El espacio se ve igual en todas las direcciones

Un experimento con electrones parcialmente entrelazados constata la isotropía con mayor precisión que nunca

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Un experimento realizado en la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.) ha comprobado con más precisión que nunca la isotropía del espacio, es decir, que sus características son las mismas en todas las direcciones. El experimento es similar al famoso de Michelson y Morley, realizado en 1887, y que descartó la existencia del éter, con la diferencia de que, en lugar de fotones, esta vez se han utilizado electrones de iones de calcio parcialmente entrelazados, como en un ordenador cuántico.

Desde que Einstein propuso su teoría especial de la relatividad en 1905, la física y la cosmología se han basado en el supuesto de que el espacio se ve igual en todas las direcciones: es decir, que no está más apretado en una dirección que en otra.

Un nuevo experimento realizado por físicos de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.) ha utilizado átomos parcialmente entrelazados -idénticos a los qubits de un ordenador cuántico- para demostrar que esto es cierto, con mayor precisión que nunca: hasta una parte en un trillón.

El experimento clásico que inspiró a Albert Einstein fue realizado en Cleveland por Albert Michelson y Edward Morley en 1887 y refutó la existencia de un “éter” que impregnara el espacio, a través del cual se pensaba que se movía la luz, como una ola a través del agua. Lo que también probó el experimento, explica Hartmut Häffner, profesor asistente de física en Berkeley, es que el espacio es isótropo y que la luz viaja a la misma velocidad hacia arriba, hacia abajo y hacia los lados.

“Michelson y Morley demostraron que el espacio no se aprieta”, señala Häffner en la información de UC Berkeley. “Esta isotropía es fundamental para toda la física, incluyendo el Modelo Estándar. Si le quitas la isotropía, todo el Modelo Estándar se derrumbará. Esa es la razón de que la gente está interesada en probarla”.

El Modelo Estándar

El Modelo Estándar de la física de partículas describe cómo interactúan todas las partículas fundamentales, y requiere que todas las partículas y campos sean invariantes bajo transformaciones de Lorentz, y en particular, que se comporten de la misma manera sin importar en qué dirección se mueven.

Häffner y su equipo llevaron a cabo un experimento análogo al de Michelson-Morley, pero con electrones en lugar de fotones de luz. En una cámara de vacío él y sus colegas aislaron dos iones de calcio, parcialmente entrelazados como en un ordenador cuántico, y luego observaron las energías de los electrones de los iones durante las 24 horas de rotación de la Tierra.

Si el espacio se apretara en una o más direcciones, la energía de los electrones cambiaría cada 12 horas. No ocurrió así, lo que demuestra que el espacio es de hecho isotrópico hasta la trillonésima parte, una precisión 100 veces mayor que la de los experimentos previos realizados con electrones, y cinco veces mejor que los experimentos como el de Michelson y Morley, que utilizan la luz.

Los resultados refutan al menos una de las teorías que extiende el Modelo Estándar asumiendo cierta anisotropía del espacio, añade Häffner. La investigación aparece hoy en la revista Nature.

Qubits entrelazados

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A medida que la Tierra gira sobre sí misma, a orientación de los iones en el detector del ordenador cuántico cambia respecto al sistema de referencia del Sol. Si el espacio estuviera apretado en alguna dirección y no en otras, las energías de los electrones de los iones cambiarán con un periodo de 12 horas. Imagen: Harmut Häffner. Fuente: UC Berkeley.

A Häffner se le ocurrió la idea de utilizar iones entrelazados para probar la isotropía del espacio, mientras construía ordenadores cuánticos, lo cual implica el uso de átomos ionizados como bits cuánticos, o qubits, entrelazar las funciones de onda de sus electrones, y obligarles a evolucionar para hacer cálculos que no son posibles con las computadoras digitales de hoy en día. Se le ocurrió que dos qubits entrelazados podrían servir como detectores sensibles de ligeras perturbaciones en el espacio.

“Yo quería hacer el experimento, porque pensé que era elegante y que sería estupendo aplicar nuestros ordenadores cuánticos a un campo completamente diferente de la física”, recuerda. “Pero yo no pensaba que fuéramos a ser competitivos con los experimentos de quienes trabajan en este campo. Eso fue totalmente inesperado.”

Häffner tiene la esperanza de hacer detectores de computadoras cuánticas más sensibles usando otros iones, como iterbio, para conseguir una medición de la simetría de Lorentz 10.000 veces más precisa todavía. También está explorando con sus colegas futuros experimentos para detectar las distorsiones espaciales causadas por los efectos de las partículas de materia oscura, que son un completo misterio a pesar de que suponen el 27 por ciento de la masa del universo.

“Por primera vez hemos utilizado herramientas de información cuántica para realizar una prueba de simetrías fundamentales, es decir, hemos diseñado un estado cuántico que es inmune al ruido habitual pero sensible a los efectos de violación de Lorentz“, explica Häffner. “Nos sorprendió que el experimento llegara a funcionar, y ahora tenemos al alcance un método nuevo y fantástico que puede ser utilizado para hacer mediciones muy precisas de las perturbaciones del espacio.”

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Medusas de fuego en la estación espacial

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Un programa de experimentos en la Estación Espacial Internacional trata de obtener más datos sobre la combustión en microgravedad. El astronauta Reid Wiseman describe algunas llamas como “medusas de fuego”.

A finales  mediados del siglo XIX el científico británico Michael Faraday impartía en la Royal Institution unas charlas didácticas para los más jóvenes provisto únicamente con una vela. A través de una pequeña llama, el científico era capaz de explicar el fenómeno de la combustión con detalle y de fascinar al auditorio con la cantidad de información sobre la naturaleza que se puede obtener de un fenómeno tan aparentemente nimio como un poco de cera ardiendo. Más de un siglo después, los astronautas de la Estación Espacial Internacional (ISS) siguen realizando pruebas para conocer el fenómeno de la combustión, esta vez lejos de la Tierra y en condiciones de microgravedad

Más de un siglo después, los astronautas de la Estación Espacial Internacional (ISS) siguen realizando pruebas para conocer el fenómeno de la combustión, esta vez lejos de la Tierra y en condiciones de microgravedad. Las primeras experiencias en el espacio mostraron una realidad no por esperada menos fascinante, y es que lallama arde en forma de esfera en lugar de ascender y alargarse como sucede en la superficie de nuestro planeta. Los otros puntos de interés son conocer cómo se propaga el fuego en distintas circunstancias y cuál es lamanera más eficiente de extinguirlo, pues puede ser una cuestión de vital importancia en caso de accidente en la estación.

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Para ello se están realizando experimentos como el FLEX-2 (actualmente en curso) en el que analiza las formas de combustión de pequeñas gotas de combustible, no solo por cuestiones de seguridad sino en busca de claves que puedan ayudar a desarrollar fuentes de combustión más eficientes en la Tierra. Hace unas semanas, el pasado 21 de agosto, el astronauta Reid Wiseman realizó una serie de pruebas cuyos resultados fueron especialmente sorprendentes. “Era una medusa de fuego“, proclamó a través de Twitter después del experimento.

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Como se puede observar en el vídeo, y como explica la NASA a través deForman Williams, el especialista que lidera el experimento FLEX-2, la gota de combustible arde en microgravedad con un comportamiento aparentemente inesperado, como si fuera una criatura viva que quiere avanzar por el aire. “La combustión en microgravedad es extraña y maravillosa“, asegura Williams. “Y el fenómeno de la medusa que vio Wiseman es un buen ejemplo”.

Lo que está ocurriendo en ese vídeo, explica el científico, comienza con la inyección a través de dos agujas de una mezcla deheptano e isoctano a la que se aplica una pequeña chispa para comenzar la combustión. La llama forma una pequeña esfera azul de unos 15 a 20 mm de diámetro alrededor del combustible y en su interior podemos ver una serie de puntos luminosos. Estos puntos, insiste, son restos de hollín que se generan en el proceso de combustión (átomos de carbono que no terminan de reaccionar con el hidrógeno). El proceso por el que la esfera parece contraerse como una criatura marina está directamente relacionada con estos restos de hollín que, al generar irregularidades en la esfera, provoca una combustión disruptiva que termina colapsando la propia llama.

El fenómeno no es nuevo y ya se había visto en las torres que utilizan para simulaciones de microgravedad en tierra, pero la ISS ofrece unaoportunidad de verlo con mucho más detalle. Aunque parezca un simple entretenimiento, estas pruebas de los astronautas están sirviendo a los científicos para conocer mejor la tasa de combustión de ciertas sustancias y cómo se distribuyen alrededor de la llama. Quizá, como demostró Faraday hace ahora más de un siglo, la idea más brillante sobre los combustibles del futuro salga del experimento más sencillo.

Voz Populi

NASA detecta una misteriosa Señal

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Astrónomos han detectado una misteriosa señal a 240 millones de años de distancia de la tierra, en el Cúmulo Perseus (arriba), uno de los objetos más masivos en el universo, la señal sin identificar es un “pico de intensidad en un ancho de banda específico de rayos X”, los científicos no conocen aún sus origen.

Una de las teorías es realmente interesante: pude ser producida por: “el decaimiento de neutrinos estériles, un tipo de partícula que se ha propuesto como un candidato para la materia oscura”, de acuerdo con Esra Bulbul, en el centro Smithsoniano-Hardvar de astrofísica en Cambridge, Massachusetts:

Sabemos que la materia oscura es una explicación poco probable, pero de estar en lo correcto sería un gran descubrimiento, así que seguiremos probando esta interpretación y veremos a donde nos lleva.

Ahora están trabajando en encontrar confirmación a esta interpretación, que podría ser una gran descubrimiento ya que nadie ha sido capaz de detectar materia oscura aún, incluso cuando los astrónomos estiman que la materia oscura constituye el 85% de toda la materia en el universo, algunos científicos incluso sugieren que el origen no son los neutrinos estériles, en lugar de eso dicen “podrían haberse detectado diferentes tipos de candidatos a materia oscura tales como el axión.”

Escuchando las notas musicales en el cúmulo de Perseus

Para encontrar la señal, un equipo liderado por Bulbul paso por 17 días de observaciones en el cúmulo Perseus tomadas por 10 años con ayuda del observatorio de rayos x Chandra y el Esa XMM-Newton de la NASA.

Este cúmulo es un titán de los cielos, uno de los objetos más masivos en el universo, alberga “miles de galaxias sumergidas en una vasta nube de gas a miles de millones de grados” no es la primera vez que un científico ha detectado cosas como estas, en el 2003 los investigadores “escucharon una de las notas más profundas escuchadas” una en que las que el periodo de oscilación es de 9.6 millones de años, eso es “57 octavas bajo las teclas en el centro del piano” aquí la nota acelerada:

Este video muestra la localización del cúmulo de Perseus en el cielo de la tierra, así como un acercamiento a las galaxias que contiene.

 

Sploid

El lugar más oscuro en el universo

enyt8mno3hk0j8wy9ccpCuando vemos hacia el universo, son los puntos brillantes los que tienden a a resaltar, pero la oscuridad allá afuera es increíble, particularmente en un lugar a 16 000 años luz e distancia, los científicos han capturado el lugar más oscuro de universo.

La oscuridad es cortesía de las sombras proyectada por lo que la NASA llama “cúmulos cósmicos” hechos de una combinación de gas increíblemente denso y polvo, ¿qué tan denso? los suficiente para tener la masa equivalente de 70 000 soles todos densamente agrupados en un área de 50 años luz de diámetro.

En un buen balanceado movimiento de la naturaleza, esas mismas nubes responsables de la oscuridad son también responsables de asegurarse de que no dure demasiado, los científicos han predicho que los cúmulos cósmicos evolucionaran  en un increíble y masivo cúmulo de estrellas jóvenes.

Las observaciones fueron hechas usando el telescopio Spitzer.

Astrónomos confirman la recepción de unas misteriosas señales de radio

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En 2007, el radiotelescopio Parkes, en la región australiana de Nueva Gales del Sur, recibió una señal de radio inusitadamente fuerte proveniente del espacio. La señal, bautizada como FRB 121102, era tan intensa que incluso se puso en duda su procedencia espacial. Hoy, el radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico, ha logrado confirmar la existencia de esa señal de radio, aunque se sigue sin saber qué la origina.

FRB 121102 no emite continuamente. Por el contrario, es muy esporádica. Desde 2007 apenas se han captado una docena de estos pulsos, y todos desde la instalación de Parkes, lo que no descartaba que se tratara de una interferencia de origen terrestre.

El hecho de haber recibido la señal en Arecibo, que alberga la antena de radio convergente única más grande y curvada del mundo (305 metros de diámetro), permite comenzar a estudiar la señal con la garantía de que su origen es espacial. FRB 121102 es muy intensa y muy corta, con picos muy elevados que apenas duran unos milisegundos. Su nombre viene de la expresiónPulso rápido de radio (Fast Radio Burst). También se la conoce como Pulso de Lorimer, en atención al astrónomo que la descubrió.

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Al no tratarse de una señal recurrente, se ha descartado que esté originada en un Pulsar. Los astrónomos barajan varias hipótesis. La primera es que se trate de un Blitzar. Este objeto astronómico aún no confirmado es una estrella de neutrones cuya masa es lo bastante grande como para colapsar en un agujero negro. Sin embargo, gira tan rápido que la fuerza centrífuga impide que colapse. Eventualmente, el campo magnético de la estrella pierde fuerza y esta colapsa, enviando un torrente de radio masivo antes de convertirse en un agujero negro. Por el momento, la existencia del Blitzar es sólo una teoría.

Otras opciones para explicar el origen de FRB 121102 son estrellas de neutrones con campos magnéticos especialmente fuertes, o explosiones de rayos gamma vinculadas a Supernovas. La dispersión de la señal apunta a que estos pulsos se generaron a miles de millones de años luz. [Arxiv vía Nat Geo]

Imágenes tomadas por fotógrafos de la NASA, que parecen salidas de Gravity

Gravity ha ganado siete Oscares en la ceremonia de ayer, entre ellos el de mejor director para Alfonso Cuarón, un galardón que por primera vez se lleva un cineasta latinoamericano. Desde la cuenta de la NASA felicitaron al equipo de la película con una foto real tomada desde la ISS. Estas fotografías demuestran que la realidad suele superar a la ficción.

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Vuelo libre

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Telescopio espacial Hubble

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La ISS sobre la vertical de Australia

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El astronauta Mike Fossum en una misión de reabastecimiento de combustible

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Reconfigurando la ISS

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Primer paseo espacial desde la Gemini-4

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Misión rutinaria a bordo del Shuttle

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Atardecer sobre la línea de la Tierra

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El sol sobre la Tierra visto desde la ISS

GIZMODO

Dentro de la Soyuz: así se vive el regreso del espacio a la Tierra

Hoy lunes, tres astronautas han regresado desde la Estación Espacial Internacional (ISS) a la Tierra a bordo de la cápsula Soyuz. Es un viaje del que apenas se conocen imágenes desde dentro. La Agencia Espacial Europea (ESA) ha publicado justo hoy un fascinante vídeo explicando cómo se realiza ese viaje, con imágenes filmadas dentro de la Soyuz de otras expediciones nunca vistas antes.

Es de hecho un vídeo de formación que se utilizó para explicar el proceso de re-entrada en la atmósfera a bordo de la Soyuz a futuros astronautas.

El vuelo de regreso dentro de la cápsula, desde que sale de la ISS a 420 kilómetros de altura hasta que aterriza en el cosmódromo de Baikonur en Kazajistán, dura 3 horas y media. El momento en el que la Soyuz comienza a entrar de vuelta en la atmósfera terrestre es el más delicado. La cápsula llega a girar sin parar en varias ocasiones. De todas formas, la misión está perfectamente planificada al milímetro, tanto por los astronautas de la ISS como por el operativo en Tierra.

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