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Confirman una predicción sobre los neutrinos realizada hace casi medio siglo

  • El experimento COHERENT observa por primera vez la colisión de neutrinos contra el núcleo de un átomo.
  • Los resultados, publicados en Science, han sido posibles gracias al detector de neutrinos más pequeño del mundo.
Confirman una predicción sobre los neutrinos realizada hace casi medio siglo
Fuente: Pixabay.

Un equipo internacional de científicos ha logrado confirmar una predicción sobre los neutrinos realizada hace casi medio siglo. El experimento COHERENT ha observado por primera vez la colisión de estas partículas contra el núcleo de un átomo, tal y como postuló de forma teórica en 1973 un investigador del Fermilab. Sus resultados, publicados hoy en la revista Science, han sido obtenidos gracias al detector de neutrinos más pequeño del mundo, situado en el Laboratorio Nacional Oak Ridge de Estados Unidos.

 

Los neutrinos, también conocidos como partículas fantasma, han traído de cabeza a la comunidad científica por su naturaleza esquiva. Al contrario que otras partículas del Modelo Estándar, los neutrinos sólo experimentan la interacción nuclear débil, además de la fuerza de la gravedad, lo que dificulta mucho las posibilidades que tienen los físicos de ‘cazar’ estas partículas. Los neutrinos típicamente interaccionan con protones individuales o neutrones dentro del núcleo de un átomo. Sin embargo, la denominada colisión coherente neutrino-núcleo que se ha observado ahora es una interacción diferente, ya que la partícula ‘ve’ la carga débil completa del núcleo como un todo y ‘choca’ contra él.

Hasta la fecha había resultado imposible observar la colisión de los neutrinos contra los núcleos de los átomos. Uno de los múltiples motivos que habían impedido confirmar la predicción era la dificultad tecnológica que representa la detección de la energía extremadamente baja del retroceso (recoil) del núcleo, único resultado de la interacción. “Imagine que los neutrinos son bolas de ping-pong golpeando una bola en los bolos. Las partículas van a provocar solo un pequeño impulso extra a esta pelota”, explica Juan Collar, uno de los autores del estudio en Science, para divulgar las dificultades técnicas que afrontó el experimento. La colaboración COHERENT está formada por noventa investigadores de dieciocho países diferentes.

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Juan Collar, profesor en la Universidad de Chicago y autor del estudio, muestra un prototipo del detector.

El hecho de haber determinado la dispersión elástica coherente neutrino-núcleo es un gran avance para la física, ya que puede servir para comprobar algunas de las propiedades de estas partículas, que cuentan con una masa particularmente pequeña con respecto a otras. Además, la detección de la primera colisión de neutrinos contra el núcleo de los átomos puede presentar aplicaciones científicas y tecnológicas muy interesantes, como la monitorización de reactores nucleares de forma no invasiva o el análisis de la dinámica de los neutrinos durante la formación de las estrellas o en la explosión de supernovas.

 

El estudio de estas partículas, que protagonizaron el premio Nobel de Física de 2015, ha sido realizado en el detector de neutrinos más pequeño del mundo. Los científicos utilizaron un ala especializada localizada en el sotano de la Fuente de Neutrones por Espalación, ubicada a su vez en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Este pasillo fue aislado con más de doce metros de materiales como hormigón y grava, con el fin de bloquear la posible interferencia de otras partículas. Posteriormente, los investigadores expusieron los neutrinos a una muestra de yoduro de cesio dopado con sodio en el detector, ya que contiene núcleos del tamaño ideal y genera un destello de luz suficiente como para observar su retroceso tras el impacto. Los datos presentados hoy, que fueron recopilados durante quince meses, demuestran que la colisión entre los neutrinos y el núcleo de los átomos se comporta tal y como los físicos sospechaban desde hace más de cuatro décadas.

Protones hacen vibrar la teoría de cuerdas

Después de siete años de trabajo de cientos de físicos teóricos y experimentales, ingenieros y programadores de diversos países, incluidos mexicanos, recientemente se dio a conocer el descubrimiento del plasma de quarks y gluones, la misteriosa “sopa primordial” en colisión de protones.

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La sorpresa es que esta sopa, de la cual provenimos nosotros y toda la materia a nuestro alrededor, y que se formó una millonésima de segundo después de la Gran Explosión que dio origen al universo, se encontró en colisiones de protones, ya que hasta el momento solo se había recreado en colisiones de iones pesados.

Este hallazgo, que reportó el experimento A Large Ion Collider Experiment (ALICE) del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) en la prestigiada revista Nature, se suma a otras novedades que han surgido del estudio del plasma de quarks y gluones en años recientes, incluido el hecho de que esta sopa pudiera representar el primer acercamiento experimental de la teoría de cuerdas.

No hay verdades absolutas

58172538 sEn la ciencia no hay verdades absolutas. Los avances científicos que revolucionan el conocimiento se pueden dar en cualquier parte, e incluso en aquellas que ya se creían exploradas, lo cual quizás sea uno de los aspectos más excitantes para los científicos.

Tal es el caso del plasma de quarks y gluones (QGP, por sus siglas en inglés) que es como una sopa caliente, en la cual los protones y neutrones de los que estamos hechos están derretidos en sus componentes más básicos.

Producir este plasma es una verdadera hazaña porque hace falta generar temperaturas de billones de grados, es decir, cien mil veces más altas que las que existen en el centro del sol.

Tras décadas de esfuerzo, esto se logró con choques muy violentos de iones pesados (normalmente núcleos de plomo o de oro), en varios colisionadores de partículas, incluyendo el LHC.

Pero lo que recientemente sorprendió a los físicos es que se han encontrado evidencias de que el QGP se logra producir también en algunas colisiones de protones, lo cual es completamente extraño, ninguna teoría lo predice.

De hecho, el estudio de colisiones de protones no es una de las temáticas principales de ALICE, incluso en la jerga de los físicos y en los pasillos del LHC se decía que los estudios de las colisiones de protones eran estudios “de sesgo mínimo”, es decir, que no había muchas cosas nuevas que ver ahí.

“Mira cómo son las cosas, que ALICE viene a encontrar en colisiones de protones algo interesante (…) Y es que la ciencia es así, en donde tú piensas que ya no hay nada más que observar, te da la sorpresa”, así lo expresó Gerardo Herrera Corral, coordinador del grupo mexicano en el experimento ALICE.

Más de 60 mil horas de trabajo

Esta “sorpresa” no fue fácil de encontrar, ya que contrario a otros descubrimientos como el de las ondas gravitacionales, las cuales se manifestaron en el segundo día de operación de la nueva fase del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por sus siglas en inglés), el hallazgo del plasma de quarks y gluones en colisiones de protones tomó siete años.

Gerardo HerreraGerardo Herrera.En 2010 comenzó la primera corrida del LHC, y desde entonces empezaron a tomarse datos de las más de 600 millones de colisiones de protones por segundo que se realizan en el experimento ALICE. Esto es un gran reto, ya que cada minuto se genera una gran cantidad de información que luego debe ser analizada y procesada.

A finales de 2010, las colisiones de protones aún no arrojaban indicios del plasma de quarks y gluones. Posteriormente, toda la información que se generó en 2010 se comparó con la de 2011 y 2012.

En 2013 y 2014, el LHC estuvo en pausa para que sus equipos y detectores fueran reparados o actualizados. En ese lapso se añadió a ALICE el subdetector mexicano ALICE Diffractive (AD), el cual se sumó a los otros dos instrumentos mexicanos: ALICE Cosmic Ray Detector (ACORDE) y V0. Este último fue uno de los tres (de los 19 que conforman a ALICE) que participaron en el hallazgo del plasma de quarks y gluones en colisiones de protones.

Fue en ese tiempo que se empezó a ver que algo interesante podía resultar; pero antes de que la presencia del plasma de quarks y gluones se viera claramente, tuvieron que pasar más de 60 mil horas de trabajo de cientos de científicos de todo el mundo.

En las primeras reuniones solo estaba la gente de los detectores involucrados, y en la medida de que el análisis de los resultados se volvía más interesante y dejaba ver que algo nuevo estaba por descubrirse, más gente del experimento se involucraba.

“Son reuniones que se vuelven discusiones muy intensas y acaloradas, en las que se analizan todos los factores que pudieran arrojar datos erróneos. Antes de salir con la publicación y el anuncio de un descubrimiento tan importante, se debe analizar y revisar muchas veces todo, porque está en juego el trabajo y prestigio de cientos de científicos”, relató Herrera Corral, quien es miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Así, después de más de 200 reuniones semanales a distancia, más de 50 mensuales y cinco anuales, se llegó a la conclusión de que lo que realmente estaban viendo los físicos en choques de protones era ese primitivo, denso y candente plasma de quarks y gluones.

Eso se tenía que comunicar a través de un artículo científico, y ahí empezó otro gran proceso de consenso, porque al ser una colaboración de cientos de científicos, la redacción de un paper no es cosa fácil.

El reto de hacer un paper con cientos de colaboradores

cuerdas rec1 8717Se estableció entonces un comité de cuatro personas que serían los encargados de redactar ese artículo, que recopilaba información y gráficas de las miles de notas técnicas que se generaron durante los siete años.

Ya que el artículo estuvo redactado pasó a un comité de revisión de la colaboración, para que todos los involucrados estuvieran conformes con lo que se mandaría a la editorial. “Otra vez, son discusiones intensas; los científicos peleamos hasta el tipo de gráficas que se van a utilizar”, comentó Herrera Corral.

Después de este proceso de redactar y llegar a un consenso respecto al artículo científico, por fin se procede a enviarlo a la editorial, y una vez que la editorial lo acepta hay un embargo total de la información. Nadie puede decir nada hasta que se publica.

Una vez que la editorial lo publica y manda su comunicado de prensa, los científicos dan conferencias a los medios de comunicación o charlas de divulgación en sus países, lo cual no es tan común que suceda en México, ya que los investigadores mexicanos están más enfocados en la producción científica para cumplir con los requisitos o “puntos” que establecen los sistemas de evaluación del país.

Y cómo no preocuparse si en estos experimentos se puede trabajar hasta 15 años —en el diseño, desarrollo e instalación de detectores— sin publicar un artículo científico. Esto le sucedió a los primeros científicos mexicanos que empezaron a colaborar en el LHC, como es el caso de Herrera Corral, adscrito al Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav).

No obstante, en el hallazgo del plasma de quarks y gluones en colisiones de protones, Gerardo Herrera Corral e Ildefonso León Monzón, investigador de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS) —dos de los miembros mexicanos de la colaboración de ALICE—, ofrecieron una conferencia de prensa en la Ciudad de México.

Los científicos estaban emocionados por dar a conocer este hallazgo y, a pesar de que ambos investigadores tienen experiencia en la comunicación de la ciencia, resultó complicado explicar a la prensa por qué era tan importante este descubrimiento.

Oscar LoaizaÓscar Loaiza.Quizás lo que les faltó a los investigadores fue tiempo, porque no es sencillo explicar en 30 minutos y de forma entendible para personas que no son especialistas en física de altas energías, todo los aspectos interesantes del QGP, incluyendo el hecho de que podría ser la primera aproximación experimental de la teoría de cuerdas, la cual ha sido muy criticada por ser una propuesta muy abstracta.

¿Qué es la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas es una propuesta para describir el origen microscópico de la gravedad, y propone que las partículas elementales que conocemos en la naturaleza, vistas muy de cerca, son en realidad cuerdas vibrantes y rotantes mucho más pequeñas que los núcleos atómicos, explicó Óscar Loaiza Brito, investigador del Departamento de Física, de la Universidad de Guanajuato, campus León.

A muy grandes rasgos, esta teoría propone que cada frecuencia de vibración de las cuerdas, como cada frecuencia de las cuerdas de una guitarra, corresponde a una partícula diferente, con sus propias características.

De esta manera, las cuerdas podrían describir simultáneamente a las partículas responsables de las cuatro fuerzas de la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte, indicó el físico teórico especialista en teoría de cuerdas.

Un viaje a las cinco dimensiones de Maldacena

Pero ¿cómo se relaciona esta teoría con el plasma de quarks y gluones? Pues resulta que “muy inesperadamente, el estudio del QGP ha tenido un impacto sobre las investigaciones en teoría de cuerdas, y viceversa”, explicó el investigador Alberto Güijosa Hidalgo, del Instituto de Ciencias Nucleares, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

“La aplicación más famosa y más ambiciosa de la teoría de cuerdas es darnos una sola teoría que explique absolutamente todo lo que existe en el universo. Aunque hay muchos indicios prometedores, no sabemos si esa meta se logrará o no algún día. Pero en donde la teoría de cuerdas ya tuvo éxito es en otra aplicación muy diferente, menos ambiciosa, donde se le utiliza como una herramienta para tratar de entender una cosa a la vez”.

AlbertoGuijosa10Alberto Güijosa.Los quarks y los gluones interactúan entre sí a través de la fuerza fuerte, llamada así porque en muchas circunstancias de interés es muy intensa, es el “pegamento” más fuerte del universo. El aspecto más interesante del QGP que se encuentra en los experimentos es precisamente que la fuerza fuerte que opera entre sus constituyentes (quarks y gluones) es muy intensa, lo cual hace imposible analizar muchas de sus propiedades con los métodos tradicionales de la física de partículas.

No obstante, hace 20 años, el físico argentino Juan Maldacena, del Instituto para Estudios Avanzados en Princeton, Estados Unidos, hizo un revolucionario descubrimiento conocido como la correspondencia holográfica (o AdS/CFT), “que cambió radicalmente nuestra comprensión de la física teórica, y entre muchas otras cosas ha permitido estimar los valores de algunas propiedades del plasma de quarks y gluones, como por ejemplo, su viscosidad”, indicó Güijosa Hidalgo.

“Lo que es increíble es que estos estudios han tenido cierto éxito a pesar de que el cálculo procede traduciendo la situación de interés a otro lenguaje que a primera vista parece totalmente distinto. En específico, después de la traducción, el QGP se convierte en un hoyo negro que vive en más dimensiones”, señaló.

Estudiando las propiedades de ese hoyo negro, se pueden entonces hacer cálculos sobre el plasma que serían imposibles de realizar con otras técnicas. Por ejemplo, la viscosidad del QGP se determina calculando qué tan probable es que el hoyo negro absorba gravitones —partículas mensajeras de la fuerza de gravedad.

“Quizás esto suena completamente absurdo, pero una y otra vez, los resultados son cercanos a los que se extraen a partir de datos experimentales del QGP”, indicó Güijosa Hidalgo, miembro nivel II del SNI.

¿Y la cromodinámica cuántica?

No obstante, no todo es armonioso: una limitación importante de estos estudios es que el “diccionario” que nos proporciona Maldacena para hacer esta traducción “no lo conocemos directamente para la teoría que sabemos que describe al QGP y a la fuerza fuerte del mundo real, llamada cromodinámica cuántica (QCD, por sus siglas en inglés), que es parte del modelo estándar, la teoría que describe muy exitosamente la composición microscópica de todo lo que podemos ver en el universo”, explicó.

Pese a esta limitación, con el “diccionario” de la correspondencia holográfica se tiene acceso a muchas teorías diferentes, y entre ellas hay algunas que son hasta cierto punto similares a la cromodinámica cuántica.

“Los cálculos que se hacen con este método son entonces solo caricaturas burdas de los cálculos que en realidad quisiéramos poder hacer.  Pero, como es muy poco lo que podemos entender del QGP con otras herramientas, el nivel burdo de entendimiento que nos da la correspondencia holográfica representa un avance importante en nuestra comprensión del tema”, mencionó.

cuerdas rec2 8717De esta manera, los resultados aportados por la correspondencia holográfica han servido para demostrar que, al menos en teorías vagamente similares a la QCD, en verdad se puede tener una sopa caliente de gluones con las propiedades novedosas que se encuentran experimentalmente para el QGP.

Los estudios del plasma de quarks y gluones siguen adelante en ALICE y en los otros experimentos en el LHC (ATLAS, LHCb y CMS, este último también con participación mexicana), y en cualquier momento podrían arrojar nuevas sorpresas.

Por otra parte, hay físicos teóricos tratando de construir modelos cada vez más realistas del QGP y de otras sustancias con fuerzas intensas usando las herramientas de la correspondencia de Maldacena, y será interesante ver hasta qué punto sus resultados pueden seguirse aproximando a los datos experimentales.

Si bien esta correspondencia ya ha sido un avance revolucionario a nivel de física teórica, el éxito total para la teoría de cuerdas solo se logrará en caso de que sus predicciones puedan comprobarse con experimentos. Habrá que esperar entonces para ver si los choques de iones pesados o de protones pueden seguir haciendo vibrar la teoría de cuerdas.

 

Como el malo de Terminator: descubren una nueva tecnología que permite crear metal líquido

La tecnología permite crear un material maleable y autopropulsado que significaría cambios revolucionarios en la electrónica.

Como el malo de Terminator: descubren una nueva tecnología que permite crear metal líquido

Un grupo de científicos del Instituto Real de Tecnología de Melbourne, en Australia, cuyo estudio ha publicado la revista académica ‘Nature Comunications’, ha logrado considerables avances en la creación de un metal líquido extremadamente maleable y autopropulsado, similar al material del que estaba compuesto el villano de ‘Terminator 2’.

Si bien los científicos no han avanzado tanto como para recrear al temible robot T-1000, que podía cambiar de forma y convertirse en cualquier objeto, el nuevo estudio acerca esta posibilidad tras crear el material del que estaba hecho la legendaria máquina de exterminio: el metal líquido.

 

Se trata de un metal maleable y autopropulsado, una innovación que promete una realidad en la que los mecanismos basados en este material serán más parecidos a los seres vivos, ya que los distintos componentes de los sistemas podrán moverse de manera autónoma y comunicarse entre sí para formar nuevos circuitos como si se tratase de células vivas. Todo esto gracias a la capacidad de cambiar de forma y moverse, al contrario que los dispositivos actuales, fabricados con componentes en estado sólido.

Autopropulsión química

En sus experimentos los científicos han logrado que gotas de metal líquido sumergidas en agua se muevan de manera autónoma. Los investigadores no recurrieron a estimulantes mecánicos, electrónicos u ópticos externos.

La clave de la autopropulsión es únicamente la química. Para que las gotas se desplazaran, los científicos cambiaron las concentraciones de componentes ácidos, bases y sales en el agua. Aparte de moverse, las gotas cambiaron de forma.

Logran convertir hidrógeno en metal

Nuevo hito científico tras 80 años de estudio. Consiguen transformar el hidrógeno en metal.

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El hidrógeno conforma la mayor parte de la materia visible de nuestro universo y se había predicho, hace más de 80 años, que era posible convertirlo en metal. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard en Cambridge (EE. UU.) lo ha conseguido sometiendo el hidrógeno a una presión mucho más alta que la que se había teorizado (los cálculos exponían que 25 gigapascales serían suficientes para lograr la transición a metal).

 

El proceso funciona de la siguiente manera: se colocan pequeñas muestras entre dos diamantes -que por sí solos no son suficientemente duros para contender con una presión extrema- y se intentan aunar. En este proceso sube la presión en la sustancia añadida (gracias a la altísima dureza de los diamantes) y se baja la temperatura hasta rondar los 200-270 grados centígrados bajo cero. Para hacer que el hidrógeno se haga metálico se ha necesitado una presión mayor que la del centro de la Tierra y casi 5 millones de veces superior a la que ejerce la atmósfera en el ser humano. En definitiva: resolvieron que entre los 465 y 495 GigaPascales se encuentra la presión adecuada para esta gran transformación.

 

 

Este hito científico de conversión del hidrógeno al metal (y probablemente sea capaz de conducir la electricidad y el calor) supondría una revolución dentro del mundo de la tecnología. Creo que aún no somos capaces de imaginarnos las repercusiones que, por ejemplo, podría tener este descubrimiento en el campo aeroespacial y en otras muchas áreas de la ciencia si consiguen que al reducir la presión el material sea estable.

 

El estudio ha sido publicado en la revista Science.

Miden por primera vez cómo absorbe la luz la antimateria

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CERN-Alpha-antimateria

Científicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han disparado rayos láser contra átomos de antimateria (en concreto, de antihidrógeno). De esta forma, han observado por vez primera el espectro de emisión de luz del antihidrógeno y lo han comparado con el del hidrógeno convencional. 

En otras palabras: han medido las diferencias y similitudes entre la materia y la antimateria, lo que podría desvelar por qué la primera prevaleció tras el Big Bang sucedido hace 13.700 millones de años, y por qué hay en el cosmos galaxias, estrellas, planetas y seres vivos, en lugar de nada. 

Materia contra antimateria 

Los miembros del Proyecto Alpha del CERN han logrado este hito en un tubo de vacío del aparato Alpha (foto), instalado en la sede del laboratorio europeo en Ginebra. En ese tubo, capturaron átomos de antihidrógeno mediante campos magnéticos y los retuvieron durante alrededor de una décima de segundo, tiempo suficiente para hacer mediciones. 

 

En ese brevísimo intervalo, dispararon a los átomos un láser que les hizo emitir un espectro de luz (esto es lo que se ha medido por primera vez) y los “excitó” hasta permitirles escapar de su trampa y destruirse al entrar en contacto con materia convencional. 

El experimento ha demostrado que el espectro del antihidrógeno es igual al del hidrógeno, lo que se corresponde con lo que predice el modelo estándar de la física de partículas. Ahora, los investigadores intentarán perfeccionar la prueba para ahondar en los misterios de la antimateria. 

¿Por qué es tan importante este logro científico?

Retrocedamos hasta el Big Bang. En ese instante surgieron las partículas que componen todo lo que existe. Cada una de ellas tiene una contrapartida idéntica (una partícula de antimateria) de carga opuesta. Cuando ambas se tocan, se aniquilan mutuamente. 

Entonces, si hay igual cantidad de materia y antimateria y se destruyen al entrar en contacto, ¿por qué prevaleció la primera inmediatamente después del Big Bang y surgió el cosmos en lugar de la nada? ¿Dónde demonios está la antimateria? ¿Posee propiedades que se nos escapan? ¿O es que hay menos de la que se piensa? 

Para contestar estas preguntas es para lo que el Proyecto Alpha del CERN ahonda en las propiedades de la antimateria. Experimentos como el descrito buscarán sus diferencias con la materia. De hallarlas, contribuirán a explicar por qué pudo desarrollarse el universo. 

Foto: CERN

Tres avances científicos de China que te podrían cambiar la vida

 

Jia Jinfeng en una presentación en la que explica cómo su equipo capturó el fermión de Majorana, en Shanghai, el 22 de junio de 2016. [Foto / IC]

Shanghai, 04/01/2017 (El Pueblo en Línea) – Grandes proyectos científicos pueden acaparar los titulares de todo el mundo, pero a veces pequeños descubrimientos pueden conducir a grandes avances. Echemos un vistazo a los tres grandes avances científicos logrados por científicos chinos en 2016, que podrían marcar el comienzo de un futuro más brillante.

Fermión de Majorana

Si no sabes lo que significa fermión de Majorana no te preocupes. Ha sido un misterio durante 80 años hasta que finalmente fue descubierto por un grupo de investigadores de la Universidad Jiaotong de Shanghai hace apenas seis meses.

La capacidad de cálculo del ordenador cuántico ha sido ampliamente elogiada, ya que puede completar la tarea de cálculo del superordenador más rápido en un segundo. Sin embargo, los portadores de corriente de bits cuánticos pueden destruirse fácilmente si hay interferencia magnética, mientras que el fermión de Majorana garantiza una mejor protección de la información.

“Cuando escuché por primera vez la palabra fermión de Majorana pensé que necesitarían 20 años para encontrarlo”, dijo Jia Jinfeng, jefe del equipo de investigación.

Pero su equipo observó con éxito sus pistas por primera vez en los vórtices del campo magnético de un superconductor el pasado mes de junio, lo que ayudó a Jia a crear una computadora cuántica.

Una lupa que permite ver los enlaces químicos entre átomos

Resultado de imagen de Una lupa que permite ver los enlaces químicos entre átomos

 Durante siglos, los científicos creyeron que la luz, como todas las ondas, no podía ser enfocada por debajo de su longitud de onda, la millonésima parte de un metro. Con los ojos desnudos, es decir sin ningún instrumental, existe un límite físico que no se puede sobrepasar debido al límite de difracción: no se pueden ver objetos menores que la longitud de onda de la luz empleada. Si un objeto mide menos de 200 nanómetros es imposible verlo. Pero ahora esa frontera se ha roto en mil pedazos. Un equipo de científicos de las universidades de Cambridge, el País Vasco y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han pasado de la millonésima parte de un metro, a la milmillonésima parte, gracias a la lupa más pequeña del mundo. Con ella es posible ver hasta la escala de los átomos individuales.

Los expertos utilizaron nanopartículas de oro altamente conductoras para fabricar una cavidad  en la que apenas si entra una molécula. El hueco está formado por una protuberancia en una nanoestructura de oro del tamaño de un solo átomo y confina la luz a menos de una milmillonésima parte de un metro, como si se hicieran pasar la luz por el ojal de una aguja, de un tamaño ridículamente pequeño. Los resultados, publicados en la revista Science, abren nuevas formas de estudiar la interacción de la luz y la materia, incluyendo la posibilidad de hacer que las moléculas en la cavidad experimenten nuevos tipos de reacciones químicas, lo que podría permitir el desarrollo de sensores completamente nuevos o un nuevo campo de reacciones químicas catalizadas por la luz. Para darnos una idea fueron capaces de ver el movimiento de un solo átomo en tiempo real.

De acuerdo con los responsables de este avance, la construcción de esta “lupa” fue extremadamente difícil. “Tuvimos que enfriar nuestras muestras a -260 ° C – explica Felix Benz, uno de los autores del estudio –  con el fin de congelar los átomos de oro que no dejaban de moverse”.

Científicos chinos hacen grandes avances en tecnología cuántica

El inminente lanzamiento del satélite de comunicación cuántica supone un gran avance en el desarrollo de la tecnología cuántica de China. 

Los científicos esperan que el satélite pueda ayudar a desvelar uno de los fenómenos más extraños de la física cuántica, el entrelazamiento cuántico.

Mediante la radiación de fotones individuales entrelazados entre las estaciones espaciales y terrestres, el satélite debería ser capaz de comprobar si la propiedad de entrelazamiento cuántica se extiende a lo largo de distancias récord.

Antes de lanzar el satélite e iniciar los experimentos, los científicos chinos han realizado una cantidad considerable de trabajo paa asegurar que la operación tendrá un buen funcionamiento en el aire.

Científicos chinos  hacen grandes avances en tecnología cuántica

Científicos chinos hacen grandes avances en tecnología cuántica

El científico jefe del proyecto de comunicación cuántica por satélite, Pan Jianwei dice :”Este tipo de experimentos nunca han sido realizados desde el cielo. Para recibir buenas señales entre distancias tan grandes, utilizamos los mejores materiales del mundo para emitirlas. Al mismo tiempo, debemos asegurarnos de que el detector funciona bien con altos niveles de radiación, pues el detector funcionará durante los próximos dos años. En base a todas las preparaciones, todos los experimentos relacionados se pueden desarrollar en la zona”.

El científico jefe Pan Jianwei declara que China completará y pondrá en operación a finales de año la primera red básica y segura de comunicación cuántica del mundo.

Pan declara que la comunicación cuántica se convertirá en parte de la vida cotidiana en alrededor de diez años, cuando hará que las operaciones bancarias y los pagos por internet sean más seguros.

La red troncal de dos mil kilómetros se utilizará en los campos de finanza, electrónica y asuntos gubernamentales.

Científicos chinos logran avances en fusión termonuclear

Científicos chinos logran avances en fusión termonuclear

 
 
Científicos chinos han logrado con éxito aislar el plasma por un periodo de tiempo récord que según los expertos promoverá el desarrollo de una investigación internacional de fusión termonuclear.

El experimento se realizó utilizando el Experimental Advanced Superconducting Tokamak, (EAST), un reactor experimental de fusión termonuclear que simula el proceso de generación de energía solar. El estudio demostró la sostenibilidad del plasma en un régimen de aislamiento H por más de un minuto. Este resultado será la clave del éxito del Reactor Experimental de Fusión Termonuclear, el mayor programa internacional dedicado a este campo, así también significa un gran paso adelante en los estudios sobre fusión, informó Thepaper.cn el 2 de noviembre.

No es la primera vez que este proyecto ha generado plasma que se mantenga en el tiempo. En 2012, se consiguió que permaneciera 32 segundos en un ambiente similar, registrando un récord para la época. Desde entonces, el programa ha mejorado sus desviadores de tungsteno y sus sistemas de calentamiento auxiliar, creando la base para obtener un plasma de larga duración.

Implementado oficialmente en 2006, el reactor de fusión es controlado por el Instituto Físico de Plasma en Hefei y su objetivo principal es que este elemento pueda permanecer aislado por más de mil segundos.

Científicos descubren el ‘quinto elemento’

Los últimos hallazgos que apuntan al posible descubrimiento de una partícula subatómica anteriormente desconocida pueden ser una prueba de la existencia de la quinta fuerza fundamental de la naturaleza. El hallazgo ayudaría a entender la materia oscura del universo, dice el artículo publicado por la revista Physical Review Letters.

“Si es verdad, es algo revolucionario. Durante décadas conocimos solo cuatro fuerzas fundamentales: la gravitación, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. Si las pruebas confirman el descubrimiento de la quinta fuerza, esto cambiaría por completo nuestros conocimientos sobre el universo y tendría efectos en la unión de las fuerzas y la materia oscura”, dijo Jonathan Feng, profesor de la Universidad de California en Irvine —UCI, por sus siglas—.Los investigadores de la UCI encontraron un estudio de un grupo de científicos húngaros que buscaron fotones oscuros —partículas que identificarían la materia oscura—. Los húngaros no pudieron confirmar el hallazgo de la nueva fuerza pero el grupo de UCI, al analizar sus datos, llegó a la conclusión de que lo que encontraron no eran ni partículas de la materia oscura ni fotones oscuros. Los investigadores estadounidenses le dieron un nuevo enfoque y propusieron la teoría de que los hallazgos hechos por el equipo húngaro serían en realidad un elemento hasta ahora desconocido, el ‘quinto elemento’.

 

El análisis realizado por la UCI ha demostrado que la partícula descubierta puede ser un bosón X protofóbico. Esta partícula interacciona solo con los electrones y neutrones y además en un rango muy limitado, mientras que la fuerza eléctrica normal reacciona ampliamente con electrones y protones.“No hemos visto ningún otro bosón que tenga las mismas características. A veces lo llamamos simplemente ‘el bosón X’ donde ‘x’ significa ‘desconocido'”, comentó el profesor Timothy Tait.

Como los demás avances científicos, este amplía los horizontes de la investigación. Una de las direcciones que podrían tomar los próximos estudios es la posibilidad de que la quinta fuerza pueda unirse a las fuerzas electromagnéticas y a las nucleares fuertes y débiles para formar un conjunto de fuerzas mayor y más puro.

De todas maneras, el hallazgo también encaja con las investigaciones que se venían desarrollando hasta ahora y trataban de estudiar la naturaleza de la materia oscura.