Un sol diamantino, ¿la estrella enana blanca más fría del universo?

Unos astrónomos han identificado la que posiblemente sea la estrella enana blanca más fría y de brillo más tenue detectada en la historia de la astronomía hasta hoy. Este remanente estelar antiquísimo está tan frío que su carbono ha cristalizado, formando, de hecho, un diamante del tamaño de la Tierra en el espacio.

El equipo de David Kaplan, profesor en la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, encontró esta gema estelar usando instrumentos de varios observatorios astronómicos, entre ellos los radiotelescopios de la red VLBA de la Fundación Nacional estadounidense de la Ciencia (NSF) y el radiotelescopio GBT que la NSF tiene en Virginia Occidental, Estados Unidos, y que se gestiona a través del Observatorio Nacional estadounidense de Radioastronomía (NRAO).

Las enanas blancas son el estado final extremadamente denso de estrellas como nuestro Sol que se han comprimido hasta conformar un objeto de aproximadamente el tamaño de la Tierra. Compuestas principalmente por carbono y oxígeno, las enanas blancas se enfrían y pierden brillo poco a poco, a lo largo de miles de millones de años. El objeto en este nuevo estudio es probable que tenga la misma edad que la Vía Láctea, unos 11.000 millones de años.

La compañera de esta enana blanca, un púlsar llamado PSR J2222-0137, fue el primer objeto en este sistema estelar que fue detectado.

Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente sobre sí mismas, y constituyen los remanentes aún más densos de estrellas masivas que han explotado como supernovas. A medida que las estrellas de neutrones giran, barren el espacio proyectando, como la luz de un faro, haces de ondas de radio que surgen de los polos de sus poderosos campos magnéticos. Cuando uno de estos haces incide justo en la Tierra, los radiotelescopios pueden captar el pulso de ondas de radio.

Las primeras observaciones revelaron que el púlsar PSR J2222-0137 estaba girando a razón de más de 30 vueltas por segundo, y que estaba gravitatoriamente unido a una estrella compañera, que al principio fue identificada como otra estrella de neutrones o, más probablemente, una enana blanca extrañamente fría. Se calculó que ambos objetos estelares orbitan uno alrededor del otro dando una vuelta completa cada 2,45 días.

Esta llamativa pareja de astros está a unos 900 años-luz de distancia, en la dirección de la constelación de Acuario.

Aplicando la teoría de la relatividad de Einstein, los investigadores estudiaron cómo distorsionaba la gravedad de la compañera el espacio-tiempo próximo a ella, causando retrasos en la señal de radio a medida que el púlsar pasaba detrás de ella. Estos retrasos en el tiempo de viaje ayudaron a los investigadores a determinar la orientación de su órbita y las masas individuales de las dos estrellas. El púlsar tiene una masa de 1,2 veces la del Sol, y la compañera una de 1,05 masas solares.

Estos datos indicaron de forma contundente que la compañera del púlsar no podía ser una segunda estrella de neutrones.

Conociendo su posición con una precisión tan alta y cuán brillante debería aparecer a esa distancia una enana blanca común, el hecho de que los astrónomos no hayan conseguido verla implica que la compañera es 100 veces más tenue que cualquier otra enana blanca orbitando una estrella de neutrones, y unas 10 veces más tenue que cualquier otra enana blanca conocida.

Los investigadores calcularon que la enana blanca no debe superar los 2.700 grados centígrados, una temperatura muy baja para una estrella, ya que, por ejemplo, nuestro Sol, que es una estrella modesta en cuanto a calor generado, es en su centro unas 5.000 veces más caliente que la temperatura citada de esa enana blanca.

Los astrónomos creen que esta exótica estrella fría y compacta consta ahora en gran parte de carbono cristalizado, conformando una estructura no muy distinta al diamante, aunque con un tamaño gigantesco, como el de la Tierra entera.

Información adicional

La galaxia Messier 33 está llena de brillantes cúmulos de estrellas

El telescopio de sondeo VST (VLT Survey Telescope), instalado en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile, ha captado una imagen de la galaxia Messier 33 que alcanza impresionantes niveles de detalle. Esta espiral cercana, la segunda gran galaxia más cercana a la nuestra, la Vía Láctea, está llena de brillantes cúmulos de estrellas y de nubes de gas y polvo. La nueva fotografía de este objeto es una de las imágenes de amplio campo con más detalles jamás tomadas y muestra, con especial claridad, las numerosas nubes rojizas y brillantes de gas en los brazos espirales.

Messier 33, también conocida como NGC 598, se encuentra a unos tres millones de años luz de distancia, en la pequeña constelación del Triángulo, en el hemisferio norte. Otro de sus nombres es Galaxia del Triángulo, y fue observada por el cazador de cometas francés Charles Messier en agosto de 1764, quien la situó como la número 33 en su famosa lista de nebulosas y cúmulos de estrellas prominentes. Sin embargo, él no fue el primero en registrar la existencia de la galaxia espiral; probablemente fue documentada por primera vez unos cien años antes por el astrónomo siciliano Giovanni Battista Hodierna.

Aunque la Galaxia del Triángulo está en el cielo del norte, es visible justo desde el punto de vista meridional del Observatorio Paranal de ESO, en Chile. Sin embargo, no se eleva muy alto en el cielo. Esta imagen fue tomada por el telescopio de sondeo VST (VLT Survey Telescope), un telescopio de última tecnología de 2,6 metros con un campo de visión que es dos veces tan ancho como la Luna llena. Esta imagen fue creada a partir de muchas exposiciones individuales, incluyendo algunas tomadas a través de un filtro que deja paso tan solo a la luz emitida por el brillante hidrógeno, lo cual hace que las rojizas nubes de gas que se encuentran en los brazos espirales de la galaxia destaquen intensamente.

Entre las muchas regiones de formación de estrellas que hay en los brazos espirales de Messier 33, destaca la nebulosa gigante NGC 604. Con un diámetro de cerca de 1.500 años luz, esta es una de las más grandes nebulosas de emisión conocida. Se extiende sobre un área 40 veces más grande que la parte visible de la mucho más famosa - y mucho más cercana - Nebulosa de Orión.

La Galaxia del Triángulo es el tercer miembro más grande del Grupo Local de galaxias, que incluye la Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda, y alrededor de 50 galaxias más pequeñas. En una noche muy limpia y oscura, esta galaxia puede distinguirse a simple vista: se considera que es el objeto celeste más lejano visible sin ayuda óptica. Un dato interesante para aquellos observadores que tengan mucha paciencia es que las condiciones de visibilidad mejorarán a largo plazo, ya que la galaxia se está acercando a la nuestra a una velocidad de alrededor de 100.000 kilómetros por hora.

Echar un vistazo más de cerca a esta nueva y hermosa imagen no sólo nos permite inspeccionar de forma detallada los brazos espirales con formación estelar de la galaxia, sino que también pone de manifiesto el rico paisaje de galaxias más distantes, dispersas detrás de las miríadas de estrellas y las nubes brillantes de NGC 598.

ESO

¿Explicación genética para la felicidad de los daneses?

Cuando Dinamarca alcanzó la cima en el mapa mundial de la felicidad, confeccionado mediante encuestas, se evidenció un fenómeno que ya se atisbaba desde tiempo atrás a través de las encuestas europeas de satisfacción. Y la pregunta que se planteó es obvia: ¿Qué hace estar tan contentos a los daneses? Diversas explicaciones se han propuesto.

Las más previsibles se basan en beneficios tangibles, como buena salud, una economía próspera, y una sociedad igualitaria orientada hacia el estado del bienestar y donde apenas existe la corrupción, todo lo cual hace que a menudo se considere a Dinamarca como uno de los mejores países del mundo donde vivir. Entre las explicaciones más pintorescas, cabe citar la de que el ganar el Campeonato Europeo de Fútbol en 1992 colocó a los daneses en tal estado de euforia que el país nunca ha vuelto a ser el mismo.

Ahora, el equipo de Eugenio Proto y Andrew Oswald, de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, ha abordado con un nuevo enfoque este enigma y el de por qué ciertos países ocupan los puestos más altos del mundo en felicidad. Estos investigadores han descubierto una tendencia llamativa: Cuanto más cercana esté la composición genética de la población de un país a la de la población de Dinamarca, más feliz será ese país; y a la inversa, a mayor distancia genética de Dinamarca, menor felicidad en la población de una nación.

A juzgar por esta tendencia, la genética podría ser la clave para explicar los niveles de felicidad de una nación.

Los investigadores tuvieron en cuenta muchos otros factores, incluyendo Producto Interior Bruto (PIB), cultura, religión, la geografía y el clima, así como el grado de implantación del estado del bienestar.

La pista genética les llevó hacia una aparente correlación entre el estado mental de bienestar y la mutación de un gen que influye sobre la reabsorción de la serotonina, que, por lo que se sabe, guarda una estrecha relación con el estado de ánimo en el Ser Humano. Algunas investigaciones previas sugieren que las variantes largas y cortas de este gen están vinculadas a cifras claramente diferentes de probabilidades de sufrir depresión clínica, aunque esta relación aún está bajo un fuerte debate en la comunidad científica. La versión corta del gen ya ha sido asociada con altos índices de neuroticismo y baja satisfacción ante la vida. Entre las 30 naciones incluidas en este estudio, Dinamarca y Holanda aparentan tener, significativamente, los porcentajes más bajos de personas con esta versión corta.

Los autores del nuevo estudio obtuvieron otro indicio firme al examinar también si el vínculo entre genética y felicidad se mantiene a través de generaciones y continentes. Para ello, usaron datos obtenidos mediante encuestas de bienestar de estadounidenses y consultaron de qué parte del mundo vinieron sus antepasados.

La combinación entre ambas clases de información reveló la existencia de una correlación positiva inexplicable por otros factores entre el grado de felicidad actual de la población de ciertas naciones y el grado de felicidad observado en estadounidenses cuyos antepasados vinieron de estas naciones, incluso tomando en consideración el nivel de ingresos económicos de cada persona y las influencias de tipo religioso.

VIA Algenis Guzman

SOURCE noticiasdelaciencia.com

El cometa que parecía un asteroide

El cometa C/2013 UQ4 (Catalina) fue observado en la misión NEOWISE de la NASA justo un día después de que pasara por su punto más próximo al Sol. El cometa resplandece de forma brillante en las longitudes de onda infrarrojas, con una cola de polvo que se extiende hasta unos 100.000 kilómetros (62.000 millas) a través del cielo. Su espectacular actividad se debe a la vaporización del hielo que ha sido conservado desde la época de la formación de los planetas, hace 4.500 millones de años.

C/2013 UQ4 tarda más de 450 años en dar una vuelta al Sol, y pasa la mayor parte de su tiempo muy lejos y a muy bajas temperaturas. Su órbita es además retrógrada, lo que implica que el cometa se mueve alrededor del Sol en la dirección opuesta a la que es típica de los planetas y asteroides.

Al principio se creía que el cometa era un asteroide, aunque raro (http://noticiasdelaciencia.com/not/8984/), ya que aparecía inactivo cuando fue descubierto el 23 de octubre de 2013 por la red de observación astronómica Catalina Sky Survey, dependiente de la Universidad de Arizona en la ciudad estadounidense de Tucson, y respaldada por la NASA.

En la misión NEOWISE, también se observó que el cometa estaba inactivo el 31 de diciembre de 2013, pero desde entonces se ha mostrado muy activo, siendo ello claramente observable por astrónomos de todas partes del mundo. Su actividad debería disminuir cuando se aleje lo suficiente del Sol.

La misión NEOWISE es una misión secundaria o capítulo diferenciado en el marco de la Misión WISE, que lleva a cabo el satélite astronómico del mismo nombre, WISE (por las siglas de Wide-field Infrared Survey Explorer), de la NASA.

Información adicional

Estrella supergigante roja con una estrella de neutrones en su interior

Se ha detectado, por vez primera, un exótico tipo de objeto cósmico que fue propuesto en el campo teórico por el físico Kip Thorne y la astrónoma Anna Zytkow en 1975. Los objetos de Thorne-Zytkow, como se les llama, son "híbridos" de estrellas supergigantes rojas y estrellas de neutrones que superficialmente se parecen a supergigantes rojas normales, como Betelgeuse en la constelación de Orión. Sin embargo, se diferencian en sus firmas químicas, que resultan de la actividad concreta de sus interiores estelares.

El hallazgo lo han hecho Emily Levesque, de la Universidad de Colorado en la ciudad estadounidense de Boulder, Philip Massey, del Observatorio Lowell, en Flagstaff, Arizona, Estados Unidos, Nidia Morrell, de los Observatorios Carnegie en La Serena, Chile, y la propia Anna Zytkow, de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido.

Una estrella de neutrones es el núcleo muerto de una estrella que previamente estalló como supernova pero, pese a comprimirse mucho, no se ha convertido en un agujero negro. Aunque no esté tan prensada como un agujero negro, su densidad es formidable. Una masa que en promedio es del doble de la del Sol se concentra en una esfera cuyo diámetro se mide en decenas de kilómetros. La materia de una estrella de neutrones alcanza densidades que no existen de forma natural en la Tierra: Una simple cucharada de la materia de la que está hecha una estrella de neutrones pesa más que las montañas del Himalaya. De hecho, la composición química de una estrella de neutrones tiene muy poco que ver con la de la materia de cualquier astro formado por materia menos comprimida. La compresión que reina en una estrella de neutrones es tan brutal que en los átomos fuerza a los electrones a "incrustarse" contra los protones, dando lugar a neutrones. De ahí que a esta clase de objetos se les llame estrellas de neutrones.

Se cree que los objetos de Thorne-Zytkow se forman por la interacción de dos estrellas masivas (una supergigante roja y una estrella de neutrones producida durante una explosión de supernova) en un sistema binario en el que las dos estrellas están una muy cerca de la otra. Si bien el mecanismo exacto no está claro, la teoría más aceptada sugiere que, durante la interacción evolutiva de las dos estrellas, la más masiva, que es la supergigante roja, básicamente se traga a la estrella de neutrones, la cual, en su órbita en torno a la supergigante, ha ido descendiendo cada vez más hacia ella, trazando una espiral. La estrella de neutrones se sumerge en las capas externas de la supergigante roja y continua su inmersión hasta acabar en el mismísimo núcleo de la supergigante.

Aunque las supergigantes rojas obtienen su energía de la fusión nuclear en sus núcleos, los objetos de Thorne-Zytkow están energizados por la actividad inusual de la estrella de neutrones absorbida en su núcleo. El descubrimiento de este objeto de Thorne-Zytkow, concretamente catalogado como “estrella HV 2112” y ubicado en la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia enana muy cercana a la nuestra, inaugura por fin la lista de los objetos de Thorne-Zytkow conocidos en el universo.

Información adicional

Un laboratorio de EE UU alcanza un nuevo hito en la fusión nuclear

La fusión nuclear, la misma que activa a las estrellas, podría ser la fuente de energía ilimitada y barata del futuro, pero para ello las centrales de este tipo (distintas a las actuales de fisión nuclear) tendrían que generar más energía de la que consumen.

Esto todavía no se ha conseguido, pero en la instalación National Ignition Facility (NIF) del Lawrence Livermore National Laboratory de EE UU han dado un nuevo paso. Por primera vez han logrado en una reacción de fusión liberar más energía que la que absorbe el combustible utilizado (de deuterio-tritio, dos isótopos del hidrógeno).

De momento han conseguido esta ‘ganancia’ a nivel del combustible, según publican en la revista Nature, pero el gran reto es obtenerla para todo el sistema, de tal forma que la energía total que entre sea superada por la producida.

"Realmente es emocionante ver cómo de forma sostenida aumenta la contribución a la producción del proceso, aunque queda trabajo por hacer y problemas de física que necesitan ser abordados antes de que lleguemos al final", comenta el primer autor del trabajo, Omar Hurricane. 

Para realizar este experimento se ha empleado el método del confinamiento inercial –a diferencia de otras instituciones, como el ITER, donde se opta por el confinamiento magnético–. En esta técnica los científicos estadounidenses emplean 192 láseres para calentar y comprimir las pequeñas pastillas de combustible, hasta que implosionan.

De esta forma se genera el plasma y la energía, y en esta ocasión el rendimiento de las reacciones ha sido alrededor de diez veces superior al conseguido en otros experimentos anteriores. (Fuente: SINC)
 

Estado electrónico universal de importancia capital para un tipo de superconductividad

Se ha descubierto un estado electrónico universal que controla el comportamiento de las cerámicas de óxido de cobre que son superconductoras a temperaturas relativamente altas.

La superconductividad, el fenómeno en el que la electricidad fluye sin resistencia, aparece en algunos materiales a temperaturas muy bajas. Existen cupratos que pueden conducir la electricidad sin resistencia a temperaturas sin precedentes, superiores al punto de ebullición del nitrógeno líquido. Debido a sus inigualables características, constituyen los mejores candidatos para hacer avanzar la tecnología actual de superconductores, la cual incluye una amplia gama de aplicaciones tales como captación de imágenes por resonancia magnética (MRI), magnetometría de alta precisión, trenes de levitación magnética con alta velocidad, computadoras cuánticas, y líneas de trasmisión eléctrica sin pérdidas.

La nueva investigación, a cargo de especialistas de la Universidad de la Columbia Británica (UBC) en Canadá y otras instituciones, revela la existencia universal de ondas de densidad de carga (ondas estáticas formadas por la autoorganización de electrones en un estado normal del material). Estas ondas, por así decirlo, portan las semillas de las cuales nace la superconductividad.

El progreso en el conocimiento científico de la superconductividad en la familia de los cupratos ha estado obstaculizado por la amplia diversidad de los órdenes electrónicos en escena.

La situación puede que cambie ahora de manera considerable gracias al hallazgo hecho por el equipo de Riccardo Comin, Andrea Damascelli, George Sawatzky y Bernhard Keimer. Lo descubierto sugiere la existencia de un orden universal de carga que es común a todos los cupratos, y desvela su conexión con el surgimiento del comportamiento superconductor.

El trabajo también demuestra que los investigadores pueden utilizar indistintamente dos técnicas, que son microscopía de Efecto Túnel (STM) y la dispersión resonante de rayos X, para examinar los misterios de las ondas de densidad de carga.

Las ondas de densidad de carga son rasgos fundamentales, pero muy sutiles, que sólo dejan una huella espectroscópica muy débil. El éxito obtenido al detectar estas ondas en la distribución de electrones demuestra el gran potencial de estas técnicas complementarias, y su papel fundamental en el avance del conocimiento científico sobre los materiales cuánticos.

En la investigación también han trabajado especialistas del Instituto de Materia Cuántica (entidad conjunta de la Universidad de la Columbia Británica en Canadá y el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Alemania) así como de instituciones de investigación científica en Canadá, Estados Unidos y Japón.

Información adicional

Investigan nuevas teorías más allá del modelo estándar de física de partículas

El descubrimiento del Bosón de Higgs, en julio del año 2012, cerró una etapa en las investigaciones de los físicos de partículas pero una serie de temas aún por descifrar mantienen en alerta a los científicos del mundo. En Chile, el Investigador Joven del Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María y Doctor en Física, Antonio Cárcamo, se adjudicó un proyecto Fondecyt de Iniciación para desarrollar su investigación titulada “Multi Higgs Models with discrete Flavour symmetries”.

El objetivo de este proyecto es “estudiar las implicaciones de diferentes teorías que van más allá del modelo estándar de física de partículas, en las masas y mezclas de fermiones elementales (quarks y leptones)”, señala el Dr. Antonio Cárcamo, quién explica que una de las problemáticas con el modelo estándar es que “éste no explica la jerarquía de masas de los fermiones elementales, es decir, de los quarks y los leptones, y tampoco explica los ángulos de mezcla de las diferentes familias de fermiones”.

Agrega que “en el modelo estándar no se explica por qué los ángulos de mezcla entre las familias de quarks son pequeños mientras que dos de los ángulos de mezcla entre las familias de leptones son grandes y uno es pequeño. Tampoco el modelo estándar explica por qué hay tres familias de fermiones elementales”. En el modelo estándar, el problema de la jerarquía de masas de los fermiones elementales se traslada al problema de la jerarquía en la intensidad de las interacciones de dichas partículas con el bosón de Higgs.

“Las partículas elementales adquieren masa mediante la interacción con el bosón de Higgs y dicha masa es directamente proporcional a la intensidad de dicha interacción. Un electrón al moverse en el campo de Higgs siente una fricción o resistencia a su movimiento, la cual corresponde a su masa. El quark top interactúa muy fuertemente con el bosón de Higgs; la intensidad de su interacción con el campo de Higgs es un millón de veces más fuerte que la del electrón, y su masa es de alrededor de un millón de veces mayor que la del electrón. El fotón no interactúa con el Higgs, y su masa es nula”.

En ese sentido, su investigación se plantea como una extensión del modelo estándar de física de partículas. “Uno trata de explicar las jerarquías de masa y ángulos de mezcla entre las familias de los fermiones elementales, entonces hay diferentes posibilidades que uno puede explorar. Además, uno tiene que asumir que aparte del Bosón de Higgs descubierto hay otros bosones más pesados así como también, en algunos casos, suponer la existencia de fermiones exóticos (quarks y leptones exóticos) muy pesados, los cuales todavía no han sido descubiertos”. Las masas de dichas partículas y la intensidad de sus interacciones con el resto de partículas quedarán restringidas por observables, como por ejemplo la probabilidad de decaimiento del bosón de Higgs a pares de fotones y la razón entre las masas de los bosones W y Z, portadores de la interacción electrodébil”.

“Lo que yo espero es encontrar una teoría que permita dar con una simetría discreta entre las partículas elementales y que permita predecir la jerarquía de masa y los ángulos de mezcla entre las familias de fermiones y que tenga el menor número posible de parámetros. Una teoría predictiva tiene menor cantidad de parámetros que de observables. Entonces lo que yo busco es explorar diferentes posibilidades, para ver cuál es la teoría más consistente con los resultados experimentales”, explica.

A juicio del Dr. Cárcamo, la determinación de la existencia del Bosón de Higgs vino a confirmar el actual modelo de la física de partículas. “Lo que no se sabe hasta el momento es si este bosón es parte del modelo estándar de física de partículas o si pertenece a una teoría más complicada, que tiene otras partículas adicionales más pesadas que no se han descubierto hasta el momento. Tampoco se sabe si el bosón de Higgs es una partícula elemental o una partícula compuesta. Además, el modelo estándar carece de un mecanismo que explique por qué la masa del bosón de Higgs es 126 GeV, es decir 126 veces la masa del protón. Hay que tener en cuenta que la escala hasta la cual se supone que el modelo estándar es válido es 17 órdenes de magnitud mayor y las correcciones cuánticas a la masa del bosón de Higgs en este modelo dependen cuadráticamente de dicha escala”.

Respecto a los nuevos horizontes que abrió este descubrimiento, el investigador cree aún queda mucho por explorar, “pienso que en unos años, cuando se aumente la energía del gran Colisionador de Hadrones, se podrá confirmar o descartar la existencia de partículas adicionales al Bosón de Higgs”.

Pero las interrogantes por resolver no se quedan solo en ese tema, ya que el modelo estándar tiene, en opinión del experto, otros vacíos, como por ejemplo éste no provee una explicación para la materia oscura ni para la energía oscura. Sabemos que “la materia visible, es decir la materia contenida en las galaxias del universo corresponde al 5% de la materia del universo, mientras que el 20% del universo es de materia oscura. La existencia de la materia oscura se postuló para poder suministrar una explicación teórica de las curvas de rotación de las galaxias que sea consistente con las observaciones”.

“Por otro lado, para explicar la expansión del universo se necesita un 75% más de energía que la predicha con las teorías de gravitación de Einstein. A esta energía se le llama energía oscura. Hasta el momento no se ha determinado cuál es la partícula que corresponde a la materia oscura. Hay varios candidatos a materia oscura, como por ejemplo los neutrinos y los bosones de Higgs pesados. Dado que una partícula candidata a materia oscura debe interactuar débilmente con las partículas conocidas, podría existir la posibilidad de que bosones de Higgs adicionales que todavía no han sido descubiertos tengan las características para ser candidatos a materia oscura. Probablemente las partículas más pesadas pueden ser candidatas a materia oscura, es un tema que hay que investigar”, finaliza. (Fuente: USM/DICYT)

Defensas contra la inquietante posibilidad de un ataque electromagnético

Mucha de la información que hoy en día la civilización humana emplea habitualmente y que le sirve de guía para infinidad de actividades, está almacenada de manera magnética. Eso implica que un campo magnético lo bastante potente, a modo de estallido súbito, podría borrar en un instante toda la información almacenada en soportes magnéticos en un radio comparable al del alcance de una bomba. También provocaría daños en varios dispositivos electrónicos, y un sin fin de interferencias.

Un sabotaje mediante campos electromagnéticos se podría hacer de varias maneras distintas, y podría resultar difícil averiguar detalles de su procedencia.

El equipo de Michael Jöster del Instituto Fraunhofer para Análisis de Tendencias Tecnológicas (INT) en Euskirchen, Alemania, como resultado de sus investigaciones sobre cómo se pueden detectar estos ataques de manera eficaz, ha desarrollado un instrumento de medición para esta finalidad, el cual es capaz de determinar la fuerza, frecuencia y dirección de ataques electromagnéticos.

Los requerimientos de ingeniería para este aparato son muy exigentes: El detector debe medir campos electromagnéticos muy fuertes a partir de pulsos muy cortos, sin destruirse o dañarse al hacerlo.

El sistema desarrollado por el INT cuenta con cuatro antenas especializadas que escudriñan el entorno alrededor del dispositivo que debe ser protegido, como por ejemplo un ordenador o un disco duro externo. Cada una de esas antenas cubre un cuadrante de 90 grados y detecta fuentes electromagnéticas de todos los tipos.

El personal que esté al cargo de sistemas afectados por el ataque puede usar esta información para responder al mismo de la mejor manera posible.

Los ataques electromagnéticos constituyen una amenaza real, y las motivaciones de quienes pueden perpetrarlos son muy diversas. Un perfil común es el de un delincuente o banda de delincuentes que lanza un ataque electromagnético contra un banco, empresa, o establecimiento cualquiera en el que haya algo valioso que robar, para dejar "en blanco" sistemas de seguridad controlados por dispositivos electrónicos que dependen de memorias magnéticas para su correcto funcionamiento. La consecuencia buscada por los ladrones mediante un ataque de esta clase puede ser causar confusión con el fin de evitar ser registrados en puestos de vigilancia, o enmudecer a sistemas de alarma para que no avisen de su incursión cuando entren en zonas de acceso restringido dentro de un edificio.

Herramientas para protegerse contra ataques electromagnéticos. De derecha a izquierda: Un conjunto de antenas, sobre un trípode, para escrutar el entorno, un dispositivo para medir radiofrecuencias destinado al acondicionamiento de las señales, y un ordenador que calcula datos relevantes. (Foto: © Fraunhofer INT)

Ya se han documentado casos de este tipo de ataques: Por ejemplo, unos ladrones utilizaron ondas electromagnéticas para crackear los sistemas de seguridad de limusinas en Berlín.

Otro rasgo del ataque electromagnético que contribuye al creciente interés de los ladrones hacia el mismo es que las armas necesarias para cometerlo no son más grandes que una maleta. Fuentes de microondas de alta energía son aptas para ese tipo de ataques. Dependiendo de la intensidad de campo, el atacante que utilice estas microondas de alta potencia puede encontrarse a varios metros del objetivo del ataque. Situado en la posición correcta, basta con pulsar un botón para activar el pulso. Al igual que en las películas "Ocean Eleven" o "Matrix", los sistemas electrónicos cercanos pueden sufrir interferencias o ser dañados.

Información adicional

Formación de gotas de agua con carga eléctrica sobre superficies

En un hallazgo del todo inesperado, unos investigadores han comprobado que pequeñas gotas de agua que se forman en una superficie superhidrófoba ensayada por ellos algún tiempo atrás, y que una vez formadas "saltan" fuera de esa superficie, resulta que transportan una carga eléctrica. El descubrimiento podría conducir al desarrollo de centrales eléctricas más eficientes, e incluso a que se encuentre una nueva manera de obtener energía de la atmósfera, según creen estos científicos.

Este hallazgo del equipo de Nenad Miljkovic, Evelyn Wang, Daniel Preston y Ryan Enright, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, es un nuevo e inesperado paso en la línea de investigación iniciada con un trabajo anterior en el que se demostró que bajo ciertas condiciones, en vez de simplemente deslizarse hacia abajo y separarse de una superficie debido a la gravedad, las gotas en realidad pueden saltar hacia fuera de ella. Esto ocurre cuando gotitas de agua se condensan en la superficie de un metal con un tipo específico de recubrimiento superhidrófobo y al menos dos de las gotas experimentan un proceso de coalescencia (es decir, se juntan formando una gota mayor). Ellas pueden entonces saltar espontáneamente hacia fuera de la superficie, como resultado de una liberación de un exceso de energía.

En el nuevo trabajo, los investigadores han constatado, a través del análisis de filmaciones de alta velocidad, que cuando estas gotas saltan, se repelen la una a la otra durante el salto. En estudios previos no se había detectado tal efecto. Cuando Miljkovic y sus colegas lo vieron por primera vez, quedaron intrigados.

Con el fin de entender la razón de la repulsión entre las gotas después de que dejan la superficie en su salto, los investigadores realizaron una serie de experimentos utilizando un electrodo cargado. Cuando el electrodo tenía carga positiva, las gotitas eran repelidas por él y también entre ellas; cuando el electrodo tenía carga negativa, las gotas se desviaban hacia él. Esto ha permitido determinar que el efecto está causado por una carga eléctrica positiva que aparece en las gotitas al saltar de la superficie.

El descubrimiento inicial de que las gotitas pueden saltar desde la superficie de un condensador (un aparato que existe en la mayoría de las centrales eléctricas del mundo) provee un mecanismo para aumentar la eficiencia de la transferencia de calor en estos condensadores, mejorando así la eficiencia total de las centrales eléctricas. El nuevo hallazgo ahora brinda una forma de incrementar esa eficiencia aún más: Mediante la aplicación de la carga eléctrica apropiada a una placa de metal cercana, las gotitas saltadoras podrían ser alejadas de la superficie, reduciendo la probabilidad de que regresen al condensador.

Pero el nuevo descubrimiento también sugiere otra nueva aplicación posible, tal como aventura Miljkovic: Si se colocasen dos placas de metal paralelas expuestas a la intemperie, con una superficie que tenga gotas que saltan y la otra que las recoja, se podría generar un poco de electricidad a partir de la mera condensación de vapor de agua presente en el aire. Todo lo que sería necesario para que el singular generador funcionase sería una manera de mantener fría la superficie del condensador.

Información adicional

Más de un centenar de fotones controlados mediante un solo bit cuántico

Un equipo de físicos ha hecho que una cantidad sin precedentes de partículas de luz (fotones) se comporten de un modo propio de la mecánica cuántica, asumiendo más de un estado a la vez. En este caso, la luz está en la forma de fotones de microondas atrapados.

En los modelos actuales de la computación cuántica, los científicos suelen describir sistemas compuestos por muchos componentes cuánticos artificiales conocidos como qubits.

Los fotones son una buena herramienta para transferir información entre tales qubits, pero su capacidad para servir como qubits es limitada, debido a que es difícil controlarlos.

La nueva investigación, llevada a cabo por el equipo de Robert Schoelkopf y Brian Vlastakis, de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, muestra que se puede controlar una gran cantidad de fotones (más de 100 en este caso) con la ayuda de un sólo qubit.

Esto sugiere la posibilidad de que un grupo de fotones pueda pronto desempeñar el papel de muchos qubits, minimizando potencialmente el coste y la escala de los dispositivos de computación cuántica.

Hace apenas unos años, alcanzar este nivel de control sobre un sistema tan grande no habría parecido posible.

Con los resultados obtenidos en los experimentos de la nueva investigación, se abren atajos potenciales para desarrollar nuevos modos de realizar las funciones necesarias para una futura computadora cuántica.

La computadora cuántica, una tecnología todavía en estado embrionario, sería una herramienta con una velocidad de procesamiento de información exponencialmente mayor que la de las supercomputadoras más sofisticadas de la actualidad.

Información adicional

Uniformidad, el secreto de una mejor ignición de fusión nuclear

Una de las maneras de conseguir la fusión termonuclear es a través de una reacción controlada entre dos variantes o isótopos del hidrógeno, específicamente el deuterio y el tritio. Un equipo de físicos teóricos ha hecho ahora una serie de cálculos teóricos que indican cómo se podría mejorar la fase de ignición de la reacción de fusión.

La estrategia del grupo de Mauro Temporal, de la Escuela Normal Superior de Cachan en Francia, pasa por incrementar la uniformidad de la irradiación usando haces láser de alta potencia en la envoltura externa de una cápsula esférica que contiene una mezcla de deuterio y tritio.

Alcanzar la uniformidad de la irradiación es crucial. Si se logra, la cápsula se calienta con suma rapidez e implosiona, comprimiendo el combustible nuclear del interior hasta que alcanza una densidad elevadísima. Esto, a su vez, induce la compresión y calentamiento de una pequeña cantidad del combustible nuclear en el punto crítico, lo cual es un requisito ineludible para alcanzar las condiciones requeridas por la ignición de la fusión termonuclear, y lograr con ésta generar enormes cantidades de energía aprovechable.

Temporal y sus colegas están ahora considerando la posibilidad de utilizar las instalaciones del sistema Orión (Orion) de láser de alta potencia, emplazadas en el Reino Unido, para estudiar más a fondo la uniformidad. El sistema Orión puede emitir un pulso de unos pocos nanosegundos de duración y 5 kilojulios de energía, incapaz de lograr la ignición de fusión nuclear pero que sí sirve para poner a prueba formas de generar una irradiación uniforme a partir de haces distribuidos sin uniformidad.

En la investigación también han trabajado Benoit Canaud, Warren J. Garbett, Franck Philippe y Rafael Ramis.

Información adicional

Exitosa teleportación cuántica de fotones

Gracias a una tecnología híbrida, es posible realizar una transmisión muy fiable de bits cuánticos fotónicos, como se ha demostrado en un experimento cuyos resultados han sido analizados cuidadosamente.

Mediante el entrelazamiento cuántico de campos de luz separados en el espacio, unos investigadores japoneses y alemanes han conseguido teleportar qubits (bits cuánticos) fotónicos con notable fiabilidad. Esto significa que se ha logrado dar un paso decisivo una década y media después de los primeros experimentos en el campo de la teleportación óptica. El éxito del experimento llevado a cabo en la ciudad japonesa de Tokio es atribuible al uso de una técnica híbrida en la cual se han combinado dos enfoques tecnológicos conceptualmente distintos y que antes se consideraban del todo incompatibles.

En la teleportación cuántica se transfieren estados cuánticos arbitrarios desde un emisor, a quien aquí podemos referirnos como Isabel, hasta un receptor, a quien podemos llamar Miguel, que está alejado en el espacio. Esto requiere que Isabel y Miguel inicialmente compartan un estado de entrelazamiento cuántico a través del espacio que les separa, un entrelazamiento cuántico que puede por ejemplo estar en la forma de fotones entrelazados cuánticamente.

La teleportación cuántica es de importancia fundamental para el procesamiento de información cuántica (la base de la computación cuántica) y la comunicación cuántica. Los fotones son particularmente valiosos como portadores de información ideales para la comunicación cuántica, ya que se les puede usar para transmitir señales a la velocidad de la luz. Un fotón puede representar un bit cuántico, al que se llama abreviadamente "qubit" y que es comparable a un dígito binario (bit) de un sistema clásico de procesamiento de información.

Los primeros intentos de teleportar fotones (partículas de luz) individuales fueron realizados por el físico austriaco Anton Zeilinger. Desde entonces, se han realizado varios experimentos relacionados con este concepto. Sin embargo, la teleportación de bits cuánticos fotónicos utilizando métodos convencionales ha demostrado tener limitaciones debido a deficiencias experimentales y dificultades con principios fundamentales.

Teleportación cuántica determinista de un bit cuántico fotónico. Cada qubit que vuela desde la izquierda y hacia dentro del teleportador, sale de éste por el lado derecho y con una pérdida de calidad de tan sólo un 20 por ciento, un valor que no se puede alcanzar bajo condiciones clásicas, o sea sin entrelazamiento cuántico. (Imagen: Universidad de Tokio)

Lo que hace que el experimento realizado en Tokio sea tan diferente es el uso de una técnica híbrida. Con su ayuda se ha logrado la teleportación cuántica completamente determinista, y de fiabilidad bastante buena, de qubits fotónicos. La precisión de la transferencia fue de entre un 79 y un 82 por ciento para cuatro qubits diferentes. Además, se teleportaron los qubits con una eficiencia mucho mayor que en experimentos anteriores, incluso con un grado bajo de entrelazamiento cuántico.

El concepto de entrelazamiento cuántico fue formulado por primera vez por Erwin Schrödinger, y describe una situación en la que dos sistemas cuánticos, como por ejemplo dos partículas de luz, están en un estado conjunto, por lo que sus comportamientos son mutuamente dependientes a un nivel mayor del que es posible normalmente (bajo condiciones clásicas). En el experimento de Tokio, se consiguió el entrelazamiento continuo mediante la estrategia de entrelazar muchos fotones en "parejas".

Los experimentos previos sólo tuvieron un fotón entrelazado cuánticamente con otro fotón, una solución menos eficiente.

"El entrelazamiento de fotones funcionó muy bien en el experimento realizado en Tokio, prácticamente al pulsar un botón, tan pronto como el láser se encendía", destaca el profesor Peter van Loock de la Universidad Johannes Gutenberg en Maguncia, Alemania. Como físico teórico, van Loock asesoró a los físicos experimentales del equipo de investigación dirigido por el profesor Akira Furusawa, de la Universidad de Tokio, sobre cómo podían realizar más eficientemente el experimento de teleportación para poder lograr el éxito de la teleportación cuántica.

Este entrelazamiento continuo se logró con la ayuda de "luz comprimida".

Información adicional

Movimiento Rectilineo Parte 5

Integral definida

 

Dada la velocidad del móvil en función del tiempo, vamos a calcular el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀ y t.  En los casos en los que la velocidad es constante o varía linealmente con el tiempo, el desplazamiento se calcula fácilmente

Si v=35 m/s, el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀=0 y t=10 s es Δx=35·10=350 m



Si v=6·t, el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀=0 y t=10 s es el área del triángulo de color azul claro Δx=(60·10)/2=300 m




Si v=-8·t+60. el desplazamiento del móvil entre los instantes t₀=0 y t=10 s es la suma de las áreas de dos triángulos:

el de la izquierda tiene un área de (7.5·60)/2=225 

el de la derecha tiene un área de (-20·2.5)/2=-25

El desplazamiento es el área total Δx=225+(-25)=200 m

En otros casos, podemos calcular el desplazamiento aproximado, siguiendo el procedimiento que se muestra en la figura

En el instante t_i-1 la velocidad del móvil es v_i-1, en el instante t_i la velocidad del móvil es v_i. La velocidad media <v_i> en el intervalo de tiempo Δt_i=t_i-t_i-1 comprendido entre t_i-1 y t_i es
<vi>=v(ti)+v(ti−1)2
El desplazamiento del móvil durante el intervalo de tiempo Δt_i=t_i-t_i-1 comprendido entre t_i-1 y t_i es aproximadamente el área del rectángulo <v_i>·Δt_i. El desplazamiento total x-x₀ entre el instante inicial t₀, y el instante final t=t_n es, aproximadamente
x−x0≈∑i=1n<vi>Δti
donde n es el número de intervalos
Si v=-t²+14t+21 (m/s) y tomamos n=10 intervalos iguales, entre el instante t₀=0 y t=10 s el desplazamiento aproximado vale
x-x₀≈27.7+39.8+49.8+57.7+63.7+67.7+69.7+69.8+67.8+63.8=577.5 m
Cuando el número de intervalos en los que se ha dividido un intervalo dado (t₀, t) es muy grande Δt_i→0. En el límite, el desplazamiento se expresa como
x−x0=∫t0tv⋅dt
Si v=-t²+14t+21 (m/s), el desplazamiento entre el instante t₀=0 y t=10 s vale
x−x0=∫010(−t2+14t+21)⋅dt=−t33+7t2+21t∣∣∣100=17303 m

Movimiento rectilíneo Parte 4

Interpretación geométrica de la derivada

El siguiente proceso, nos puede ayudar a entender el concepto de derivada y la interpretación geométrica de la derivada

v=limΔ t→0ΔxΔt=dxdt

Se elige la función a representar,  entre las siguientes:
x=16t3−73t2+172tx=13t+5x=8⋅sin(π10t)

Ejemplo:
Elegimos la primera función y el punto t₀=3.009
Elegimos ampliación 1000.  La pendiente de la recta vale -1, y se muestra en la figura.

La derivada de dicha función es
dxdt=12t2−143t+172