FÍSICA

Más de mil físicos e ingenieros, listos para construir el futuro gran acelerador

Más de mil físicos e ingenieros de todo el mundo han planeado lo que sería el futuro gran acelerador de partículas para complementar y tomar el relevo, dentro de 20 años, al ya célebre LHC, en el que se ha descubierto la partícula de Higgs.Está listo el diseño de los dos grandes detectores necesarios para registrar las colisiones de partículas y obtener los datos científicos. Lo que no se ha especificado de momento es el coste del proyecto.

“El descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC ha hecho que el ILC sea más necesario aún, ya que podrá estudiar las propiedades de esa partícula en detalle y será, por tanto, una gran máquina complementaria del ya muy exitoso LHC”, ha dicho el director científico del nuevo proyecto, el japonés Sakue Yamada.

A diferencia del LHC y de otros aceleradores potentes (como el Tevatron de Fermilab,Chicago), el ILC no será circular, sino lineal, formado por dos aceleradores enfrentados, que provocarán choques de electrones y antielectrones, en lugar de los protones del LHC. Estará formado por elementos de aceleración superconductores que funcionarán a temperaturas próximas al cero absoluto, y las colisiones de partículas se producirán en el centro de la máquina (de 31 kilómetros de longitud). Los electrones y positrones, al máximo de operación del acelerador, chocarán 7.000 veces por segundo con una energía total de colisión de 500 gigaelectronvoltios, según ha informado el CERN.

El Informe Técnico de Diseño incluye un plan de trabajo para ponerlo en marcha. Como los aceleradores son máquinas que exigen mucho tiempo de diseño, ensayo de tecnología y construcción antes de poder suministrar a los científicos nuevos datos para avanzar en el conocimiento de la naturaleza, cada nueva máquina ha de ser proyectada con suficiente anticipación, aunque la última puesta en marcha, ahora el LHC, tenga aún por delante mucha vida útil e incluso se solape su funcionamiento en el futuro.

Albert Einstein

Albert Einstein nació en Alemania en 1879. Es uno de los mayores cientificos de nuestra historia. Descubrió la Teoría de la Relatividad, la Teoría de la Relatividad   espacial, el Movimiento y el efecto fotoelóctrico. Recibio el Premio  Nobel  de  la Física en 1921 por la Teoria  de  la  Relatividad.  Murio  en 1955  debido  a  una hemorragia interna.

un brazo robótico es movido con la mente

Su sonrisa ha sido la mayor de las recompensas para los investigadores,esta paciente de 58 años, demostraba así su felicidad al beber sin ayuda de nadie por primera vez desde que sufriera el ictus que la dejó paralizada y sin habla hace ya 15 años. Esta hazaña ha sido posible gracias a una interfaz cerebro-ordenador que permite controlar con la mente los movimientos de un brazo robótico.

 El sistema, que también ha probado un varón de 66 años, consiste en un chip implantado en la corteza motora del paciente que registra las señales emitidas por las neuronas para que se muevan, en este caso, el brazo y la mano.

Ese chip está conectado a un ordenador que interpreta la información y la traduce en comandos que envía al brazo robótico para que éste se mueva, reproduciendo los pensamientos del sujeto. Tras muchos años de trabajo, los responsables de este proyecto, liderado por Leigh Hochberg, catedrático de ingeniería de la Universidad de Brown (EEUU) afirmam:

"Nuestro objetivo con estos estudios es desarrollar una tecnología que permita restituir la independencia y la movilidad a las personas con parálisis o amputaciones", 

El nácar, inesperado indicador de temperaturas y presiones del pasado.

El nácar es uno de los materiales más sorprendentes y útiles de la naturaleza. Producido por una multitud de especies de moluscos, es muy usado en la joyería y el arte. Se emplea en instrumentos musicales, muebles, estuches, botones y muchos más objetos. El nácar le otorga una lustrosa iridiscencia a los objetos cotidianos.

En los últimos años, sometiendo el material a las herramientas modernas de análisis científico, los expertos han profundizado en los entresijos de la arquitectura estructural del nácar, y han desarrollado modelos para ayudar a explicar su asombrosa durabilidad: es 3.000 veces más resistente a fracturas que el mineral del cual está hecho, la aragonita.

Ahora, el equipo de Pupa Gilbert, física en la Universidad de Wisconsin-Madison, y su colaborador Ian C. Olson, muestra que el nácar también puede ser aprovechado en beneficio de la ciencia como termómetro y sensor de presión, revelando la temperatura y la profundidad oceánicas bajo las cuales se formó el material.

Todos los demás indicadores de temperatura usados actualmente se basan en análisis químicos y en la concentración relativa de diferentes elementos o isótopos. El nácar podría ser el primer indicador puramente físico, en el cual la estructura microscópica del material indica la temperatura y presión máximas a las que vivió el molusco.

El nuevo estudio fue realizado usando nácar de moluscos modernos, pero el nácar está muy extendido en el registro fósil desde hace unos 450 millones de años. Si las técnicas usadas por el grupo de Wisconsin pueden ser aplicadas al nácar fósil, los científicos podrán comenzar a reconstruir con exactitud un registro mundial de temperaturas y presiones del pasado.

 

 

Robots Termita

El Proyecto de Termitas de Harvard es una iniciativa que busca crear pequeños robots en cantidades, capaces de construir estructuras en conjunto como escaleras y otras edificaciones. En esta ocasión se hizo la demostración del robot Kali, que es capaz de construir escaleras por su propia cuenta, basándose en el transporte de pequeños escalones, los cuales va apilando uno a uno.

Para poder realizar este trabajo, Kali utiliza un sistema posicionamiento y seguimiento de líneas, el cual le permite orientarse y determinar la posición en que debe colocar los bloques necesarios para construir escaleras y así el robot puede subir al siguiente nivel.

Pero más interesante es la forma en que un conjunto de estos robots trabajan de manera cooperativa, pues en una simulación se puede ver que serían capaces de construir una edificación. De ahí que lleven el nombre de robots termita, pues en conjunto, las termitas son capaces de construir edificios enormes en relación a su tamaño.

 

A continuación os dejo con dos vídeos; el primero muestra lo que puede hacer un robot termita trabajando solo y luego otro donde se ve la simulación de un conjunto de robots termita trabajando en equipo. Sin quererlo, estos vídeos me han recordado a los robots que estamos desarrollando en robótica para la competición de First Lego League. Muchas de las actividades que se realizan son parecidas, obviamente, en un nivel más básico, y se realizan de la misma manera, mediante un sistema de posicionamiento y seguimiento de líneas.

 

http://www.youtube.com/watch?v=PtY3LOkxAtc

http://www.youtube.com/watch?v=MmQOEaXIAnU

El acelerador de partículas



                                    

El Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC) es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, sigla que corresponde su antiguo nombre en francés: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza. Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.

Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.

El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Usa el túnel de 27 km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP en inglés) y más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción.

Una vez enfriado hasta su temperatura de funcionamiento, que es de 1,9 K (menos de 2 grados por encima del cero absoluto o −271,15 °C), los primeros haces de partículas fueron inyectados el 1 de agosto de 2008, y el primer intento para hacerlos circular por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre del año 2008. Aunque las primeras colisiones a alta energía en principio estuvieron previstas para el 21 de octubre de 2008, el experimento fue postergado debido a una avería que produjo la fuga del helio líquido que enfría uno de los imanes superconductores.

A fines de 2009 fue vuelto a poner en marcha, y el 30 de noviembre del 2010 se convirtió en el acelerador de partículas más potente al conseguir energías de 1,18 TeV en sus haces, superando el récord anterior de 0,98 TeV establecido por el Tevatrónestadounidense. El 30 de marzo de 2010 las primeras colisiones de protones del LHC alcanzaron una energía de 7 TeV (al chocar dos haces de 3,5 TeV cada uno) lo que significó un nuevo récord para este tipo de ensayos. El colisionador funcionará a medio rendimiento durante dos años, al cabo de los cuales se proyecta llevarlo a su potencia máxima de 14 TeV.

Teóricamente se espera que este instrumento permita confirmar la existencia de la partícula conocida como bosón de Higgs, a veces llamada “partícula de la masa”. La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" delModelo Estándar de la física, pudiéndose explicar cómo las otras partículas elementales adquieren propiedades como lamasa.

 

 

Diseño del CMS collaboration.

Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una teoría de la gran unificación, que pretende relacionar tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad. Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas.

 



 

El pendulo electrico

El péndulo eléctrico es un sencillo dispositivo empleado con fines didácticos para poner de manifiesto ciertos fenómenos electrostáticos. Consiste usualmente en una pequeña esfera de saúco que pende de un hilo de seda y generalmente se utiliza un par de ellos para mostrar como interactúan entre sí. La ligereza de la bola de saúco permite que ésta experimente un gran desplazamiento cuando sobre ella actúan fuerzas electrostáticas al acercársele un objeto cargado. Es un material aislante, pero la presencia de cierta cantidad de humedad (absorbida del aire) combinada con algunas sales propias de la madera del saúco le confieren una pequeña movilidad a la carga eléctrica; esto es lo que hace que la madera (o la semilla) del saúco sea particularmente adecuada para estos experimentos.

Los objetos que se acercan al péndulo se han cargado previamente por frotamiento. El fenómeno de electrización por frotamiento no es más que el paso de electrones de un cuerpo a otro, adquiriendo ambos carga eléctrica de distinto signo. Los materiales utilizados son aislantes ya que al frotar dos conductores cualquier mínimo intercambio de carga queda inmediatamente equilibrado por la conducción en el contacto. Algunos materiales tienen mayor tendencia a ceder electrones, quedando cargados positivamente, como el vidrio, mientras otros tienen tendencia a captar electrones, quedando cargados negativamente, como el ámbar o resina sólida. Cuando frotamos uno de estos cuerpos podemos comprobar que se ha cargado con una sencilla experiencia: si lo acercamos al péndulo eléctrico, la bola de saúco es atraída y si el cuerpo la toca entonces se repelen. La explicación es que al acercar el cuerpo cargado, aparece una cierta acumulación de carga de signo opuesto en el lado más próximo de la bola cuya atracción por la del cuerpo provoca el acercamiento del péndulo; al tocarse, parte de la carga del cuerpo se transfiere a la bola de saúco, acumulándose cierta carga, ahora del mismo signo, en la bola lo que origina la repulsión.

Tanto el vidrio como el ámbar van a producir el mismo efecto sobre un péndulo eléctrico aislado, ahora bien, si tomamos dos péndulos eléctricos próximos entre sí y se cargan por contacto, uno con el vidrio y otro con el ámbar, se observará como se acercan uno a otro. Esto es debido a que se han cargado con carga de distinto signo, el péndulo tocado por el vidrio se ha cargado positivamente y el péndulo tocado por el ámbar se ha cargado negativamente. Ahora sabemos que el ámbar tenía un exceso y el vidrio una escasez, de electrones, pero en la antigüedad la observación del fenómeno anterior u otros análogos sólo permitió establecer la existencia de dos tipos distintos de “electricidad” (curiosamente denominaron “positiva” al tipo que poseía el vidrio y “negativa” a la del ámbar, cuando en realidad el exceso (de electrones) seguía la regla inversa: esta convención arbitraria se ha mantenido por comodidad hasta nuestros días).

Si el experimento anterior se realizase tocando ambos péndulos con el mismo cuerpo veremos que, en lugar de atraerse como antes, ahora se repelen; se han cargado con carga del mismo signo.

Descomposición de la luz

Los hemisferios de Magdeburgo

Esta foto, tomada hace tres años (en el 2005) en el Parque de las Ciencias de Granada, recoge el mismo experimento que se realizó en 1654 en la ciudad alemana de Magdeburgo. Se intenta separar, con la fuerza de 16 caballos a cada lado, los hemisferios de una esfera a los que se le ha extraído el aire. No se consiguió.

El aire de la atmósfera y el del interior de cualquier otra esfera ejercen una fuerza sobre la superfucie de ésta. Si se extrae casi todo el aire del interior (y se deja, digamos, un 10%), las fuerzas de la atmósfera sobre la superficie que comprimen son muchísimo mayores (del orden del peso de siete toneladas) que las del aire interior que exprime.

Sustancia Química

Una sustancia química es cualquier material con una composición química definida, sin importar su procedencia. Por ejemplo, una muestra de agua tiene las mismas propiedades y la misma proporción de hidrógeno y oxígeno sin importar si la muestra se aísla de un río o se crea en un laboratorio.

Nubes lenticulares

Una nube lenticular (técnicamente: Altocumulus lenticularis, es una nube de forma lenticular, como lo indica su nombre, o de platillo o de lente convergente. Estas nubes son estacionarias, y se forman a grandes altitudes en zonas montañosas y aisladas de otras nubes. Suelen pertenecer a las formas cirrocúmulo, altocúmulo y stratocúmulo.

Entre los montañistas estas nubes son consideradas como presagio de tormenta.

Los pilotos de planeadores continuamente buscan este tipo de nubes porque el sistema atmosférico que las forma involucra grandes movimientos verticales de aire, y el lugar preciso donde se encuentra el aire ascendente es muy fácil de predecir observando la orientación de la nube. El récord mundial de vuelo a vela de distancia: 3.000 km, y de altitud: 14.938 m, se obtuvieron con este tipo de nubes.

Los pilotos de aerolíneas las evitan debido a la turbulencia creada en los sistemas de rotor.

Estas nubes, muchas veces han sido confundidas con OVNIs o platos voladores, debido a su característica forma de plato o lenteja.

Ad eternum... (2)

Ad eternum...

Creo que esta imagen se puede clasificar en la categoría de Física, pero hay tantas imágenes de fractales que quizás se debiera cear una categoría sólo para ellos. Esta imagen es del conjunto de Mandelbrot, y la fuente (no sé quién es el artista) es un tal Wolfang Beyer, de una página web llamada Welt der Physik. Para quien no lo sepa, un fractal es un conjuto semi-geométrico cuya estructura se va repitiendo hasta el infinito. Se puede dar en la naturaleza, aunque el fractal más estudiado, el conjunto de Mandelbrot, se define con una algoritmo recursivo. Mucha gente piensa que la imagen coloreada de un fragmento del fractal es artística, aunque yo pienso que no lo es tanto; sin embargo, respeto a la gente que se dedica a ello.