Los topólogos predicen una nueva forma de la materia

Un vínculo entre la mecánica cuántica y la topología implica la existencia de un estado completamente nuevo de la materia. Y lo físicos ya han encontrado el primer ejemplo.

Anillo Borromeano

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Un modelado estadístico podría ayudarnos a comprender la aceleración cósmica

GalaxiasAunque está generalmente aceptado por los científicos que el universo se expande a un ritmo acelerado, hay cuestiones sobre por qué esto debería ser así. Durante años, los científicos han estado intentando determinar la causa de este comportamiento. Una de las teorías es que la energía oscura podría ser la causa de la aceleración cósmica.

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Investigadores de Berkeley descubren simetría de Möbius en metamateriales

El desfile de las hormigas de EscherLa simetría de Möbius, el fenómeno topológico que deja una banda semi-retorcida con dos superficies pero sólo una cara, ha sido fuente de fascinación desde su descubrimiento en 1858 por el matemático alemán August Möbius. Como el artista M.C. Escher demostró tan vívidamente en su “desfile de hormigas”, es posible atravesar las superficies “interior” y “exterior” de una banda de Möbius sin cruzarla por un borde. Durante años, los científicos han estado buscando un ejemplo de simetría de Möbius en materiales naturales, sin éxito. Ahora, un equipo de científicos ha descubierto simetría de Möbius en metamateriales – materiales diseñados a partir de “átomos” artificiales y “moléculas” con propiedades electromagnéticas que surgen a partir de su estructura en lugar de su composición química.

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El ‘solitón’ de Peregrine observado por fin

Solitón de PeregrineUna antigua solución matemática propuesta como prototipo para las famosas olas errantes oceánicas, responsables de muchas catástrofes marinas, se ha observado por primera vez en un sistema físico continuo.

El ‘solitón’ de Peregrine, descubierto hace 25 años por el fallecido Howell Peregrine (1938-2007), profesor de renombre internacional de Matemáticas Aplicadas anteriormente con sede en la Universidad de Bristol, es una solución localizada para una ecuación diferencial parcial compleja conocida como la ecuación de Schrödinger no lineal (NLSE).

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El altruismo puede explicarse mediante la selección natural

news.2010.427.antsLos biólogos evolutivos dan un vuelco a una teoría de selección de parentesco mantenida desde hace mucho tiempo.

El comportamiento altruista, tal como el de hormigas trabajadoras estériles cuidando de la prole de la reina, evoluciona sólo entre individuos relacionados a través de lo que se conoce como selección de parentesco – o eso es lo que muchos biólogos evolutivos han pensado desde la década de 1960.

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Desvelando la matriz

Matriz en bandasUna nueva forma de analizar rejillas de números conocidas como matrices, podría mejorar las aplicaciones de procesado de señales y los esquemas de compresión de datos.

Entre las herramientas más comunes en la ingeniería eléctrica y las ciencias de la computación están unas rejillas rectangulares de números conocidas como matrices. Los números de una matriz representan datos: Las filas, por ejemplo, podrían representar temperatura, presión del aire y humedad, y las columnas podrían representar distintas posiciones donde se toman las tres medidas. Pero las matrices también representan ecuaciones matemáticas. Si las expresiones t + 2p + 3h y 4t + 5p + 6h describen dos operaciones matemáticas distintas que implican a las medidas de temperatura, presión y humedad, pueden representarse como una matriz con dos filas, [1 2 3] y [4 5 6]. Multiplicar entre sí las dos matrices significa realizar ambas operaciones matemáticas en cada columna de datos de la matriz y pasar los resultados a una nueva matriz. En muchas aplicaciones de ingeniería sensibles al tiempo, multiplicar matrices puede dar rápidas pero buenas aproximaciones de cálculos mucho más complejos.

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Descubren un patrón regular en la energía de los huracanes

HuracánInvestigadores del Centre de Recerca Matemàtica y de la Universitat Autònoma de Barcelona han descubierto que existe una relación matemática entre el número de huracanes que se producen en una determinada zona del planeta y, la energía que liberan. La distribución es válida para cualquier conjunto de huracanes estudiado, independientemente del periodo considerado y del lugar. La investigación sugiere que nunca será factible hacer predicciones fiables sobre su intensidad.

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El reto de la comunicación molecular

Comunicación MolecularLas bacterias se comunican mediante moléculas, y ahora científicos de la computación quieren copiarlas. Su primera tarea: derivar una teoría matemática de comunicación molecular.

Claude Shannon, tal vez el héroe menos reconocido de la ciencia del siglo XX, trabajó con el problema fundamental de la comunicación en la década de 1940. Dijo que la tarea básica de la comunicación es reproducir en un punto del espacio un mensaje que ha sido creado en otro punto.

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Comunicaciones cuánticas en redes aleatorias

Redes complejasTeóricos del MPQ encuentran un sorprendente comportamiento en las redes cuánticas aleatorias.

Internet, las redes de conexiones entre actores de Hollywood, etc, son ejemplos de redes complejas, cuyas propiedades han sido estudiadas intensamente en los últimos tiempos. La propiedad del mundo pequeño (que todo el mundo tiene una conexión con los famosos en pocos pasos), por ejemplo, es un resultado prominente derivado de este campo. Un grupo de científicos alrededor del Profesor Cirac, Director del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching cerca de Munich y Líder de la División Teórica, ha introducido ahora las redes complejas en el microscopio, el conocido como régimen cuántico (Nature Physics, Advanced Online Publication, DOI:10.1038/NPHYS1665). Los científicos han demostrado que estas redes cuánticas complejas tienen propiedades sorprendentes: incluso en una red cuántica muy débilmente conectada, realizar algunas medidas y otras operaciones cuánticas simples permite generar grafos arbitrarios de conexiones que serían imposibles en sus homólogos clásicos.

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Y ahora el pronóstico de la energía

Red EléctricaUna nueva técnica matemática para medir cómo de cerca están las redes energéticas de un fallo catastrófico podría ayudar a prevenir cortes en el futuro.

En la tarde del 14 de agosto de 2003, una masiva fluctuación de energía osciló a lo largo de la red de suministro de energía del noreste de Estados Unidos y Canadá. La fluctuación provocó que más de 500 generadores de toda la región se desconectaran dejando a más de 55 millones de personas sin energía. El apagón dejó trenes de cercanías parados, interrumpió el suministro de agua dado que las bombas de agua dejaron de funcionar y provocó un parón en la industria de toda la región.

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La Teoría de “Twistores” reinicia la última revolución en las supercuerdas

Roger PenroseUn simple giro del destino: una vieja idea de Roger Penrose entusiasma a los teóricos de cuerdas.

A finales de la década de 1960, el distinguido físico y matemático de la Universidad de Oxford, Roger Penrose, encontró una forma radicalmente nueva de desarrollar una teoría unificada de la física. En vez de tratar de explicar cómo las partículas se mueven e interactúan dentro del espacio y del tiempo, propuso que el espacio y el tiempo mismos eran construcciones secundarias que emergen desde un nivel más profundo de la realidad. Pero su así llamada teoría de twistores no obtuvo atención, y sus problemas conceptuales bloquearon a sus pocos defensores. Como muchos otros intentos de unificar la física, los twistores fueron dados por muertos.

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La Tierra contiene menos biodiversidad de la que se pensaba

Biodiversidad¿Cuántas especies comparten nuestro planeta? De acuerdo con un re-cálculo realizado por un equipo de investigación internacional, el número es significativamente menor de lo que pensábamos – apenas 5,5 millones aproximadamente.

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Matemáticos resuelven la ecuación de Boltzmann de hace 140 años

BoltzmannMatemáticos de Pennsylvania han encontrado soluciones a una ecuación en 7 dimensiones de 140 años de antigüedad, que no se sabía que existían a pesar de su amplio uso en el modelado del comportamiento de gases.

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Simulaciones de Monte Carlo

Casino de Monte CarloUna técnica matemática que permite a los científicos estimar en un mundo probabilista.

Habla con suficientes científicos y escucharás las palabras “Monte Carlo” muchas veces. “Ejecutamos las Monte Carlos”, dirá un investigador. ¿Qué significa esto?

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Agujeros negros y qubits

Aunque la teoría de cuerdas y la teoría M no han hecho todavía predicciones testables en experimentos de física de altas energías, podrían encontrar aplicaciones prácticas en la teoría de la información cuántica.

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Una prueba apoya el ancestro común universal para toda la vida

Ancestro comúnUn investigador puso a prueba la suposición básica en la biología de un ancestro común – y encontró que los análisis genéticos avanzados y una sofisticada estadística respalda la vieja proposición de Darwin.

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Entonces, ¿el agujero negro (AdS/QCD) es real?

Teoría de Cuerdas

Clifford Johnson dió recientemente una charla sobre la descripción del plasma de quark-gluón inspirada en AdS/CFT, en términos de agujeros negros 4+1 dimensionales y alguien le hizo la pregunta obvia:

¿Pero eso es real?

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Cómo tomar fotografías a través de cuerpos opacos

Imagen a través de objetos opacosUna forma de reconstruir imágenes dispersadas aleatoriamente permite que las imágenes sean transmitidas a través de objetos opacos.

Es el sueño de espías y adolescentes: cómo tomar imágenes a través de objetos opacos.

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El universo imperfecto: Adiós, teoría del todo

GalaxiaHace quince años, yo era un físico que trabajaba duro en la búsqueda de una teoría de la naturaleza que unificase lo muy grande con lo muy pequeño. Había una buena razón para la esperanza. Lo grande y lo bueno se encontraban. Incluso Einstein, que reconoció que nuestra comprensión de la realidad es necesariamente incompleta, pasó 20 años de su vida buscando una Teoría de Campo Unificado que describiría las dos fuerzas principales que vemos actuando a nuestro alrededor – la gravedad y el electromagnetismo – como manifestaciones de una única fuerza. Para él, tal teoría matemática representaba la expresión más pura y elegante de la naturaleza y el mayor logro del intelecto humano.

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Los físicos estudian cómo evoluciona el comportamiento moral

Teoría de JuegosUn nuevo modelo basado en la física estadística puede arrojar luz sobre la vieja cuestión de: “¿Cómo puede la moralidad enraizarse en un mundo donde todas las personas piensan en sí mismas?” Las simulaciones por ordenador de un equipo internacional de científicos sugieren que la respuesta está en cómo la gente interactúa con sus vecinos más cercanos, en lugar de con la población como un todo.

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