[NOTICIA]

Agujeros de gusano en la Tierra



Científicos aseguran que una elección adecuada de los valores de dos parámetros en la ecuación que describen a los materiales electromagnéticos puede dar lugar a la construcción de un novedoso dispositivo óptico en forma de cilindro, que se comportaría como un agujero de gusano.Los valores adecuados en la “permisividad” y “permeabilidad” a las ondas electromagnéticas de algunos materiales permitirían la construcción de un cilindro con características muy particulares. Según explicó Allan Greenleaf, matemático de la Universidad de Rochester, uno de los autores del documento en cuestión, dicho cilindro solo seria visible por sus extremos.

La “permisividad” es la medida de la capacidad que tiene un material de ser polarizado eléctricamente en respuesta a un campo eléctrico aplicado (la manera en la que “permite” el campo). La “permeabilidad” describe la forma en que se comporta un material cuando se le aplica un campo magnético. Algunos materiales fabricados recientemente, conocidos como “metamateriales”, poseen valores de permisividad y permeabilidad tales que, al menos en teoría, permitirían construir un agujero de gusano en la Tierra.

Greenleaf y sus colegas, Yaroslav Kurylev del University College de Londres, Matti Lassas de la Universidad de Tecnología de Helsinki, y Gunther Uhlmann de la Universidad de Washington, hacen uso del término “agujero de gusano” en un sentido más matemático que físico. Ellos se refieren a dispositivos que actúan como agujeros de gusano desde el punto de vista de las ecuaciones de Maxwell. Estas cuatro ecuaciones fundamentales son las que describen la relación entre los campos eléctricos, los campos magnéticos, la carga eléctrica y la corriente eléctrica.

El cilindro se diseñaría para funcionar en una frecuencia determinada. Para cualquier frecuencia diferente seria como un cilindro sólido convencional, pero para la frecuencia principal, dice Greenleaf, el cilindro seria como un túnel. “El cilindro se comportaría como un túnel, modificando la topología del espacio. Las ondas electromagnéticas viajarían por un camino alternativo”, tal como lo puede hacer una hormiga que viaja de un punto a otro de la superficie de un papel: puede ir por arriba, o dar la vuelta por debajo.

Hay muchas posibles aplicaciones para un dispositivo como este, en caso de que efectivamente pueda abandonar el estado de “concepto” y hacerse realidad. Nuevamente el tema de la invisibilidad vuelve a estar sobre el tapete, o la posibilidad de establecer una comunicación de datos entre dos puntos distantes sin demoras debido a la “lentitud” de la velocidad de la luz. Habrá que esperar algunos meses para saber si se ha logrado o no construir uno de estos cilindros mágicos.

(http://www.tecnomania.com/?p=233#more-233)

[NOTICIA]

Supercomputadora para escuchar agujeros negros



La supercomputadora SUGAR (SU [Siracuse University] Gravitational and Relativity Cluster) ayudará a identificar el sonido de los agujeros negros.

Los científicos esperan que una nueva supercomputadora que será construida por el Departamento de física de la Universidad de Siracuse (Siracuse University, SU) podría ayudarlos a identificar el sonido de un agujero negro. La supercomputadora fue apodada SUGAR (sigla en inglés por SU Gravitational and Relativity Cluster. La palabra sugar significa azúcar en inglés). SUGAR recibirá pronto una masiva cantidad de datos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) que fue recolectada en un período de dos años en el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

Las ondas gravitacionales son producidas por violentos eventos en el Universo distante, como la colisión de agujeros negros o explosiones de supernovas. Las ondas cruzan el Universo a la velocidad de la luz. Aunque Albert Einstein predijo su existencia en 1916 en su Teoría General de la Relatividad, llevó décadas desarrollar la tecnología para detectarlas. La construcción de LIGO se completó en 2005. Recientemente los científicos concluyeron un prueba científica de dos años de los detectores.

Antes de poder aislar el sonido de un agujero negro de los datos de LIGO, los científicos deben imaginarse cómo sonaría un objeto así. Trabajando con colegas del proyecto Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) se usará SUGAR y las ecuaciones de Einstein para crear modelos de ondas gravitacionales de la colisión de agujeros negros. SXS es un proyecto colaborativo con el Caltech y Cornell.

Los agujeros negros son masivos campos gravitacionales en el Universo que resultan del colapso de estrellas gigantes. Como los agujeros negros absorben luz, no pueden ser estudiados usando telescopios u otros instrumentos que recaen en ondas de luz. Sin embargo, los científicos creen que puden aprender más sobre estos objetos al escuchar sus ondas gravitacionales.

En realidad, con los instrumentos actuales, sí se puede estudiar a estas criaturas cósmicas, pero de manera indirecta, a través de las pertubaciones que generan en las estrellas cercanas y los jets de materia que expulsan. Lo que se propone ahora es otra forma de estudio complementaria.

Duncan Brown, miembro del Grupo de Ondas Gravitacionales de la Universidad de Syracuse, que está ensamblando SUGAR dice: “Buscar las ondas gravitacionales es como escuchar al Universo. Diferentes clases de eventos producen diferentes diseños de ondas. Nosotros queremos intentar extraer un diseño de onda -un sonido especial- que concuerde con nuestro modelo, de todo el ruido de los datos de LIGO”.

Hacen falta masivas cantidades de poder computacional y almacenamiento de datos, analizar los datos contra los modelos de ondas. SUGAR es una colección de 80 computadoras, con 320 CPUs de poder y 640 gigabytes de memoria RAM. Ah, y tiene 96 Terabytes de espacio de disco para almacenar los datos (!!!!).

También hace falta una red óptica de alta velocidad dedicada para transferir los datos entre Caltech y SU. Para lograrlo, la SU en colaboración con NYSERNet crearon una senda especial para los datos LIGO en la red de fibra óptica de alta velocidad que cruza los Estados Unidos.

Tanto la supercomputadora como la red estarían corriendo a finales de febrero. Una vez que los datos se transfieran, Brown y sus colegas estarán escuchando la “sinfonía cósmica”.

El científico reflexionó que “Nunca vimos la Teoría de Einstein en esta forma”.

Referencias:
Caltech - http://www.caltech.edu/
Simulating eXtreme Spacetimes - http://www.black-holes.org/

[ARTÍCULO]

¿Cómo sería la décima dimensión?


Comencemos con un punto. Como sabemos, un punto no tiene dimensiones. Es una abstracción matemática muy utilizada en física, donde consideramos que los objetos son puntos. Pensemos en la Ley de Gravitación Universal de Newton. Aplicada al movimiento de planetas, siempre consideramos que éstos son puntos, con toda su masa concentrada en ese punto. Una aproximación válida siempre que las distancias sean grandes comparadas con el tamaño del planeta, ya que si no, comienzan a aparecer otros efectos que no podemos explicar si únicamente fueran puntos (como las fuerzas de marea).

Si tenemos dos puntos distintos, podemos trazar una recta entre ellos. Tenemos entonces la primera dimensión. Una línea no tiene alto ni ancho, sólo longitud. Si imaginamos un universo de una sola dimensión, con habitantes de una dimensión, éstos sólo podrían ir hacia delante y hacia detrás. Una vida un poco aburrida.

La 1º dimensión. Como veis, una simple linea en la nada (con sombra, para hacerlo más bonito.. pero ni caso). Se trata de un objeto representado en una sola dimensión.

Con dos dimensiones ya tenemos un plano. Al igual que se puede definir una línea mediante dos puntos, se puede definir un plano mediante tres puntos, pero vamos a hacerlo de otra manera. Dos rectas que se cortan definen un plano. O dicho de otra manera, dos universos de una dimensión que se cruzan, sólo pueden imaginarse en dos dimensiones. Pensemos en una línea que se bifurca. Volvamos a nuestros seres de una dimensión. Imaginad uno de ellos que camina por su recta hasta llegar al cruce con otra recta. Estaría ante una bifurcación, y dependiendo de por dónde siguiera, entraría en un universo completamente diferente. Pero ese ser no podría imaginarse cómo es posible. Podemos imaginar también un universo de dos dimensiones donde habitan seres bidimensionales. Estos seres planos tendrían anchura y longitud, pero no altura. No podrían imaginarse una tercera dimensión. Imaginad ahora cómo verían un objeto tridimensional que cruzara su universo bidimensional. Sólo serían capaces de percibir la sección contenida en el plano que forma su universo. Es decir, imaginad una esfera que cruza ese universo plano. Los seres bidimensionales verían un pequeño círculo que aparece de la nada, que va creciendo hasta llegar a un máximo (justo cuando el plano corta por la mitad a la esfera) y luego se encoge hasta desaparecer. Para ellos sería un misterio.

En este caso, el mismo objeto en dos dimensiones.

Imaginar tres dimensiones es extremadamente sencillo, ya que estamos acostumbrados a un entorno tridimensional. Longitud, anchura y altura. Pero pensad en otra forma de definir la tercera dimensión. Recordemos el universo plano de dos dimensiones. Imaginad que es una enorme cartulina, que doblamos de forma que algunos puntos de la cartulina estén en contacto con otros puntos de la misma. Un ser de dos dimensiones que habitara ese universo bidimensional plegado, no podría percibir esos plieges. Pero en determinados lugares, podría pasar de un punto de su universo a otro muy alejado (para él), en un instante de tiempo, ya que esos dos puntos se tocan, por estar la cartulina doblada. Volvamos ahora los seres unidimensionales. Para ellos, la segunda dimensión sería una bifurcación en su universo lineal, de forma que podrían acceder a otro universo lineal. Pero si ese “multiverso bidimensional” se pliega sobre una tercera dimensión, los seres unidimensionales no sólo podrían ir a otros universos unidimensionales, sino a otros puntos de su mismo universo. Además, podrían trasladarse a otro universo lineal sin necesidad de utilizar la “bifurcación” donde se corta su universo con el otro.

Ahora tenemos un objeto tridimensional. Hasta aquí es sencillo..

Bueno, recapitulemos para no perdernos, que a partir de ahora las cosas se complican: una dimensión, significa que puedo unir dos puntos con una línea. Una segunda dimensión, significa que mi línea se bifurca en determinados puntos. Una tercera dimensión significa que puedo plegar esas líneas.

Vayamos ahora con la cuarta dimensión. Como sabéis, el tiempo es la cuarta dimensión. En el envío anterior vimos que según la Relatividad Especial, es necesario utilizar el tiempo como si fuera una coordenada más para situar un evento, de forma que vivimos en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Recordemos el universo plano con sus habitantes bidimensionales, y cómo perciben un objeto tridimensional que atraviese su universo. Intentemos hacer nosotros una analogía con el tiempo. Un objeto tiene existencia en cuatro dimensiones, de las que sólo percibimos 3, porque de la cuarta sólo podemos captar un instante. Pensad en una persona a lo largo de su vida, desde que es un embrión, nace, crece, envejece, hasta que muere. Si intentáis visualizar una especie de película acelerada de su vida, sería algo similar a lo que ocurría en el universo plano cuando lo atravesaba una esfera. Intentad hacer ahora lo mismo con todo lo que véis, o mejor aún, con todo el universo. Para ello, imaginemos que tomamos una instantánea del universo en un instante dado, y concentramos todo el universo tridimensional de ese instante en un sólo punto. Hagamos lo mismo, pero un minuto después. El tiempo sería una línea que une esos dos puntos del universo, en instantes de tiempo diferentes. Así que imaginad que el tiempo es una línea. El universo espacial tridimensional es un punto, y la cuerta dimensión es una línea que une esos puntos pertenecientes a distintos momentos.

Aquí se complica la cosa. Imaginad que el cubo se transforma durante 7 segundos en la forma final que veis ahí. Cada instante que pasa (habría infinitos, pero lo he representado así para aclararlo todo) es un punto que representa la linea del tiempo. Por lo tanto en esa dimensión existe un ‘todo’ entero que forma un punto, seguido de los demás puntos que implican los siguientes instantes.

Si sois aficionados a las historias de viajes en el tiempo, el siguiente paso os resultará fácil. Si no, podéis ver Regreso al Futuro II. Veamos, supongo que todos tendréis uno o varios momentos clave en vuestra vida en la que tomasteis una decisión, y os habéis arrepentido. Os preguntáis qué habría sucedido si hubieseis hecho otra cosa, e incluso desearíais poder retroceder en el tiempo para cambiar lo ocurrido. Pues imaginad que tomasteis esa otra decisión. Que existe otro universo, otro espacio-tiempo en el que esa otra posibilidad sucedió. Si el tiempo es una línea, estaríamos ante una bifurcación. En ese instante crítico, la línea temporal se divide en dos, y cada una transcurre por rumbos separados. Pero como vimos en el ejemplo de una y dos dimensiones, para bifurcar una línea necesitamos una dimensión adicional. Esa dimensión sería la quinta. Así, podemos imaginar la quinta dimensión como una dimensión necesaria para permitir la existencia de líneas temporales diferentes. Los aficionados a los cómics Marvel, reconocerán aquí esos universos alternativos, en los que una simple diferencia en el pasado, crea toda una línea temporal diferente. Es clásica la saga de Dias del Fututo Pasado, de la Patrulla X, que nos muestra un futuro alternativo apocalíptico, del que a veces vienen sus habitantes, o a veces, son nuestros protagonistas los que viajan a él. Resumiendo, la quinta dimensión permite bifurcaciones en la cuarta dimensión.

Aquí vemos que esa dimensión ha evolucionado y ahora el cubo tiene infinitas (aunque solo he representado 3) variantes de futuro. Todo depende de las acciones que ocurran. Si por ejemplo vuelves en el pasado al segundo 1 y cambias una cosa, el cubo comenzará a modificarse de otra forma, mostrandose así (que no creandose, ya que existir ya existe) otro futuro. Ahora en esa misma linea temporal, volvemos hacia el segundo 7 y hacemos otro cambio, se mostraría así otra de las infinitas ramas que compondrían la quinta dimensión.

A partir de este punto el tema se complica exageradamente, desde universos paralelos donde las cosas serían totalmente distintas, al estilo del capitulo de Futurama donde los protagonistas van saltando por cajas que contienen universos y en cada una está todo totalmente cambiado, hasta Big Bangs distintos donde absolutamente TODO es distinto, tanto físicas como el simple hecho de la materia en sí.

También podéis ver una versión flash en http://www.tenthdimension.com/

[Extraído de MalaCiencia (http://www.malaciencia.info/2006/08/imaginando-la-dcima-dimensin.html)]

[NOTÍCIA]

Nuevo Modelo Teórico Elimina Algunas Barreras al Viaje en el Tiempo
4 de Septiembre de 2007. Un físico del Technion (el Instituto Tecnológico de Israel) ha desarrollado un modelo teórico de una máquina del tiempo que podría permitir a las futuras generaciones viajar al pasado. En su estudio, el célebre teórico del viaje en el tiempo Amos Ori, profesor de la Facultad de Física, proporciona soluciones prácticas para diversas cuestiones que han sido vistas durante mucho tiempo por otros expertos como obstáculos para la realización de ese legendario viaje.

La teoría de Ori es concretamente un conjunto de ecuaciones matemáticas que describen las condiciones hipotéticas, definibles básicamente como "curvas cerradas en el tiempo" que, si son establecidas, podrían llevar a la formación de una máquina del tiempo.

Hipótesis anteriores sobre el viaje en el tiempo están bien fundamentadas en la teoría General de la Relatividad de Einstein. El famoso físico Stephen Hawking ha llamado al viaje en el tiempo "un tema importante para la investigación", pero también ha propuesto algunos de los más fuertes desafíos al concepto. La Relatividad General establece, entre otras cosas, que la atracción gravitatoria de grandes objetos, entre ellos los planetas, realmente puede curvar el tiempo y el espacio. La investigación sobre el viaje en el tiempo está basada en curvar el espacio-tiempo para que la línea del tiempo se curve sobre sí misma hasta formar un bucle.

Sabemos que una cierta curvatura está siempre presente, pero el concepto de la máquina del tiempo es hacer que sea lo bastante fuerte y que tome la forma precisa para que las líneas del tiempo formen bucles cerrados.

El bucle de tiempo tomaría la forma de un vacío en forma de anillo, dentro del cual el tiempo se curvaría hacia atrás sobre sí mismo, con lo que una persona que viajase alrededor del bucle podría remontarse más atrás en el tiempo con cada vuelta. Una esfera conteniendo materia, concretamente polvo, envolvería a su vez al bucle.

Aunque la posibilidad del viaje en el tiempo nunca se ha eliminado, los científicos han identificado varios desafíos físicos.

Ori dirige su atención a la posibilidad de que las condiciones iniciales formen un punto en el que reine un campo gravitatorio infinito, que nadie podría atravesar (en lugar de crear un bucle para el viaje en el tiempo). Su sistema impediría que tal cosa ocurriera. "El núcleo interno está matemáticamente protegido", afirma Ori "y es fácil demostrar que ninguna irregularidad podría penetrar en él".

Ori admite que persisten serias dudas sobre la estabilidad global de una máquina del tiempo. Sus propios cálculos, hechos en colaboración con Dana Levanony, y los de otros físicos, sugieren que la evolución de una máquina del tiempo dependería de un abanico muy estrecho de condiciones iniciales, que podrían ser difíciles, o incluso imposibles, de lograr. También está trabajando para demostrar matemáticamente las formas en que podría lograrse tal configuración.

"Si se lograran las condiciones iniciales apropiadas, la máquina de tiempo evolucionaría por sí misma, sin necesidad de ninguna intervención adicional", explica Ori. "Ello puede compararse a disparar hacia un barco con un cañón. Una vez que el cañón se apunta del modo apropiado y se dispara, la bala de cañón acaba impactando contra el barco, guiada tan sólo por las leyes de la física".

"La máquina es espacio-tiempo en sí misma", apunta Ori. Según él, si lográsemos crear en un área del espacio una distorsión del tiempo de las características descritas, o sea permitiendo a las líneas del tiempo cerrarse sobre sí mismas, podríamos posibilitar a generaciones futuras viajar hacia atrás en el tiempo, pero no más atrás de la fecha de activación de la máquina. No sería posible retroceder más, porque se requiere que en el punto de destino del pasado la máquina ya haya sido construida.

[NOTICIA]

Descubren Nueva Forma de Estudiar Nanoestructuras
Científicos del Instituto Tecnológico de Georgia han descubierto un fenómeno que permite la medición del movimiento mecánico de nanoestructuras usando el efecto Josephson. Los resultados de esta investigación pueden emplearse para identificar y caracterizar las propiedades estructurales y mecánicas de nanopartículas, incluyendo materiales de interés biológico.

El efecto Josephson se refiere al trabajo que Brian Josephson publicó en 1962 con relación al flujo de una corriente eléctrica entre superconductores. En este trabajo, por el que compartió un Premio Nobel en 1973, Josephson predijo que cuando se mantuviera una diferencia de voltaje constante entre dos superconductores débilmente unidos, separados por una delgada barrera aislante (un arreglo ahora conocido como Unión de Josephson), fluiría una corriente eléctrica alterna a través de la unión. La frecuencia de las oscilaciones de la corriente está directamente relacionada con el voltaje aplicado.

Estas predicciones fueron totalmente confirmadas por un inmenso número de experimentos, y el voltio estándar se define ahora en términos de la frecuencia de la corriente alterna de Josephson. El efecto Josephson tiene numerosas aplicaciones en la física, la computación y las tecnologías de los sensores. Puede ser utilizado para la detección con sensibilidad extraordinariamente alta de la radiación electromagnética, los campos magnéticos muy débiles y en los bits de la computación cuántica en superconductores.

El físico experimental Alexei Marchenkov y el teórico Uzi Landman del Tecnológico de Georgia han descubierto ahora que el efecto Josephson puede emplearse para detectar el movimiento mecánico de los átomos colocados en la unión de Josephson.

La perspectiva de poder explorar y quizás utilizar fenómenos de la escala atómica usando este efecto, resulta muy prometedora.

Marchenkov y Landman planean continuar explorando los efectos oscilatorios en las uniones de enlaces débiles, empleando la información obtenida a través de estos estudios para determinar las características oscilatorias, los arreglos atómicos y los mecanismos de transporte en nanoestructuras metálicas, orgánicas y biomoleculares.

Uno de sus objetivos es el desarrollo de dispositivos y metodologías para sensores que se aprovechen de las peculiaridades desveladas con esta nueva investigación.

[NOTICIA] Observando el decaimiento radiativo del neutrón

Se ha conseguido observar por primera vez la desintegración radiativa del neutrón.
Dentro de los núcleos de los átomos hay neutrones y protones. En condiciones normales y mientras que están ahí los neutrones son estables. Sin embargo los neutrones libres son inestables, tienen una vida media de unos 10 minutos, y se desintegran produciendo un protón un electrón y un antineutrino. Pero los físicos nucleares teóricos predijeron que una de cada mil veces los neutrones decaerían en todas esas partículas y además en un fotón.
Ahora, y por primera vez, se ha podido observar esta desintegración o “decaimiento radiativo”. El descubrimiento ha sido reportado en Nature (diciembre 21) por un equipo de investigadores norteamericanos y británicos.
Además de confirmar la predicción, este descubrimiento podría arrojar luz sobre las interacciones mediadas por la fuerza nuclear débil (responsable de la radioactividad) que es una fuerza fundamental de la naturaleza como la gravedad, el electromagnetismo o la fuerza nuclear fuerte.
En estos primeros experimentos sólo se ha demostrado la existencia del fenómeno. Los investigadores esperan que medidas precisas posteriores ayuden al análisis de esta fuerza débil.
En el experimento se utilizó el haz de neutrones fríos del NIST (National Institute of Standards and Technology). Para observar el decaimiento radiactivo de fotones los investigadores midieron propiedades físicas cuándo los subproductos llegaban al detector. Según la teoría los fotones y electrones debería de llegar 20 millonésimas de segundo antes que los protones. Según los resultados uno de cada 1000 eventos se correspondía con un neutrón decayendo en protón, electrón, antineutrino y fotón.

Típicamente el neutrón decae en un protón, un antineutrino y un electrón. Muy raramente lo hace radiativamente emitiendo además un fotón. Diagrama: Zina Deretsky, National Science Foundation.

Fue difícil observar los fotones porque el haz está contaminado con fotones que fondo que producen mucho “ruido” en las medidas, por lo que era como buscar una aguja en un pajar.
El decaimiento radiativo del neutrón es importante porque conecta directamente con el modelo estándar de partículas.