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Archivo del 5 de septiembre de 2014

Sep

5

Sobre Marte

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Marte    ~    Comentarios Comments (2)

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ENTREVISTA | Gerda Horneck, Astrobióloga y experta en biología y radiación. Ella nos dice: “Si hay vida en Marte no la traeremos a la Tierra, es demasiado peligroso”

 

 

Claro que, ¿cómo podremos impedir, si es que la Vida está presente en Marte, que más tarde o más temprano llegue a la Tierra?

 

 

 

Una de las voces más autorizadas de la astrobiología explica las carencias de las actuales misiones de exploración marciana y asegura que los viajes sin retorno al planeta rojo no serán viables hasta dentro de 100 años

 
 

Gerda Horneck, durante la entrevista / FBBVA/A. Iglesias

Antes del lanzamiento del Apolo 16 en abril de 1972, aún en plena Guerra Fría, un enviado especial de la NASA estuvo supervisando al detalle los trabajos de Gerda Horneck en Frankfurt. Por entonces, Horneck era una joven investigadora  alemana a la que muchos tomaban por “loca”. Trabajaba en un campo nuevo y marginal que después se llamaría astrobiología. Era una disciplina que intentaba entender si la vida pudo surgir en otros planetas igual que había surgido en la Tierra y saber si esta evoluciona igual que lo hace en nuestro planeta. Su primer estudio de calado era un experimento para estudiar el impacto de la radiación en microbios terrestres que iría a bordo del Apolo 16. Mientras su grupo preparaba el experimento, con 200 pequeñas bandejas llenas de microbios que recibirían el bombardeo de las partículas solares y cósmicas, un enviado de la NASA estuvo presente en todo momento. Cuando por fin se terminó el ensamblaje, aquel hombre metió el experimento en el maletín, se lo ató a la muñeca con unas esposas y se lo llevó a EEUU, según recuerda Horneck más de cuatro décadas después.

III Gerda Horneck

Gerda Horneck (1939, St. Hubert, Alemania) es microbióloga por la Universidad de Frankfurt. Allí comenzó una carrera en el incipiente campo de la astrobiología participando con experimentos en el Apolo 16, la estación espacial Soviética Mir y más tarde en la Estación Espacial Internacional. Ha sido vicedirectora y responsable de biología y radiación del Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), donde desarrolló la mayor parte de su carrera. Parte de su trabajo se ha centrado en la teoría de la panspermia.

 

http://espacioprofundo.es/wp-content/uploads/2012/09/Panspermia.jpg

 

III RELACIONADA
La baja radiación abre las puertas de Marte a la humanidad

 

 

 

 

Desde entonces la astrobiología se ha convertido en una disciplina respetable para las agencias espaciales y la comunidad científica que busca lugares aptos para la vida en otros mundos dentro y fuera del sistema solar se ha multiplicado. Horneck ha contribuido a este campo con importantes descubrimientos, como que los microbios pueden sobrevivir a la radiación espacial si les cubre con una capa de polvo de apenas un centímetro. Aunque lleva nueve años retirada, Horneck sigue siendo asesora de varios grupos científicos en el Instituto de Medicina Aeroespacial del Centro Aeroespacial Alemán, donde desarrolló gran parte de su carrera y del que fue vicedirectora durante siete años. También es una acérrima defensora de crear parques nacionales en la Luna y en Marte para preseservarlos de la actividad humana. De paso por Madrid para impartir una conferencia en la Fundación BBVA, Horneck explicó a Materia su visión sobre la búsqueda de vida en otros planetas, las futuras colonias en la Luna o Marte y las misiones sin retorno al planeta rojo, que no ve viables hasta dentro de 100 años.

¿Qué posibilidades hay de que una misión espacial humana extinga la vida en Marte?

Es un problema serio. En los 70, cuando se envió la misión Viking a Marte, se esterilizó toda la nave. Fue puesta en un horno para reducir la carga de microbios residuales cuatro órdenes de magnitud. Tenían unas 300.000 esporas bacterianas (etapa inactiva de algunas bacterias) y lo redujeron a 30. Ese es el número mínimo que probablemente no se pueda reducir. Viking mostró que Marte no tiene tantos microbios en la superficie como se pensaba. Y aunque aún hay algo de discusión sobre el tema, la visión mayoritaria es que no se encontraron microbios en las muestras analizadas. Por eso se pensó que no había razón para ser tan cuidadosos y la NASA fijó unos niveles de esterilización menos estrictos que con Viking. Así que cada nave que ha ido a Marte desde entonces tiene hasta 300.000 esporas bacterianas.

La presencia allí de ingenios espaciales… Puede garantizar la presencia de microbios terrestres en aquel planeta. Lo que no sabemos es si lograron sobrevivir a la radiación y el clima.

¿Ya hemos contaminado Marte con vida terrestre?

En principio sí. Pero si no perforas el subsuelo o vas a zonas muy concretas donde crees que hay muchas posibilidades de que haya agua bajo la superficie, el ambiente de Marte es tan tóxico que probablemente no hayan sobrevivido. Esto con suerte. Hay zonas especiales de Marte que se llaman regiones en las que podrían propagarse organismos terrestres, por ejemplo, zonas donde hubo flujo de agua. Si vas a visitarlas con una nave tienes que esterilizar ciertas partes. Por ejemplo, Phoenix tenía un brazo robótico que se esterilizó y se envolvió para preservarlo hasta después del aterrizaje.

“En principio Marte ya está contaminado con vida terrestre”

¿Esa contaminación puede suponer que la vida que se encuentre sea terrestre?

Correcto. Pero todo está muy limpio. Si miras los análisis, siempre hay un control para poder saber si lo que estás viendo es terrestre o no. Creo que por el momento estamos bien. Además ha habido experimentos que han demostrado que con los niveles de presión que hay en Marte los organismos terrestres no podrían crecer en la superficie.

¿Podremos traer de vuelta formas de vida de Marte a la Tierra?

Si hay vida en Marte, creo que hay que estudiarla allí mismo. Cuando traes una muestra de vuelta a la Tierra, haya o no formas de vida en ella, tienes que asegurar que hay varios niveles de aislamiento para que nada de la atmósfera de Marte o de las rocas pueda propagarse en la Tierra. El límite es que nada mayor que 0,1 micras pueda escapar. El análisis hay que hacerlo en un laboratorio BSL4, del tipo donde se analizan los virus más patogénicos. Si hay pruebas de que existe vida en Marte, no creo que la traigamos a la Tierra de esta forma. Hay además razones éticas, morales y médicas que nos dicen que hay que analizarlos in situ. Es demasiado peligroso. Podrían ser virus. No creo que hubiera peligro para la salud humana. Sería más peligrosa para la microflora de la Tierra, por ejemplo.

¿La radiación ya no es un impedimento para mandar humanos a Marte?

Hay dos tipos de radiación. Una es la cósmica galáctica, que es continua y de dosis muy, muy bajas, 10 o 20 veces más que en la Tierra. Esta radiación probablemente no sea un problema. El límite para la radiación es que la dosis no aumente en más de un 3% los riesgos de morir de cáncer. Hay un estudio hecho por un colega japonés estudiando el efecto cancerígeno de la radiación. Se ha hecho en India, en Kerala, donde los niveles de radiación natural también son 10 veces más altos que en el resto de la Tierra. Se ha visto que las dosis no aumentan la incidencia del cáncer en esa zona. Es diferente si consideras gente que sufrió Hiroshima o supervivientes del cáncer a los que se trató con radiación. En esos casos las dosis son altas y muy frecuentes. Pero aquí tienes dosis bajas en periodos de tiempo muy largo, unos tres años. Probablemente haya que reconsiderar los cálculos sobre el cáncer porque el cuerpo siempre puede reparar parte del daño en el ADN de dosis bajas Por esto creo que hay que reconsiderar los umbrales para misiones tripuladas a Marte. Después están las tormentas solares. Estas pueden aportar dosis altas que podrían ser como Chernóbil e incluso ser letales.

“Los refugios contra la radiación en el espacio pueden hacerse con agua”

¿Cómo se puede proteger a los astronautas?

 

 

 

 

Primero, necesitamos predicción vía satélites que orbiten el Sol. En las erupciones solares siempre hay primero un incremento de la luz solar y después llegan  los protones (radiación). Eso te permite avisar a los astronautas. Y después necesitas un refugio. Este puede ser un refugio mecánico. Por ejemplo poner todo el agua que tengas almacenada en torno a un habitáculo pequeño donde puedas refugiarte por un día, por ejemplo. Cuanto menos masa atómica, mejor. Si lo haces de plomo generarás mucha radiación secundaria, en cambio el agua absorbe la radiación. Así que puedes usar todo el agua que necesites para beber y el resto de usos en torno al refugio. La otra opción es generar un escudo electromagnético, aunque habría que saber si eso puede tener un efecto en la salud de los astronautas.

La empresa Mars One planea en crear la primera colonia en Marte en 2023 ¿Cree que es viable?

A veces todo va muy rápido. Creo que no hay problemas que no se puedan resolver, pero hay que hacer mucha investigación. Hacerlo en 10 años es muy improbable. Necesitas crear una infraestructura en Marte, necesitas dos o tres misiones previas. Nadie sabe lo que puede suceder si la industria se pone al mando.

 ”No creo que podamos evitar la contaminación de la Luna”

¿Cree que habrá minas en Marte o la Luna?

 

 

 

Hay un tratado de la ONU que dice que hay que evitar la contaminación de otros planetas. También está el tratado de la Luna, que no ha sido firmado por muchos países, incluidos Rusia y EEUU. El tratado quiere que la Luna sea como la Antártida, que no pertenezca a nadie. Junto a otro científico he desarrollado el concepto de los parques planetarios, parques nacionales en la Luna y en Marte que deberían ser protegidos por razones naturales o históricas. Pero creo que con el tiempo no podremos evitar que la industria explote los recursos si los hay.

China, que acaba de tener éxito enviando un robot de exploración a la Luna, dice que su objetivo es buscar minerales ¿Cree que se podría evitar que no cumplan los tratados?

China no ha firmado el tratado de la Luna. No creo que podamos evitar la contaminación de la Luna. Depende de si lo hace un Gobierno o una empresa, pero en China las dos cosas son lo mismo, todo está en las mismas manos.

¿Qué opina de las misiones sin retorno a Marte?

 

 

A pesar de que más de 20.000 personas se presentaron voluntarias para un viaje a Marte, no parece muy esperanzador el poder hacerlo sin esperanzas de volver. Yo, desde luego, no iría en esas condiciones.

 

A largo plazo es viable pero no como primera misión, es imposible. Es muy difícil mantener toda la infraestructura para una estancia de largo plazo. Yo quiero ir a Marte y tengo la edad adecuada porque para cuando aumente mi riesgo de cáncer ya estaré muerta. Pero creo que es posible hacer una misión de ida y vuelta y por eso deberíamos hacerla. No iría en una misión de solo ida. Hacerlo en condiciones solo será viable en 100 años.

¿Cuándo habrá una misión que pueda encontrar el primer ser vivo extraterrestre? Por ejemplo, ‘Curiosity’ no podrá hacerlo aunque la haya

Si una misión va a buscar vida tiene que estar completamente esterilizada. Eso lo haremos con ExoMars, buscaremos vida extinta o viva porque taladraremos dos metros bajo tierra. Curiosity solo investiga habitabilidad. Es una simple cuestión de dinero porque la esterilización cuesta unos 200 millones de euros. Pero por ahora no hay ningún proyecto activo para encontrar actividad microbiana en sí, como hizo Viking. Esos experimentos fueron excelentes y tuvieron lugar en los setenta.

“Quizás sean los chinos quienes encuentren el primer ser vivo extraterrestre, tienen más coraje y son fiables”

¿Por qué acabaron en vía muerta?

Fue una decisión de la NASA. Primero se dijo que habían encontrado vida pero después un análisis demostró que no había compuestos orgánicos en las muestras. La percepción pública fue tan mala que se redujo a cero la financiación de proyectos de ciencias de la vida por dos años y redujeron la exploración de Marte. A cambio se hizo la Estación Espacial Internacional y el programa shuttle. La única manera de buscar vida presente es buscar indicios de actividad microbiana. Los sofisticados instrumentos de hoy como espectrómetros buscan minerales y moléculas orgánicas. Pero eso no basta para decir que hay vida, debes probar que hay microbios activos. Ni siquiera ExoMars podrá hacer eso y no hay planes más allá de esta misión. Quizás los chinos lo hagan porque tienen más coraje y además son fiables.

¿Cree que China será el primer país en encontrar vida extraterrestre?

Puede ser. Ahora hay colaboraciones entre Europa y China. Quizás se pueda recuperar la competición de antaño e intentar derrocar el dominio actual de la NASA.

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Sep

5

Siempre queriendo saber: ¡Nuestra curiosidad!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (1)

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En esto de dibulgar la ciencia en los apartados de la física o la astronomía, así como el recordar suscesos e historias antiguas, me viene a la memoria aquel dicho de Edith Wharton:

“Hay dos maneras de difundir la luz: ser la vela encendida o el espejo que la refleja.”

 

 

 

Las branas son entidades físicas conjeturadas por la teoría M y su vástago, cosmología de branas.  En la teoría M, se postula la existencia de p-branas y d-branas (ambos nombres provienen parasintéticamente de “membrana”). Las p-branas son objetos de dimensionalidad espacial p (por ejemplo, una cuerda es una 1-brana). En cosmología de branas,  el término “brana” se utiliza para referirse a los objetos similares al universo cuadridimensional que se mueven en un sustrato de mayor dimensión. Las d-branas son una clase particular de p-branas.

File:Brane and dark matter.svg

       Aquí estaría representada la membrana y la “materia oscura“.

Según la teoría de cuerdas, las membranas existen en la undécima dimensión,   en realidad son infinitas. Se dice que cada membrana corresponde a un un universo,  por ejemplo a nuestro universo le corresponde una membrana y las otras membranas serían universos paralelos.  Según algunos físicos el universo es una membrana esférica, los bordes de las membranas forman ondulaciones  las cuales están en constante movimiento, se dice que estas membranas se mueven con “forma de olas” en esta dimensión (11ª). Esta dimensión es sumamente delgada e infinitamente larga, estas membranas están en movimiento como las olas en el mar, es decir, las membranas serían burbujas en olas de mar que al chocar inician el big bang; es decir, el big bang es un fenómeno que ocurre una y otra vez.

En el marco de la teoría de cuerdas,  la membrana(M) es un conjunto de dimensiones presente, ampliando sus límites.  Se ha llegado a explicar la causa del “Big Bang”por el choque de dos membranas, así, la explosión producida sería la causa del nacimiento y expansión del universo. La materia y la energía sólo puede transmitirse a través de las cuatro primeras dimensiones excepto la gravedad,  que puede difundirse en las once. La materia de una puede alterar el espaciotiempo de otra paralela. De hecho, fenómenos similares fueron los que indujeron la teoría.

Hiperbólico (silla de montar)

Hiperbólico (silla de montar)

Las membranas podrían estar separadas por distancias pequeñísimas unas de otras, incluso, según resultados experimentales, a millonésimas de milímetro. Gracias a este hecho se intentaría explicar por qué la gravedad parece menos fuerte de lo que en realidad es. Las formas más postuladas son la de membranas planas y paralelas entre sí y la de paraboloide hiperbólico  (silla de montar).

Si las membranas son planas y paralelas, la gravedad quedaría encajonada entre ambas, fluctuando entre una y la otra, pero siempre manteniéndose constante. Por el contrario, si las membranas adoptaran la forma de silla de montar, irían perdiendo paulatinamente energía y, por tanto, materia, hasta desaparecer sumido en la difusión por las once dimensiones.

                              El modelo Steinhardt–Turok

En este modelo cíclico basado en la cosmología de branas, rival del modelo inflacionario, dos láminas tridimensionales o 3-branas colisionan periódicamente. Según esta teoría la parte visible del universo de cuatro dimensiones representa una de esas branas, quedando la otra brana oculta a todas las fuerzas de la naturaleza excepto la gravedad. Cada ciclo consiste en que cada una de las branas dentro de un espacio-tiempo tetradimensional y separadas por una dimensión espacial muy corta y seis enrolladas chocan con cierta periodicidad creando condiciones parecidas a las del big bang del modelo inflacionario.

Según la teoría, después de millones de años, al aproximarse el final de cada ciclo la materia y la radiación se diluyen a casi cero debido a una expansión acelerada del universo alisando las dos branas pero con pequeños rizos o fluctuaciones cuánticas aún presentes que imprimirán en el próximo choque con no uniformidades que crearán grumos o cúmulos que generarán estrellas y galaxias.

  Cuando todo termina se dan las circunstancias necesarias para que todo comience de nuevo

Pero sigamos con las dimensiones y las consecuencias más interesantes de añadir dimensiones espaciales extra que hacen posible que cambien las constantes de la Naturaleza observadas. Si el mundo tiene realmente cuatro dimensiones espaciales, entonces las verdaderas constantes de la Naturaleza existen en cuatro dimensiones. Si nosotros nos movemos sólo en tres de esas dimensiones, veremos y sentiremos sólo “sombras” tridimensionales de las auténticas constantes tetradimensionales.

En un lugar de más dimensiones que no vemos, el espacio y el tiempo pueden ser encubiertos y podría dar lugar a que se formen galaxias en un plano de sombras que no podemos alcanzar a ver en nuestro mundo tridimensional. sería como si un universo paralelo al nuestro estuviera llevando un ritmo en el que, las cosas podrían ser iguales pero distintas.

Claro que esas sombras de las que hablo, no tienen por qué ser constantes. Si la dimensión extra aumenta en tamaño, igual que se están expandiendo nuestras tres dimensiones del Universo, entonces nuestras constantes tridimensionales decrecerán al mismo ritmo. Esto nos dice inmediatamente que si algunas dimensiones extra están cambiando, deberán hacerlo de una forma bastante lenta; de lo contrario nosotros no las hubiéramos llamado “constantes” en absoluto.

La constante de estrucvtura fina ha sido medida de mil manera

Tomemos  una constante tradicional de la Naturaleza, como la constante de estructura fina, normalmente representada por el símbolo \alpha, es la constante física fundamental  que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética.  Es una cantidad sin dimensiones, por lo que su valor numérico es independiente del sistema de unidades usado.

La expresión que la define es:

\alpha = \frac{e^2}{\hbar c \ 4 \pi \e<a href=

donde e es la carga elemental,  la  \hbar = h/(2 \pi) es la constante reducida o racionalizada de Planck, c es la velocidad de la luz  en el vacío, y \e<a href=psilon_0″ /> es la permitividad del vacío. Si el tamaño de la dimensión extra del espacio es R, entonces el valor de la “constante” de estructura fina tridimensional α, variaría en proporción a 1/R2 cuando cambia R.

Imaginemos que estamos en un universo en expansión de cuatro dimensiones pero sólo podemos movernos en tres de ellas. Las fuerzas de la electricidad y el magnetismo pueden “ver” las cuatro dimensiones y encontraremos que nuestra parte tridimensional de ellas se debilitará cuando la cuarta dimensión se haga mayor.

Sabemos que si la constante de estructura fina tridimensional está cambiando no puede hacerlo en ninguna parte tan rápido como se expande el Universo. Esto nos dice que cualquier cuarta dimensión debe ser muy diferentes de las otras. La idea de Klein consistía en que es a la vez muy pequeña y estática y que está confinada en el límite de Planck. Alguna fuerza extra atrapa las dimensiones extra y las mantiene pequeñas. Si no cambian de tamaño de forma significativa no tenemos por qué ver ninguna de nuestras constantes cambiando.

Un escenario posible imagina que el Universo empieza con todas sus dimensiones espaciales comportándose de una manera democrática, pero luego, algunas de las dimensiones quedan atrapadas y permanecen compactadas de manera tal que son infinitesimales, están el el límite de Planck y permanecen, como digo, estáticas y muy pequeñas desde entonces en ese lugar invisible al que no podemos llegar y que se denota con:

Lp = (Gh/c3) ½ = 4’13 × 10-33 centímetros

Las otras tres dimensiones que sí consiguieron expandirse, son las que vemos y en las que vivímos, las que forman y hacen de nuestro universo el que podemos observar hoy, en el que se han conformado las galaxias y los mundos que, en alguna ocasión, han podido surgir criaturas que, como ha pasado aquí en la Tierra, hablen de estas cuestiones complejas que no llegan a entender… del todo.

Como no dejamos de pretender alcanzar lo “inalcanzable”, allá por el año 1982, los teóricos de cuerdas sugirieron por primera vez una respuesta a un viejo problema: cómo casar la teoría cuántica con la teoría de la gravedad de Einstein. Todos los intentos previos habían fracasado miserablemente. Predecían invariablemente que alguna cantidad medida debería ser infinita. Estos “infinitos” plagaban todas las teorías con sólo tres dimensiones de espacio y una de tiempo. Sin embargo, en 1984 Michael Green y John Wchwarz demostraron que este problema podía subsanarse combinando dos ideas radicales.

Einstein, desde donde se pueda encontrar, estará sonriendo al comprobar con satisfacción que sus ecuaciones de campo de la relatividad general, sin que nadie las llame y como por arte de magia, surgen de la Teoría M de cuerdas en la que subyacen sus ideas. Y, al contemplar, no sin cierto grado de asombro cómo se pueden unir las dos teorías (la suya y la de Planck, la de lo muy grande y lo muy pequeño), los que le siguieron habían conseguido lo que él mismo persiguió, sin conseguirlo durante más de treinta años.

Green y Wchwarz sugerían que, si se abandona la idea de que las entidades más básicas son puntuales (se referían a las partículas subatómicas), con tamaño cero, y se permite que haya más de tres dimensiones espaciales, entonces los infinitos desaparecen milagrosamente, cancelándose. Como sucede con la anterior teoría de Kaluza-Klein. Es apasionante y misterioso el hecho de que, en esa escala tan pequeña de 10-33 cm, la longitud fundamental de Planck, se puedan encontrar “escondidas” las dimensiones que nos permiten unificar las dos teorías más importantes de nuestro tiempo.

                                 ¿Habrá un Universo en la sombra que no podemos ver?

Claro que, tendremos que poner los pies en el suelo y centrarnos en lo que “sabemos” y “vemos”: Neutrinos, fotones, quarks, leptones, hadrones: bariones y mesones, todos, en definitiva son lo mismo, distintos estados de la materia que conforman unos y otros en determinadas ocasiones, y, en cada momento, ocupan el lugar que les destina en Universo adoptando la forma que en ese preciso instante les corresponde. Claro que, todos estos, son objetos de nuestro Universo luminoso, el otro, el Universo en la Sombra, ni sabemos si puede estar realmente ahí.

Durante mucho tiempo, los físicos han sabido que toda reacción entre partículas elementales obedece a una simetría que llamamos CPT. Esto significa que si miramos la partícula de una reacción, y luego vemos la misma reacción cuando (1) la miramos en un espejo, (2) sustituimos todas las partículas por antipartículas y (3) hacemos pasar la partícula hacia atrás, los resultados serán idénticos. En este esquema la P significa paridad (el espejo), la C significa conjugación de carga (poner las antipartículas) y T la reserva del Tiempo (pasar la partícula al revés).

Claro que, todo lo anteriormente expuesto son sólo sugerencias del momento y que duran y tienen vigencia durante un tiempo impredecible, ya que, el tiempo sigue su marcha, el universo continúa expandiéndose y, nuestras mentes evolucionan para poder “ver” otras teorías y otros horizontes nuevos y más avanzados, complejos y profundos que nos acercan a la verdadera naturaleza del Universo que no comprendemos…, lo suficiente.

emilio silvera

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Sep

5

¡La Física! Siempre nos sorprende

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Antimateria    ~    Comentarios Comments (0)

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                            Foto: COSMIN BLAGA, OHIO STATE UNIVERSITY.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos), han registrado, utilizando una nueva cámara ultrarrápida, la primera imagen en tiempo real de dos átomos vibrando en una molécula. La clave del experimento, que ha sido publicado en la revista ‘Nature’, fue la utilización de la energía del propio electrón de una molécula.  El equipo usó pulsos láser ultrarrápidos para expulsar un electrón fuera de su órbita natural en una molécula; el electrón retrocedió, entonces, hacia la molécula, dispersándose, de forma análoga a la manera en que un destello de luz se dispersa alrededor de un objeto, o una onda expansiva de agua se dispersa en un estanque.
Podemos comprobar que cada día estamos más cerca de saber, sobre la verdadera naturaleza de la materia al poder acceder a ese microscópico “mundo” de lo muy pequeño, allí donde residen los cuantos, esos infinitesimales objetos que se unen para conformar todo lo que podemos ver en nuestro universo, desde la más pequeña mota de polvo hasta la galaxia más grande.

 

 

Diagrama de un microscopio de fuerza atómica

 

 

Las veloces computadoras cuánticas hechas con átomos atrapados por haces de luz pueden estar un poco más cerca, gracias a las primeras imágenes de átomos individuales obtenidas en una de estas grillas.

 

La velocidad de las computadoras cuánticas tiene que ver con el hecho de que sus componentes pueden ocupar una serie de estados en lugar de sólo dos como ocurre en una computadora binaria. Ciertos algoritmos especiales podrían explotar estos estados cuánticos para resolver problemas que derrotarían a una computadora convencional.

Una candidata a computadora de este tipo es la llamada “rejilla óptica”, en la que haces de rayos láser estratégicamente ubicados hacen que los átomos ultrafríos se coloquen en forma de grilla, como si fueran huevos en su envase de cartón. Pero antes de que uno pudiera leer o escribir sobre estos átomos, algo indispensable si la rejilla fuera a actuar como una computadora cuántica, haría falta determinar las posiciones exactas de los mismos.

Ahora dos equipos de investigadores, uno conducido por Stefan Kuhr del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Garching, Alemania, y el otro por Markus Greiner de la Universidad de Harvard, han dado el primer paso al obtener imágenes de átomos individuales de rubidio en una rejilla óptica. Este es un reto no sólo porque los átomos son pequeños, sino también porque los fotones de los átomos cercanos pueden interferir unos con otros, enturbiando cualquier patrón.

 

 

 

Para superar esto, los equipos estudiaron el patrón de luz de un solo átomo. Luego crearon un algoritmo capaz de generar una combinación de este patrón a partir de diferentes disposiciones de una grilla de átomos. Cotejando estas simulaciones con el modelo real observado, el algoritmo podía determinar cuál era la distribución de los átomos.

Cada átomo en la grilla actúa como un bit cuántico. Kuhr dice que la rejilla óptica tiene muchos más de estos “qubits” que otros sistemas enfocados en la computación cuántica, por lo que puede ofrecer mayor velocidad.

 

 

Imagen

 

Los láseres pueden volver reales las partículas virtuales. Los láseres de última generación tienen el poder de crear materia por medio de la captura de partículas fantasmales que, de acuerdo a la mecánica cuántica, permean el espacio aparentemente vacío

El principio de incertidumbre de la mecánica cuántica implica que el espacio nunca puede estar realmente vacío. En cambio, las fluctuaciones aleatorias causan el nacimiento de un caldero hirviente de partículas, como electrones y sus homólogos de antimateria, los positrones.

Las llamadas “partículas virtuales” normalmente se aniquilan entre sí demasiado rápido para que las veamos. Pero los físicos predijeron en los años 30 que un campo eléctrico muy fuerte transformaría las partículas virtuales en reales, y entonces las podríamos observar. El campo las impulsa en direcciones opuestas, porque tienen cargas eléctricas que se oponen, y las separándolos de modo que no puede destruirse mutuamente.

 

 

 

Los rayos láser del futuro funcionan con muy cortos destellos de luz y son tan versátiles que revolucionarán la producción industrial. Un avance logrado por científicos alemanes. No hay otro instrumento que pueda cortar o perforar metal con tan alta precisión como los rayos láser de destellos ultracortos. Con estos se puede grabar un mapa del mundo en la cabeza de un alfiler en el que – incluso – pueden identificarse las más pequeñas islas del Caribe.

Main Control Center

 

 

Los láseres son ideales para esta tarea, porque su luz posee campos eléctricos fuertes. En 1997, los físicos del Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), en Menlo Park, California, utilizaron luz láser para crear unas pocas parejas de electrón-positrón. Ahora, nuevos cálculos indican que los láser de nueva generación serán capaces de crear pares por millones.

Reacción en cadena

En el experimento de SLAC, sólo se creó un par electrón-positrón a la vez. Pero con los láseres más potentes, es probable que se produzca una reacción en cadena.

El primer par es acelerado a gran velocidad por el láser, haciendo que emita luz. Esta luz, junto con la del láser, genera aún más pares, dice Alexander Fedotov de la Dirección Nacional de Investigaciones Nucleares de la Universidad de Moscú y sus colegas en un estudio que aparecerá en Physical Review Letters.

“Surgirá una gran cantidad de partículas del vacío”, dice John Kirk del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania, que no participó en el estudio.

En los láseres que pueden concentrar cerca de 1026 vatios en un centímetro cuadrado, esta reacción desatada debería convertir de manera eficiente la luz del láser en millones de pares de electrones positrones, calcula el equipo.

 

Fábrica de antimateria

 

 

 

 

Ese nivel de intensidad lo podría alcanzar un láser que será construido por el proyecto Extreme Light Infrastructure en Europa. La primera versión del láser se podría construir en 2015, pero podría llevar un año más completar las actualizaciones necesarias para llegar a 1026 vatios por centímetro cuadrado, dice el coautor del estudio Georg Korn del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching , Alemania.

La capacidad de generar una gran cantidad de positrones podría ser útil para los colisionadores de partículas, como el propuesto del Colisionador Lineal Internacional, que impactará electrones y positrones, dice Kirk McDonald de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.

Pero Pisin Chen, de la Universidad Nacional de Taiwan en Taipei, dice que el costo de los poderosos láseres puede hacer que este método sea más caro que el alternativo. En la actualidad, la manera estándar de crear una gran cantidad de positrones es disparar un haz de electrones de alta energía a una pieza de metal, para producir pares electrón-positrón. Vean la publicación siguiente:


La materia supera a la antimateria en un experimento que imita a la creación

 

 

 

 

El desequilibrio en el acelerador de partículas de Illinois podría presagiar grandes avances en Física

 

A menos de una billonésima de segundo después del Big Bang ocurrió otro evento tumultuoso. Aunque el Cosmos nació con partes iguales de materia y antimateria, que se destruyeron una a la otra al entrar en contacto, de alguna forma la materia comenzó a predominar. Los físicos han descubierto una nueva pista sobre la causa de este desequilibrio fortuito, que condujo a la existencia de galaxias, planetas y personas.

 

 

 

 

 

Circunferencia de 4 kilómetros de diámetro del Acelerador de Partículas del Laboratorio Fermi de Chicago

 

El nuevo hallazgo se basa en ocho años de estudio de la desintegración de partículas de vida corta, llamadas mesones B, que se produce durante las colisiones de alta energía en el acelerador de partículas Tevatrón del Laboratorio Fermi (Fermilab), ubicado en Batavia, Illinois. Los científicos del experimento DZero del Tevatrón han descubierto que los mesones B, cuando se desintegran, producen cerca del 1 % más de pares de muones (una versión pesada del electrón) que de pares de sus antipartículas, los antimuones. Los físicos se refieren a este fenómeno como una violación CP.

El desequilibrio, reportado el 14 de mayo en un seminario del Fermilab y publicado en Internet el 18 de mayo, podría servir para entender cómo fue que la materia superó a la antimateria en el Universo. También aumenta las posibilidades de que el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de Suiza que sustituyó al Tevatrón como el colisionador de partículas más poderoso del mundo, encuentre nuevas partículas elementales o una nueva física. Hablamos del LHC que, de hecho, las ha encontrado.

 

 

feature photo

 

El acelerador de partículas Tevatróndel Laboratorio Fermi (Fermilab),ubicado en Batavia, Illinois. Fue el primero en producir antimateria

 

 

“Aunque pequeño, este excedente del 1% es 50 veces más grande que la asimetría entre materia y antimateria prevista para la desintegración de mesones B por el modelo estándar de la Física de Partículas”, señala el portavoz del DZero, Stefan Söldner-Rembold, de la Universidad de Manchester en Inglaterra.

“Se nos puso la piel de gallina”, cuenta Söldner-Rembold acerca del momento en el que él y los 500 colaboradores del DZero comprendieron lo que habían descubierto. “Estábamos muy contentos porque significa que hay una nueva Física más allá del modelo estándar que tiene que estar a nuestro alcance para que la asimetría sea tan grande”.

“Aunque hay una probabilidad de menos del 0,1 % de que los resultados del DZero sean una casualidad, de acuerdo con las normas de la Física de Partículas hay que considerarlos como indicios aún por confirmar”, advierte el teórico Yuval Grossman de la Universidad de Cornell. Söldner-Rembold señala que los hallazgos del DZero son similares a una asimetría en la producción de materia-antimateria descubierta hace un año por otro experimento llevado a cabo en el Tevatrón, el CDF, pero los nuevos resultados tienen una precisión mayor.

 

 

 

 

“Las teorías que podrían explicar las observaciones del DZero incluyen la supersimetría, que supone que cada partícula elemental en el modelo estándar de la Física de Partículas tiene una superpareja más pesada todavía por descubrir”, explica la teórica del Fermilab Marcela Carena, que no pertenece al equipo descubridor. “Otras teorías posibles incluyen un modelo en el que la gravedad y otras fuerzas operan en otras dimensiones ocultas, y la noción de que hay una cuarta familia de quarks más allá de las tres generaciones (arriba y abajo, encanto y extraño, y cima y fondo) que sirven como bloques de construcción de los núcleos atómicos y otras partículas.

“En los modelos que consideran una cuarta familia de quarks, la presencia de quarks nuevos y pesados y su interacción con las tres familias conocidas podrían dar lugar a un desequilibrio mayor entre materia y antimateria que el que se encuentra en el modelo estándar”, señala Carena. Y agrega: “En la teoría de la supersimetría, las superparejas pesadas jugarían un rol similar al de los quarks pesados, creando interacciones que podrían favorecer la producción de materia sobre la antimateria”.

 

 

 

 

No siempre la física lo puede explicar todo. Sin embargo… ¡Lo va consiguiendo!

 

En la teoría de las dimensiones extra, nuevas partículas mensajeras (portadoras de fuerzas previamente desconocidas) se moverían en dimensiones ocultas. Estas partículas transportadoras podrían alterar la carga y otra propiedad, llamada “sabor”, de las partículas elementales, causando el desequilibrio adicional entre materia y antimateria.

Carena añade: “Sin embargo, es difícil encontrar una teoría que pueda explicar esta asimetría sin contradecir otros resultados experimentales”.

 

 

 

La materia superó a la antimateria en el comienzo

 

 

Ulrich Nierste, de la Universidad de Karlsruhe en Alemania, advierte: “La conexión del resultado del DZero con el excedente de materia que existe en el Universo es vaga. Si bien el hallazgo insinúa una nueva fuente de asimetría en las propiedades del mesón B y de su antipartícula, el proceso que creó más partículas que antipartículas en el Universo primitivo podría involucrar un mecanismo físico muy diferente”.

“Sin embargo”, dice Carena, “hace falta alguna nueva fuente de asimetría para explicar el desequilibrio que hay entre la materia y la antimateria en el Universo, y, por lo tanto, nuestra existencia”. En cualquiera de los modelos propuestos “el Gran Colisionador de Hadrones debería ser la ventana directa para observar nuevas partículas”.

Uno de los experimentos más pequeños del Colisionador, diseñado para estudiar los mesones B, podría confirmar los hallazgos del DZero dentro de uno o dos años”, dice Yuval Grossman. Y agrega: “Los experimentos más grandes podrían entonces buscar nuevas partículas que serían el origen del desequilibrio cósmico entre materia y antimateria y determinar sus masas”.

 

 

 

 

El experimento Beauty (Belleza) es la matriz de investigación para la creación de antimateria. El choque de dos protones contra otro a la velocidad de la luz, ha tenido como resultado una partícula con 5 veces más masa que sus protones originales. A esa exótica partícula se le ha llamado B+ y está compuesta por un quark b-anti y un quark u. La partícula B+ se desintegra a una altísima velocidad pero le da tiempo a recorrer ¡¡2 mm!! antes de desintegrarse en dos partículas, el mesón J / ? y el Kaon K+. Esta distancia, comparada con los minúsculos tamaños que estamos tratando, es una auténtica pasada. Hemos tenido antimateria pura moviéndose a lo largo de dos extensos milímetros de “nuestro” espacio. Impresionante.

Lo revolucionario sin embargo es que de esta forma, los investigadores habrían demostrado la teoría de Albert Einstein. “Sí, podemos crear masa a partir de energía usando la famosa fórmula de Einstein, E=mc2, dicen los responsables del CERN. Aunque también hay que destacar que la confirmación de que existe la antimateria plantea muchas preguntas de difícil resolución puesto que esa sustancia no existe en nuestro universo. “Ya que la desaparición de antimateria primordial no puede ser explicada por el modelo tradicional, tendremos que comenzar a pensar en algo nuevo”, afirman los investigadores. “Los científicos están evaluando diferentes posibilidades pero, dado que sólo podemos observar un 4% de la energía y materia total del universo, podemos inferir que la respuesta al misterio de la antimateria se encuentra en la parte desconocida del mismo”, concluyen.

 

 

 

 

 

 

Como podéis ver, las preguntas son muchas y, las respuestas, son más escasas. Sin embargo, no dejamos de insistir y buscar con todos medios a nuestro alcance para saber sobre la Naturaleza no ya de la materia y la antimateria, sino sobre los muchos enigmas que tenemos planteados y a los que no sabemos dar una adecuada explicación. Parece que a lo lejos vemos una luz cegadora que nos inyecta la esperanza necesaria para seguir la búsqueda y tratar de llegar al corazón de todos esos secretos que el Universo esconde.

 

 

 

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Hay cosas que… más que sorprendentes son… ¡Inclreibles! He leído por ahí que…

 

“Un grupo de astrónomos, usando datos del telescopio espacial Hubble, ha determinado la edad de la que es la estrella más vieja cuya edad puede medirse con precisión. El resultado ha sido que la edad de la estrella es de 14.500 ± 800 millones de años, mayor que la estimación de la edad del universo, unos 13.800 millones de años. La estrella en cuestión (HD 140283), también llamada “estrella Matusalén,” una gigante roja que se encuentra a una distancia de 190,1 años luz en la constelación de Libra (distancia medida con precisión mediante la técnica de paralaje). En el año 2000 se dató su edad en 16.000 millones de años. Sin embargo, existen algunas cuestiones que podrían aclarar la extrema edad de esta estrella. Nuevos modelos sobre la difusión de helio en el núcleo indican que la penetración del mismo podría ser mayor de la que se piensa, lo que provocaría un menor ritmo de combustión. También la relación oxígeno-hierro en esta estrella es anómala, demasiado grande, por lo que se cree que futuras observaciones que puedan determinar con mayor grado de precisión la abundancia de oxígeno podrían reducir nuevamente la estimación de la edad de la estrella.”

 

 

 

 

 

Lo cierto amigos míos es que, como el ciego que adelanta su bastón de apoyo, vamos tanteando sobre estos misteriosos temas que deseamos conocer y, por medio de la física con la ayiuda de ingentes ingenios de la mejor tecnología que hemos podido construir, vamos día a día despejando incógnitas de todos esos problemas de cuya complejidad, nos habla la Naturaleza que no quiere ponernos nada fácil el acceso a conocimientos para los que, seguramente, no estamos aún preparados.
Algunas veces tengo la impresión de que, la misma Naturaleza que nos creó, cuida de nosotros y no nos deja manejar, ciertos “juguetes” que podrían ser demasiado peligrosos para nosotros dado que, no tenemos ni el entendimiento, ni la capacidad necesaria para poder asimilar ciertas realidades que no sabríamos utilizar con la necesaria racionalidad para impedir sucesos irreparables para nosotros mismos.
emilio silvera
Fuentes diversas.
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