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El Gran Colisionador de Partículas regresa con más energía que nunca

Fuente: CERN

El Gran Acelerador de Partículas está funcionando nuevamente después de la pausa que hizo durante el periodo invernal.

El pasado jueves 29 de marzo, rayos estables de protones colisionaron unos con otros en cuatro posiciones de observación.

La energía que produjo este choque en estos racimos de partículas subatómicas fue de unos 8 billones de electrovoltios: ¡todo un récord!.

Los científicos esperan que el gran aumento que el acelerador ha tenido en cuanto a sus capacidades incrementen de forma significativa las posibilidades de descubrir una “nueva física”.

La gran expectación se centra sobre todo en el hecho de confirmar o negar la existencia del bosón de Higgs, la partícula elusiva que podría ayudar a explicar por qué la materia tiene masa.

“La experiencia de dos muy buenos años a 3.5 TeV (tera electrón-voltio) por rayo nos da la confianza para incrementar la energía para este año sin ningún riesgo para la máquina”, explicó Steve Myers, quien es el director de aceleraciones y tecnología en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN).

“Ahora les queda a los experimentos aplicar de la mejor manera el potencial que les estamos ofreciendo”, señaló.

Desde su primer encendido en 2008, los operadores del Gran Colisionador de Hadrones han incrementado de forma cautelosa la energía contenida en cada uno de los cientos de miles de protones que se han enviado a lo largo de los 27 kilómetros de circunferencia del colisionador, el cual se encuentra justamente debajo de la frontera entre Suiza y Francia.

Ahora se ha planeado que el colisionador recolectará datos hasta noviembre, para luego ser actualizado durante un “apagón” que durará 20 meses con la intención de incrementar su potencial para lograr alcanzar 14 trillones de electrovoltios o teraelectrovoltios que implica otro nuevo salto en cuanto a su capacidad para hacer chocar protones. Esta energía se piensa alcanzar en 2014.

Por otra parte, los equipos que trabajan en los dos detectores más importantes del Acelerador anunciaron a finales del año pasado que habían logrado ver algunas pistas del Bosón de Higgs, pero sin llegar a afirmarlo con toda certeza.

Lo que sí es un hecho es que, haciendo funcionar al Gran Colisionador a energías más altas, la probabilidad de encontrar al Bosón de Higgs en los restos de una colisión de protones aumentarán considerablemente.

“El incremento de energía se traduce en maximizar el potencial de descubrimiento del LHC”, dijo el director de investigación del CERN Sergio Bertolucci, quien luego recalcó: “Y en ese sentido, 2012 parece ser un año de cosechas para la física de partículas”.

TRADUCCIÓN Y EDICIÓN DE Julio García.

FUENTE: BBC

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Un nuevo vídeo reproduce cómo se escucha el Sol cuando emite partículas al espacio

Un nuevo vídeo capturó el frenético sonido que produce una tormenta solar, basado en datos grabados por dos sondas espaciales mientras eran bombardeadas por partículas cargadas durante una reciente erupción del Sol.

El material se compone por audio e imágenes que muestran al Sol a principios del mes de Marzo de este año, cuando produjo una gran erupción considerada como la más grande en ocho años. La tormenta desató una onda de plasma solar y partículas energéticas, las cuales fueron grabadas por dos sondas: la Messanger (que orbita alrededor de Mercurio) y por el Observatorio Heliosférico y Solar (SOHO).

El creador del vídeo se llama Robert Alexander, un estudiante de doctorado de diseño científico de la Universidad de Michigan en Estados Unidos, quien utilizó una técnica que sonidificó las medidas realizadas por ambas naves con el objetivo de explicar cómo, representando información en forma de ondas sonoras, es posible ayudar a los científicos con los análisis y la extracción de datos.

La sonidificación -como hemos dicho- es un proceso que consiste en convertir información y datos en sonido. Ésta práctica suele ser utilizada en los Contadores Geiger que se encargan de detectar radiación y que emiten pequeños “clicks” cuando son expuestos a partículas de altas energías. Mientras que la sonidificación no es generalmente utilizada para detectar patrones en conjuntos de datos, los científicos del Grupo de Investigación Heliosférica están interesados en probar sus potenciales beneficios.

La sonda Messanger de la NASA -que orbita alrededor de Mercurio- es la responsable de capturar el Viento Solar para luego ser analizado.

“Robert nos está dando otra herramienta de investigación”, afirmó Jim Raines quien dirige la misión como Ingeniero de Operaciones en el Laboratorio de Investigaciones Físicas del Espacio en la Universidad de Michigan. “Estamos acostumbrados a mirar líneas onduladas en gráficas e imágenes, pero los seres humanos son muy buenos escuchando cosas. Nos preguntamos si hay un camino para buscar cosas en los datos que son difíciles de ver”.

Alexander comenzó traduciendo 90 horas de información en bruto en ondas de audio, para luego ajustar la velocidad de reproducción y ejecutarla a través de una serie de algoritmos. Sin disminuir la velocidad de reproducción, varios días de valiosa información pudieron ser comprimidos en fracciones de segundo.

“Éste enfoque está cambiando la escala de tiempo para nostros”, afirmó Raines. “Es muy interesante escucharlo”.

De hecho, Alexander ha estado desarrollando esta técnica por muchos años y, en Diciembre de 2011, dio resultado. El enfoque de sonidificación condujo hacia un nuevo descubrimiento en donde un particular porcentaje de átomos de carbono que los científicos no habían podido detectar anteriormente, pudo revelar más sobre la fuente del viento solar de lo que podía detectarse previamente a traves de otro tipo de mediciones.

Alexander está esperando ahora perfeccionar la técnica de sonidificación con el fin de crear un puente útil entre arte y ciencia, particularmente ahora que el Sol está alcanzando su punto máximo en su actual ciclo (se espera que el punto máximo llegue en 2013).

TRADUCCIÓN Y EDICIÓN de Julio García.

FUENTE: www.space.com

Átomos de antimateria podrían dar pistas sobre qué es la antigravedad

La antimateria puede ser creada en el laboratorio, pero lo que resulta complejo es mantenerla aislada de la materia ordinaria.

La pregunta de si la materia ordinarial y su contraparte la antimateria pueden producir antigravedad, podrían ser contestadas gracias a una nueva investigación.

La materia ordinaria atrae a toda la materia en el Universo, pero sigue siendo poco claro si la antimateria atrae o repele a la materia.

En este sentido, un equipo de investigadores han dado a conocer a través de la revista Physics Review Letters, que han preparado pares estables de electrones y pares de sus antipartículas: los positrones. Un haz de estos pares pueden ser utilizados para resolver, finalmente, el rompecabezas de la antigravedad.

Hay que señalar que, para cada partícula en física, hay una antipartícula asociada que posee la misma masa, pero donde la carga eléctrica es opuesta.

Las teorías actuales sostienen que, en el principio del Universo, materia y antimateria fueron creadas en la misma proporción. Cuando ambas se juntan, se aniquilan mutuamente produciendo destellos energéticos de luz.

Sin embargo, las interrogantes que se siguen planteando  los científicos siguen siendo: ¿por qué el universo ha llegado a existir y por qué el universo visible está formado por materia y no por antimateria?

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Un equipo en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, también están "atrapando" átomos de antimateria con la finalidad de estudiarlos.

Una de las características que pueden diferenciar a la materia de la antimateria es su comportamiento gravitacional. La mayoría de los científicos piensan que la antimateria será atraída hacia la materia ordinaria, pero hay otros que piensan lo contrario: que en realidad materia y antimateria se repelen. Ambos puntos de vista tienen implicaciones para responder a la pregunta de por qué el Universo no desapareció en un gran destello de luz luego de formarse. También podría ayudar a explicar por qué el Universo se expande de forma acelerada.

Es simplemente imposible -por ahora- probar la idea. Y decimos que por ahora porque científicos de la Universidad de California en Riverside, Estados Unidos, se están acercando a abordar la cuestión de una vez por todas, y para ello han creado pares de electrones y positrones que están en órbitas estables una alrededor de la otra, generando así partículas llamadas positronios.

Las parejas de electrones y positrones se mantienen unidas gracias a los constantes choques y “destrucciones” que experimentan, mediante un cuidadoso vertido de energía dentro de ellos para crear así lo que se conoce como Estados de Rydberg.

Y al igual que las líneas que corren a lo largo de una pista de automóviles, las partículas se pueden mover dentro de diferentes órbitas una alrededor de la otra si alcanzan energías más altas, y estos átomos positrónicos de Rydberg pasan entonces a órbitas de mayor energía. La duración en que las partículas saltan de una órbita a otra se calcula que es de unas tres mil millonésimas de segundo. Sin embargo, el equipo espera extender el método con la finalidad de que las partículas alcancen unas pocas milésimas de segundo (a menor velocidad se podría mejorar el análisis del fenómeno). Para lograrlo están preparando ya un nuevo gas de átomos artificales.

 Traducción y edición de Julio García.

Fuente: www.bbc.co.uk

El CERN anuncia que el Bosón de Higgs podría descubrirse hasta 2012

por Julio García.

Las vacaciones decembrinas están a la vuelta de la esquina, pero para quienes trabajan en el Gran Acelerador de Partículas de Ginebra, el CERN, el periodo de asueto llegó el pasado treinta de octubre sin muchas novedades en cuanto a la búsqueda del elusivo Bosón de Higgs, una partícula subatómica que, de descubrirse, confirmaría la supersimetría del universo que afirma que toda partícula tiene una antipartícula, y que de saber sobre su existencia física, resolovería el Modelo Estándar, el cual se fundamenta en la hipótesis de que existe una única fuerza que gobierna todos los procesos físicos del universo a nivel subatómico, excepto la fuerza de gravedad, que no ha podido integrarse en dicho modelo. De acuerdo con el comunicado del CERN, donde los investigadores no dejan de recibir miles de datos procedentes de los ordenadores que están conectados a la circunferencia de 27 kilómetros de largo que hace chocar a velocidades cercanas a la luz miles de protones, para finales de 2012 ya se tendrán resultados contundentes que prueben o nieguen la existencia del Bosón de Higgs.

Circunferencia del Gran Colisionador de Partículas.
Circunferencia del Gran Colisionador de Partículas.

Por otro lado, lo que nos preocupa a quienes seguimos de cerca estas informaciones, es que dicho Bosón no exista realmente, que su predicción teórica, postulada en 1964 por Peter Higgs, François Englert y Robert Brout, se convierta en un ideal, en un sueño líquido que quede sin resolución, dejando una serie de incógnitas en el aire como: si no existe el Bosón de Higgs, ¿entonces los físicos tendrán que replantearse todo el modelo estándard? ¿O podría ser que en realidad el universo no es tan simétrico como las teorías predícen?

Y como lo dijo en una entrevista con la revista Nature el investigador Adam Falkowski: “si el modelo estándard es verdad, nosotros no tendríamos que hacer mucho como teóricos, pero si el el Bosón de Higgs no se encuentrara, entonces un nuevo mundo de posibilidades se abriría”.

Por lo pronto, tendremos que esperar hasta 2012 para tener resultados concretos.

¿Por qué en el universo hay más materia que antimateria?

“Si Dios Todopoderoso me hubiera preguntado cuando la creación, le hubiera recomendado algo más sencillo”. Alfonso X “El Sabio”, rey de Castilla y León, cuando le explicaron el sistema de epiciclos.

 

por Julio García.

Una de las interrogantes que siguen abrumando tanto a científicos como a profanos es el hecho de ¿por qué existe más materia que antimateria en el universo? ¿por qué estamos formados por materia y no por antimateria?, y, en general ¿qué debemos considerar para hacer una distinción entre los términos materia y antimateria?, ¿en qué consisten sus diferencias y similitudes si es que las hay?

La materia, según la Real Academia de la Lengua Española, es “la realidad primaria de la que están hechas las cosas”, también define a la materia como la “realidad espacial y perceptible, que, con la energía, constituye el mundo físico”. A partir de estas definiciones ¿podríamos afirmar entonces que la antimateria sería lo opuesto a la materia en términos de lo que están hechas las cosas y la realidad primaria? Probablemente no, ya que la antimateria no necesariamente representa la antítesis o lo opuesto a la materia ya que la única diferencia entre la materia y la antimateria es su carga eléctrica, por lo demás sus constituyentes fundamentales como la masa son los mismos: así tenemos que un protón tiene una carga eléctrica positiva, mientras que un antiprotón, su partícula antagónica, tiene carga negativa; lo mismo sucede con el electrón (carga negativa), cuyo opuesto es el positrón con carga positiva. Y aunque les parezca extraño, también el neutrón, aunque no tiene carga eléctrica, tiene una partícula opuesta con la misma masa llamada antineutrón, donde la diferencia entre ambas reside en el “color” y disposición de sus quarks (partículas aún más fundamentales que las descritas anteriormente), donde un neutrón está formado por antiquarks (dos antiquarks abajo y uno arriba).

Ahora bien: si la antimateria, como hemos visto, es similar a la materia ordinaria salvo, como hemos dicho, por su carga eléctrica ¿por qué nos es tan difícil detectarla y percibirla a través de nuestros sentidos o de otros instrumentos?

Una de las explicaciones que tiene mayor peso es que la antimateria estuvo presente desde el origen del universo conviviendo con la materia ordinaria en esa sopa caliente y amorfa de partículas y antipartículas que paulatinamente se fue enfriando. La interrogante es: si la antimateria convivía en iguales proporciones con la materia desde el origen del universo, ¿qué acontecimientos desencadenaron su desaparición? Hoy sabemos que si por ejemplo hacemos chocar un electrón y un positrón (su partícula contraria) estos, en cuestión de milésimas de segundo, terminarán siendo energía. Energía que se manifestará como un destello luminoso. De hecho, las llamadas explosiones de rayos gamma, que suceden en el interior de estrellas como las supernovas o en los núcleos de galaxias activos como la de la Vía Láctea, son precisamente consecuencia de la aniquilación entre un par positrón-electrón, que de como resultado la producción de una inmensa cantidad de energía en forma de fotones: las partículas de la luz.

Ahora imagínense un escenario como el descrito anteriormente pero en el que no solamente intervengan dos, o cientos o millones de pares de partículas, sino miles de billones y billones de partículas chocando unas con otras, como sucedió poco después del Big Bang. Evidentemente, la enorme cantidad de energía liberadaa producto de ese gran suceso es imposible de visualizar o siquiera cuantificar, aunqueafortunadamentete, en 1964, dos investigadores estadounidenses de los Laboratorios Bell, Arnos Penzias y Robert Wilson, descubrieron casualmente el remanente de ese gran destello, de esa gracoaliciónón de partículas y antipartículas, que lleva por nombre radiación de fondo de microondas. Gracias al estudio de esta radiación que hoy se manifiesta en forma de ondas de radio, podemos saber que, afortunadamente, el universo no es tan simétrico como pensábamos, que si hubiese habido la misma proporción de materia y antimateria, hace 15,700 millones de años, seguramente no estaríamos aquí presentes por una razón simplemente cuantitativa: la misma proporción de materia y antimateria hubiese impedido la formación de planetas, estrellas y galaxias, porque todo se habría convertido en un destello de energía. Lo que aún no se sabe bien a bien es qué hubiera pasado si el universo se hubiese decantado por la antimateria en lugar de por la materia: ¿seguirían imperando las mismas leyes físicas que hoy nos rigen? Seguramente sí, porque lo que hace diferente a la materia de la antimateria es solamente su carga eléctrica.

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Radiación de fondo de microondas descubierta por Penzias y Wilson en 1964

Sin embargo, la pregunta que seguramente quedará sin respuesta, y esto ya pertenece a un terreno más bien filosófico, más que físico, es ¿qué hay detrás de esta “elección” por parte del universo para decantarse por la materia y destruir la antimateria?, ¿es esto una decisión o es más bien producto del azar y la casualidad? Quienes pertenecen a alguna religión seguramente afirmarán que nada de esto es producto la casualidad y que, por el contrario, tiene que haber una causa y una razón que los humanos nunca podremos conocer: posiblemente un Dios que mueve los hilos de este entramado. Por el contrario, desde el punto de vista científico, el cual yo defiendo, aunque posiblemente me equivoque, debe de existir una causa puramente racional, basada en la experimentación, que lo explique todo. De hecho, recientemente, apareció publicado un artículo en la web de la BBC, donde se habla de nuevas pistas para resolver el misterio de la antimateria. Y es que investigadores del acelerador de partículas Tevatron, que se encuentra en Estados Unidos, han podido observar, a partir del choque entre protones y antiprotones, que a partir de estas colisiones, por razones aún todavía desconocidas, se produce en 1% más de materia que antimateria, es decir, que contrario a lo que se pensaba anteriormente, el resultado de chocar protones y antiprotones no da como resultado la producción de energía a un 100 por ciento, sino que existe un desvío del uno por ciento a favor de la materia. De todas maneras, han señalado también los científicos detrás de este experimento, este 1% por ciento que favorece a la materia sobre la antimateria, resulta una cifra extremadamente baja para explicar por qué hay mas materia que antimateria, aunque, evidentemente, esto ya es un gran avance.