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La Física de Astropartículas o Astrofísica de Partículas es un campo relativamente reciente de investigación que se dedica al estudio de las partículas elementales de origen astrofísico.

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La física de partículas es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos.

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jueves, 21 de junio de 2012

El CERN podría anunciar el bosón de Higgs en julio

El CERN podría anunciar el bosón de Higgs en julio
Los rumores sobre una posible detección del bosón de Higgs han vuelto a dispararse esta semana. Al parecer el CERN, el gran laboratorio europeo de física, podría estar pensando en realizar el histórico anuncio durante la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (Ichep) que se celebra entre el 4 y el 11 de julio en Melbourne, Australia.

"La línea de meta está clara -escribe el matemático Peter Woit en su blog Not Even Wrong- Hay algo allí que se parece mucho a lo que el Higgs se supone que es". Voit recoge, además, rumores sobre un nuevo "set" de datos que podrían ser los más concluyentes de cuantos se han conseguido hasta la fecha sobre la existencia de la elusiva partícula.

El propio The New York Times aseguraba ayer que un equipo de físicos del CERN lleva varios días reunido para analizar en secreto el nuevo paquete de datos. "Lo que han visto -reza el artículo- nadie lo sabe. Lo que buscan es el principio del fin de la cacería más larga y costosa de toda la historia de la Física, una cacería que ha implicado a varias generaciones de aceleradores de partículas más y más grandes: el rastro de la hipotética partícula que confiere al resto de las partículas su masa. Conocida como bosón de Higgs, es la piedra angular de la física moderna, aunque la confirmación de su existencia lleva ya 40 años eludiendo a los científicos".

Durante el pasado mes de diciembre, la última oleada de rumores sobre el hallazgo del Higgs se materializó en un anuncio del CERN en el que se admitían pistas, pero solo pistas, que parecían apuntar a la existencia de la partícula. Por aquél entonces, los investigadores sólo pudieron confirmar una señal de la categoría "Sigma 3", lo cual significa que aún había un 0,13 por ciento de probabilidades de que las anomalías observadas en las colisiones del acelerador se debieran a una simple "fluctuación estadística" o casualidad.

Pero en el mundo ultrapreciso de los físicos, incluso un 0,13 por ciento de márgen de error es demasiado para hacer un anuncio en toda regla. Para que el CERN pueda anunciar oficialmente el descubrimiento del Higgs, los investigadores esperan a ver señales "Sigma 5", que reducen las probabilidades de error a solo un 0, 000028 por ciento. Por eso, la señal Sigma 3 del pasado diciembre apenas se arrancó tímidas declaraciones que hablaban de "evidencias" sobre la existencia del Higgs.

Pero volvamos a los rumores. Esta vez, parece que los científicos de los dos experimentos implicados (Atlas y CMS) han llegado a ver, por separado, una señal Sigma 4. Y si dos grupos de investigadores diferentes, usando métodos diferentes, han llegado a esos mismos resultados, el CERN podría considerarlos suficientes como para hacer el tan esperado anuncio oficial.

Por supuesto, es necesario tomarse la cuestión con mucha cautela. En el fondo, los físicos de los que parten los rumores no están directamente implicados en los experimentos, y no saben con exactitud cuántos datos han sido analizados desde el pasado mes de diciembre. Los que sí lo saben, como Fabiola Gianotti, portavoz del experimento Atlas, piden encarecidamente que "no crean en los blogs"...

José Manuel Nieves | ABC.es

miércoles, 20 de junio de 2012

Las fases de la Luna afectan a las mediciones del LHC

Las fases de la Luna afectan a las mediciones del LHC
Las fases de la Luna afectan a las investigaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), según ha informado el centro, quien ha explicado que se han descubierto variaciones significativas en los valores de colisión ofrecidos por los dos grandes proyectos de esta instalación, Atlas y CMS. Según ha informado, estas variaciones se deben al poder gravitatorio del satélite, el mismo que también produce las mareas.

Por ejemplo, el efecto gravitatorio de la Luna llena "cambia las órbitas de los protones, y no sólo eso, lo hace de distinta manera a lo largo del paso de las partículas", según detalla el informe científico elaborado por el CERN. Concretamente, midieron la luminosidad instantánea durante la Luna llena del pasado 3 de junio, determinando que, como la «máquina de Dios» es tan larga, la fuerza gravitatoria ejercitada por la Luna no es la misma en todos los puntos y creando distorsiones pequeñas en el túnel. "Los científicos fueron capaces de medir estas deformaciones creadas por las diferentes fuerzas gravitatorias de la Luna a lo largo de todo el diámetro", ha señalado la organización.

Una de la autoras del estudio, Pauline Gagnon, ha explicado que "la atracción gravitatoria de la Luna provoca estas situaciones en los océanos o en la Tierra, pero son pequeñas variaciones que en un planeta no se notan". "Sin embargo, los operadores del LHC lo sienten porque el acelerador es a la vez muy grande y muy preciso", ha apuntado.

El CERN ha explicado que sus proyectos están obligados a hacer correcciones periódicas en las órbitas del haz de protones que viaja en el acelerador para adaptarse a las deformaciones que se han de presentar dentro del túnel. De esta manera pueden desarrollar los experimentos y las mediciones sin los efectos de la interferencia de la Luna.

EUROPA PRESS

sábado, 16 de junio de 2012

Un enorme agujero negro atraviesa el espacio a gran velocidad

Un enorme agujero negro atraviesa el espacio a gran velocidad
Resulta escalofriante, pero es real. Un equipo de astrónomos ha encontrado pruebas contundentes de que un agujero negro masivo está siendo expulsado de su galaxia anfitriona, situada a unos 4 millones de años luz de la Tierra, a una velocidad de millones de kilómetros por hora. Según nuevas observaciones del telescopio espacial Chandra de rayos X de la NASA, el agujero negro errante chocó violentamente con otro agujero y se fusionó, pero el gigante recién formado recibió una fuerte patada de retroceso de las ondas de radiación gravitacionales y salió disparado. La investigación, que aparecerá publicada en breve en The Astrophysical Journal, puede ser la primera prueba de que estos pozos cósmicos, aunque parezca increíble, pueden vagar perdidos por el espacio sin que los hayamos detectado.

«Es difícil de creer que un agujero negro supermasivo que pesa millones de veces la masa del Sol pueda moverse en absoluto, y mucho menos ser expulsado de una galaxia a una velocidad enorme», reconoce Francesca Civano, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA ), responsable del estudio. «Pero estos nuevos datos apoyan la idea de que las ondas gravitatorias - ondulaciones en el tejido del espacio predichas por Albert Einstein, pero nunca detectadas directamente- pueden ejercer una fuerza muy poderosa»

El fenómeno tiene importantes implicaciones para la astronomía. Aunque la expulsión de un agujero negro supermasivo en una galaxia por la emisión de las ondas gravitacionales sea poco frecuente, puede significar que existan muchos agujeros negros gigantes que se mueven perdidos a través de los vastos espacios intergalácticos y que no han sido detectados. «Estos agujeros negros serían invisibles para nosotros -dice Laura Blecha, también del CfA- porque han consumido todo el gas que los rodea después de haber sido expulsado de su galaxia».

El equipo estudiaba un sistema conocido como CID-42, situado en el centro de una galaxia a unos 4 millones de años luz de distancia. Allí, el fantástico telescopio Hubble de la NASA había localizado dos fuentes distintas de luz óptica. Otras observaciones realizadas con telescopios terrestres, como el Magallanes y el Very Large Telescope en Chile comprobaron que los dos objetos se estaban separando a una velocidad de casi 5 millones de kilómetros por hora...

J. de Jorge | ABC.es


martes, 12 de junio de 2012

Físicos dan un nuevo paso para lograr la fusión

Físicos dan un nuevo paso para lograr la fusión
Hace apenas un mes, dos investigadores de la Universidad de Princeton anunciaban una posible solución al desarrollo de la fusión como fuente de producción de energía eléctrica en todo el mundo. La energía de fusión es la que utilizan las estrellas para mantenerse activas y, de poder ser llevada a cabo a gran escala -de momento, solo se ha conseguido de forma experimental, en pequeñas cantidades y con un gran coste económico-, podría suponer una fuente de energía segura, limpia y prácticamente inagotable.

Físicos de todo el mundo trabajan en hacer realidad esta maravilla con un enorme esfuerzo. Pero uno de los mayores problemas de la fusión es poder fabricar un reactor que contenga el plasma a altísimas temperaturas, absolutamente necesarias para que el proceso funcione. Ahora, un equipo de la Universidad de Tennessee, en Knoxville (EE.UU.), ha dado un paso más para solventar esta dificultad. Han probado con éxito una tecnología que podrá aislar las mil toneladas delsolenoide central, un dispositivo capaz de crear una zona de campo magnético uniforme para mantener su interior a 100 millones de grados.

El proceso de fusión une partículas de hidrógeno en vez de dividirlas, al contrario de la energía nuclear, hasta que se convierten en helio, a temperaturas infernales que pueden superar los cien millones de grados. Un reactor de fusión utiliza campos magnéticos para confinar el plasma en su interior, por lo que el solenoide central, el dispositivo que crea ese campo magnético, que consta de varias bobinas gigantes apiladas una encima de otra, resulta indispensable para encender y dirigir la corriente de plasma.

Los investigadores han utilizado una fibra de vidrio y una mezcla química de epoxi líquida a elevadas temperaturas y dura cuando es tratada para crear el solenoide. Esta tecnología ha requerido cuatro años de trabajo...

ABC.es

domingo, 10 de junio de 2012

Los agujeros negros, ¿fuentes de vida?

Los agujeros negros, ¿fuentes de vida?
¿Pueden los agujeros negros supermasivos que hay en el centro de muchas galaxias ser una fuente de vida? Un estudio llevado a cabo por investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian parece indicar que sí. El trabajo, recién publicado en The Astrophysical Journal, sostiene que los gases que escapan de un agujero negro, justo en el borde de su horizonte de sucesos, contribuyen a "sembrar" el espacio de los elementos químicos necesarios para el desarrollo de estrellas, planetas y, finalmente, de vida.

Justo después del Big Bang, el Universo sólo contenía hidrógeno y helio, los elementos más simples que existen. Los materiales más pesados, a partir de los que se pueden formar planetas y seres vivientes, tuvieron que ser "cocinados" en el interior de los hornos nucleares de las primeras estrellas, y dispersados después por todo el espacio para ir formando gradualmente nuevas estrellas y planetas.

En su estudio, los investigadores sostienen que los agujeros negros podrían haber sido cruciales precisamente para este proceso de "distribución" de materiales por todo el Universo.

Ahora bien, cómo puede un agujero negro, cuya principal característica es la de "devorar" todo cuanto le rodea, contribuir a dispersar esos elementos (o cualquier otra cosa) por el espacio? La respuesta está justo en la "frontera" del agujero negro, un límite llamado "horizonte de sucesos" y que supone un auténtico punto de no retorno para cualquier materia (o radiación) que se atreva a cruzarlo.

Una vez superado ese límite, nada podrá ya escapar de la inmensa atracción gravitatoria del agujero negro. Sin embargo, y con la energía suficiente, la materia sí que puede aún escapar justo antes de cruzar ese punto fatídico.

“Una de las mayores cuestiones de la cosmología es averiguar cuánta influencia ejercen los agujeros negros masivos en su alrededor”, afirma Martin Elvis, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y coautor del estudio. “Esta investigación ayudará a responder a esa pregunta”.

Los investigadores, encabezados por Yair Krongold, de la Universidad Nacional Autónoma de México, creen que los "vientos" de materia caliente que proceden de los grandes agujeros negros que hay en los centros galácticos están en condiciones de dispersar, en el vasto espacio intergaláctico, elementos como el carbono y el oxígeno, fundamentales para la vida tal y como la conocemos...

José Manuel Nieves | ABC.es

sábado, 9 de junio de 2012

Confirmado: los neutrinos respetan el límite de velocidad

Confirmado: los neutrinos respetan el límite de velocidad
Los neutrinos enviados desde el CERN, en la frontera franco-suiza, a Gran Sasso, en Italia, se ajustan al límite de velocidad cósmico de la luz. Los responsables de los experimentos del laboratorio subterráneo italiano, incluido OPERA, acaban de presentar en la conferencia Neutrino 2012 de Kyoto las últimas medidas que lo confirman. El CERN ha utilizado tecnología española para mejorar las mediciones.

El director general de Investigación del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), Sergio Bertolucci, presentó hoy en la 25 edición de la conferencia internacional sobre Física de neutrinos y Astrofísica en Kyoto (Japón), Neutrino 2012, los resultados sobre el tiempo de vuelo de los neutrinos desde el CERN hasta el laboratorio de Gran Sasso en representación de cuatro experimentos.

Se trata de Borexino, ICARUS, LVD y OPERA, que han medido un tiempo de vuelo del neutrino consistente con la velocidad de la luz. Esto está en desacuerdo con una medida0que la colaboración OPERA puso a disposición de la comunidad científica para su examen en septiembre pasado, lo que indica que aquella medición se pudo deber a un elemento defectuoso del sistema de fibra óptica que mide el tiempo del experimento.

“A pesar de que este resultado no es tan emocionante como algunos hubieran deseado, es el que todos esperábamos”, dice Bertolucci. "La historia ha cautivado la imaginación del público, y ha dado la oportunidad de ver el método científico en acción: un resultado inesperado es puesto a disposición para su escrutinio, minuciosamente investigado y resuelto en parte gracias a la colaboración entre experimentos habitualmente competidores. Así es como la ciencia avanza”.

El CERN ha utilizado tecnología desarrollada en España para mejorar las medidas de la velocidad de los neutrinos del experimento OPERA. Esta tecnología se denomina White Rabbit, y es capaz de sincronizar hasta 2.000 nodos separados por más de 10 kilómetros con una precisión de un nanosegundo. Ha sido desarrollada por las empresas Integrasys y Seven Solutions, una spin-off surgida de la Universidad de Granada, así como el propio CERN y otros laboratorios.

Según Javier Serrano, responsable del proyecto White Rabbit en el CERN, este sistema “ha sido crucial al menos en OPERA e ICARUS”, otro experimento situado en el Laboratorio Subterráneo de Gran Sasso. Serrano explica que White Rabbit actúa como esquema independiente que se instala en paralelo con el sistema anterior, lo que permite detectar posibles errores. Así, White Rabbit se ha utilizado para garantizar la redundancia del antiguo enlace de sincronización en OPERA (que tuvo el problema de conexión), así como para caracterizar uno de los osciladores OCXO que controla la frecuencia en transmisiones “que, según se descubrió a principios de 2012, no estaba en su frecuencia nominal”.

En ICARUS, que en marzo pasado obtuvo una medida de la velocidad de los neutrinos emitidos desde el CERN hasta Gran Sasso consistente con la velocidad de la luz, White Rabbit se ha utilizado para mejorar la redundancia del antiguo enlace de sincronización, lo cual, afirma Serrano, “permitió afinar las calibraciones de ambos sistemas mediante correlaciones antes del inicio del experimento”.

Transparencia de los resultados

Además de mejorar la redundancia en la sincronización de los tiempos de emisión y detección de neutrinos, otro aspecto que Javier Serrano destaca de la inclusión de White Rabbit al sistema es la “transparencia completa”. “Hemos publicado los datos día a día en Internet para todo el mundo, lo que ha permitido identificar problemas y resolverlos a tiempo para que White Rabbit pudiera hacer estas aportaciones”. El soporte hardware del sistema, y en particular el switch White Rabbit y los nodos en formato PCIe, es completamente abierto, y los diseños se han publicado bajo la licencia de hardware abierto del CERN.

Otros experimentos ubicados en Gran Sasso como Borexino y LVD también aplicarán el sistema White Rabbit. Asimismo, este sistema se ha usado en el CERN para corroborar los resultados del año pasado relacionados con OPERA, donde aseguró la redundancia del antiguo enlace de sincronización (entre el receptor GPS y la extracción en el punto 4 del SPS) y supuso una mejora de la incertidumbre.

Además de los experimentos en Gran Sasso y el CERN, otros laboratorios y experimentos de física de partículas del mundo aplicarán la tecnología White Rabbit: los alemanes DESY y GSI, especializados en física nuclear; el futuro observatorio internacional de rayos gamma CTA (del que España aspira a albergar su sede en el hemisferio Norte) o el telescopio de neutrinos KM3NET, son algunos de los interesados. La participación española en estos proyectos se promueve de forma coordinada desde el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

CPAN | SINC

jueves, 7 de junio de 2012

El Sincrotrón Alba comienza a funcionar

El Sincrotrón Alba comienza a funcionar
Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona y del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona serán los primeros usuarios del sincrotrón ALBA. El equipo estudiará las propiedades magnéticas de nanopartículas que se incorporan a materiales superconductores para mejorar sus propiedades, una investigación orientada a incrementar sustancialmente la eficiencia de la red de distribución eléctrica.

El sincrotrón ALBA se estrena estos días como herramienta de investigación. De las siete líneas experimentales que los científicos podrán utilizar para analizar sus muestras, la primera que se ha puesto en funcionamiento es BOREAS, dirigida al estudio de materiales mediante espectroscopía de rayos X.

Los experimentos, que se llevarán a cabo hasta el próximo domingo 10 de junio, pretenden investigar el comportamiento magnético de determinadas nanopartículas que mejoran las propiedades de las cintas superconductoras, para que puedan transportar con mucha mayor eficiencia elevadas densidades de corriente eléctrica.

Los investigadores del Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), Eduardo Solano y Josep Ros, junto a Jaume Gàzquez, Susagna Ricart y Teresa Puig, del grupo de Superconductores del Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), están estudiando la nanoestructuración de cintas superconductoras crecidas como una fina capa de material cerámico superconductor (YBa2Cu3O7) en la cual se incorporan nanopartículas de óxidos metálicos.

Este material se puede refrigerar con relativa facilidad mediante nitrógeno líquido para mantener las propiedades superconductoras y permite transmitir la corriente eléctrica de un punto a otro casi sin pérdidas, con una eficiencia mucho mayor que los cables eléctricos convencionales, lo que puede revolucionar la manera de transportar energía eléctrica.

En experimentos anteriores se observó que la presencia de nanopartículas generadas in situ en las capas mejora sustancialmente la capacidad superconductora del material ya que fijan los vórtices magnéticos, unos remolinos de campo magnético en el interior del superconductor. Esta fijación produce un transporte de corriente eléctrica más eficiente

Capas superconductoras de bajo coste

Los investigadores están preparando capas superconductoras mediante metodologías químicas de bajo coste que contienen nanopartículas de óxidos metálicos, principalmente magnéticos, previamente preparados. Para comprender la influencia de estos nanomateriales en el comportamiento del material superconductor se necesita conocer la naturaleza magnética de los iones que forman nanopartículas tanto dentro como fuera del superconductor.

Los investigadores de la UAB y del ICMAB-CSIC, junto con el científico Manuel Valvidares de línea de ALBA, estudiarán con luz sincrotrón diferentes muestras para conocer exactamente las propiedades magnéticas de nanopartículas de diferentes tipos de ferrita y descubrir cómo afecta esto el anclaje de los vórtices. Con los datos obtenidos se podrá optimizar la aplicación de las nanopartículas de ferrita para mejorar las propiedades de las cintas superconductoras.

El proyecto ha sido uno de los 50 escogidos entre 203 propuestas de experimentos para utilizar las siete líneas de luz. De estas propuestas, 167 provenían de España, 30 de otros países europeos y el resto de Asia y los Estados Unidos.

ALBA, participado al 50% entre la Administración del Estado y la Generalitat de Cataluña, es un acelerador de 270 metros de perímetro por donde circulan electrones a una velocidad próxima a la de la luz, concretamente, a una energía de 3 GeV y que producen una radiación electromagnética que se utiliza para visualizar muestras a nivel atómico y molecular y analizar la estructura de la materia. Existen siete líneas de luz, cada una de ellas especializada en una técnica experimental diferente.

En la convocatoria a usuarios para el año 2012, la primera que se realiza, se han registrado casi 300 grupos de investigación y más de 600 usuarios individuales, lo que se puede considerar un éxito importante. Las líneas de luz más demandadas, en número de propuestas, han sido las especializadas en cristalografía de proteínas y en ciencia de materiales, en concreto la dedicada a la técnica de difracción de polvo.

Con menos propuestas pero mayor número de horas de acceso solicitadas, se encuentran las de rayos X blandos dedicadas al estudio de superficie de diferentes materiales y sus interacciones y al estudio de materiales con propiedades magnéticas y ferroeléctricas, como la línea BOREAS que ahora entra en funcionamiento. La cantidad de propuestas recibidas sitúa el sincrotrón ALBA al mismo nivel que otras instalaciones científicas similares.

UAB | SINC

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