El acelerador de partículas logra reproducir los instantes posteriores al Big Bang

5 04 2010

Se ha conseguido tras realizar dos intentos fallidos. El experimento permitirá desentrañar muchas incógnitas de la materia.

El acelerador de partículas logra reproducir los instantes posteriores al Big Bang  (Imagen: Salvatore Di Nolfi / EFE)

Un científico trabaja en la sala de control de la Organización Europea de Física Nuclear. (Imagen: Salvatore Di Nolfi / EFE)

Los científicos han logrado, por primera vez, la colisión de haces de protonesen el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN a una energía de 7 TeV (teraelectronvoltios), una energía sin precedentes en un acelerador de partículas, recreando la situación similar a los instantes posteriores al Big Bang.

Tras dos intentos fallidos en los que los haces de protones inyectados en el acelerador no lograron colisionar, los cuatro detectores gigantes, -Atlas, Alice, CMA y LHCb, repartidos en distintos puntos de la circunferencia gigante- fueron registrando los choques. Este resultado abre las puertas a una nueva fase de la física moderna, pues permitirá dar respuestas a numerosas incógnitas del Universo y la materia, según los científicos del CERN. Lee el resto de esta entrada »





La física de partículas sugiere que podría haber vida en otros universos

16 01 2010

Algunas condiciones del multiverso serían favorables para su aparición, según Jenkins

Un físico de la Universidad de Florida llamado Alejandro Jenkins acaba de publicar un artículo en la revista Scientific American, en el que afirma que podría haber vida en otros universos. Esta afirmación se deriva de los resultados obtenidos de cálculos de física de partículas, en los que se han introducido las posibles variables sobre las condiciones que habría en esos otros universos. Según Jenkins, esta constatación cuestiona el llamado Principio Antrópico, y debería obligar a repensar lo que podría haber realmente en el multiverso. Por Yaiza Martínez.

Progresiones cíclicas del universo. Fuente: Wimedia Commons.

¿Existe vida “ahí fuera”? Desde la perspectiva de un físico de la Universidad de Florida llamado Alejandro Jenkins, la cuestión no se refiere a si existe o no vida en otros planetas de nuestro universo, sino en si la hay en otros universos distintos al nuestro.

Esta perspectiva presupone, por tanto, la existencia del multiverso, un concepto que se usa para definir los múltiples universos posibles, incluido éste que conocemos. Lee el resto de esta entrada »





Un nuevo dispositivo electrónico permite transmitir datos hasta 27 veces más rápido

27 09 2009
  • El hallazgo se ha bautizado como “Telescopio de dominio temporal”.
  • Este dispositivo fotónico incrementa la velocidad de los paquetes de datos de 10 gigabytes por segundo a 270 gigabytes por segundo.

    Un nuevo dispositivo electrónico permite transmitir datos hasta 27 veces más rápido  (Imagen: ARCHIVO)

    El dispositivo utiliza dos estructuras de silicona que guían la luz. (Imagen: ARCHIVO)

Un dispositivo fotónico ideado por un grupo de científicos estadounidenses permite transmitir datos electrónicos 27 veces más rápido que en la actualidad. 

Esta es la principal conclusión de la investigación llevada a cabo por el profesor de física Alexander Gaeta, de la Universidad de Cornell (EEUU), y que publica la revista Nature. El dispositivo fotónico recibe el nombre de “telescopio de dominio temporal” debido a que es capaz de ampliar la velocidad de la misma forma que un telescopio corriente amplía la imagen.

Está construido con componentes electrónicos simples y baratosConstruido con componentes electrónicos simples y baratos -según el autor del estudio-, su funcionamiento se basa también en la compresión de los paquetes de datos, de manera que puedan ser transportados a una velocidad que de otra manera no sería posible alcanzar. 

El dispositivo utiliza dos estructuras de silicona que guían la luz y actúan como lentes, incrementando la velocidad de los paquetes de datos de 10 gigabytes por segundo a 270 gigabytes por segundo. El descubrimiento de Gaeta podría ser útil para el campo de la comunicación óptica a gran velocidad y el de la informática.

Fuente: 20Minutos. Un nuevo dispositivo electrónico permite transmitir datos hasta 27 veces más rápido





Ciencia y religión no comparten el mismo lugar en el conocimiento

14 09 2009

Comprender las reglas del juego de cada una de ellas evitaría el conflicto entre ambas

El físico Varadaraja V. Raman trata en su último libro de fomentar el diálogo entre ciencia y religión, dos ámbitos del conocimiento humano que, según él, no deberían entrar en conflicto porque, en realidad, no se sitúan en un mismo nivel. Para Raman, el conocimiento científico establece proposiciones universales que pueden ser verificadas empíricamente, mientras que el conocimiento religioso propicia la satisfacción psicológica y emocional. Por tanto, la ciencia y la religión deben, simplemente, aceptar cada una las reglas del juego de la otra, y respetarse en sus diferencias. Por Yaiza Martínez.

Portada del libro Truth and Tension in Science and Religion del físico Varadaraja V. Raman.

Truth and Tension

En su último libro, Varadaraja V. Raman, profesor emérito de física y humanidades del Rochester Institute of Technology de Estados Unidos, escribe que la verdad o la falsedad en lo que respecta a las cuestiones esenciales del ser humano no siempre son fáciles de establecer para satisfacer a todos, pero que se puede esperar que sea posible alcanzar un consenso sobre lo que resulta provechoso y lo que es nocivo.

A partir de esta declaración de intenciones, en su libro Truth and Tension in Science and Religion (Verdad y tensión en ciencia y religión), publicado este mismo año, Raman analiza las diferencias entre religión y ciencia con una intención clara: fomentar el diálogo respetuoso entre ambas. 

Diferencias entre ciencia y religión

Según el autor, el conocimiento adquirido a través de la ciencia ha acabado, por ejemplo, con las plagas y con los miedos irracionales que atormentaban a nuestros antespasados. Por otro lado, sólo hay una ciencia y ésta es internacional, mientras que hay muchas y diversas religiones en el mundo. 

Las diferencias entre ciencia y religión son asimismo patentes en las explicaciones que ambas dan del mundo natural. Las explicaciones científicas están basadas en lo racional, en el conocimiento científico, mientras que las explicaciones religiosas buscan un contenido trascendental en el mundo. 

Sin embargo, el físico señala una similitud entre la religión y la ciencia: ambas son maneras de conocimiento que buscan el mismo objetivo: determinar la veracidad de las proposiciones que presentan. 

A todas estas conclusiones llegó Raman tras pasar un año entero visitando catedrales, monasterios y asrams, y participando en una amplia variedad de rituales religiosos, para experimentar por sí mismo lo que supone la religiosidad para el ser humano. 

A raíz de esta experiencia, el autor concluyó en su libro que las religiones nos permiten percibir o concebir dimensiones de la experiencia humana que trascienden la lógica y la racionalidad, y que la sed espiritual no es una rareza trivial o anómala, sino un componente profundo de nuestra naturaleza. 

Aceptar las reglas del juego ajeno

La revista The Global Espiral, del Instituto Metanexus, ha publicado recientemente un artículo en el que se explica que con “Truth and Tension”, Raman ha pretendido fomentar un diálogo respetuoso e informado entre ciencia y religión. 

Cierto es que el pensamiento científico se caracteriza por la consistencia lógica, la observación empírica, el consenso experto, la confirmación independiente y la posibilidad de revisión, mientras que, por el contrario, el pensamiento religioso se basa en la confianza en estamentos autoritarios, en convicciones trans-racionales, en experiencias personales profundas y en doctrinas transmitidas, entre otros elementos. 

Sin embargo, también es cierto que, desde esta perspectiva y conocimiento de las diferencias, se puede considerar tanto a la ciencia como a la religión como “juegos” cuyas reglas han sido consensuadas por los participantes de una comunidad determinada. 

Vistas así, podría superarse uno de los más importantes motivos de conflicto entre ciencia y religión: que ninguna de ellas acepta los criterios de validación de la otra, las proposiciones que la otra defiende, es decir, que la otra juegue con distintas reglas. 

Entre los criterios de validación de la ciencia y de la religión señala Raman, por ejemplo, que el conocimiento científico establece proposiciones universales que pueden ser verificadas empíricamente, y que a menudo tiene aplicaciones materiales útiles. 

El conocimiento religioso, por su parte, genera proposiciones sobre asuntos trascendentes no-materiales, que conducen a la satisfacción psicológica y emocional. Como ejemplo, Raman escribe “la idea de que uno es amado por su familia o amigos puede ser una verdad mucho más significativa para cada individuo que el hecho de que el universo tenga más de diez mil millones de años”. 

La ciencia, por otro lado, se rige por teorías comprobables en lo fenomenológico, y de esa comprobación depende la validez o no de las hipótesis. En cambio, las teorías que ofrece la religión no requieren de verificación experimental en un sentido científico. 

Misterios resueltos o respetados

En general, Raman defiende que la religión funciona en un nivel distinto al de la ciencia, y que es experimentada y percibida por los humanos de diferente forma. 

Por eso, el físico no simpatiza con los intentos por probar la verdad de la religión utilizando procedimientos científicos. Dadas estas diferencias fundamentales entre religión y ciencia, señala, dichos intentos están destinados al fracaso. De hecho, muchos científicos son creyentes, pero sus creencias no afectan a la ciencia. Son, simplemente, otra forma de explicación y de percepción del mundo. 

A pesar de esta opinión, Raman incluye en su libro un capítulo en el que reflexiona sobre las experiencias místicas y espirituales, y lo hace desde una perspectiva inevitablemente científica. 

Así, cuando analiza las experiencias místicas y espirituales, el autor se pregunta, ¿son éstas reales o, simplemente, son el resultado de la química del cerebro? ¿De dónde procede la conciencia? Y, ¿es lo mismo el cerebro que la mente? 

Estas preguntas aún no tienen respuesta, siguen siendo un misterio. Como tales, religión y ciencia las tratarán de distinta forma, señala el autor. Porque, para todas las religiones, el universo contiene dimensiones misteriosas que siempre eludirán la comprensión racional por parte del ser humano, mientras que, para la ciencia, esos misterios son puzzles que algún día seremos capaces de resolver.

Fuente: Tendencias21. Ciencia y religión no comparten el mismo lugar en el conocimiento





Caos cuántico… no es una Scary Movie

16 07 2009

Tiene sorprendentes implicaciones entre ramas muy distintas de la Física y las Matemáticas.

Funciones de onda para cuatro estados de distinta energía de un billar cuántico con forma de limón. Se muestra en negro la densidad de probabilidad cuántica y en rojo (a la derecha) la traza de una trayectoria clásica.

Caos

Caos cuántico es el estudio de las manifestaciones cuánticas del caos clásico y es objeto de investigación en el Grupo de Sistemas Complejos de la Universidad Politécnica de Madrid. Este Grupo ha hecho importantes contribuciones a los sistemas moleculares triatómicos, que son ideales para profundizar en la correspondencia clásica-cuántica. Lejos de ser una película de miedo, el caos cuántico tiene sorprendentes implicaciones entre ramas muy distintas de la Física y las Matemáticas y aplicaciones en campos como la Nanotecnología o los Microláseres. Por Luis Seidel, Rosa Mª Benito y Florentino Borondo.

¿Caos?, ¿Caos Cuántico?, ¿a eso os dedicáis? … suena espeluznante. Comentarios en este tono no son infrecuentes para los oídos de los investigadores del Grupo de Sistemas Complejos (GSC) de la Universidad Politécnica de Madrid. Una de las líneas de investigación más activas de este Grupo se lleva precisamente en esta área:Caos cuántico

Vamos a intentar aclarar en los párrafos que siguen que el estudio del caos cuántico no es una película de terror. Tampoco es una cosa de broma: si en la conocida serie de películas Scary Movie se parodiaba a los clásicos del terror cinematográfico, en el estudio del caos cuántico encontraremos sorprendentes implicaciones entre ramas muy distintas de la Física y las Matemáticas y aplicaciones en campos como la Nanotecnología o los Microláseres.
Un paseo de la mano de los pioneros

Pongámonos en el papel de Mr. Tompkins, el personaje creado por el físico ruso George Gamow, cuyas aventuras en mundos alejados de la intuición cotidiana sirvieron para popularizar en los años 1930 la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Nuestra historia comienza cuando Mr. Tompkins, hipotéticamente, conoce a Poincaré. 

Henri Poincaré, matemático, físico teórico y uno de los últimos sabios universales, formado como ingeniero en la École Polytechnique, trabajó muchos años como ingeniero de minas. Es conocido como el padre de la teoría del caos. Su trabajo seminal en este campo le sirvió para ganar el premio que había convocado el rey Oscar II de Suecia en 1887. Este premio se otorgaría a quien resolviera, en un sentido matemático preciso, el llamado problema de los N cuerpos, escollo contra el que se habían estrellado las mentes más preclaras desde Newton. 

Estaba en juego la estabilidad del sistema solar. El problema de los dos cuerpos —por ejemplo, el Sol y un planeta— estaba resuelto desde Kepler, y también se conocían algunas soluciones particulares del problema de 3 cuerpos —como la de Lagrange, que establece la existencia de puntos estables bajo la influencia del Sol y otro planeta, y que se han utilizado en algunas misiones espaciales muy recientes—. Sin embargo, las demostraciones generales se resistían. De hecho, Poincaré no resolvió el problema de los N cuerpos, sin embargo, los métodos que utilizó para atacarlo iniciaron una nueva era en la Mecánica Celeste, que desembocaría además en los años 1960 en el desarrollo de la Teoría del Caos

La intuición pionera de Poincaré mostró la importancia de algunos objetos invariantes en la evolución de los sistemas dinámicos que, como el problema de los tres cuerpos, se conocen como no integrables. En primer lugar, son fundamentales las órbitas periódicas, trayectorias que vuelven sobre sí mismas de manera perpetua. De ellas escribió Poincaré: lo que las hace tan preciosas para nosotros es que son, por así decirlo, la única brecha por la que podemos penetrar en una fortaleza hasta ahora inatacable. Las órbitas periódicas, que pueden ser estables o inestables, se asocian con nuestra idea de regularidad. 

En el otro extremo se encuentra la maraña homoclina (homoclinic tangle), una red inimaginablemente compleja de autointersecciones de variedades asintóticas invariantes que surgen de las órbitas periódicas inestables. Poincaré ni se atrevió a dibujar esa maraña, y por supuesto no tenía herramientas de cálculo para hacerlo. El movimiento homoclino, gobernado por esas estructuras, puede llamarse con toda propiedad caótico. Poincaré había encontrado el origen del caos. 

Otra revolución: la mecánica cuántica

Antes de que aterroricemos al lector interesado, demos un salto hacia delante de un siglo. Podemos resumir los avances en la teoría del caos en ese siglo XX: desarrollo de herramientas computacionales para simular numéricamente y visualizar los movimientos caóticos; fundamentación de la teoría de sistemas dinámicos, el efecto mariposa… Finalmente, se consiguió caracterizar de manera satisfactoria el caos clásico. La propiedad matemática que define un sistema dinámico caótico es la extrema sensibilidad a las condiciones iniciales. Esto tiene consecuencias muy importantes, ya que hace que el comportamiento del sistema sea impredecible, aunque su evolución sea determinista. 

Mientras tanto, se había producido otra revolución en la Física: la Mecánica Cuántica. Los primeros desarrollos de la teoría cuántica estuvieron muy ligados a la Mecánica Clásica. Se desarrollaron reglas de cuantización (como las de Bohr-Sommerfeld que explicaban el espectro del átomo de hidrógeno) como recetas ad hoc para obtener niveles de energía cuánticos, utilizando estructuras clásicas que sólo existen en sistemas integrables. Ya Einstein en 1917 advirtió que esas reglas no se podían aplicar a los sistemas no integrables, aquellos que estudió Poincaré. Por sorprendente que parezca esta observación no tuvo ningún eco, y así la Mecánica Cuántica, gracias sobre todo a su formulación ondulatoria, se estableció como la teoría física de más éxito en el siglo XX, explicando los espectros de átomos complicados, de moléculas, de sólidos, o el comportamiento de los quarks… Y el caos cuántico tuvo que esperar otros setenta años. 

La primera definición de caos cuántico se debe a M. V. Berry, físico teórico de la Universidad de Bristol, que en 1987 propuso definirlo como el estudio de las manifestaciones cuánticas del caos clásico. Se empezaba a descubrir que los sistemas que son caóticos cuando son estudiados mediante la Mecánica Clásica tienen propiedades sorprendentes al ser cuantizados

Esta curiosa dualidad de descripciones no debe sorprendernos: en muchas áreas de la Física y la Química se emplean los métodos de la Mecánica Clásica incluso para describir movimientos microscópicos —los de los núcleos atómicos en una molécula, por ejemplo— cuando los métodos cuánticos resultan horriblemente complicados. El problema crucial es: ¿hasta qué punto existe una correspondencia entre la Mecánica Clásica y la Mecánica Cuántica en sistemas no integrables? 

Volvamos al título de este artículo. Scary significa espeluznante, horripilante, que pone los pelos de punta. Pero tiene como raíz “scar” que significa: escara, cicatriz, marca. No hay duda de que quedaremos marcados por el caos, pero nadie imaginaba en 1984 que el caos dejaría su huella en sistemas cuánticos. En ese año, Eric Heller, de la Universidad de Harvard, acuña el término Scar para referirse a la sorprendente concentración de la función de onda de ciertos sistemas cuánticos sobre la traza de órbitas periódicas inestables del sistema clásico asociado. 

Fuente: Tendencias 21, Link