Comprueban la simetría del espacio-tiempo predicha por Einstein con dos relojes atómicos
Investigadores han confirmado que las partículas se mueven a la misma velocidad en todas direcciones, con una precisión comparable a un error de un segundo por cada 10.000 millones de años
Según la Relatividad Especial de Einstein, la velocidad de la luz es la misma en cualquier punto y dirección del espacio. Pero los científicos se preguntan si esta simetría del espacio-tiempo, a la que se conoce además como la covarianza de Lorentz, afecta también a las partículas. ¿Se mueven igual de rápido las partículas en todas las direcciones?Saberlo conllevaría conocer cimientos esenciales de la física de partículas, pero requiere, entre otras muchas cosas, poder medir el tiempo con una precisión exquisita. De hecho, demostrar que este principio se cumple cada vez con más precisión siempre es un avance: normalmente, lleva a poder descubrir cosas nuevas.
Ningún reloj en el mundo mide el tiempo con más precisión que un reloj atómico, y ahora una tecnología que usa átomos de iterbio ha batido récords por su estabilidad, según un artículo de la revista Science.
Recientemente, un estudio publicado en Nature y elaborado por científicos del Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Alemania, y de la Universidad de Delaware (Estados Unidos), ha demostrado la fiabilidad extrema de dos relojes atómicos, de iterbio, yla validez del principio de simetría del espacio-tiempo, con una precisión de 4×10^-18, lo que equivale a un error de un segundo por cada 10.000 millones de años.
«Lo más importante de esta investigación es que hemos puesto a prueba un concepto clave de la Teoría de la Relatividad, con una precisión 100 veces mayor –a la demostración anterior, lograda con relojes atómicos de cationes de calcio, por investigadores de la Universidad de Berkeley (EE.UU.)–», ha dicho para ABC Christian Sanner, primer autor del estudio. Y ,tal como ha proseguido: «Además, hemos demostrado experimentalmente la precisión excepcional y la estabilidad de nuestros relojes atómicos».
Según ha dicho Sanner, la teoría de cuerdas predice una violación de la simetría de Lorentz en ciertas situaciones, lo que no es compatible con los postulados de la Relatividad. «No está claro hasta dónde tenemos que llevar la precisión de nuestras medidas antes de observar ese tipo de efectos», ha dicho. A la vista de lo logrado aquí, «debemos conseguir incluso mejores mediciones si quieremos revelar una posible violación de la simetría de Lorentz».
Pero, ¿cómo son los relojes usados en esta ocasion? El investigador ha explicado que están montados en unas tablas ópticas que cabrían en una habitación no muy grande. El mayor componente, una trampa de iones, mide apenas unos centímetros. Su funcionamiento se basa en su capacidad de medir, de forma repetida, la frecuencia de un láser ultraestable incidiendo sobre un ión, y observando si este se excita. Gracias a esto, los científicos pueden mantener ajustada la frecuencia del láser con gran precisión, aprovechando la regularidad del átomo de iterbio.
Este átomo, atrapado en unas jaula para iones, tiene los electrones distribuidos por una esfera. Pero, cuando se excita, gracias al láser, estos se mueven hacia una zona. Por medio de un campo magnético, los científicos pueden orientar la función de onda de estos electrones.
Relojes fijos en el espacio-tiempo
Los investigadores usaron dos relojes, en los que se indujo una orientación de campo casi perpendicular. Los relojes se montaron en el laboratorio y se hicieron rotar con el movimiento de la Tierra, una vez cada 23.9345 horas, en relación con estrellas fijas. Para asegurarse, los científicos compararon las frecuencias de ambos relojes durante 1.000 horas.
¿Para qué? Si la simetría del espacio-tiempo se cumpliera, incluso en la frecuencia que mide el láser, los científicos no captarían ninguna discrepancia entre los dos relojes. Si no se cumpliera, sí que la encontrarían. En concreto, observarían cambios periódicos en las frecuencias del láser a medida que los relojes rotan.
Siempre trataremos de ir más allá… ¡De lo que realmente podemos!
¿Para qué embarcarse en esta investigación? «Es bastante sencillo: nuestro objetivo es conseguir cada vez mejores relojes y explorar una interesante nueva ciencia con ellos, que nos permita comprender mejor el mundo cuántico o buscar la materia oscura…», ha dicho Sanner. «Estos niveles de precisión serán esenciales para las pruebas de baja energía de las teorías de gravedad cuántica», han escrito los autores en el estudio.
Además, Christian Sanner ha destacado que estos relojes son parte importante de la revolución cuántica, un conjunto de tecnologías que tendrán, según ha adelantado, un impacto tremendo en nuestra en un futuro no muy lejano.
Hallado un sistema planetario similar al nuestro a tan solo 10 años luz
Noticias NASA: La vida podría estar más cerca de lo que podríamos pensar. Otros sistemas planetarios pueden reunir las condiciones para ello. En un radio de unos 20 años luz del Sol, pueden encontrarse grandes sorpresas.
El observatorio SOFIA de la NASA, emplazado en un avión ‘jumbo’ adaptado, ha confirmado la presencia de un sistema planetario con una arquitectura parecida a la del nuestro a 10,5 años luz. El estudio ha sido publicado en ‘The Astronomical Journal’.
Ubicado en la constelación de Eridanus del hemisferio sur, la estrella Epsilon Eridani, eps Eri para abreviar, es el sistema planetario más cercano alrededor de una estrella similar al sol temprano. Es una ubicación privilegiada para investigar cómo los planetas se forman alrededor de estrellas como nuestro sol, y también es la ubicación de la estación espacial Babylon 5 en la serie de televisión de ciencia ficción del mismo nombre.
Estudios previos indican que Eps tiene un disco de desechos, que es el nombre que los astrónomos dan a los restos de material que siguen orbitando una estrella después de que la construcción planetaria haya terminado. Los escombros pueden tomar la forma de gas y polvo, así como pequeños cuerpos rocosos y helados. Los discos de desecho pueden ser discos anchos y continuos o concentrados en cinturones de escombros, similares al cinturón de asteroides de nuestro sistema solar y el Cinturón de Kuiper –la región más allá de Neptuno, donde residen cientos de miles de objetos rocosos.
“Objetos conocidos del cinturón de Kuiper, derivados de los datos del Centro de Planetas Menores. Los objetos en el cinturón de Kuiper son de color azul, mientras que los objetos dispersos son de color naranja. Los cuatro planetas exteriores son de color rojo. Algunos troyanos conocidos de Neptuno son de color morado, mientras que los de Júpiter son de color gris. Los objetos dispersos entre la órbita de Júpiter y el cinturón de Kuiper, en verde, son conocidos como centauros. La escala está en unidades astronómicas. La diferencia marcada en la parte inferior se debe a las dificultades de la detección en el contexto del plano de la Vía Láctea.”
Además, las mediciones cuidadas del movimiento de Eps Eri indica que un planeta con casi la misma masa que Júpiter circunda la estrella a una distancia comparable a la distancia de Júpiter del Sol.
“Un huracán de materia oscura se dirige al sistema solar”
La corriente S1 contiene un flujo de materia oscura que se mueve a gran velocidad y que podría ser detectada por los científicos – C. O’Hare; NASA/Jon Lomberg
Un «huracán» de materia oscura se dirige hacia la Tierra a toda velocidad
Puede ser la ocasión que estábamos esperando para cazar, por fin, a la materia oscura. Y es que un auténtico «huracán» de este esquivo tipo de materia, que hoy solo podemos detectar gracias a su gravedad, se está dirigiendo a toda velocidad hacia nosotros. El increíble hallazgo, llevado a cabo por Ciran O´Hare, de la Universidad de Zaragoza, se acaba de publicar en Physical Review D.
Según la investigación, todo nuestro Sistema Solar está a punto de «hundirse» en los restos de una antigua galaxia, devorada hace mucho por la Vía Láctea. Y sabemos que todas las galaxias están rodeadas de materia oscura. Por ejemplo, cuando el Sol y sus planetas se mueven alrededor de nuestra Vía Láctea, todo nuestro sistema viaja a través del halo de materia oscura a una velocidad de 230 km/s. La materia oscura, por lo tanto, nos aparece como un «viento» de alta velocidad.
Pero el año pasado, el satélite europeo Gaia midió los movimientos de una serie de estrellas cercanas, y al hacerlo detectó una «corriente» previamente desconocida, que recibió el nombre de S1. Los cálculos posteriores apuntaron a que se trataba de los restos de una pequeña galaxia enana, canibalizada por la Vía Láctea largo tiempo atrás.
10.000 millones de masas solares, rumbo al Sol
Y ahora, en el nuevo estudio, O´Hare se ha encontrado con que diez mil millones de masas solares de materia oscura se están moviendo a lo largo de S1 y, lo más importante, lo hacen directamente hacia nuestra posición.
Cuando toda esa materia oscura nos alcance, golpeará al Sol, y a cualquier detector de materia oscura de la Tierra, a velocidades superiores a los 500 kilómetros por segundo (km/s), el doble de rápido que el viento «estandar» de materia oscura de nuestra galaxia. O´Hare y sus colegas lo han denominado «huracán de materia oscura» y, en su opinión, supone una ocasión de oro ara detectarla que no podemos permitirnos el lujo de perder.
A partir de este punto, el estudio trata de predecir cómo este inesperado «vendaval oscuro» podría afectar a los diferentes experimentos de detección directa de materia oscura, que se centran en varios tipos de posibles partículas.
Una de las más candidatas más populares es una partícula masiva de interacción debil (WIMP) cuya masa oscilaría entre unas pocas y cientos de veces la masa del protón, y que al chocar con otros átomos produciría un retroceso nuclear visible en el detector. Varios de estos detectores, a base de xenón líquido y cristales de yoduro de sodio, esperan actualmente (hasta ahora en vano) poder detectar por primera vez una partícula de materia oscura.
Para realizar sus predicciones, O´Hare y sus colegas se centraron en uno de los experimentos más recientes, el LZ, ubicado en la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford, en Dakota del Sur. Y hallaron que la «corriente» podría detectarse por encima del viento estandar si ésta constituyera el 10% de la materia oscura «local» y si las partículas que la forman tuvieran entre cinco y 25 veces la masa del protón.
De este modo, escriben los autores, a medida que la corriente S1 golpeara el Sistema Solar, su estructura contrarrotativa aumentaría dramáticamente la cantidad de materia oscura que parece provenir del cielo en forma de «viento estándar». De hecho, toda esa materia extra debería producir una estructura similar a un «anillo revelador» alrededor de ese viento, algo que los detectores direccionales de materia oscura podrían detectar muy fácilmente.
Por otra parte, si resultara que las partículas de materia oscura no fueran WIMPS, sino axiones, los signos del «huracán» serían aún más evidentes. Los axiones, que en los últimos años están ganando cada vez más partidarios entre la comunidad científica, serían partículas exóticas extremadamente ligeras, capaces de convertirse en fotones en presencia de campos magnéticos intensos.
En definitiva, y sea cual sea el tipo de partícula que resulte ser el componente fundamental de la materia oscura, la corriente S1 brinda una oportunidad sin precedentes para detectarla. O´Hare y sus colegas creen que el «huracán» que se acerca aumentará «sustancialmente» las perspectivas de detección de materia oscura. Si tiene razón, se podrá resolver uno de las misterios más difíciles y complejos del Universo.
Un estromatolito (montículo hecho por microbios) de 1.900 millones de años de edad en el norte de Minnesota (EE.UU.)- Eva Stüeken
Según un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), la Tierra pudo ser habitable de forma intermitente. Es decir, que las condiciones adecuadas para albergar organismos complejos pudieron haberse desarrollado en los océanos del joven planeta y luego desvanecerse más de mil millones de años antes de que la vida realmente se afianzara.
Una épica explosión cósmica de la que brotó oro: así es el hallazgo del año
La observación de la fusión de dos estrellas de neutrones ha sido declarado como el descubrimiento científico de 2017 según ‘Science’ y ‘Nature’.
Publicación de prensa en El Español
La primera observación de la fusión de dos estrellas de neutrones es el descubrimiento científico del año, según la revista americana Science, que ha elaborado un ranking con los mayores logros que la ciencia ha obtenido en 2017. Igualmente, la publicación británica Nature también ha destacado este hallazgo como uno de los eventos científicos más significativos del año en su balance anual.
El evento tuvo lugar el pasado 17 de agosto, cuando científicos de todo el mundo presenciaron algo nunca visto a 130 millones de años luz: dos estrellas de neutrones formando una espiral en una explosión espectacular que fue estudiada por observatorios de todos los rincones del planeta.
Detectores de rayos gamma (observatorio Fermi de la NASA e INTEGRAL de la ESA) y telescopios (el VLT, el NTT, el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros, ALMA o el Telescopio Hubble de la NASA/ESA) llegaron a presenciar el evento. El evento también fue captado por los detectores de ondas gravitacionales LIGO, en Estados Unidos, y Virgo, en Italia.
El estallido confirmó varios modelos astrofísicos clave, reveló el lugar de nacimiento de muchos elementos pesados como el oro y probó la teoría general de la relatividad como nunca antes.
Además, generó ondas gravitacionales. Este hallazgo supuso la detección de la quinta onda gravitacional, la primera detección de onda gravitacional con un origen diferente al de la colisión de agujeros negros y, por primera vez, la localización y estudio de la primera contrapartida visible en ondas electromagnéticas de una fuente de onda gravitacional. Precisamente, el descubrimiento de las ondas gravitacionales constituyó para Science el hito científico de 2016 y ganó el Premio Nobel de Física 2017.
Desde Science subrayan que este fenómeno fue fácilmente el evento más estudiado en la historia de la astronomía: unos 3.674 investigadores de 953 instituciones colaboraron en un solo documento que resume la fusión y sus secuelas. El redactor jefe de Science, Jeremy Berg, destaca en un editorial que este hito “representa una nueva y emocionante fase de astronomía con tremendo potencial para el futuro”, suponiendo así “un gran ejemplo de ‘gran ciencia”, mientras que Naturedestaca que este evento “marcó el inicio de una nueva era en astronomía”.
Un nuevo orangután y los orígenes del hombre
Ambas publicaciones realizan anualmente un listado con lo más relevante del año en materia científica. Science incluye en su lista el descubrimiento de ‘Pongo tapanuliensis’, la tercera especie viva de orangután, que eleva a siete la lista de grandes simios: orangutanes de Sumatra y Borneo, gorilas, chimpancés y bonobos orientales y occidentales.
Igualmente, para Science 2017 ha sido “un año excepcional para la microscopía crioelectrónica(cryo-EM)”, técnica que permite a los científicos crear imágenes congeladas de moléculas complejas a medida que interactúan entre sí. Algunos de los pioneros de esta técnica recibieron este año el Premio Nobel de Química. También integra el ránking la recuperación del hielo más antiguo del planeta, que se congeló hace 2,7 millones de años, y el descubrimiento de los huesos fósiles más antiguos de Homo Sapiens, que datan de hace unos 300.000 años, y fueron hallados en Marruecos.
La lista de avances científicos de 2017 de Sciencetambién incluye hitos en el ámbito biomédico, como los últimos avances en la técnica de edición genética CRISPR y una nueva terapia génica cuya clave es un virus inofensivo llamado virus adenoasociado (AAV), que ha permitido salvar la vida de recién nacidos con enfermedades neuromusculares.
El fin de Cassini y el descubrimiento de Trappist
No obstante, Nature hace más hincapié en los hallazgos que han tenido lugar en el ámbito de la astronomía, la comunicación cuántica, la genética y la Inteligencia Artificial. Así, entre lo más destacado de 2017 por esta revista se encuentra el récord de distancia sobre la cual las partículas pueden permanecer unidas en un estado ‘enredado’, que lograron investigadores chinos; y dedica parte de su resumen a la “bonanza genética”, en la que habla sobre los últimos avances y aplicaciones del sistema de manipulación de genes CRISPR-Cas9.
Asimismo, hace referencia a los avances en el terreno de la Inteligencia Artificial, recordando el progreso del robot AlphaGo Zero de DeepMind, compañía propiedad de Google, que es capaz de aprender de sí misma. Las computadoras cuánticas también registraron progreso este año, según Nature, que resalta los casos de IBM y Google, que están trabajando en la construcción de una máquina lo suficientemente grande como para realizar cálculos que eluden las computadoras convencionales.
Totales: 77.383.820
Conectados: 46
por Emilio Silvera ~
Clasificado en 
