Ciencia y tecnología. En busca de un puente hacia el mundo cuántico

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En busca de un puente hacia el mundo cuántico

La ciencia ficción no tiene nada por encima de la física cuántica cuando nos presenta un mundo laberíntico que puede enredar la mente si se intenta entenderla.


Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona (Arizona State University –ASU–), sin embargo, cree que han abierto una puerta a una visión más clara de cómo el mundo común y corriente, que experimentamos a través de nuestros sentidos, emerge del mundo cuántico etéreo.

Photo: ASU

Los físicos llaman a nuestro entorno familiar de todos los días, el mundo clásico. Ese es el mundo en el que nosotros y las cosas que nos rodean parecen tener características mensurables tales como masa, altura, color, peso, textura y forma.

El mundo cuántico es el mundo de los componentes elementales de la materia, los átomos. Los átomos son combinaciones de neutrones, protones en el núcleo, y electrones ligados a éste por atracción eléctrica.

Pero la mayor parte del espacio que ocupa un átomo –más del 99 por ciento de él– es espacio vacío, lleno de energía invisible.

Así, desde una visión cuántica del mundo, nosotros y las cosas que nos rodean somos, en su mayoría, espacio vacío. La manera en que experimentamos nosotros mismos y otras cosas en el mundo clásico es, en realidad, "una interpretación del mundo que nuestro cerebro hace con la información que le llega a través de nuestros sentidos", dijo el profesor de ASU Regentes David Ferry.

Desde hace más de un siglo, los científicos e ingenieros se han esforzado por llegar a una conclusión satisfactoria sobre el eslabón perdido que une los mundos clásico y cuántico y que permite un enlace entre ese mundo, en su mayoría espacio vacío, con el mundo familiar que experimentamos a través de nuestros sentidos.

Una hipótesis propuesta, basada en estas interrogantes, se ha ensayado en una tesis escrita por Adam Burke para obtener su doctorado en ingeniería eléctrica en 2009 de ASU’s Ira A. Fulton Schools of Engineering.

Para tratar de elaborar una respuesta a algunas de las preguntas, Burke se unió a Ferry, profesor de la Facultad de Informática, Electrónica e Ingeniería de la Energía; Tim Day, quien recientemente obtuvo su doctorado en ingeniería eléctrica de la escuela, el físico Richard Akis, un profesor investigador asociado de la escuela; Gil Speyer, un científico asistente de investigación para las escuelas de ingeniería "High Performance Computing Initiative; y Brian Bennett, un científico de materiales con el Laboratorio de Investigación Naval.

El resultado es un artículo publicado recientemente en la revista de investigación Physical Review Letters y presentado en PhysOrg.com, un sitio web sobre noticias de investigación de la ciencia y tecnología. En él se describe la transición del mundo cuántico al mundo clásico como un proceso "decoherencia" que implica una especie de progresión evolutiva algo análogo al concepto de la selección natural de Charles Darwin.

Los autores construyeron sobre dos teorías llamadas decoherencia y darwinismo cuántico, ambas, propuestas por el investigador Wojciech Zurek de Los Alamos National Laboratory.

El concepto de decoherencia sostiene que muchos estados cuánticos "colapsan" dentro de  una "amplia diáspora", o dispersión (¿de probabilidades?), mientras están interactuando con el medio ambiente. A través de un proceso de selección, otros estados cuánticos llegan a un estado final estable, llamado un estado puntero, que es "lo suficientemente formal" (en analogía a la "supervivencia del más apto" en términos darwinianos) que es transmitido a nuestro medio ambiente sin colapsarse.

Estos estados simples, con la energía más baja, pueden, entonces, hacer copias de alta energía de sí mismos que pueden ser descritos por el proceso darwiniano y ser observados en la escala macroscópica del mundo clásico.

Los experimentos surgieron del uso de microscopía avanzada y abrieron la puerta para obtener imágenes de los llamados puntos cuánticos.

Burke, ahora, que está haciendo la investigación, en un programa post-doctoral en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, Australia, lo explica así:

“Imagine el punto cuántico como una mesa de billar en la cual los contactos, de punto cuántico, son dos aberturas por las que una pelota puede entrar o salir del punto, y las paredes interiores del punto actúan como parachoques.

“Si no hubiera fricción sobre la mesa, una bola de billar con una trayectoria inicial, se quedaría rebotando entre los muros hasta que, eventualmente, encontrará una salida y dejaría el punto cuántico (esta es la parte decoherencia).

“O puede ser que su movimiento se estabilice en una trayectoria que no encuentre las aberturas, por lo que sería, entonces, un estado puntero de sobrevivencia, lo que es llamado un estado de diamantes”.

Una diferencia entre la física clásica, de las bolas de billar, y la física cuántica, de los electrones, es que, un electrón, puede encontrar un túnel de "espacio de fases prohibido" y entrar en ese estado de diamantes, mientras que una bola de billar que entra desde fuera de los puntos no puede ser capaz de alcanzar esta trayectoria de diamante.

Es esta trayectoria clásica aislada, y la acumulación de una amplitud de funciones de onda electrónica a lo largo de esa trayectoria, que se conoce como una función de onda con cicatrices.

Para medir experimentalmente estas cicatrices, imagínese que no podemos ver el interior de las paredes de nuestra mesa de billar, pero podemos contar con la salida de las bolas de billar de la mesa. Esto es lo que normalmente se mide con la conductancia del punto cuántico y su entorno.

"Nosotros medimos la corriente a través del punto, el número de ‘bolas de billar’ por segundo que pasan, para tratar de ver cómo cambia cuando pasamos nuestra sonda alrededor de la ‘mesa de billar’”, dijo Ferry.

Por otra parte, está la prueba de la puerta con el microscopio de barrido, que aplica un pequeño campo eléctrico. Esto puede ser descrito como un pequeño parachoques circular sobre la mesa de billar que se puede mover alrededor dentro del punto.

Este pequeño "parachoques" está entrecruzado de izquierda a derecha y de arriba abajo sobre el área de interés. Si una bola está viajando a lo largo de este patrón de diamante es alterada por el parachoques cuando la trayectoria cruza la trama.

Piense en el rasterizado (1) como la forma en que se trabaja una imagen televisiva, con un patrón de líneas de exploración que cubren el área en la cual se proyecta la imagen, o establecer una o varias líneas horizontales compuesta de píxeles individuales que se utilizan para formar una imagen en una pantalla de computadora. Cuando esto sucede, la pelota rebota en la perturbación, y toma un nuevo rumbo en el punto de acoplamiento hasta que, finalmente, sale por una de las aberturas y puede medirse. El cambio en el movimiento de la bola aparece como un cambio en la conductancia (2) –el número de bolas pasando por las aberturas en un momento dado–.

Ferry explica: "Con la microscopía de barrido de la puerta, hacemos un seguimiento cuando estos cambios ocurren dentro de las exploraciones, y se espera que nos dé un mapa de las funciones de la onda de cicatrices correspondiente a los estados punteros".

“Los datos provenientes de los experimentos, del equipo de Zurek, apoyan las teorías de la decoherencia cuántica y darwinismo”, dijo Burke.

Ferry dijo que estos hallazgos son sólo un paso en un proceso que está abierto a conjeturas, pero que apuntan como una "pistola humeante" hacia la existencia de este darwinismo cuántico y a una nueva visión en la búsqueda de evidencias de cómo es la transición de la mecánica cuántica a la teoría clásica del mundo que conocemos como real.

Si usted puede entrever en su mente estos conceptos, dijo, "Abre la puerta a una comprensión más profunda de lo que realmente está pasando" en el centro de la realidad física.

(1) La rasterización es el proceso por el cual una imagen descrita en un formato gráfico vectorial se convierte en un conjunto de píxeles o puntos para ser desplegados en un medio de salida digital, como una pantalla de computadora, una impresora electrónica o una imagen de mapa de bits (bitmap) (http://es.wikipedia.org/wiki/Rasterizaci%C3%B3n)
(2) Se denomina conductancia eléctrica (G) de un conductor, a la inversa de la oposición que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones en su cuerpo, es decir que la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica.
No debe confundirse con conducción, que es el mecanismo mediante el cual la carga fluye, o con la conductividad, que es la conductancia de un material específico. (http://es.wikipedia.org/wiki/Conductancia_el%C3%A9ctrica)
Fuente: Seeking a bridge to the quantum world por Jorge Franchín 7/14/2010 07:20:00 AM Arizona State University

Salud
Valram

Herramienta auxiliar para la traducción:
(http://www.google.com.mx/language_tools?hl=es)

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Ciencia y Tecnología. Última propuesta teórica: Los agujeros negros no existen

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Última propuesta teórica: Los agujeros negros no existen

Gerard 't Hooft, premio nobel de física afirma, en su último modelo teórico del universo, que los agujeros negros y singularidades del espacio-tiempo no puede existir.
Uno de los grandes desafíos de la ciencia moderna es unir nuestra concepción sobre el universo a gran escala con nuestros conceptos de su funcionamiento a nivel de partículas elementales, es decir, combinar la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica en una única teoría que explique el funcionamiento integral del universo.
Actualmente, la Teoría de Cuerdas, proveniente del pensamiento cuántico, explica la fuerza de gravedad como un subproducto de la complejidad, y forma parte de los fenómenos conocidos como emergentes.
El problema con estos “fenómenos emergentes”, es que son formulados para “ir de acuerdo” con nuestras ideas intuitivas sobre la causalidad; es decir, que un efecto debe ser precedido por su causa. Al menos, así es como el ganador del Premio Nobel de física Gerard ‘t Hooft presenta las cosas.
Para explicarlo, ha diseñado un modelo del universo que, en todo momento, conserva la el principio de causalidad (en la teoría cuántica, los efectos no necesariamente son precedidos por una causa, es decir, la causalidad deja de tener vigencia) y tiene algunos efectos colaterales interesantes. La propuesta fundamental de su idea es aceptar un nuevo tipo de simetría en el universo.
La simetría es una propiedad de un sistema que lo mantiene sin cambios bajo cualquier transformación; por ejemplo, las leyes de la física deben mantenerse constantes bajo cualquier cambio en la posición o dirección en el espacio. Es una idea enormemente poderosa.
Gerard ‘t Hooft propone que, para conservar la idea de causalidad en una Teoría de la Gravedad Cuántica, tenemos que aceptar la idea de una simetría de escala. En otras palabras, las leyes de la física son las mismas independientemente de la escala. También introduce la idea de “complementariedad de agujeros negros” en la cual un observador dentro de un agujero negro ve el universo de una forma distinta a un observador fuera del agujero.
Las consecuencias son explicadas por t’ Hooft de la siguiente manera:
“Si añadimos esto a nuestro conjunto de transformaciones de simetrías, agujeros negros, singularidades espacio temporales, y horizontes desaparecen”.
A cambio, mantenemos intacta la idea de causalidad.
Independientemente de la gran visión que esta interpretación representa para el pensamiento humano, la gran pregunta y lo verdaderamente importante es si el nuevo universo de ‘t Hooft guarda alguna relación con la realidad en que vivimos nosotros.
Nuestra realidad teórica es que la existencia de los agujeros negros está bien aceptada por la comunidad científica. Los astrónomos pueden ver sus efectos gravitatorios. Y, aunque nadie ha observado directamente un agujero negro o la radiación de Hawking que los físicos suponen que emiten, pocos dudan de que se acumularán las pruebas a favor.
La respuesta a la pregunta de cómo unir la física de lo muy grande con la física de lo muy pequeño, dice ‘t Hooft que no hay diferencias entre ellos.
Salud
Valram
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Ciencia y Tecnología. ¿En conquista de otros planetas?

Por: Avatar Gs21 - > Te invito a visitar mi blog y conoce más sobre el tema
Viaje a otras Galaxias
Es sabido que actualmente la humanidad se transporta mucho mejor por todo el planeta y cada vez siguen evolucionando en este campo, algo que siglos atrás hablar de esto a las personas de esa época, sería de ciencia ficción.

Seguramente de aquí a varias décadas el transporte habrá cambiado mucho, ahora el reto es viajar a su vecindario: el sistema solar.
Entre los progresos y tecnologías que marcarán nuestra vida, cambiarán el funcionamiento de la sociedad y expandirán los horizontes humanos, figura la exploración mediante satélites astronómicos de los planetas gigantes descubiertos en las profundidades de cosmos girando alrededor de estrellas similares al sol y que podrían estar acompañados de otros cuerpos similares a la Tierra, esperando encontrar vida.
En opinión de los expertos, la exploración mediante naves no se limitará a Marte, ya que los viajes de sondas interplanetarias serán a destinos cada vez mas lejanos, gracias a los nuevos sistemas de propulsión, que superan las limitaciones de los actuales combustibles químicos, como los motores iónicos (propulsados por unas partículas eléctricas denominadas iones) y los cohetes de fusión nuclear (una energía menos contamínate).
¿Será posible la terraformación?
Jack Williamson en su libro seetee shock año 1949, había propuesto este concepto y retomado por el reconocido astrónomo Carl Sagan (1934-1996) en el artículo The Planet Venus publicado en la revista Science en 1961.
El tambien escritor imagino plantar la superficie de Venus con algas que absorbieran el dióxido de carbono y redujeran el efecto invernadero hasta que la temperatura de la superficie permitiera la vida humana. Esta hipótesis no es viable debido a que ese planeta cuenta con demasiada atmósfera que procesar y fijar.
Sin embargo, el término resurgió cuando se pensó en transformar Marte y hacerlo un lugar habitable para el ser humano, en especial cuando se descubrió que hace 4,000 millones de años el planeta rojo pudo tener un clima cálido y húmedo, posiblemente con vida.
Científicos de la NASA ya trabajan en un tipo de ingeniería planetaria que permita la modificación de las condiciones térmicas y atmosféricas de Marte.
Aunque parece una historia de ciencia ficción, los especialistas lo consideran viable debido al conocimiento que se tiene acerca de nuestro mundo. Una de las ideas más fuertes se refiere a la posibilidad de calentar el planeta y alterar su atmosfera.

¿Qué limitará vivir en otro planeta?

Uno de los elementos importantes de la literatura de ciencia ficción es este viejo sueño de vivir en otros planetas y uno de los proyectos mas ambiciosos de las agencias espaciales del mundo, sobre todo de la NASA, quienes ya investigan como será posible colonizar otros planetas.
Aunque la materialización de este sueño podría tardar décadas, antes los científicos deben resolver un factor trascendental para llevar cabo sus proyectos: el transporte. Éste es usualmente el factor que limita los esfuerzos espaciales porque los costos de los lanzamientos actuales son muy elevados, de 5,000 a 30,000 dólares por kilogramo desde la Tierra a la órbita baja terrestre, además del tiempo en llegar a un objetivo.
Si tenemos en cuenta que hoy alcanzar Marte significa un viaje de seis a siete meses para las sondas enviadas, una nave de transporte demoraría mucho más. Sin embargo, los científicos consideran que la colonización del espacio es un paso deseable y tal vez inevitable en el futuro de la humanidad debido a que se trata del planeta más alcanzable desde la Tierra.
Queda ver que nuevas tecnologías descubrirán el día de mañana la mente de futuros genios en ciernes y que en una reacción en cadena en combinación de nuevos descubrimientos y tecnologías, empiece a ser viable este sueño que por el momento es de ciencia ficción.
-Avatar Gs21
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Ciencia y Tecnología. En los límites del Universo

Por: Navarrete B. Gabino - > Ciencia y Ficción

Cuando leía sobre estos temas hace unos 13 años en revistas y libros que aunque no eran las tareas asignadas para la escuela, le dedicaba tiempo porque me interesaba mucho, me atraía como la atracción de los imanes. Había mucha expectación sobre lo que sería el siglo 21 a escasos años de iniciar. El siglo XX llegaba a su fin y entonces pensaba en todo lo que se abarcó sobre avances científicos, inventos del siglo XX, escritores del siglo XX, descubrimientos, experimentos y tecnología.

Solo en este campo de la ciencia y la tecnología era sobre lo que estaba absorto leyendo y leyendo que de momento no me acuerdo mucho y solo repasando y volviendo a estudiar volvería a recordar. Entonces adopte un termino como alias para mí, el Avatar Gs21, un personaje para mí ficticio donde me imaginaba a mí mismo como un ser parte androide, con solo la estructura cerebral alojado en dicho cuerpo con la capacidad de emular en operaciones por segundo a la computadora más potente que aun no se habría inventado a finales de siglo 21, claro que este concepto no es nuevo y de ahí tome tal imaginación, antes había leído en un apartado de ciencia ficción que así seria posible vivir indefinidamente, contando solo con el cerebro como parte humana en un cuerpo metal-platino, ya que el cerebro es el miembro maravilloso del cuerpo humano que no se puede explotar al 100 por ciento durante la vida de un ser humano, así viviera 1,000 años. 

Bien, aquellas imaginaciones juveniles de finales de siglo XX fueron producto de tanta lectura jeje, como cualquier otro, creo yo. Y eso no era nada, aún tengo para rato para develar tantas imaginaciones e ideas que se me vienen a la mente y otras más renovadas a los nuevos tiempos como del Avatar Gs21 que me adopte en aquel tiempo. Ahora, hablando de este Avatar me imaginaba las posibilidades más allá de este siglo 21, 22, 23 en fin… y conocer los limites del universo, tema que recuerdo en parte y que a continuación escribo de lo que leí en libros y revistas por ese entonces:

¿Donde se situarán los límites del universo en el año 2100?

Los conocimientos que habrá alcanzado el hombre para entonces sobre el cosmos son difíciles de imaginar. Sin embargo, por las tendencias científicas actuales podemos prever que misterios se resolverán en este siglo XXI: la teoría del campo unificado, el esclarecimiento de la materia oscura, la reproducción en la tierra de los hornos nucleares de las estrellas… ¿Resultará ser el universo en su conjunto un proyecto cósmico que se autoorganiza y se marca sus propios fines?

La visión que obtendremos de él será radicalmente distinta de la actual. Según el renombrado físico teórico Paul Davies, “a la vista del estado presente de la física, es legitimo considerar que se puedan encontrar extensiones o modificaciones de las leyes establecidas que incorporen a nivel fundamental la capacidad de la materia y de la energía a autoorganizarse por sí mismas”.

La gran mayoría de los científicos en el siglo XX han mantenido que todos los fenómenos físicos se explican por el comportamiento mecánico de cada uno de sus elementos constituyentes, que el universo se comporta de acuerdo con leyes reduccionistas, en base al estudio de casos ideales y sencillos, prácticamente inexistentes en el mundo real. Los científicos de fines de este siglo XXI posiblemente no pensarán así. “El todo es mayor que la suma de sus partes”, dirán, “cualquier acontecimiento está relacionado con todos los demás”; “el modelo del universo que tenían en el siglo XX no era más que un caso muy particular del verdadero, más complejo y creativo”.

Ilya Prigogine, premio Nobel de Química, se sentiría a gusto con esa comunidad científica del futuro. Ha propuesto una modificación de las leyes microscópicas. Pretende que debemos centrarnos en los problemas de la biología y la química, para lograr entender la complejidad de la naturaleza y descifrar así como a partir del caos se generan las estructuras, el orden. Su universo es rabiosamente innovador y antireduccionista. Prigogine también cree que se probara que el cosmos tiene voluntad propia, al menos en determinados periodos evolutivos.

Brillantes físicos como Stephen Hawking, Sidney Coleman y el hispano Juan Pérez Mercader, auguran un esplendido siglo XXI a la cosmología cuántica al universo como un todo. Esta poderosa herramienta científica es posible que contribuya a explicar la creación del mundo a partir de nada, el misterio de la materia oscura, el problema de la constante cosmológica, los atajos en la dimensión espacio-tiempo y la comunicación con universos paralelos. Era lo que se decía a finales del anterior siglo XX, ahora ya hay nuevos avances que después en siguientes artículos se postearán de los nuevos descubrimientos, así como del avance científico que nos ofrecen estas incansables mentes de genios comprometidos. Y mientras aun en vida podamos estar en pie y viviendo la vida como tú sientas que eres feliz; estamos a las expectativas con sorpresa y entusiasmo de estos avances con las noticias día a día sobre el mundo y el universo en que nos toco vivir.

- Navarrete B. Gabino

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Ciencia y Tecnología. El Hubble observa, en luz visible, un planeta en órbita de otra estrella

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Por primera vez se detecta con luz visible a un planeta extrasolar en su órbita alrededor de su estrella. El telescopio Hubble de la NASA, observó a Fomalhaut b de, aproximadamente, tres veces el tamaño de Júpiter y tarda alrededor de 872 años terrestres en dar una circunvalación completa en torno a Fomalhaut en el hemisferio sur del cielo, esta estrella se localiza a 25 años luz de nosotros en la constelación de Piscis Australis (Pez del Sur).




Desde la década de 1980, el sistema Fomalhaut es sospechosa de albergar planetas, desde que se encontró un exceso de polvo en sus alrededores, evidencia clara de la formación planetaria.
En 2004 el telescopio Hubble, utilizando la Cámara de Alta Resolución (High Resolution Camera), que "eclipsa" las estrellas eliminando su brillo para poder observar objetos muy tenues que las orbitan, expuso con claridad un anillo de residuos protoplanetarios de unos 34,600 millones de kilómetros de diámetro con una orilla interna perfectamente definida.
A 2,900 millones de kilómetros de esa orilla interna de residuos, el Hubble fotografió una fuente de luz mil millones de veces más débil que la estrella Fomalhaut, lo que fue identificado como el plantea Fomalhaut b
Para obtener mayor información: Hubble Directly Observes a Planet Orbiting Another Star (http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/fomalhaut.html)
Salud
Valram
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Ciencia y Tecnología. Primera foto de un planeta que gira en torno a una estrella como el Sol

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Astrónomos de la Universidad de Toronto han dado a conocer, posiblemente, la primera foto de un planeta alrededor de una estrella como el Sol.

La foto de la estrella 1RXS J160929.1-210524, a unos 500 años-luz de la Tierra, muestra un astro que la acompaña y, de acuerdo a todos los síntomas, tiene una masa lo bastante baja como para ser un planeta, fue tomada por el Telescopio Gemini Norte de Mauna Kea, en Hawai.

Los datos espectrales parecen confirmar la naturaleza planetaria del astro compañero, con una masa de alrededor de ocho veces la de Júpiter, gira alrededor de su estrella a una distancia aproximada de 330 veces la que existe entre la Tierra y el Sol.

David Lafrenicre, uno de los autores del estudio, señala que es “…la primera vez que hemos visto directamente un objeto de masa planetaria en una probable órbita alrededor de una estrella como nuestro Sol”
La sorpresa es el descubrimiento de un planeta tan lejano a su estrella (en comparación, Plutón, el más lejano de nuestro sistema solar, está a unas 30 veces la distancia Tierra–Sol), lo que representa un dilema en los modelos teóricos de la formación de las estrellas y los planetas, sin embargo, da nuevas evidencias de la gran diversidad de los mundos que hay en el universo.

La confirmación definitiva de la existencia de este sistema estelar tardará todavía unos dos años, en virtud de que aún no se ha comprobado fehacientemente, a pesar de la fuerte evidencia, que, efectivamente, el “planeta descubierto” se esté moviendo junto con su estrella a través del espacio.

Para conocer más: First picture of likely planet around sun-like star unveiled.

Salud
Valram

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