¿Pesa más la antimateria que la materia?

Artículo publicado por Iqbal Pittalwala el 26 de enero de 2012 en UCR Today

Físicos de la UC en Riverside han iniciado un experimento de laboratorio para encontrar la respuesta.

¿Se comportan materia y antimateria de forma distinta respecto a la gravedad?  Los físicos de la Universidad de California en Riverside se han propuesto determinar la respuesta. De encontrarla, podría explicar por qué el universo parece no tener antimateria y por qué se expande a un ritmo cada vez mayor.

En el laboratorio, los investigadores dieron los primeros pasos hacia la medida de la caída libre del “positronio” – un estado ligado de un positrón y un electrón.  El positrón es la versión en antimateria del electrón. Tiene una masa idéntica a la del electrón, pero una carga positiva. Si un positrón y un electrón se encuentran entre sí, se aniquilan produciendo dos rayos gamma.

Equilibrio de materia y antimateria

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Medir la constante gravitatoria con antimateria

Artículo publicado por Pauline Gagnon el 21 de octubre de 2011 en Quantum Diaries

Ésta podría no ser la manera más intuitiva de medir g, la constante de aceleración de gravitatoria. Sin embargo, es lo que está tratando de conseguir un equipo de alrededor de 50 científicos de la colaboración AEgiS (Experimento de antihidrógeno – Gravedad, Interferometría y Espectroscopia). Pronto podría ser aún más fácil, gracias a un proyecto aprobado recientemente para la construcción de ELENA, un nuevo desacelerador de antiprotones.

La antimateria no es nueva en el CERN. Estrictamente hablando, hemos estado produciendo partículas y antipartículas desde hace décadas. Pero la producción de átomos completos es otra historia. Lo que es mucho más reciente, es un pequeño grupo de unos treinta físicos del experimento ALPHA que lograron producir átomos de anti-hidrógeno y mantenerlos durante unos 1000 segundos.

Equilibrio de materia y antimateria Crédito: Sandbox Studios

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La paradoja de la información, simplificada

Artículo publicado por Jon Cartwright el 15 de agosto de 2011 en physicsworld.com

El horizonte de sucesos de un agujero negro es la última oportunidad definitiva: más allá de este límite nada, ni siquiera la luz, puede escapar. ¿Pero ese “nada” incluye a la propia información? Los físicos han pasado la mayor parte de las últimas cuatro décadas lidiando con la “paradoja de la información”, pero ahora, un grupo de investigadores del Reino Unido, cree que puede ofrecer una solución.

Los investigadores han creado un modelo teórico para el horizonte de sucesos de un agujero negro que evita por completo el espacio-tiempo. Su trabajo también apoya una controvertida teoría, propuesta el año pasado, que sugiere que la gravedad es una fuerza emergente en lugar de una interacción fundamental universal.

Agujero negro © Crédito: thebadastronomer

Historia paradójica

La paradoja de la información surgió por primera vez en la década de 1970, cuando Stephen Hawking de la Universidad de Cambridge, basándose en un trabajo anterior de Jacob Bekenstein, de la Universidad Hebrea de Jerusalén, sugirió que los agujeros negros no son totalmente negros. Hawking demostró que los pares partícula-antipartícula generados en el horizonte de sucesos – en la periferia exterior de un agujero negro – se separan. Una partícula caería en el agujero negro, mientras que la otra escaparía, haciendo del agujero negro un cuerpo radiante.

La teoría de Hawking implica que, con el tiempo, un agujero negro finalmente se evaporaría, sin dejar nada. Esto presentó un problema para la mecánica cuántica, que dice que nada, incluyendo la información, puede perderse. Si los agujeros negros ocultan la información para siempre en sus singularidades, habría un error fundamental en la mecánica cuántica.

La importancia de la paradoja de la información llegó a un punto en 1997, cuando Hawking, junto con Kip Thorne, del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en los EE.UU., hicieron una apuesta con John Preskill, también de Caltech. En ese momento, Hawking y Thorne creían que la información se perdía en los agujeros negros, mientras que Preskill pensaba que era imposible. Más tarde, sin embargo, Hawking admitió su derrota, diciendo que creía que la información retorna – aunque en un estado encubierto.

A finales del siglo, Maulik Parikh, de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos, junto con Frank Wilczek, del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton en EE.UU., mostró cómo la información podría filtrarse desde un agujero negro. En su teoría, las partículas portadoras de información justo en el borde interior del horizonte de sucesos, podrían pasar a través de la barrera por el efecto túnel, siguiendo los principios de la mecánica cuántica. Sin embargo, esta solución también sigue siendo discutible.

El túnel a través de horizonte de sucesos

Ahora, Samuel Braunstein y Manas Patra, de la Universidad de York en el Reino Unido, creen haber formulado una teoría de tunelización que parece bastante más atractiva que la de Parikh y Wilczek. “No podemos decir que hayamos demostrado que es realmente posible escapar de un agujero negro”, explican, “pero ésa es la interpretación más directa de nuestros resultados”.

Normalmente, los teóricos que tratan con agujeros negros tiene que luchar contra las complejas geometrías del espacio-tiempo que surgen de la teoría de la gravitación Einstein – la Teoría de la Relatividad General. En su modelo, Braunstein y Patra dicen que el horizonte de sucesos es de naturaleza puramente mecánico cuántica, con bits del espacio cuántico de “Hilbert” pasando por un túnel a través de la barrera.

Los teóricos encontraron que incluso un modelo de tunelización tan simplificado puede reconstruir el espectro de radiación que se cree que emana de un agujero negro. Esto es distinto al modelo de creación de pares de Hawking, que lleva a la pérdida de información y siempre ha requerido muchos más detalles teóricos para funcionar. En pocas palabras, Braunstein y Patra dicen que la tunelización parece una característica intrínseca mucho más probable un agujero negro – así que, probablemente, la información no se pierde después de todo. Sus hallazgos se publican en el último ejemplar de la revista Physical Review Letters.

La profundidad de la gravedad

Hay todavía otra vuelta de tuerca más al trabajo de los investigadores. El año pasado, el teórico de cuerdas Erik Verlinde, de la Universidad de Amsterdam, basándose en el trabajo de Ted Jacobsen de la Universidad de Maryland en los EE.UU., presentó una idea especulativa sobre el origen de la gravedad. Según la propuesta de Verlinde, la gravedad no es una interacción fundamental, sino que surge del universo tratando de maximizar el desorden. La gravedad es, por tanto, una “fuerza entrópica” – una consecuencia natural de la termodinámica – tal y como se siente la fuerza sobre una goma estirada cuando las moléculas intentan escurrirse hacia estados desordenados.

Braunstein y Patra creen que su modelo de agujero negro favorece la propuesta Verlinde. Si la gravedad – por no hablar de la inercia o el espacio-tiempo – es una fuerza emergente, entonces no se utilizaría para descubrir el mecanismo básico de pérdida de información de los agujeros negros, que es lo que han demostrado los investigadores de York. “Esto no demuestra que Verlinde está en lo correcto, pero sí que su propuesta ‘tiene base’”, dice Braunstein a physicsworld.com.

Steve Giddings, físico especializado en gravedad cuántica de la Universidad de California en Santa Barbara, no cree que Braunstein y Patra hayan abordado “las preguntas más cruciales” de la propuesta de Verlinde. Sin embargo, dice que han propuesto otra pista de un importante vínculo entre la información cuántica y la gravedad. “Un desafío importante es descubrir si podemos dar una base más sólida a las ideas propuestas por Verlinde y otros”, añade. “Ésta puede ser una pieza más del rompecabezas, pero no hemos terminado aún”.


Autor: Jon Cartwright
Fecha Original: 15 de agosto de 2011
Enlace Original

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Experimentos demuestran que la gravedad no es un fenómeno emergente

Artículo publicado el 24 de agosto de 2011 en The Physics ArXiv Blog

La forma en que la gravedad afecta a las partículas cuánticas demuestra que no puede ser un fenómeno emergente.

Una de las ideas más interesantes de la física moderna es que la gravedad no es una fuerza tradicional, al igual que las fuerzas electromagnéticas o nucleares. Por el contrario, es un fenómeno emergente que simplemente tiene el aspecto de una fuerza tradicional.

Spacetime Continuum © Crédito: Kevin Krejci

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Teoría gravitatoria reproduce la circuitería superconductora

Artículo publicado por Don Monroe el 3 de junio de 2011 en la web Physical Review Focus

Durante una década, los teóricos han estado explorando una sorprendente relación matemática entre las ecuaciones que describen dos situaciones aparentemente diferentes – una que implica el espacio-tiempo curvado, y la otra a sistemas de muchas partículas interactuantes. En la edición del 3 de junio de Physical Review Letters un equipo usa esta conexión para reproducir matemáticamente la operación de un dispositivo superconductor estándar conocido como unión Josephson a partir de las ecuaciones del espacio-tiempo curvado. Aunque los resultados aún no han revelado ninguna sorpresa sobre los superconductores, aumentan la confianza en conclusiones que los teóricos podrían obtener a partir de otros sistemas de materia condensada.

Espacio-tiempo

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La antigravedad podría reemplazar a la energía oscura como causa de la expansión del universo

Artículo publicado por Vanessa D’amico el 18 de abril de 2011 en Universe Today.

Desde finales del siglo XX, los astrónomos conocen datos que sugieren que el universo no sólo se expande, sino que lo hace a un ritmo acelerado. De acuerdo con el modelo actualmente aceptado, esta expansión acelerada se debe a la energía oscura, una misteriosa fuerza repulsiva que forma el 73% de la densidad de energía del universo. Ahora, un nuevo estudio revela una teoría alternativa: Que la expansión del universo en realidad se debe a la relación entre materia y antimateria. De acuerdo con este estudio, materia y antimateria se repelen gravitatoriamente entre sí y crean un tipo de “antigravedad” que podría eliminar la necesidad de la energía oscura en el universo.

Aniquilación materia-antimateria

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El gran acto de desaparición de la gravedad

Artículo publicado por Diana Steele en febrero de 2010 en la web de Cosmos.

La gravedad puede estar fugándose de los agujeros negros hacia una nube invisible de dimensiones curvadas. Esta teoría puede parecer extraña, pero algunos físicos piensan que pueden probarla creando agujeros negros diminutos en el LHC.

Los agujeros negros parecen la respuesta de la ciencia a un hecho de ciencia ficción: curvando el propio tejido del espacio-tiempo y atrapando la materia y la luz en un agarre gravitatorio mortal, esperan allí, listos para tragarse flotas de naves espaciales y mundos enteros.

Gravedad y Teoría del Todo

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La gravedad muestra su lado más amable

Gravedad y Teoría del TodoUn estudio teórico demuestra que la fuerza puede facilitar los cálculos cuánticos.

La gravedad es rebelde. Puede arrojar al caos las ecuaciones de los teóricos, y ha demostrado ser una piedra en el camino hacia la creación de una “Teoría del Todo”. Pero un reciente análisis demuestra que la gravedad puede hacer que, al menos ciertos cálculos fundamentales, sean más manejables.

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Desacuerdo respecto a la gravedad

Balanza de torsión de CavendishRecientes medidas de la constante gravitatoria incrementan la incertidumbre sobre el valor aceptado.

La constante de gravitación Newtoniana – conocida en la rama de la metrología de precisión como la ‘gran G’ – ha recorrido un largo camino desde que el físico británico Henry Cavendish midió por primera vez la atracción de la Tierra en 1798. Aunque la G derivada de las medidas de Cavendish tenía una incertidumbre de aproximadamente un 1%, las medidas modernas la han afinado a apenas un par de decenas de partes por millón.

Pero el constante perfeccionamiento de G puede haber chocado con una piedra en el camino. Dos recientes experimentos están en total desacuerdo con anteriores hallazgos, y la incertidumbre global del valor en la constante podría tener que incrementarse.

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Los físicos predicen el análogo gravitatorio de un transformador eléctrico

Transformador eléctricoEl equivalente gravitatorio de un transformador eléctrico podría revelar nuevas y extrañas propiedades del espacio-tiempo.

En 1831, Michael Faraday envolvió dos cables alrededor de los extremos opuestos de una rosquilla de hierro y encontró que si hacía pasar corriente por uno de ellos, se inducía una corriente inmediatamente en el otro. La Ley de Faraday de la inducción se ha convertido desde entonces en un principio fundamental del electromagnetismo y la ley que subyace a los transformadores eléctricos.

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Una teoría revisada de la gravedad no predice un Big Bang

Big BangLa Teoría del Big Bang ha formado la base de nuestra comprensión de los orígenes del universo desde que se propuso por primera vez en 1927 por parte de Georges Lemaitre. Y por una buena razón: la teoría está apoyada por las últimas observaciones y experimentos de los científicos, y está basada en la ampliamente aceptada teoría de la relatividad general. Pero los científicos siempre están al acecho de nuevas evidencias que puedan sugerir una alternativa al Big Bang. Lo último en este área de investigación procede de los astrofísicos Maximo Banados y Pedro Ferreira, que han resucitado una teoría de la gravedad de los inicios del siglo XX y descubrieron que una versión modificada de la misma puede tener alguna sorpresa.

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Cómo la dualidad podría resolver el dilema de la materia oscura

Cúmulo balaLos astrofísicos tienen que elegir entre la materia oscura o la gravedad modificada para explicar el universo. Pero una nueva y extraña dualidad podría indicar que pueden quedarse con ambas.

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La gravedad podría amplificar las fluctuaciones cuánticas, creando objetos astrofísicos

En un nuevo estudio, un grupo de físicos ha propuesto que la gravedad podría disparar un efecto desbocado en las fluctuaciones cuánticas, provocando que crezcan tanto que la densidad de energía del vacío del campo cuántico podría predominar sobre la densidad de energía clásica. Este efecto de predominancia del vacío, el cual surge bajo ciertas condiciones específicas pero razonables, contrasta con la ampliamente sostenida creencia de que la influencia de la gravedad sobre los fenómenos cuánticos debería ser pequeña y subdominante.

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Cassini mide el tirón de Encélado

Geíseres en EnceladoLa nave Cassini de la NASA hará un vuelo bajo sobre Encélado, la luna de Saturno, para un experimento gravitatorio diseñado para estudiar la composición interna de la luna. El sobrevuelo, que llevará a Cassini a través del penacho rico en agua que sale desde la región polar sur de Encélado, tendrá lugar el 27 de abril en hora del Pacífico y el 28 de abril UTC. En su máximo acercamiento, Cassini pasará a 100 kilómetros sobre la superficie de la Luna.

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