Hace algunos días el Centro Harvard -Smithsoniano de Astrofísica , anunció una conferencia de prensa para el día lunes 17 de marzo a las 16:00 GMT, en la cual darían a conocer uno de sus más importantes descubrimientos hasta ahora. Se especula que este gran descubrimiento confirma las detección de «ondas gravitatorias primordiales» – un eco de la gran explosión en la que el Universo comenzó a existir hace alrededor de 14 mil millones de años . Pero, qué son realmente estas ondas gravitatorias y por qué son tan importantes?
Una onda gravitatoria «es una ondulación del espacio-tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado. Las ondas gravitatorias constituyen una consecuencia de la teoría de la Relatividad Genereal de Einstein y se transmiten a la velocidad de la luz» (def: Wikipedia)
Si existe evidencia alguna de ondas gravitatorias , sería un descubrimiento histórico que cambiaría la faz de la cosmología y la física de partículas, así como también ofrecería a los científicos un primer vistazo de cómo nació el Universo. La señal, se rumorea, ha sido encontrada por un telescopio especializado llamado BICEP 2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2), ubicado en la Estación Amundsen-Scott en el Polo Sur desde el año 2005. Allí escanea el cielo en frecuencias de microondas , donde se recoge la energía fósil del Big Bang.
Durante décadas , los cosmólogos han pensado que la firma de las ondas gravitatorias primordiales podría estar impresa en esta radiación. «Se le ha llamado el Santo Grial de la cosmología «, dice Hiranya Peiris del Departamento de Física y Astronomía de University College London.
Ampliaremos esta nota después de escuchar el informe oficial de mañana, sigan la conferencia de prensa en este enlace
Las ondas gravitatorias fueron confirmadas. El hallazgo es una prueba directa de la teoría de inflación, la idea de que el universo se expandió extremadamente rápido en la primera fracción de segundo después de su nacimiento.
El experimento BICEP2, encontró un patrón llamado polarización modo-B de la luz sobrante justo después del Big-Bang, conocida como CMB (cosmic microwave background, fondo cósmico de microondas). Este patrón básicamente describe la rotación o «rizado» de la polarización del CMB. «Se ve como un patrón de remolinos sobre el cielo», dice Chao-Lin Kuo de la Universidad de Standford, quien diseñó el detector del BICEP2. «Hemos encontrado la evidencia irrefutable de la inflación y también hemos producido la primera imagen de las ondas gravitacionales a través del cielo.»
Aquí se muestra la prueba de ondas gravitatorias creadas por la inflación cósmica en la imagen de la radiación de fondo cósmico de microondas recogido por el experimento BICEP2. La prueba proviene de un patrón llamado polarización modo B, una curvatura en la orientación de la luz, indica en las lineas negras de la imagen. El color indica pequeñas fluctuaciones de temperatura en el CMB, que corresponden a las fluctuaciones de densidad en los inicios del universo. (Mas sobre el modo B aquí)
Alan Guth.
Tal hallazgo requiere confirmación por parte de otros experimentos para ser realmente creíble, dicen los físicos. Sin embargo, el resultado ha ganado los elogios de muchos líderes en el campo. «Hay posibilidad de que podría estar equivocado, pero creo que es muy probable que los resultados sean correctos», dice Alan Guth, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, que fue quien predijo la inflación en 1980. «Creo que han hecho un muy buen trabajo de análisis». Los detectores BICEP2 encontraron una sorprendente fuerte señal de polarización modo B, dándoles datos suficientes para superar los «cinco sigma» umbral de significación estadística para un verdadero descubrimiento. De hecho , los investigadores estaban tan sorprendidos al ver esta señal a todo volumen en los datos que no se presentó en la publicación de que durante más de un año , en busca de todas las posibles explicaciones alternativas para el patrón que encontraron. Finalmente, cuando el sucesor de BICEP2 , Array Keck , comenzó a operar y mostró el mismo resultado, los científicos se sintieron seguros . «Jugó un papel importante en convencernos que esto es algo real», dice Kuo.
Puesta de sol en el Polo Sur, con BICEP2 (en primer plano) y el Telescopio del Polo Sur en el fondo. Imagen: Steffen Richter (Universidad de Harvard)
Además de los huevos, sopa y juguetes de goma, la lista de legados más duraderos de los pollos podría incluir otro curioso ítem: un avanzado material tal como coloides auto-organizados, o características ópticas que permiten transmitir luz con la eficiencia de un cristal y la flexibilidad de un líquido.
Uno esperaría que algo así fuese descubierto en un laboratorio como el LHC, y no en un lugar como los ojos de un animal… mucho menos si este animal es un pollo común y corriente. Pero así es como lo confirmó un equipo de físicos de la Universidad de Princeton y la Universidad de Washingtonen St. Louis, EE.UU., quienes observaron una inusual disposición en las células de los ojos de los pollos y publicaron sus resultados en la revista Physical Review E.
El descubrimiento constituye la primera aparición biológica de un potencial nuevo estado de la materia llamado «hiperuniformidad desordenada» (disordered hyperuniformity). El estado de hiperuniformidad desordenada se comporta como los estados líquido y cristalino de la materia, mostrando un orden a grandes distancias y un desorden a menores distancias. Como los cristales, estos estados suprimen en gran medida las variaciones en la densidad de las partículas — como en los gránulos individuales de una sustancia — a lo largo de grandes distancias espaciales, de tal forma que la disposición es altamente uniforme.
Al mismo tiempo, sistemas hiperuniformemente desordenados son similares a los líquidos, ya que tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones. Al combinar estas características, ingenieros y científicos podrían estar en condiciones de crear un circuito óptico hiperuniforme, un detector de luz, u otros materiales, que podrían ser controlados para ser sensibles o impermeables a ciertas longitudes de onda, según los investigadores.
Lo más asombroso es que es primera vez que este orden se observa en un sistema biológico. Antes sólo se había detectado en sistemas físicos como el helio líquido y en algunos plasmas simples.
Cuando se hizo el descubrimiento, los investigadores estaban estudiando los conos, pequeñas células sensibles a la luz que permiten a los ojos de los pollos percibir el color. Estos conos vienen en cuatro variedades de color diferentes — violeta, azul, verde y rojo — además de un quinto tipo que detecta los niveles de luz.
Este diagrama muestra la distribución espacial de los cinco tipos de células sensibles a la luz llamadas conos en la retina de pollo. (Cortesía de Joseph Corbo y Timothy Lau, de la Universidad de Washington en St. Louis)
Aunque a primera vista los ojos del pollo parecen estar desordenados, gracias a un modelo computacional que imita la disposición de los conos del ojo de pollo, los investigadores descubrieron una configuración sorprendentemente ordenada. Alrededor de cada cono existe una región que se conoce como «zona de exclusión» que impide que otros conos de la misma variedad se acerquen demasiado. Esto significa que cada tipo de cono tiene su propio arreglo uniforme y descansa en una capa diferente, una encima de otra, de forma organizada pero desordenada. La uniformidad sólo se aprecia a gran distancia, esto es la «hiperuniformidad desordenada»
Los puntos de color representan los centros de las células de los ojos de pollo. Han sido agrandadas y coloreadas con propósitos de visualización. (Cortesía de Salvatore Torquato, Universidad de Princeton)En el diagrama, dos células (izquierda) parecen estar localizadas de manera aleatoria. Sin embargo, las regiones de exclusión para las células negras (centro) y rojas (derecha) empujan a las células cercanas y otorgan una estructura ordenada a la célula. Las células negras caen en un patrón triangular en ausencia de otro tipo de células. (Cortesía de Salvatore Torquato, Universidad de Princeton)
La envoltura metálica, llamada hohlraum, contiene la cápsula de combustible para los experimentos del National Ignition Facility (NIF). Imagen cortesía del NNLN
El 12 de febrero fue publicado en la revista Nature un importante artículo titulado «Fuel gain exceeding unity in an inertially confined fusion implosion» («Ganancia de combustible superior a la unidad en una implosión de fusión inercial confinada» ), de gran importancia en la búsqueda de nuevas formas de generación de energía y un avance en el estudio de la fusión nuclear en laboratorio. Pero, ¿qué significa esto?… para explicarlo debemos responder una pregunta aún más fundamental: ¿qué es la fusión?
Luego de este maravilloso video (sí, lo hice yo) ya comprendemos mejor qué es la fusión. La fusión nuclear representa una fuente de energía libre de contaminación y prácticamente inagotable; el deuterio (hidrógeno-2) necesario como «combustible» para la reacción puede ser extraído del agua de mar y los desechos producidos son el helio-3 o el helio-4… y mucha energía. Para lograr reproducir este fenómeno en un laboratorio, se necesita recrear ciertas condiciones extremas de presión y temperatura. En el caso ideal, la reacción produciría cientos de veces la cantidad de energía que se invierte en el proceso. Pero aún estamos lejos de ese «caso ideal«.
Entonces, ¿cuál fue el gran avance anunciado en el artículo?
Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) de California, ha logrado por primera vez que la cantidad de energía producida en una fusión nuclear de laboratorio sea superior a la energía absorbida en el proceso. Esto significa un gran avance hacia la explotación de la fusión nuclear como fuente de energía no contaminante, ya que no tiene los riesgos de la fisión nuclear y no daña al medio ambiente.
En este experimento, realizado en octubre de 2013, se utiliza hidrógeno como principal «ingrediente«. Además, un láser de alta potencia aumenta su temperatura, mientras los átomos de hidrógeno son comprimidos al punto de fusionarse para formar helio y, como resultado, generar energía. Pero controlar la fusión es inmensamente difícil, ya que el plasma generado alcanza temperaturas de millones de grados.
A pesar de este gran avance, según Nature la energía de fusión aún es un objetivo lejano. El autor principal del artículo, Omar Hurricane, explica que la ganancia total del proceso, es decir, la energía de fusión obtenida dividida por la energía del láser utilizada, es sólo de un 1%.
Para más información, revisar las fuentes y de paso les dejo otro video (en inglés) de octubre del año pasado, donde se explican algunos de estos avances. Les recomiendo fijarse también en los enlaces disponibles en la descripción del video!
«Los monopolos magnéticos—partículas que se comportan como polos norte o sur aislados—han sido objeto de especulaciones desde la primeras observaciones detalladas del magnetismo cientos de años atrás». Así comienza el artículo publicado en el journal Nature, «Observation of Dirac monopoles in a synthetic magnetic field«, por un grupo de investigadores de la Universidad de Aalto (Finlandia) y del Amherst College (EEUU), donde se encuentran M. W. Ray, E. Ruokokoski, S. Kandel, M. Möttönen y D. S. Hall.
Desde que Dirac desarrolló en 1931 una teoría de monopolos consistente con la mecánica cuántica y la invarianza de gauge del campo electromagnético, se han realizado diversas investigaciones teóricas y fallidas búsquedas experimentales. La existencia de al menos un monopolo magnético de Dirac en la naturaleza tendría consecuencias físicas de gran alcance, entre ellas, podría otorgar una explicación a la cuantización de las cargas eléctricas.
Aunque ya se han encontrado análogos a los monopolos magnéticos en hielos de spin exóticos y otros sistemas, no ha habido una observación experimental directa de monopolos de Dirac en un medio descrito por un campo cuántico, como el super-fluído Helio-3.
En el artículo se demuestra la creación controlada de monopolos de Dirac en en campo magnético sintético producido por un condensado de Bose-Einstein, un gas atómico con una temperatura cercana al cero absoluto, siguiendo la teoría propuesta en 2009 por investigadores finlandeses.
Cabe destacar que este sistema, que se comporta como un monopolo magnético, es artificial. En la naturaleza NO se han descubierto partículas que se comporten como monopolos magnéticos.
Comienza un nuevo año y, como siempre, esperamos que venga lleno de nuevas predicciones astrológicas innovaciones y adelantos. Pero, ¿qué podemos esperar de este 2014?
La revista Nature nos da un primer vistazo a los avances que podríamos lograr este año, en el artículo «What to expect in 2014» escrito por Richard Van Noorden
Simios Transgénicos
Diversos grupos de investigación, incluyendo un equipo liderado por la genetista Erika Sasaki y el biólogo de células madre Hideyuki Okano en la Universidad Keio en Tokyo, esperan crear primates transgénicos con deficiencias en su sistema inmunológico o desórdenes cerebrales. Esto podría acercarnos a terapias importantes para humanos, ya que otras especies, como los ratones, no son muy buenos modelos para este tipo de desórdenes. Es posible que se use el método de edición de genes CRISPR.
Regeneración de células madre
Un equipo japonés comenzará este año los primeros ensayos clínicas utilizando células madre pluripotentes inducidas, aunque no se esperan resultados por lo pronto. Por otro lado, la firma biotecnológica «Advanced Cell Technology» en Santa Mónica, California, declaró que publicaría datos correspondientes a dos ensayos en los que se utilizaron células madre embrionarias. Estos dos estudios involucran la inyección de células retinales derivadas de células madre en aproximadamente 30 personas con una de las dos formas no tratables de ceguera degenerativa.
Hazañas neuronales
El neurobiólogo Miguel Nicolelis de la Duke University en Durham, Carolina del Norte, desarrolló un exoesqueleto mentalmente controlado que, se espera, permitirá a una persona con daños en la médula espinal dar el puntapié inicial en el Mundial de Fútbol este 2014 en Brazil. Mientras tanto, se están realizando intentos por reconectar los cerebros de personas con parálisis directamente a las áreas paralizadas, en lugar de hacer la conexión a brazos robóticos o exoesqueletos.
Nuevos fármacos
En la industria farmacéutica, todos los ojos están puestos en los resultados de las pruebas de dos tratamientos con anticuerpos que potencian el sistema inmune del paciente para combatir el cáncer. Los fármacos, Nivolumab y Lambrolizumab, trabajan bloqueando proteínas que evitan que los linfocitos T de una persona ataquen tumores. En los primeros ensayos, estos fármacos generaron una mejor respuesta que Ipilimumab, una terapia similar que fue lanzada en 2011 para tratar melanomas avanzados.
La esperanza para el VIH
En 2013 dos equipos mostraron, en simios, que anticuerpos «ampliamente neutralizantes» dirigidos a una gran variedad de tipos de VIH, despejaron rápidamente un virus relacionado con éste. La terapia será probada en personas que portan el VIH, y se esperan los primeros resultados en otoño del hemisferio norte. Mientras tanto, el año pasado se logró curar un bebé nacido con el virus y esto podría llevar a pruebas más extensas de la técnica usada: altas dosis de fármacos antiretrovirales suministradas al nacer.
Un secuenciador en miniatura
La tecnología que secuencia rápidamente el ADN mientras este es «alimentado» a través de un anillo de proteínas, conocida como «nanoporo biológico«, llegará al mercado luego de décadas en desarrollo. «Oxford Nano-pore Technologies» en Oxford, Reino Unido, pretende liberar los primeros datos de un secuenciador desechable del tamaño de una tarjeta de memoria, que están siendo enviados a los científicos para que sean testeados. Esto promete leer cadenas de ADN más largas que otras técnicas y mostrar los resultados en tiempo real.
Revolución renovable
Los semiconductores conocidos como «perovskites» convierten la energía lumínica en electricidad. Construirlos resulta muy económico y ya mostraron tasas de conversión de 15% (un gran salto, ya que el 2009 cuando fueron presentados por primera vez, el valor era de un 4%). Este año se esperan ver eficiencias aún más altas, quizás alcanzando el 20%, lo mismo que el extremo inferior de las placas foto-voltaicas de silicona que ya existen en el comercio. Un equipo de la Universidad de Oxford, Reino Unido, también espera fabricar «perovskites» libres de plomo.
Un mejor clima
El Panel Intergubernamental para el Cambio Climático completará su quinto informe de evaluación en noviembre. Los hallazgos de los grupos de trabajo II y III se enfocarán en el impacto del cambio climático, y en cómo las sociedades pueden adaptarse o mitigar estos efectos (el grupo I publicó sus resultados el año pasado). Lejos de las negociaciones formales, el secretario general de las Naciones Unidas, Ban Ki-moon espera «promesas audaces» en la cumbre a realizarse en Nueva York en septiembre. En cuanto a investigación, un gran proyecto de captura y almacenamiento de carbono en Canadá,
comenzará sus operaciones comerciales en abril.
Imagen artística de la misión Rosetta acercándose al cometa, cortesía de la ESA
Sondas espaciales
La nave Rosetta de la Agencia Espacial Europea podría convertirse en la primera misión en aterrizar una sonda sobre un cometa. Si todo sale de acuerdo a lo esperado, la sonda se posará sobre el cometa Churyumov-Gerasimenko en noviembre. Marte también será un lugar muy concurrido: un orbitador indio debiese llegar al planeta en septiembre, casi al mismo tiempo que la sonda MAVEN de la NASA. Y el «rover» Curiosity de la NASA debiese llegar finalmente al objetivo de su misión, las laderas de 5.5 km de alto del Aeolis Mons, donde buscará evidencias de agua. De regreso en la Tierra, la NASA espera lanzar un orbitador para monitorear el dióxido de carbono en la atmósfera.
Haciendo ondas
El equipo del satélite Planck, también de la ESA, debiese liberar datos sobre cómo la polarización de fotones del fondo de radiación de microondas del Universo varía en el cielo. Se piensa que este patrón esotérico (sí, decía esotérico) es generado por la «inflación«, la rápida expansión del Universo luego del Big Bang. Si se logra detectar, estos detalles podrían entregar evidencia de reliquias de ondas gravitacionales, que pueden haber perturbado el espacio tiempo en el Universo temprano.
En cuanto a los temas de «Conquista Espacial«, Discovery también publicó una nota referente a lo que se espera para este año 2014. A continuación un resumen de lo que pueden encontrar en el artículo:
NASA: Las prioridades de un presupuesto partido
Siguiendo con las dificultades en su financiamiento, para este año la NASA logró conseguir un presupuesto de apenas 16.6 mil millones de dólares, similar a lo que obtuvieron el año 2007.
Con este dinero se pretende cubrir algunos proyectos prioritarios entre los que se encuentran:
El nuevo cohete de gigante de la NASA, llamado SLS («sistema de lanzamiento espacial»), que permitirá en 2017 que EEUU deje de depender de Rusia para sus lanzamientos. El programa SLS, desarrollado por Boeing, pretende construir un cohete multipropósito que soporte cargas pesadas y pueda realizar misiones más allá de la órbita terrestre. Además, la NASA pretende construir una plataforma de lanzamiento en el centro espacial Kennedy, en Florida.
La cápsula tripulada del SLS llevará por nombre Orión, y también será una de las prioridades. En septiembre se llevará a cabo la primera misión de evaluación de esta cápsula.
Otro de los ambiciosos proyectos de la NASA es el telescopio espacial James Webb (JWST), futuro sucesor del telescopio espacial Hubble. El JWST, que tendrá un costo de 8.8 mil millones de dólares, debiese haber estado en órbita este 2014, pero por recortes en el presupuesto su lanzamiento fue aplazado, probablemente hasta el 2018. Este proyecto cuenta con la colaboración de 17 países y contribuciones importantes de la ESA y la agencia espacial canadiense. Su nombre fue elegido en honor a James Webb, el segundo administrador de la NASA y figura crucial en el desarrollo del programa Apollo.
Ni lenta ni perezosa: Rusia busca retomar su liderazgo
El actual presidente de Rusia, Dmitry Medvedev, aprobó en 2012 un plan para impulsar a la industria aeroespacial rusa que incluye una inversión de 69 mil millones de dólares, desde 2013 hasta 2020.
Gracias a esta inyección de fondos, Rusia ya cuenta con varias misiones que planea lanzar a partir de este año. Entre estas podemos contar un nuevo plan de exploración lunar con misiones anuales a partir de 2015. En marzo, se lanzará la nave Soyuz TMA-12a, que llevará a la Estación Espacial Internacional un nuevo módulo y tres miembros de la expedición 39. A este lanzamiento se suman otros cuatro que están en espera y que servirán para enviar y traer astronautas de la estación.
Las Soyuz, y sus cohetes del mismo nombre, fueron diseñadas por el programa espacial soviético en la década de 1960, y que aún están en servicio. Estos cohetes son los más confiables jamás construidos y que más servicios han prestado. Los TMA corresponden a su cuarta generación.
Pero Rusia está priorizando un nuevo vehículo: el cohete Angara 1.2. Se trata de un prototipo que pretende ser lanzado este año, luego de corregir fallos que impidieron el despegue de su modelo anterior.
Los Angara son desarrollados por el Centro Espacial de Investigación y Producción Khrusnichev, en Moscú. Se espera que los Angara reemplacen progresivamente a todos los demás sistemas de cohetes existentes.
La nueva potencia: Hacia la conquista china del espacio
A fines del año 2013 pudimos ser testigos del aterrizaje de la sonda lunar china Chang’E 3. Esto convirtió a China en la tercera potencia en lograr esta hazaña, luego de EEUU y la antigua Unión Soviética. Chang’E deberá estar de regreso en la Tierra en 2017 y, antes de 2020, los chinos pretenden llevar también un hombre a la Luna.
Luego de llevar humanos al espacio por primera vez (primera vez para ellos) en 2003, China ha expandido su programa espacial. Además de sus primeras incursiones lunares, también nos traen otras novedades.
Una de ellas es el Proyecto 921, un programa que comenzó en 1992 y que hoy se encuentra evaluando la posibilidad de construir su propia estación espacial. Teniendo un primer laboratorio en órbita, China planea enviar un segundo, llamado Tiangong 2, antes del 2015. Con 20 toneladas de peso y 14.4 metros de largo, este laboratorio será visitado por futuras misiones tripuladas de la nave Shenzhou.
Tiangong 3 será la primera sección de esta estación espacial china, a la que luego se le adicionarán nuevos módulos. Se estima que tendrá un peso de 60 toneladas y podría estar lista antes del 2020.
Si todo sale de acuerdo a lo planeado, esta nueva estación espacial china, aunque más pequeña, comenzaría a operar justo el año en que la comunidad internacional considera retirar la Estación Espacial Internacional.
Como ven, tenemos muchas novedades para este año. Si tienen comentarios al respecto o ideas sobre los avances que esperan ver este 2014, la sección «Comentarios» está disponible para ustedes! (Y mis más sinceros agradecimientos a @ArturoJofre por haberme enviado la nota de Discovery!)
Todos hemos leído cómics o visto películas donde un superhéroe enfrenta a los villanos, haciendo uso de sus maravillosos superpoderes… y nos hemos preguntado: ¿Es eso físicamente posible? ¿Podría yo tener uno de esos superpoderes algún día?
Si los superhéroes salieran de las páginas de los cómics, ¿podrían hacer sus maravillas en un mundo gobernado por las leyes de la Física? ¿Qué tan fuerte tendría que ser Superman para brincar sobre altos edificios de un solo salto? ¿Podría Tormenta controlar el clima?
Estas interrogantes no sólo se aplican a los superhéroes, sino también a los supervillanos. Desde el archienemigo biónico de Spider-Man, el Dr. Octopus, hasta el némesis de Superman, Lex Luthor, y el eterno rival de los X-Men, Magneto, los villanos de los cómics nos han cautivado por años — no sólo por su talento diabólico para confundir a los héroes, sino también por su inigualable habilidad tecnológica para crear el caos mundial. Pero, ¿está la ciencia detrás de estos súper armamentos basada en la realidad?
Para responder estas y otras interrogantes, les traemos dos increíbles libros: «The Science of Supervillains«, de Lois H. Gresh y Robert Weinberg, y «The Physics of Superheroes«, de James Kakalios.
¿Cómo pueden ganar uno de estos fabulosos premios? Muy simple! Lo único que deben hacer es escribirnos a nuestro Twitter (@Star_Tres) o a nuestro correo (startres3@gmail.com) y decirnos de qué lado están: ¿Son superhéroes o supervillanos? Y ¿cuál es su superpoder?.
Todos quienes respondan estas sencillas dos preguntas estarán participando. Los supervillanos podrán ganar «The Science of Supervillains», mientras que los superhéroes podrán ganar «The Physics of Superheroes».
El plazo es hasta el próximo viernes 29 de noviembre, a las 23h59.
Esperamos sus respuestas y sean creativos con sus superpoderes!
Los ganadores para el nobel de física este año 2013 fueron los científicos, Peter Higgs , de Reino Unido , y François Englert de Bélgica.
Durante los 60′ estaban entre varios físicos que propusieron un mecanismo para explicar por qué los elementos más básicos del Universo tienen masa . El mecanismo predice una partícula – el famoso bosón de Higgs – que finalmente fue descubierto el 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN , en Suiza. (Mas información sobre el bosón, en nuestra pagina amiga Conexión Casual (Descubrimiento de Higgs )
La citación oficial del premio dice «For the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the Atlas and CMS experiments at Cern’s Large Hadron Collider».
«Por el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestra comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que recientemente fue confirmado por el descubrimiento de la partícula fundamental prevista por el Atlas y los experimentos CMS del Cern Large Hadron Collider «.
François Englert, a la izquierda, y Peter Higgs. Photograph: Martial Trezzini/AP
En sus entrevistas, Francois Englert dice: «Estoy muy feliz de recibir el premio. Y que al principio no sabía que había ganado, ya que no había visto el anunciamiento».
Por su parte, el Profesor Higgs, de la Universidad de Edimburgo, dijo: «Estoy abrumado de recibir este premio y agradezco a la Academia Real Sueca».
Comenta: «También me gustaría felicitar a todos aquellos que han contribuido al descubrimiento de esta nueva partícula, y dar las gracias a mi familia, amigos y colegas por su apoyo. Espero que este reconocimiento de la ciencia fundamental ayude a crear conciencia sobre el valor de la investigación del cielo azul.»
Rolf Heuer director general de CERN, dijo que estaba «encantado» de que el premio de este año ha ido a la física de partículas. Dice además:
«El descubrimiento del bosón de Higgs en el CERN el año pasado, que valida el mecanismo Brout-Englert-Higgs, marca la culminación de décadas de esfuerzo intelectual por parte de muchas personas en todo el mundo»
El bosón de Higgs descubierto empiricamente el 2012, puede ser la respuesta a varias preguntas que los cosmólogos llevan realizándose hace tiempo. Dos físicos sugieren que el Higgs tuvo un papel clave en los inicios del universo: la producción de la diferencia observada entre el número de partículas de materia y antimateria, y la determinación de la densidad de la misteriosa materia oscura que compone cinco sextas partes de la materia en el Universo.
En un artículo aceptado para su publicación en Physical Review Letters, Sean Tulin de la Universidad de Michigan y Géraldine Servant del Instituto Catalán de Investigación y Estudios Avanzados en Barcelona, España, dicen que pudo haber sido una asimetría en el Universo temprano entre el bosón de Higgs y su contraparte de antimateria, el anti-Higgs.
«Realmente hacemos que el bosón juege un papel clave, mientras que en muchas otras teorías cosmológicas es sólo un producto», dice Tulin.
Se cree que el Higgs no tiene actualmente una antipartícula, pero el modelo cosmológico estándar permite considerar que en el universo primitivo habian tanto bosones de Higgs como anti-Higgs. La idea de Tulin y Servant es que había un desequilibrio entre el número de estas partículas. Como el Higgs interactúa con la materia ordinaria, el desequilibrio en el número de Higgs y anti-Higgs podría haberse traducido en una asimetría en la cantidad de materia y antimateria.
El equipo ha llamado a esta idea Higgsogenesis, su predecesora, la bariogénesis, explica la asimetria a través de la creación de más bariones (partículas como protones y neutrones) que antibariones. «Higgsogenesis es una alternativa», dice Tulin.
Tulin y Servant muestran que si el Higgs también interactuó con la materia oscura podría producir una relación entre la materia oscuridad y visible, que es justo lo que vemos en el universo actual. Servant dice que una consecuencia de la interacción del Higgs, de esta forma, sería una nueva y potencial prueba de la materia oscura, que ha demostrado hasta ahora ser difícil de ser detectada. Cuando el Higgs decae a otras partículas en el Gran Colisionador de Hadrones de CERN, cerca de Ginebra, Suiza, ocasionalmente se formarían partículas de materia oscura que no podrían ser detectadas. Los decaimientos del Higgs en el LHC aún no se han estudiado lo suficiente como para decir si esto está sucediendo, pero podría ser en el futuro, dice Servant.
Otros grupos también están proponiendo la Higgsogenesis. En julio, el teórico Sacha Davidson de la Universidad de Lyon en Francia y sus colegas subieron un paper a arXiv investigando que podría ser requerido para producir la asimetría entre el bosón de Higgs y anti-Higgs para que comenzara la Higgsogenesis en el Universo temprano. Encontraron una teoría relativamente simple que puede producir una asimetría del tipo que Servant y Tulin proponen.
Manoj Kaplinghat, físico teórico en la Universidad de California, Irvine, le gusta la propuesta de Tulin y Servant debido a su simplicidad. «Sabemos que el Higgs existe, sabemos que la materia oscura y la asimetria materia-antimateria, y ellos estan tratando de poner tres hechos empíricos juntos», dice.
Todos hemos soñado alguna vez con tener un duelo a muerte con espadas láser (o sables de luz) como los de Star Wars. Aunque para nosotros, simples mortales, sería bastante peligroso manipular semejante arma, un grupo de científicos ha hecho un descubrimiento fundamental para que las espadas láser pudiesen ser una realidad algún día.
Los físicos de Harvard y MIT dicen haber creado una nueva forma de materia mediante la unión de fotones.
«No es una analogía inapropiada el comparar esto con las espadas láser», dijo el Dr. Mikhail Lukin, profesor de física en Harvard y uno de los científicos detrás del nuevo descubrimiento. «Cuando estos fotones interactúan entre ellos, se empujan y se desvían entre sí. La física de lo que sucede en estas moléculas es similar a lo que vemos en las películas.»
Toma eso Darth Vader! Pero, ¿cómo es posible hacer fotones sustanciales? Después de todo, estas partículas de luz han sido consideradas como «partículas de luz sin masa que no interactúan».
«Lo que hemos hecho es crear un tipo especial de medio en el cual los fotones interactúan entre sí de manera tan fuerte que comienzan a actuar como si tuviesen masa, y se unen entre ellos para formar moléculas,» dijo Lukin. «Este tipo de estado de unión fotónica ha sido discutido teóricamente desde hace un tiempo, pero hasta ahora no había sido observado.»
Los investigadores hicieron esta nueva materia bombeando una nube de átomos de rubidio, un metal altamente reactivo, en una cámara de vacío, enfriando los átomos, y luego usando un láser débil para disparar dos fotones hacia la nube de átomos.
Cuando los fotones emergieron del otro lado de la nube, se agruparon en una sola molécula. Esto sucedió gracias al llamado «Bloqueo de Rydberg» – un efecto que previene que los fotones exciten átomos cercanos al mismo tiempo. Los fotones se vieron obligados a moverse a través de la nube junto con un movimiento de tire y empuje. La investigación fue publicada en línea en un artículo del 25 de Septiembre en Nature (ver artículo aquí).
Mientras el descubrimiento tiene muy entusiasmados a los fans de la ciencia ficción, los científicos están enfocados en aplicaciones prácticas de esta materia, la cual podría ayudar a los científicos a construir computadores cuánticos y complejos cristales hechos de luz.
Por ahora, no hay noticias sobre científicos construyendo espadas láser reales, pero estaremos cruzando los dedos.
El estudio detallado de la radiación dejada tras la explosión del Big Bang ha dado algunas pistas de la forma que tiene nuestro Universo. La mayoría de los modelos apunta a que vivimos en un universo plano. Ahora, dos cosmólogos muestran que estos datos son consistentes con un Universo que esta ligeramente curvado, similar a una silla de montar.
A larga escala, las mediciones precisas del fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en ingles Cosmic Microwave Background) hechas por la misión WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA dieron los primeros indicios que existía cierta asimetría. Algunos expertos pensaron que esto se debía a errores sistemáticos que serían corregidos por su sucesora, la nave Planck, de la agencia espacial europea, quien mapeo el CMB con una precisión mayor. Pero los resultados de Planck confirmaron la anomalía.
Para explicar los momentos iniciales de nuestro Universo, donde éste se expandía a velocidades ultrarápidas, la teoría mas simple es la de inflación, la cual sostiene que el Universo es plano y que su expansión es impulsada por un único campo cuántico llamado el inflatón. En este modelo el inflatón cumple dos roles: desencadenar una hiperexpansión y generar pequeñas acumulaciones de materia que con el tiempo pasaran a formar las galaxias que hoy conocemos.
Pero esta versión de la inflación no puede considerar un Universo con ciertas asimetrías, excepto como una fluctuación estadística, cuyas posibilidades son equivalentes a ganar un juego de azar.
Liddle and Cortés, publicaron esta semana un artículo en «Physical Review Letters» proponiendo una nueva explicación. Como muchos teóricos antes de ellos, consideran un segundo campo cuántico, el curvatón. Este campo establecería las fluctuaciones de densidad en el Universo temprano, dejando al inflatón solo con el rol de desencadenar la hiperexpansión.
Los investigadores muestran que el campo curvatón generaría las fluctuaciones de densidad desigual que han sido observadas siempre y cuando el espacio tuviera una ligera curvatura negativa a grandes escalas.
Los autores del trabajo son los primeros en explicas las asimetrías desde primeros principios, esto quiere decir bajo ningún supuesto ni modelo previo, dice Adrienne Erickcek, teórico de la Universidad del Norte de Carolina, quien no es parte del grupo de investigadores.
En el escenario de Liddle y Cortés, la asimetría del CMB derivaría de una falta de uniformidad a muy gran escala en el Universo codificado en el campo del curvatón. En 2008, Erickcek y sus colegas propusieron un mecanismo similar, este modelo sin embargo no produjo un Universo con curvatura negativa.
A pesar que numerosas observaciones indican que el cosmos es realmente plano, las desviaciones en los datos del CMB predichas por los últimos modelos, las cuales según los autores siguen siendo especulativas, podrían ser suficientemente pequeñas para ajustar sin los limites impuestos por las mediciones del satélite Planck, dice Liddle. Experimentos futuros con mediciones mejoradas y mas precisas podrían determinar en el futuro quien tiene la razón.
Por ahora les invito a comentar, discutir o exponer su opinión a cerca de estas teorías.
Aquí se muestra la prueba de ondas gravitatorias creadas por la inflación cósmica en la imagen de la radiación de fondo cósmico de microondas recogido por el experimento BICEP2. La prueba proviene de un patrón llamado polarización modo B, una curvatura en la orientación de la luz, indica en las lineas negras de la imagen. El color indica pequeñas fluctuaciones de temperatura en el CMB, que corresponden a las fluctuaciones de densidad en los inicios del universo. (Mas sobre el modo B aquí)
