein tenía razón: El espacio-tiempo es liso, no espumoso

Artículo publicado el 10 de enero de 2013 en Space.com

El espacio-tiempo es liso en lugar de espumoso, según sugiere un nuevo estudio, anotando una posible victoria a Einstein sobre algunos teóricos cuánticos que llegaron tras él.

En su teoría general de la relatividad, Einstein describe el espacio-tiempo como algo fundamentalmente liso, curvándose solo bajo la tensión de la energía y la materia. Sin embargo, algunas interpretaciones de la teoría cuántica no están de acuerdo, viendo el espacio como algo compuesto de un espuma de minúsculas partículas que aparecen y desaparecen constantemente.

Gravity Probe B

Gravity Probe B y espacio-tiempo Crédito: NASA.

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Se realiza un experimento para resolver “un verdadero misterio” de la mecánica cuántica

Artículo publicado el 1 de noviembre de 2012 en la Universidad de Bristol

¿De qué está hecha la luz, de ondas o de partículas? Esta pregunta básica ha fascinado a los físicos desde los primeros días a de la ciencia. La mecánica cuántica predice que los fotones, partículas de luz, son tanto ondas como partículas, simultáneamente. Según se informa en Science, físicos de la Universidad de Bristol han ofrecido una nueva demostración de esta dualidad onda-partícula de los fotones, conocida como “un verdadero misterio de la mecánica cuántica” por el ganador del premio Nobel Richard Feynman.

La historia de la ciencia está marcada por un intenso debate entra las teorías ondulatoria y corpuscular de la luz. Isaac Newton fue el principal defensor de la teoría corpuscular, mientras que James Clerk Maxwell y su tremendamente exitosa teoría del electromagnetismo, daban apoyo a la teoría ondulatoria. Sin embargo, las cosas cambiaron drásticamente en 1905, cuando Einstein demostró que era posible explicar el efecto fotoeléctrico (que había seguido siendo un misterio hasta ese momento) usando la idea de que la luz está hecha de partículas: los fotones. Este descubrimiento tuvo un gran impacto en la física, dado que contribuyó enormemente al desarrollo de la mecánica cuántica, la teoría científica más precisa jamás desarrollada.

Quantum Physics for Dummies © by Shiny Things

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Se confirma una nueva estructura similar a una partícula en el LHC

Artículo publicado por Ashley WennersHerron el 15 de noviembre de 2012 en Symmetry Magazine

Científicos del experimento CMS en el CERN han observado una exótica combinación de partículas descubierta previamente en el experimento CDF del Fermilab.

Científicos de un experimento en el Gran Colisionador de Hadrones confirmaron esta semana la existencia de una estructura similar a una partícula, observada por primera vez por el predecesor del LHC, el Tevatron.

LHC © by delaere

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Observan por primera vez la ruptura de simetría en el tiempo en las leyes de la Física

Artículo publicado el 19 de noviembre de 2012 en CSIC

Una investigación liderada por el Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Valencia, ha obtenido evidencias de la ruptura de la simetría en el tiempo en las leyes de la Física. El hallazgo, que se publica hoy en la revista Physical Review Letters, ha contado con el apoyo de la colaboración internacional BaBar del laboratorio SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, de sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos en la Universidad de Stanford (California).

El tiempo discurre inexorablemente. En la historia del universo y en los sistemas complejos, la evolución temporal está asociada al aumento de entropía. Dicho de otro modo, con el paso del tiempo, el desorden siempre crece a partir de una situación inicial más ordenada.

Tiempo © by Moyan_Brenn

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Universos sintéticos: Cómo ayudarán las simulaciones en la búsqueda de energía oscura

Artículo publicado por Rob Mitchum el 1 de octubre de 2012 en la Universidad de Chicago

El Dark Energy Survey (DES) es uno de los experimentos astrofísicos más ambiciosos jamás iniciados. Durante cinco años, una cámara especialmente diseñada a bordo de un telescopio de Chile recopilará imágenes de galaxias lejanas en el cielo austral cubriendo un área de 5000 grados cuadrados, lo que corresponde, aproximadamente, a 1/8 del universo visible. Este proyecto generará petabytes (miles de terabytes) de datos que deben ser laboriosamente analizados por la colaboración de científicos de 27 instituciones para encontrar respuestas sobre la naturaleza de la energía oscura, la materia oscura y las fuerzas que dan forma a la evolución del universo.

Mancha solar simulada por computador © by thebadastronomer

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La fricción negativa sorprende a los investigadores

Artículo publicado por Tim Wogan  el 18 de octubre de 2012 en physicsworld.com

Si aprietas ligeramente con tu dedo en una mesa y lo deslizas sobre la superficie, verás que se mueve con bastante facilidad. Si aprietas más fuerte es más difícil deslizarlo ya que un contacto más firme genera más fricción. Pero ahora, investigadores de Estados Unidos y China han demostrado que si realizas el mismo experimento con la punta de un microscopio de fuerza atómica (AFM) sobre una superficie de grafito, puedes ver el efecto completamente opuesto – se reduce la fricción cuanto más aprietas.

Simulación de punta de diamante sobre grafito © Crédito: Smolyanitsky/NIST, Li/Tsinghua University

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Moses Chan da marcha atrás en la búsqueda de los supersólidos

Artículo publicado por Jon Cartwright el 16 de octubre de 2012 en physicsworld.com

En 2004 Moses Chan y su estudiante graduado Eun-Seong Kim pensaron que habían realizado uno de los descubrimientos más apasionantes en el campo de la materia condensada en el nuevo siglo. Era el supersólido – una misteriosa sustancia que podía atravesar los sólidos comunes como un  fantasma a través de un muro. Ahora, el físico de la Universidad Estatal de Pennsylvania ha publicado un artículo defendiendo que su interpretación inicial era incorrecta – un efecto corriente en los materiales en lugar de la supersolidez era la causa de los resultados anómalos en los experimentos. “Habría sido algo genial si [la interpretación] del supersólido fuese correcta”, dice, “pero la Madre Naturaleza tiene sus propios caminos”.

Moses chan

Moses Chan Crédito: Michael Fleck

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Púlsares: Unos baratos detectores de ondas gravitatorias

Artículo publicado el 15 de octubre de 2012 en The Physics ArXiv Blog

Las ondas gravitatorias hacen que los púlsares sean más tenues, un fenómeno que está inspirando una nueva forma de buscar las esquivas ondas en el espacio-tiempo.

La búsqueda de ondas gravitatorias es una de las empresas científicas más grandes de los tiempos modernos. Su descubrimiento permitirá a los astrónomos escrutar el cosmos de una forma totalmente nueva y estudiar fenómenos exóticos tales como las colisiones entre los agujeros negros y las estrellas de neutrones.

Pulsar SXP 1062

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La medida que revelaría que el universo es una simulación por computador

Artículo publicado el 10 de octubre de 2012 en The Physics ArXiv Blog

Si el cosmos es una simulación numérica, debería haber pistas en el espectro de los rayos cósmicos de alta energía, dicen los teóricos.

Una de las ideas más preciadas de la física moderna es la cromodinámica cuántica, la teoría que describe la fuerza nuclear fuerte, cómo se unen los quarks y gluones en protones y neutrones, cómo forman los núcleos que, a su vez, interactúan. Esto es el universo en su escala más fundamental.

Matrix © by psd

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Topología: El ingrediente secreto de la última Teoría del Todo

Artículo publicado el 8 de octubre de 2012 en The Physics ArXiv Blog

Combina topología con simetría y añade una pizca de mecánica cuántica. ¿El resultado? Una potente y nueva Teoría del Todo.

La topología es el estudio de la forma, en particular de las propiedades que se conservan cuando se estira, comprime y retuerce una forma, pero no cuando se desgarra o raja.

En el pasado, la topología era poco más que una diversión para los matemáticos, que hacían garabatos buscando la diferencia entre las rosquillas y empanadillas.

Anillo borromeo © by shonk

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¿Estaba oculto en las matemáticas de Einstein el viaje superlumínico?

Artículo publicado por Clara Moskowitz  el 8 de octubre de 2012 en Space.com

Aunque las teorías de Einstein sugieren que nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz, dos científicos han extendido sus ecuaciones para demostrar qué sucedería si fuese posible el viaje superlumínico.

A pesar de la aparente prohibición sobre tal tipo de viaje en la teoría especial de la relatividad de Einstein, los científicos dijeron que, en realidad, la teoría puede moldearse fácilmente para describir velocidades que superen la velocidad de la luz.

Viaje superlumínico

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Alternativa a la materia oscura aborda las galaxias elípticas

Artículo publicado por Tim Wogan el 1 de octubre de 2012 en physicsworld.com

Una teoría alternativa a la materia oscura ha predicho con éxito las propiedades rotacionales de dos galaxias elípticas. El trabajo lo realizó en Israel Mordehai Milgrom usando la teoría de Dinámica Newtoniana Modificada  (MOND) que desarrolló inicialmente hace casi 30 años. Demostrando que MOND puede usarse para explicar las propiedades de las complejas galaxias elípticas – así como las galaxias espirales, mucho más simples – Milgrom defiende que MOND ofrece una alternativa viable a la materia oscura cuando se trata de explicar las extrañas propiedades de las galaxias.

Mapa de materia oscura © by thebadastronomer

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Un paso más hacia la fusión nuclear

Artículo publicado por Daniel Clery el 18 de septiembre de 2012 en Science Now

En la carrera por hacer realidad la energía de fusión, un pequeño laboratorio puede estar poniendo en aprietos a los chicos mayores. Los esfuerzos a nivel mundial por aprovechar la fusión – la fuente de energía del Sol y las estrellas – como fuente de energía en la Tierra, actualmente se centran en dos instalaciones con costes multimillonarios: el reactor de fusión ITER en Francia, y la Instalación Nacional de Ignición (National Ignition Facility – NIF) en California. Pero existen otras aproximaciones más baratas – y una de ellas puede tener una posibilidad de alcanzar el “punto de inflexión”, un hito clave en el que un proceso produce más energía de la necesaria para disparar la reacción de fusión. Los investigadores del Laboratorio Nacional Sandia en Albuquerque, Nuevo México, anunciarán en un artículo aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters(PRL) que su proceso, conocido como fusión inercial de funda magnetizada (MagLIF) propuesto por primera vez hace 2 años, ha superado la primera de las tres pruebas, colocándolo en el camino de lograr el codiciado “punto de inflexión”. Las pruebas del resto de componentes del proceso continuarán el próximo año, y el equipo espera abordar su primer intento de fusión a finales de 2013.

Prototipo de fusión nuclear de Sandia © by NNSANews

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El CSIC propone un experimento para transferir información entre el pasado y el futuro

Artículo publicado el 18 de septiembre de 2012 en CSIC

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad de Waterloo (Canadá), han propuesto un experimento que permite la transferencia de información entre el pasado y el futuro, usando para ello las propiedades del vacío cuántico. El trabajo ha sido publicado en la revista Physical Review Letters.

“El vacío, tal y como lo entendemos clásicamente, es un estado completamente desprovisto de materia. Sin embargo, cuánticamente, el vacío está lleno de partículas virtuales. Es lo que se conoce como fluctuaciones cuánticas del vacío. Gracias a estas fluctuaciones, es posible hacer que el vacío esté entrelazado en el tiempo; es decir, el vacío que hay ahora y el que habrá en un instante de tiempo posterior, presentan fuertes correlaciones cuánticas”, explica el investigador del CSIC Borja Peropadre, del Instituto de Física Fundamental. Los científicos han conseguido explotar estas propiedades, utilizando la emergente tecnología de los circuitos superconductores.

Comunicación cuántica

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