Un sistema de imágenes de telescopio avanzado que comenzó a tomar datos en Junio de 2012 es el primero de este tipo capaz de detectar planetas que orbitan soles fuera de nuestro sistema solar. El conjunto colaborativo de instrumentos y software de alta tecnología, llamado Proyecto 1640, ahora está operando en el telescopio Hale del Observotorio Palomar cerca de San Diego, después de más de 6 años de desarrollo.
Los investigadores e ingenieros detrás del proyecto vienen del Museo Americano de Historia Natural en Nueva York, N.Y., el Instituto Tecnológico de California en Pasadena, y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, también en Pasadena.
Las primeras imágenes del proyecto demuestran una nueva técnica que crea “agujeros negros” extremadamente precisos alrededor de las estrellas de interés. Estos agujeros negros permiten a los investigadores detectar planetas.
“Cuanto más aprendemos acerca de ellos, más nos damos cuenta de cuán diferentes los sistemas planetarios pueden ser del nuestro”, dijo Gautam Vasisht del JPL. “Todos los indicios apuntan a una diversidad tremenda de sistemas planetarios, mucho más allá de lo imaginado hace apenas 10 años. Estamos al borde de un nuevo campo increíblemente rico”.
La financiación para el Proyecto 1640 es de la NASA, la National Science Foundation , JPL y los fondos de desarrollo interno de Caltech Optical Observatories, el Programa de Instrumentación para Investigacion de la Universidad de la Defensa (DURIP), la Plymouth Foundation, Ron y Glo Helin, y Hilary y Ethel Lipsitz.
Estas dos imágenes muestran HD 157728, una estrella cercana 1.5 veces más grande que el Sol. La estrella está centrada en las dos imágenes, y su luz ha sido removida por un sistema de óptica adaptativa y un cronógrafo que pertenece a Proyecto 1640, que utiliza la nueva tecnología en el telescopio Hale de 200 pulgadas del Observatorio Palomar cerca de San Diego, California, para detectar planetas. Imagen: Proyecto 1640 / NASA.
Un nuevo diseño de un metamaterial por el MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) podría ser mucho más eficiente capturando la luz solar que las celdas solares existentes.
David L. Chandler, MIT News Office. Original (en inglés)
Los metamateriales son una nueva clase de sustancias artificiales con propiedades diferentes a cualquiera encontrada en el mundo natural. Algunos han sido diseñados para actuar como mantos de invisibilidad; otros como superlentes, sistemas de antena o detectores altamente sensibles. Ahora, investigadores en el MIT y en otras partes han encontrado una manera de usar metamateriales para absorber un amplio rango de luz con eficiencia extremadamente alta, lo cual dicen que podría llevar a una nueva generación de celdas solares y sensores ópticos.
Nicholas X. Fang, un profesor de Diseño de Ingeniería en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, dice que la mayoría de materiales delgados usados para capturar completamente la luz están limitados a un rango muy angosto de longitudes de onda y ángulos de incidencia. El nuevo diseño usa un patrón de crestas en forma de cuña cuyos anchos están precisamente sintonizados a diferentes para alentar y capturar la luz en un gran rango de ancho de banda y ángulos de incidencia.
Estos materiales pueden ser extremadamente delgados, ahorrando peso y costo. Fang compara las estructuras al caracol del oído interno, que responde a diferentes frecuencias de sonido en diferentes puntos a través de su estructura que se va estrechando. “Nuestros oídos separan diferentes frecuencias y las recolecta a diferentes profundidades”, dijo; similarmente, las crestas del metamaterial recolectan fotones a diferentes profundidades.
La estructura actual del material es grabada alternando capas de metal y un material aislante llamado dieléctrico, cuya respuesta a la luz polarizada puede ser variada al cambiar un campo eléctrico aplicado al material. La creación de este nuevo material es descrita en una revista académica que será publicada en la futura edición del diario Nano Letters. Una versión preliminar de la revista académica de Fang – realizada junto con investigadores de la Univerzidad Zhejiang y la Universidad Taiyuan en China, y la Universidad de Illinois – está disponible en línea ahora.
King Hung Fung, un postdoctorado del MIT y co-autor de la revista académica en Nano Letters, dice, “Lo que hemos hecho es diseñar una estructura de diente de sierra con múltiples capas que puede absorber un amplio rango de frecuencias” con una eficiencia de más del 95%. Previamente, dicha eficiencia solo podía ser alcanzada con materiales sintonizados a una banda muy estrecha de longitudes de onda. “La absorción de alta eficiencia había sido alcanzada antes, pero este diseño tiene una ventana muy amplia” para colores de luz, dice Fung.
Los metamateriales han sido “un tema muy popular esta década”, dijo, “por que pueden ayudarnos a diseñar materiales funcionales que interactuan con luz de formas no convencionales”. Usando el metamaterial sintonizado, dice, su equipo fue capaz de alentar la luz a menos de una centésima de su velocidad normal en un vacio, haciendo mucho más fácil atraparla dentro del material. “Cuando algo va muy rápido, es difícil atraparlo”, dijo, “así que lo alentamos y es más fácil de absorber”.
El material puede ser fácilmente fabricado usando equipo que ya es estándar en la fabricación de celdas fotovoltaicas convencionales. Aunque el trabajo inicial estuvo basado en simulaciones de computadora, el equipo trabaja ahora en experimentos de laboratorio para confirmar sus hallazgos.
Además de celdas solares, el diseño puede ser usado para hacer detectores infrarrojos eficientes para un rango selecto de longitudes de onda. “Podemos mejorar selectivamente la interacción del material con la luz infrarroja a las langitudes de onda que queremos”, dijo Fung.
Fang dice que por su naturaleza, el material sería un emisor y absorbedor muy eficiente de fotones – así que adicionalmente al uso potencial en nuevos tipos de celdas solares o detectores infrarrojos, el material podría ser utilizado para aplicaciones emisoras de luz infrarroja, como dispositivos para generar electricidad a partir de calor. Además, los investigadores dicen que el principio podría ser escalado y ser usado para capturar o emitir radiación electromagnética a otras longitudes de onda, como microondas y frecuencias de terahertz. Incluso podría ser usado para producir luz visible con un costo de energía extremadamente bajo, creando un nuevo tipo de foco de alta eficiencia.
Richard Averitt, un profesor de física en la Universidad de Boston que no estuvo involucrado en esta investigación, llama a la estructura con forma de diente de sierra desarrollada por este equipo “un acercamiento único e impresionante hacia crear absorbedores de ancho de banda funcionales” que podrían tener aplicaciones en detección térmica y en recolección de luz para aplicaciones de energía. Advierte que se requiere de más trabajo para facilitar la fabricación e integración de los materiales, pero agrega, “Esta es una intrigante estructura que alenta ondas que deben inspirar nuevos desarrollos en este campo”.
El trabajo fue patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos, y la Fundación Nacional de Ciencia de China y la Oficina Asiática de Investigación y Desarrollo Aeroespacial.
Los laboratorios NTT tuvieron éxito al construir un prototipo de lo que la compañía llama memoria óptica de acceso aleatorio, u o-RAM. El objetivo es eliminar un cuello de botella entre la fibra óptica y los circuitos electrónicos y crear una versión de la arquitectura DRAM que funcione a la velocidad de la luz para crear aplicaciones en centros de datos de alta velocidad.
Cuando se trata de transmitir datos a altas velocidades entre centros de datos, hacerlo por medio de fibra óptica es indiscutiblemente la mejor opción. Sin embargo, para rutear los datos de terminal en terminal, la información recibida por medio de la fibra óptica debe de convertirse en una señal electrónica, para entonces ser procesada por dispositivos electrónicos mucho más lentos (procesadores, memoria RAM), y una vez que la señal es procesada, ésta vuelve a convertirse en luz y se envía por medio de fibra óptica a la siguiente terminal. Esto es lo que genera el cuello de botella, el convertir y reconvertir los datos de luz a información electrónica y viceversa.
Los investigadores han estado trabajando en crear un dispositivo que pueda procesar la luz sin necesidad de convertirla a una señal electrónica, pero para que esto sea posible se requiere crear los diferentes componentes de una computadora, tanto transistores, como la memoria de acceso aleatorio (RAM). Este avance es por consecuencia significativo y podría en un futuro llevar a una menor latencia (tiempo en el que una señal llega del dispositivo de origen al dispositivo de destino) en las conexiones a Internet.
De acuerdo a la revista académica publicada en Nature Photonics, el prototipo puede almacenar hasta 4 bits y transferir datos a 40 Gbps, con un consumo de energía sumamente bajo (30 nW). Los investigadores estiman que una memoria o-RAM de 100kb para todos los ruteadores ópticos podría ser construida para el 2020. Una memoria de 1 Mb podría estar disponible para el 2025.
Recientemente ha habido grandes avances en el desarrollo de chips fotónicos. Estos chips utilizan rayos de luz en lugar de electricidad para llevar a cabo sus funciones computacionales. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han realizado un avance crucial hacia el desarrollo de procesadores fotónicos de silicón: un diodo fotónico.
En muchos de los sistemas de comunicación actuales, los datos viajan en forma de rayos de luz a través de fibras ópticas. Una vez que la señal llega a su destino, los datos son convertidos a su forma electrónica, y estos son procesados por medio de circuitos electrónicos, tras esto los datos vuelven a convertirse en luz utilizando un laser antes de ser enviados a otro lugar. Un procesador fotónico podría eliminar todas estas operación de conversión entre luz y electricidad, permitiendo que la luz fuera procesada directamente.
El nuevo componente desarrollado en MIT actua como un “diodo para la luz”, dice Caroline Ross, profesora de ciencia de materiales e ingeniería del MIT. Es análogo a un diodo electrónico, el cual permite que la electricidad viaje en un sentido pero la bloquea si intenta viajar en el otro. En este caso, este diodo crea un camino de un solo sentido para la luz en lugar de para la electricidad.
La luz es más rápida que los electrones, además de que se pueden transmitir varios rayos de luz por fibra óptica mientras que un cable solo puede transmitir una sola señal electrónica a la vez. De desarrollarse exitósamente procesadores fotónicos, la velocidad de las telecomunicaciones podría aumentar de manera considerable.
Para desarrollar el dispositivo, los investigadores tuvieron que encontrar un material que es a su vez transparente y magnético, características que rara vez se encuentran juntas. Utilizaron un material llamado garnet, el cual es deseable por que naturalmente transmite la luz diferente en una dirección que en la otra.
Un equipo de 160 investigadores de 11 países, anunció este jueves 22 de Septiembre que el neutrino (partícula subatómica, de masa muy pequeña, imposible de medir, que puede viajar distancias largas y atravesar la materia) puede viajar más rápido que la luz. Si esto se confirma, resultaría que Albert Einstein, estaría equivocado cuando en 1905 formuló la Teoría de la Relatividad Especial, en la cual establece que “la luz es una constante cósmica” y nada en el universo puede superarla.
El experimento llamado OPERA, que pone en duda la Teoría de la Relatividad, se llevó a cabo entre el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), ubicado en Suiza y el laboratorio subterráneo de Gran Sasso, en Italia.
Las partículas de neutrinos lanzadas desde las instalaciones de CERN, al laboratorio subterráneo de Gran Sasso, supuestamente adelantaban a la luz unos 60 nanosegundos. Los resultados del experimento OPERA, se basan en la observación de más de 15000 sucesos neutrínicos. El tiempo entre el nacimiento del neutrino desde el CERN y su registro en el detector del laboratorio subterráneo, se determinó mediante GPS, medición cuyo margen de error podría alcanzar decenas de nanosegundos.
Pero Chang Kee Jung, portavoz del equipo científico T2K, que realiza un experimento similar en Japón, declaró estar dispuesto a apostar su propia casa, a que un error sistemático influyó en las mediciones del Laboratorio del Gran Sasso, en Italia.
La compañía “Optogan” de San Petersburgo diseñó nanobombillas que consumen sólo el 16% de energía, en comparación con las bombillas tipo incandecentes de 60 watts.
Esta nanobombilla genera una luz fluorescente de color “blanco cálido” o “blanco suave”, la cual se considera benéfica para la salud.
Además son fáciles de reciclar y no contienen plomo ni mercurio, así que casi no emiten radiación.
Con un uso de cuatro horas diarias pueden durar hasta 46 años y si estuvieran encendidas de manera ininterrumpida durarían hasta seis años.
