Retrasos en el Tránsito de Rayos Gamma Pueden Delatar una Física Más Allá del Modelo Establecido

Mediante el telescopio MAGIC, se ha descubierto que unos fotones de alta energía de radiación gamma provenientes de una galaxia distante llegaron a la Tierra cuatro minutos después que los fotones de baja energía, aunque al parecer fueron emitidos simultáneamente. Si esto es cierto, sería una contradicción de la Teoría de la Relatividad de Einstein, que dice que todos los fotones (las partículas de luz) deben moverse a la velocidad de la luz.


Daniel Ferenc, profesor de física en la Universidad de California en Davis y miembro del equipo de colaboradores del MAGIC, advierte, sin embargo, que los resultados necesitan ser repetidos con otras fuentes de rayos gamma y que no se ha descartado una explicación más simple. Pero que, en cualquier caso, esto demuestra que tales mediciones son posibles de hacer.

Los investigadores proponen que el retraso pudiera ser producido por las interacciones entre los fotones y la "espuma cuántica", un tipo de estructura del propio espacio. La espuma cuántica está predicha por la Teoría de la Gravedad Cuántica, un esfuerzo para unir la física cuántica y la relatividad a escalas cósmicas.

Los astrónomos dirigieron el telescopio hacia Markarian 501, una galaxia a quinientos millones de años-luz de distancia que contiene un "blazar", un agujero negro masivo que emite estallidos de rayos gamma. Parte de la materia que se precipita hacia el agujero negro, es comprimida en chorros que son expulsados desde los polos del agujero a velocidades cercanas a la de la luz. Estos chorros brutales producen destellos de rayos gamma de varios minutos de duración.

Los investigadores separaron los fotones de alta y de baja energía de los rayos gamma de cada uno de esos fogonazos provenientes del objeto. En colaboración con un grupo de físicos teóricos dirigido por John Ellis, del CERN, el equipo del MAGIC llegó a la conclusión de que los fotones de alta y de baja energía parecían haber sido emitidos al mismo tiempo. Pero los fotones de alta energía llegaron cuatro minutos tarde, después de viajar a través del espacio durante aproximadamente 500 millones de años.

Como Predecir el Comportamiento de las Ondas Evanescentes

Investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia han descubierto una forma de predecir el comportamiento de las ondas evanescentes durante la transferencia a escala nanométrica de calor por radiación, abriendo el camino al diseño de una nueva gama de nanodispositivos y nanotecnologías, incluyendo tecnologías para la energía térmica solar.

Los dispositivos de tamaño nanométrico presentan un desafío único para cualquier tecnología óptica: no hay suficiente espacio para que la luz viaje en línea recta.

En la escala nanométrica, la energía puede producirse por los fotones de luz radiados entre dos superficies muy cercanas, a veces tan cerca como 10 manómetros, una distancia más pequeña que la longitud de onda de la luz. La luz se comporta de modo muy diferente en la escala nanométrica ya que su longitud de onda se interrumpe, produciendo ondas inestables denominadas ondas evanescentes. La dirección de estas ondas imprevisibles no puede ser calculada, por lo que los investigadores se enfrentan a la desalentadora tarea de diseñar nanotecnologías para que operen en tales condiciones de incertidumbre y a pesar de ello logren aprovechar las ondas de luz.

Para estudiar las ondas evanescentes, el equipo de investigación del Tecnológico de Georgia partió de la transferencia de energía por radiación en la escala nanométrica (entre dos superficies muy cercanas a diferentes temperaturas, por medio de la radiación térmica). Puesto que la dirección de las ondas evanescentes aparentemente es imposible de conocer en términos de la física (se le adjudica pues un valor imaginario), el grupo de Zhang optó por seguir la dirección del flujo de energía electromagnética para predecir su comportamiento, en lugar de la dirección de los fotones.

"Estamos empleando la electrodinámica clásica para explicar el comportamiento de las ondas, no la mecánica cuántica", señala el investigador Zhuomin Zhang. "Estamos prediciendo la propagación de la energía, y no el movimiento real, de los fotones".

El reto de ese trabajo consiste en que la electrodinámica funciona de modo diferente a escala nanométrica, y el equipo del Tecnológico de Georgia necesitó localizar esas diferencias. La ley de Planck, una teoría con más de cien años de antigüedad sobre cómo se radian las ondas electromagnéticas, no se aplica en el ámbito nanométrico debido a que el espacio entre las superficies es más pequeño que la longitud de onda.

El equipo del Tecnológico de Georgia observó que en lugar de la radiación en línea recta normal, la luz era doblada cuando los protones sufrían el efecto túnel a través del vacío entre las dos superficies separadas sólo por una distancia de pocos nanómetros. El equipo también notó que las ondas evanescentes se separaban durante este proceso térmico, permitiéndoles visualizar y predecir el camino de la energía de las ondas.

Entender el comportamiento de tales ondas resulta decisivo para el diseño de muchos dispositivos basados en la nanotecnología.

Robots Netwrorks Marítimos Con Cobertura Mundial

Los esfuerzos de los científicos por conocer mejor cómo los océanos influyen en el clima y en la productividad de los recursos pesqueros, entran ahora en una nueva era con el establecimiento de una red de 3.000 robots marítimos de metro y medio que operarán simultáneamente en todos los océanos del mundo.

El proyecto ARGO ya ha ayudado a los científicos australianos a: monitorizar detalladamente a qué velocidad y dónde la temperatura oceánica se eleva debido a las emisiones antropogénicas de los gases que producen el efecto invernadero; proporcionar un torrente de datos esenciales para los nuevos intentos de pronósticos oceánicos; y, además, apoyar los esfuerzos para incluir el Océano Indico en los pronósticos de los ciclos australianos de sequía o inundación.

"Concebido hace sólo 7 años por un pequeño grupo de oceanógrafos, el proyecto Argo madura para convertirse en uno de los grandes pasos dados por la ciencia oceánica; un paso del cual se pueden beneficiar todos los países", explica la investigadora Susan Wijffels. "Argo nos permitirá enfrentarnos a algunos de los grandes problemas climáticos, y también, nos brindará una visión profunda de cómo el siempre cambiante clima de los océanos afecta a los ecosistemas marinos.

Con el empleo de un sistema de suministro de datos vía satélite, los robots Argo brindarán cada 10 días a los especialistas encargados de hacer pronósticos sobre el estado del mar, y a los científicos que estudian el clima, un conocimiento detallado del estado de las aguas en casi todos los sectores de los océanos del mundo. Vastas regiones marítimas del hemisferio sur, que anteriormente no podían ser inspeccionadas por ser tan remotas y a menudo tormentosas, ya se están escudriñando sistemáticamente por primera vez.

Después de haber establecido la red para tener una cobertura global uniforme, y de haber construido un sistema de entrega de datos efectivo, el próximo desafío es mantener todo el equipamiento durante una década en una fase preoperativa de mantenimiento y sostenibilidad. Esto permitirá optimizar el diseño de los equipos, así como demostrar y explotar al máximo su valor estratégico.

Mejoran el Diseño de Vegetales en un Modelo Informático

nvestigadores de la Universidad de Illinois han "diseñado" una planta que resulta mejor en ciertos aspectos. Produce más hojas y frutos sin necesidad de recibir fertilizante extra. Los investigadores lo consiguieron empleando un modelo digital que imita al proceso de la evolución. El suyo es el primer modelo que simula cada paso del proceso fotosintético.

En vegetales, algas, fitoplancton y algunas especies de bacterias y de arqueas, la fotosíntesis convierte la energía lumínica en energía química. En la fotosíntesis vegetal interviene un complejo conjunto de reacciones químicas que requiere numerosas enzimas y otros compuestos. La mayor parte de la fotosíntesis se lleva a cabo en las hojas de la planta.

La cuestión que deseaban explorar Steve Long, profesor de biología vegetal y ciencias de los cultivos en la citada universidad, y sus colegas en la investigación, era: ¿Podemos idear un diseño mejor que el de la planta, en términos de productividad?

No resultaba factible responder a esta pregunta mediante experimentos físicos sobre vegetales específicos. Con más de 100 proteínas involucradas en la fotosíntesis, poner a prueba las proteínas de una en una requeriría una enorme inversión de tiempo y de recursos. Probar todas las posibles combinaciones en una supercomputadora resultó el mejor enfoque.

Los investigadores primero construyeron un modelo fiable de la fotosíntesis, uno que pudiera imitar de manera precisa la respuesta fotosintética a diferentes cambios en el ambiente. El equipo probó y ajustó el modelo hasta que éste predijo con éxito el resultado de experimentos efectuados con hojas reales, incluyendo su respuesta dinámica a las variaciones medioambientales.

Antes de que una planta de cultivo, como por ejemplo el trigo, produzca grano, la mayor parte del nitrógeno que absorbe es empleado en la producción de las enzimas fotosintetizadoras en las hojas. Sabiendo que no es deseable añadir más nitrógeno a las plantas, los investigadores se hicieron una pregunta simple pero crucial: "¿Podemos hacer un mejor trabajo que la planta en la manera en que la cantidad del nitrógeno fijado es gestionada e invertida en las diferentes proteínas fotosintetizadoras?".

Empleando "algoritmos evolutivos", los cuales imitan a la evolución seleccionando los rasgos deseables, el modelo se lanzó a la búsqueda de las enzimas que, si se producían en mayor cantidad, podrían potenciar la productividad de las plantas. Si concentraciones más altas de una enzima respecto a las demás mejoraban la eficiencia fotosintética, el modelo empleaba los resultados de ese experimento como punto de partida para la siguiente generación de ensayos.

Este proceso identificó varias proteínas que podían, si estaban presentes en mayor concentración respecto a las demás, elevar de manera notable la productividad de la planta. Los nuevos resultados concuerdan con los obtenidos por otros investigadores, quienes encontraron que al elevar la concentración de una de estas proteínas en plantas transgénicas se elevaba la productividad.

Una pregunta obvia que surge de la investigación es el por qué las plantas no han evolucionado para ser tan eficientes como en teoría sí es posible.

"La respuesta puede estar en el hecho de que la evolución selecciona especies con arreglo a la supervivencia y la fecundidad, mientras que nosotros estábamos seleccionando especies sobre la base de la productividad", explica Long. Los cambios sugeridos en el modelo podrían sabotear la supervivencia de una planta que viva en condiciones silvestres, según reconoce este investigador, aunque los análisis que él y su equipo han realizado sugieren que la especie sí sería viable en campos agrícolas bajo el cuidado humano.

Detectan Nueva Teoría acerca del Inicio y el Fin del Universo

El reloj del universo no tiene comienzo ni final, pero pese a ello el tiempo es finito, según un teórico de Nueva Zelanda. La teoría, que aborda el misterio histórico del origen del universo junto con otros problemas y paradojas de la cosmología, plantea un nuevo modo de ver el concepto del tiempo; uno que tiene más en común con la visión "cíclica" del tiempo sostenida por pensadores antiguos tales como Platón, Aristóteles y Leonardo Da Vinci, que con la creencia influenciada por el calendario cristiano y la Biblia sobre un tiempo "lineal", ahora tan profundamente enraizado en el pensamiento occidental moderno.

La teoría de Peter Lynds involucra a la segunda ley de la termodinámica, uno de los pilares de la física, y la explicación subyacente de por qué en la naturaleza siempre experimentamos acontecimientos que sólo se desarrollan en una dirección del tiempo. Esta ley se relaciona con el hecho de que el calor nunca puede pasar espontáneamente de un cuerpo más frío a otro más caliente. La capacidad del calor para dispersarse le hace fluir hacia zonas frías. Debido a esto, los procesos naturales que implican transferencia de energía tienden a tener una dirección y a ser irreversibles. Sin embargo, ¿qué sucedería si, debido a ciertas condiciones físicas extremas, el calor no pudiera fluir hacia una zona fría y fuera forzado a fluir hacia una zona más caliente?

En su teoría, Lynds postula que en lugar de que esto inevitablemente suceda y se quiebre la segunda ley de la termodinámica, justo antes de que el universo se colapse gravitacionalmente en un "big crunch" o que la materia alcance el centro de un agujero negro, el orden de los eventos debería invertir su dirección.

Asumiendo que todas las leyes de la física (con la excepción de la segunda ley de la termodinámica) son reversibles en el tiempo y funcionan igualmente bien en ambas direcciones, Lynds afirma que no se contravendría ninguna ley de la física por tal reversión, y que también permitiría que se continuase sosteniendo la segunda ley de la termodinámica.

Esto contrasta con teorías anteriores que implican la reversión termodinámica del tiempo, incluyendo la de Thomas Gold en los años 60 y la de Stephen Hawking en los 80, que implican romper la segunda ley de la termodinámica. Tales teorías generalmente han sido descartadas por los físicos debido a las contradicciones que surgían directamente de una violación de la segunda ley; contradicciones que la teoría de Lynds evita, según él.

Lynds afirma que si dentro de muchos miles de millones de años el universo deja de expandirse y se contrae en un Big Crunch, ese concepto revisado de la reversión termodinámica del tiempo conduciría a un esquema coherente de un cosmos en el cual no hay diferencia entre pasado y futuro, y, sobre el así llamado comienzo del universo, el Big Bang, podría decirse igualmente que ocurre en el pasado o en el futuro del Big Crunch. Esto implica que el Big Bang y el Big Crunch podrían ser uno la causa del otro, proveyendo así una respuesta a la más insuperable de las preguntas: ¿que fue lo que causó el Big Bang?

Es mejor Usar graficos ?

Una manera ingeniosa de mejorar la seguridad de las contraseñas para dispositivos portátiles ha sido desarrollada en la Universidad de Newcastle. El software, que utiliza imágenes en lugar de letras y números, ha sido diseñado inicialmente para dispositivos portátiles, pero muy pronto podría ser expandido hacia otras áreas.

Las personas que tomaron parte en la experimentación con este sistema, crearon contraseñas que fueron un millar de veces más seguras que las contraseñas ordinarias de texto. La mayoría de los participantes también las encontraron más fáciles de recordar.

Los investigadores ahora desean examinar las potencialidades del sistema para ayudar a las personas con dificultades en el lenguaje, tales como la dislexia.

Hoy, el uso de contraseñas es muy común. Además de en ordenadores, se las utiliza para muchos otros aparatos, desde teléfonos móviles hasta cajeros automáticos. Pero a consecuencia de las crecientes preocupaciones acerca de las contraseñas "débiles" tradicionales creadas a partir de palabras y números, unos expertos en ciencias de la computación de la Universidad de Newcastle han estado desarrollando un software alternativo que permite a los usuarios dibujar una contraseña a modo de imagen, conocida como "contraseña gráfica".

Muchas personas tienen dificultades para recordar las contraseñas, así que eligen palabras fáciles de recordar y por tanto más susceptibles de ser descubiertas por los hackers.

Jeff Yan y Paul Dunphy han tomado la emergente tecnología DAS, un sistema de contraseñas gráficas donde los usuarios dibujan sus contraseñas secretas como una imagen con la forma deseada en una cuadrícula, y la han llevado un paso mas allá.

En un sistema DAS, el usuario dibuja una imagen, la cual es entonces codificada como una secuencia ordenada de celdas. El software memoriza los trazos, junto con el número de veces que el lápiz es levantado.

Superponiendo una imagen de fondo sobre la cuadrícula DAS en blanco, los investigadores de la Universidad de Newcastle han creado un sistema llamado BDAS. Éste ayuda a los usuarios a recordar dónde comenzaron a dibujar la imagen que están utilizando como contraseña, y además conduce a contraseñas gráficas que son menos predecibles, más extensas y más complicadas.

Durante las pruebas, el software BDAS permitió a las personas dibujar contraseñas gráficas más complicadas. Esto las hace mucho más difíciles de adivinar por personas o por programas de hackeo automático. En esencia, ésta es una idea muy simple así como intuitiva. Como resultado, puede consumir más tiempo crear la contraseña original pero es más fácil de recordar y más segura.

Por ejemplo, si una persona elige una flor como imagen de fondo y entonces dibuja sobre la misma una mariposa como contraseña secreta, la persona tiene que recordar el lugar donde comenzó a dibujar en la cuadrícula y el orden de los trazos. Es reconocida como idéntica si la codificación es la misma, no el dibujo en sí, lo que permite cierto margen de error ya que el dibujo no tiene que ser recreado con toda exactitud.

"La mayoría de nosotros ha olvidado un número pin o una contraseña al menos una vez, lo que constituye el motivo por el cual tendemos a hacerlos tan fáciles de adivinar", explica Yan. "Sin embargo, la mente humana tiene mucha más capacidad para recordar imágenes, y, ciertamente, una imagen vale mil palabras en este caso".

Se ha Creado la primera Radio Funcional a partir de un solo nanotubo de carbono

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California en Berkeley ha creado la primera radio totalmente funcional a partir de un solo nanotubo de carbono, lo que la hace, por varios órdenes de magnitud, la radio más pequeña construida hasta el momento.

La molécula única que forma el nanotubo de carbono sirve simultáneamente para cumplir los cometidos de todos los componentes esenciales de una radio: la antena, el filtro de paso de banda sintonizable, el amplificador y el demodulador.

El físico Alex Zettl es el principal responsable de la invención de esta singular radio de un nanotubo. Usando las ondas portadoras comercialmente empleadas de 40 a 400 MHz, y tanto FM como AM, él y sus colegas han sido capaces de demostrar la recepción de música y voz con pleno éxito.

Dado que la radio de un nanotubo esencialmente se autoensambla y puede sintonizarse con facilidad en la banda de frecuencias deseada después de su fabricación, Zettl cree que las nanorradios serán relativamente fáciles de fabricar en serie. Las aplicaciones potenciales, además de para receptores de radio increíblemente diminutos, incluyen una nueva generación de dispositivos inalámbricos de comunicación y monitorización.

La tecnología empleada en esta radio de un nanotubo podría demostrar ser especialmente valiosa para las aplicaciones biológicas y médicas.

La radio entera encajaría con facilidad dentro de una célula viva, y ese pequeño tamaño debiera permitirle interactuar con los sistemas biológicos de manera segura. Los investigadores creen que en el futuro podría ser posible producir interfaces para permitir su acoplamiento a funciones del cerebro o de los músculos, o dispositivos teledirigidos que se muevan a través del torrente sanguíneo.

También es posible que la radio de un nanotubo pudiera ser implantada en el oído interno como una forma discreta y del todo nueva de transmitir información, o como un método radicalmente nuevo de corregir daños auditivos.

El Departamento de Transferencia de Tecnología del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley está buscando socios potenciales en la industria para perfeccionar y comercializar esta tecnología.

Si quieres ver mas Información adicional en Ingles , mAs fotos , video y como funciona dicha radio visita:

• LLNL

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