Están colisionando protones en el LHC
Hace casi un año publicaba un artículo en el que intentaba explicar qué es el LHC y para qué servía. Hoy se registraron las primeras colisiones a 7TeV (7 Tera Electron Volts) en los experimentos ATLAS y CMS. Aquellos que busquen un artículo técnico pero entendible, pueden visitar la página de Francis The Mule en la que se muestran algunas imágenes y se discute un poco sobre lo que se observa.
Para aquellos que se preguntan qué son los 7 TeV de los que tanto se habla, la respuesta es simple: Si generamos un campo eléctrico entre dos placas, por ejemplo, cuya diferencia de tensión es de 1 Volt, un electrón que sea atraído por una de las placas (y repelido por la otra) alcanzará una energía de 1eV (electron volt). Si conocemos la masa del electrón, podemos calcular su velocidad. Lo mismo sucede con los protones, si sabemos que energía alcanzan y conocemos su masa, podemos calcular la velocidad. En general resulta más útil hablar directamente en unidades de energía y no de velocidad ya que es lo que realmente hará la diferencia en el experimento. Ahora bien, 1TeV es equivalente a 1.000.000.000.000eV por lo que la velocidad que alcanzan esos protones en el LHC es alucinante (pero menor que la velocidad de la luz.)
Para los que quieran seguir los eventos en vivo, pueden hacerlo a través de la página del LHC, que seguirá los eventos más importantes segundo a segundo. Si quieren repasar para qué sirve el LHC les dejo el artículo bien completo y fácil de entender de Ciencia Kanija.
Y como no podían faltar, las noticias de rigor de Clarín y La Nación
La materia en el cero absoluto
El cero absoluto, la menor temperatura teóricamente posible, corresponde a doscientos setenta y tres con quince grados Celsius bajo cero (-273,15 ºC) que en la escala termodinámica de Kelvin es cero grados.
Las primeras incursiones en estas esferas límites de la materia tuvieron relación con la experimentación de gases cuya sensibilidad a la temperatura y la presión los convierte en cuerpos ideales para profundizar en los extremos térmicos de la materia.
Modelos científicos
Toda concepción que propone un orden para explicar la realidad perceptible es un modelo que puede ser expresado con palabras, con ecuaciones matemáticas o mediante otras formas de comunicación.
La “doble vida” del electrón
El fenómeno de la observación, que involucra al menos dos elementos, determina físicamente el mundo. Todo lo que vemos y tocamos es el producto de factores latentes en el objeto observado y presentes en las operaciones de lectura del observador. La información se modifica en el pasaje psicológico desde “lo que es en sí” hacia “lo que es para mi”. No hay universo físico, tal como lo comprendemos ahora, más allá de una conciencia que lo determine, no hay nada más que un caos de probabilidad. Este es el paradigma científico de la física cuántica. La "doble vida" del electrón desentrañada por Louis de Broglie deja al descubierto una característica que la hace ser la partícula más intrigante y a la vez, maravillosa.
La Entropía
El hielo derritiéndose es un ejemplo típico del aumento de entropía de un sistema
Escuché muchas veces que se habla de la entropía, pero casi siempre sin ningún fundamento (o pocos) y quizás sea simplemente porque es un tema particularmente difícil de explicar en términos simples.
La entropía es un término que surge de la termodinámica, una parte de la Física que en un principio se dedicó a estudiar el calor y las máquinas que se podían construir; con el tiempo esta disciplina fue cambiando y evolucionando, hasta que se transformó en lo que se conoce como física estadística. Algunas definiciones que la termodinámica había introducido casi como axiomáticas, hoy en día es posible derivarlas de principios más generales, dentro de los cuales se encuentra la Entropía.
El péndulo de Foucault
El péndulo de Foucault es un experimento ideado para demostrar la rotación de la Tierra. Fue ideado por Léon Foucalut en 1851 quién lo llevó a cabo en el Observatorio de Paris primero y algunas semanas después en el Pántheon, donde se lo expuso a cualquier que quisiera verlo.
En 1851 ya era bien sabido que la Tierra rotaba, entonces es lícito preguntarse qué tiene de especial el péndulo y yo creo que es su simplicidad. Primero expliquemos cómo funciona.
Al hacer oscilar un péndulo éste se moverá sobre un plano. En general, el movimiento acabará muy rápidamente y no se notará nada extraño, pero si el péndulo es lo suficientemente grande y pesado oscilará durante varias horas (o días con un montaje apropiado) y se notará que el plano de oscilación varía en el tiempo; el movimiento del péndulo está fijo respecto de las estrellas muy distantes, mientras que la Tierra gira, el resultado es evidente.
Un Laser es la esperanza para el futuro de la fusión
El láser Vulcan concentró la potencia equivalente a 100 veces la producción de energía del mundo en un punto de diámetro de apenas una millonésima de metro. Según informaron los científicos, las condiciones pueden ser creadas por fracciones de segundo. Estos experimentos muestran conceptos que pueden ser clave en la construcción de un reactor de fusión nuclear.
La fusión nuclear es vista como la panacea en un mundo que cada vez requiere de más energía. El combustible en este proceso es deuterio y tritio, dos formas más pesadas del hidrógeno. El deuterio es encontrado comúnmente en el agua de mar, mientras que el tritio puede ser hecho artificialmente. Cuando estos isótopos se combinan, una pequeña porción de masa es perdida y se libera una cantidad colosal de masa. Este proceso ocurre naturalmente en el interior del Sol, donde la presión extrema permite que suceda a 10 millones de grados Celsius. En la Tierra, la temperatura necesaria para producir el mismo efecto es de 100 millones de grados.
Si se demuestra como una tecnología viable, el uso de láseres será rival de la técnica favorita actualmente para iniciar la fusión que es usando imanes superconductores para contener y fusionar núcleos de hidrógeno. Esta técnica está siendo utilizada en el reactor Iter que está siendo construido en Cadarache, en el sur de Francia.
El Reino Unido propuso la creación de una instalación con un láser todavía más poderoso, llamado HIPER, que sería capaz de estudiar la factibilidad de usar la fusión gracias al láser para generar energía. "Hiper es una instalación de gran escala, por lo que debemos confirmar que nuestro entendimiento es correcto," explicó el profesor Peter Norreys, del Laboratorio Rutherford Appleton, donde el experimento fue llevado a cabo.
Más Información | BBC News (inglés)
El lado oscuro de la luz
La luz es un objeto que interesó a los físicos durante milenios y lo continua haciendo. Recién a comienzos del siglo pasado se pudo establecer la dualidad onda-partícula; además se encontró que existe en el universo un límite a la velocidad que se puede alcanzar y es justamente la de propagación de la luz en el vacío, sin contar que es además la fuente de las auroras boreales, y básicamente de la vida en nuestro planeta. Recientemente investigadores de la Universidad de Glasgow y de Bristol, en el Reino Unido, encontraron lo que denominaron el "lado oscuro de la luz", es decir que el campo electromagnético está atravesado por vórtices de oscuridad y además notaron que estas líneas tienen una estructura fractal.
Ya se había notado un fenómeno particular cuando el haz de un láser coherente y monocromático impacta sobre una superficie rugosa: se pueden observar pequeñas zonas de oscuridad y claridad que inclusive parecerían moverse a medida que el observador cambia de posición. Estos puntos oscuros se deben a la figura de interferencia que genera la luz difractada desde diferentes puntos de la superficie. En el artículo publicado por los investigadores británicos describen cómo modelaron la superposición de ondas que lleva a esa figura de interferencia, usando métodos numéricos y experimentales de lo más variados.
Construyen en Michigan el láser más potente del mundo
Si se colocara en el espacio una lente gigante, del tamaño de la tierra, y se enfocara toda la luz del sol en un grano de arena, esa sería más o menos la intensidad que se logra con el nuevo láser construido en la Universidad de Michigan, Estados Unidos. El pulso del láser dura unos 30 femtosegundos (un femtosegundo es la milmillonésima parte de un segundo.) Estas emisiones tan intensas podrían ayudar a los científicos a desarrollar mejores tratamientos contra el cáncer, por ejemplo.
El láser posee una intensidad de 20 mil millones de billones (20.1021) de Watts por centímetro cuadrado, conteniendo 300 Terawatts de potencia en total; eso es 300 veces más potencia que la de la entera red eléctrica de Estados Unidos. Toda la potencia del haz está concentrada en un diámetro de 1,3 micrones, aproximadamente cien veces más pequeño que un cabello humano. Según los investigadores este láser es 2 órdenes de magnitud más intenso que cualquier otro en el mundo.
Controlando pulsos de luz ultra-rápidos: Un gran paso hacia mejores sensores y comunicaciones
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| Jason McKinney, trabaja con un equipo que produce pulsos láser en la Universidad de Purdue. |
Ingenieros de la Universidad de Purdue mostraron como controlar con gran precisión las propiedades espectrales de pulsos de luz ultra-rápidos, un paso hacia la creación de sensores avanzados, tecnologías de comunicaciones más poderosas e instrumentos de laboratorio más precisos.
Los pulsos láser pueden ser vinculados con las luces estroboscópicas usadas en fotografía de alta velocidad para congelar objetos que se mueven a gran velocidad como balas o insectos volando. Estos pulsos de láser, sin embargo, son millones de veces más rápidos que esas luces, durando apenas una billonésima parte de un segundo (entre un picosegundo y un femtosegundo.)
Las propiedades de los pulsos, cuando son representados en un gráfico, toman formas específicas que caracterizan el cambio de la intensidad luminosa del comienzo al fin de cada pulso. Controlar esta intensidad con precisión, que se llama “modelado del pulso”, permitirá a los investigadores dar a los pulsos del láser aplicaciones específicas, dijo Andrew Weiner, profesor de Purdue.
Los investigadores en otras instituciones desarrollaron láseres ultra-rápidos produciendo trenes de pulsos que se dividen en cientos de miles de segmentos, con cada segmento representando una porción diferente del espectro formando un pulso. Los segmentos son llamados de “líneas de peine” porque se asemejan a los dientes de un peine cuando se los representa en un gráfico, y el pulso entero se llama “peine de frecuencia de femtosegundo.”
El premio Nobel en física de 2005 fue dado a investigadores que justamente controlaron las frecuencias de estas líneas y demostraron aplicaciones relacionadas con relojes ópticos sofisticados, que podrían mejorar las comunicaciones, los sistemas de navegación y permitir nuevos experimentos para probar teorías físicas, dentro de otros usos posibles.
En la nueva investigación, los ingenieros de Purdue “dieron forma” a 100 líneas de uno de dichos peines de frecuencia en un solo pulso.
“Todavía hay enormes desafíos tecnológicos por delante, pero realmente vemos 100 líneas como un hito, un gran paso,” dijo Weiner. La investigación se centra en el Laboratorio de Óptica Ultra-Rápida y Comunicaciones por Fibra Óptica de Purdue.
La técnica para dar forma al pulso, llamada generación de ondas ópticas arbitrarias no es nueva. Sin embargo el equipo de Purdue es el primero en lograr darle forma a pulsos de luz de un peine de frecuencia de femtosegundo y en demostrar la técnica en una escala tan pequeña controlando las propiedades de 100 peines espectrales dentro de cada pulso.
Al controlar con precisión esta “fina estructura en frecuencia” de los pulsos láser, los investigadores esperan crear sensores ópticos avanzados que detecten y midan materiales peligrosos o contaminantes, espectroscopia ultra-sensible para investigaciones de laboratorio, y sistemas de comunicaciones basadas en óptica que transmitan volúmenes mayores de información con mejor calidad, aumentando el ancho de banda. Sin embargo, realizar por completo estos objetivos necesitaría controlar entre 100.000 y 1 millón de líneas de peine en cada pulso, dijo Weiner.
El avance de los ingenieros de Purdue permite a los investigadores controlar la amplitud y la fase de líneas individuales, o los puntos altos y bajos de cada línea espectral, representando un paso hacia la aplicación de esta técnica para tecnologías avanzadas.
Fuente: Science Daily
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