NeoFronteras

Un grupo de científicos tiene éxito a la hora de poner un sistema macroscópico en una superposición de estados.

El dispositivo empleado consiste en una lámina vibrante. Fuente: O’Connell y colaboradores .

Una de las varias propiedades “mágicas” del mundo microscópico que describe la Mecánica Cuántica es la superposición de estados. De este modo, un electrón convenientemente preparado puede estar en dos estados de spin distintos a la vez. Pero por alguna razón, cuando nos vamos a objetos más grandes, este tipo de estados superpuestos desaparecen. De ahí la broma de Schrödinger sobre la posibilidad de tener un gato vivo y muerto a la vez. Lo mismo se puede decir del amigo de Wigner.
Como obviamente no vemos gatos de Schrödinger en el mundo clásico y cotidiano que nos rodea, se tuvieron que inventar mecanismos que hicieran que las leyes extrañas de la Mecánica Cuántica (MC) no se dieran en el mundo macroscópico. Así por ejemplo se introdujo la decoherencia, que básicamente dice que se mantendrán las leyes de la MC siempre y cuando no se perturbe mucho al sistema cuántico, de otro modo colapsará hasta un estado clásico. (leer más…)

Sabiendo cómo matemáticamente la luz es dispersada por un objeto opaco se llegar a compensar el efecto y ver a través de él.

Objeto transparente y opaco con sus respectivas matrices de transmisión. Fuente: American Physical Society.

Las personas no son transparentes, al menos no son físicamente transparentes. Si lo fueran se podría mirar a su través y podríamos ver cómo tienen sus órganos internos. En ese caso los estudios de anatomía se tornarían más sencillos e interesantes, pero también se facilitaría enormemente la diagnosis de ciertas enfermedades. No haría falta tampoco recurrir a los dañinos rayos X para saber si hay o no un tumor. Pero la realidad es que la carne humana es opaca.
La razón médica es una buena motivación para el estudio de cómo es la dispersión de la luz en estos casos. Si de alguna manera somos capaces de saber cómo es quizás podamos explorar el interior del cuerpo humano (o un seno sospechoso de contener un tumor) de una manera segura y barata. Aunque esto también tiene importancia en la industria, como en los análisis no destructivos empleados en el control de calidad o, como veremos más adelante, en la alta tecnología microelectrónica. (leer más…)

Logran sintetizar un núcleo de antimateria compuesto por tres nucleones que contiene un quark extraño.

Según el modelo estándar de partículas, la materia se organiza en tres familias. La primera está formada por el quark arriba, el quark abajo (ambos partes constituyentes de neutrones y protones), el electrón y el neutrino del electrón (ambos leptones). La segunda está formada por el quark encantado, el quark extraño, y los leptones muón y neutrino muónico. La tercera familia está compuesta por los quark cima y fondo y los leptones tau y neutrino del tau. Todas estas partículas tienen espín semientero y por tanto son fermiones (que responden a las Estadística de Fermi-Dirac). Para organizar estas partículas están: los gluones (literalmente “pegamentones”) que unen los quarks entre sí, siendo los responsables de la fuerza nuclear fuerte; los fotones, responsables de las interacciones electromagnéticas; y las partículas W⁺, W^– y Z⁰, que controlan las desintegraciones y son las responsables de la fuerza nuclear débil. Estas partículas mediadoras tienen todas espín entero y responden a la estadística de Bose-Einstein, son, por tanto, bosones. (leer más…)

Un experimento realizado con una precisión 10.000 mayor que los anteriores confirma la validez de la Relatividad General.

Trayectorias (no a escala) de los haces de cesio con sus oscilaciones asociadas. Fuente: Nature.

La Física es el paradigma de ciencia experimental, es el ejemplo típico utilizado en todos los tratados de epistemología. En ciencia unos modelos se suceden a otros y, sobre todo en la Física, engloban a los antiguos. Así por ejemplo, la Relatividad, en sus modalidades de Relatividad Especial y General, engloba a la Mecánica newtoniana. Sólo cuando las velocidades son cercanas a la de la luz la Mecánica de Newton y la Relatividad Especial difieren, ganando ésta última. En el mundo cotidiano de bajas velocidades las dos teorías proporcionan los mismos números, los mismos resultados. Aunque siempre podemos recurrir a un acelerador de partículas para comprobar los efectos relativistas con bastante precisión. (leer más…)

Descubren unos mecanismos mecánico cuánticos sorprendentes y fascinantes que se dan durante parte de la fotosíntesis. Parece que un alga inventó la computación cuántica 2000 millones de años antes que los humanos.

Alga Chroomonas. Fuente: NOAA.

Si alguien nos dice que durante la fotosíntesis se utiliza la Mecánica Cuántica no nos debería extrañar lo más mínimo. Al fin y al cabo la célula fotoeléctrica del ascensor o las placas solares del tejado (si es que se tienen) funcionan bajo los mismos principios. La explicación al efecto fotoeléctrico tiene ya 105 años, fue dada por Albert Einstein y por ello recibió el Nóbel de Física. Todo el mundo sabe, por tanto, que la Mecánica Cuántica debe jugar un papel esencial en la fotosíntesis, pero los detalles del proceso se desconocían.
Cuando uno estudia Mecánica Cuántica (MC) por primera vez se decepciona un poco, pues su introducción suele ser fenomenológica. Uno espera ver gatos de Schrödinger y en su lugar ve, como máximo, cuantos de energía y niveles en el átomo de hidrógeno o en el pozo cuadrado. Es decir, a lo más que se suele llegar es a la ecuación de Schrödinger. (leer más…)

Unos físicos proponen un experimento de laboratorio para medir la energía oscura directamente.

Esquema de cómo una densidad de energía oscura no uniforme puede ser detectada. Las regiones en gris son regiones con una pequeña fracción menos de energía oscura. Fuente: Martin Perl y Holger Mueller.

A finales de la década de los noventa los astrofísicos se vieron sorprendidos por las medidas de supernovas de tipo Ia. Este tipo de estrellas en explosión constituyen “candelas estándar” de las que se puede saber su brillo intrínseco. Midiendo el brillo observado se puede calcular la distancia a la que se encuentran. El problema vino del análisis de los datos, pues todo parecía indicar que la expansión del Universo se estaba acelerando. Después del escepticismo general, los científicos se han ido convenciendo de que el efecto de las supernovas es real y que la expansión del Universo se está acelerando, con lo que el Cosmos estará cada vez más diluido hasta que llegue un día en el que carezca prácticamente de materia.
La explicación que se ha dado habitualmente para este efecto, a falta de otra explicación física mejor, es la existencia de una energía oscura (denominada oscura porque ignoramos su naturaleza y que no hay que confundir con la materia oscura) que rellenaría el Universo y que constituiría el 70% de la masa-energía del mismo. Su valor sería de 10^-10 julios por metro cúbico. El efecto de la energía oscura sería similar a una gravitación negativa. (leer más…)

Calculan que en el Universo hay 30 veces más entropía de lo que previamente se creía.

Usted, amigo lector, es una singularidad termodinámica. Representa un alto nivel de complejidad y orden respecto a su entorno. Entorno que se degrada continuamente (y no sólo desde el punto de vista económico y social).
El grado de desorden de un sistema lo podemos medir a partir de la entropía, cuanto más alta sea ésta, más desordenado está dicho sistema. Según el segundo principio de la termodinámica, en todo sistema cerrado siempre aumenta la entropía. Si un ser humano en crecimiento no se degrada es porque exporta entropía a su alrededor, o en otras palabras, no es un sistema cerrado. Conforme nos hacemos mayores los mecanismos biológicos de reparación que mantienen ese orden van fallando y al final morimos. (leer más…)