Investigadores desarrollan un nuevo amplificador para estudiar el universo

AMP estudiar Universo
Imagen: NASA/JPL-Caltech

Investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA y el Instituto Tecnológico de California, ambos en Pasadena, han desarrollado un nuevo tipo de amplificador para aumentar las señales eléctricas. El dispositivo se puede utilizar para todo, desde el estudio de estrellas, galaxias y agujeros negros, hasta la exploración del mundo cuántico y el desarrollo de computadoras cuánticas.

“Este amplificador va a redefinir lo que es posible medir”, dijo Jonas Zmuidzinas, Jefe de tecnología en el JPL, quien es Profesor de Física en Merle Kingsley de Caltech y miembro del equipo de investigación.

Un amplificador es un dispositivo que aumenta la fuerza de una señal débil. “Los amplificadores juegan un papel básico en un amplio rango de mediciones científicas y la electrónica en general”, dijo Peter Day, un científico principal en JPL y visitante asociado en física en Caltech. “Para muchas tareas, los amplificadores actuales son suficientemente buenos. Pero para las aplicaciones más exigentes, las deficiencias de las tecnologías disponibles nos limitan”.

Una de las características clave del nuevo amplificador es que incorpora materiales superconductores que permiten a una corriente eléctrica fluir con resistencia cero cuando se baja a ciertas temperaturas. Para su amplificador, los investigadores están utilizando nitruro de titanio y nitruro de niobio-titanio, que tiene justo las propiedades adecuadas que permiten impulsar la señal para amplificar la señal débil.

A pesar de que el amplificador tiene una gran cantidad de aplicaciones potenciales, la razón por la que los investigadores construyeron el dispositivo fue para que les ayudara a estudiar el universo. El equipo construyó el instrumento para aumentar las señales de microondas, pero el nuevo diseño puede ser utilizado para construir amplificadores que ayuden a los astrónomos a observar en un amplia gama de longitudes de onda, desde ondas de radio hasta rayos X.

“Es difícil predecir lo que todas las aplicaciones van a terminar siendo, pero un amplificador casi perfecto es una cosa bastante útil para tener en tu bolsa de trucos”, dijo Zmuidzinas. Y mediante la creación de su nuevo dispositivo, los investigadores han demostrado que en efecto es posible construir un amplificador básicamente perfecto. “Nuestro instrumento aún tiene unos cuantos bordes ásperos que se deben pulir antes de que lo llamáramos perfecto, pero creemos que nuestros resultados hasta ahora muestran que podemos lograrlo”.

El equipo describió recientemente el nuevo instrumento en la revista Nature Physics.

El nuevo amplificador consiste en un material superconductor (nitruro de niobio-titanio) enrollado en un espiral doble 16 milímetros de diámetro. Imagen: NASA / JPL-Caltech

En adición a Zmuidzinas y Day, los otros autores del artículo son Byeong Ho Eom de Caltech, y Henry LeDuc del JPL. Esta investigación fue patrocinada por la NASA, el Instituto Keck para Estudios Espaciales, y el programa de Investigación y Desarrollo Tecnológico del JPL. El JPL es administrado por Caltech para la NASA.

Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

Descubren una quinta luna orbitando Plutón

P5-Pluton
Imagen: NASA

Con ayuda del Hubble de la NASA, un equipo de astrónomos informó sobre el descubrimiento de otra luna, que orbita el helado planeta enano Plutón.

Se estima que la luna posee una forma irregular y de 9.7 a 24 kilómetros de diámetro. Se encuentra en una órbita circular de 93,342 km de diámetro alrededor de Plutón, la cual se asume que es coplanar con los otros satélites en el sistema.

“Las lunas forman una serie de órbitas cuidadosamente anidadas, un poco como las muñecas rusas”, dijo el líder del equipo Mark Showalter del Instituto SETI en Mountain View, California.

El descubrimiento incrementa a cinco el número de lunas conocidas que orbitan alrededor de Plutón.

Al equipo de Plutón le intriga que un planeta tan pequeño pueda tener tal colección compleja de satélites. El nuevo descubrimiento proporciona pistas adicionales para develar cómo el sistema de Plutón se formó y evolucionó. La teoría favorecida es que todas las lunas son vestigios de una colisión entre Plutón y otro gran objeto del Cinturón de Kuiper hace miles de millones de años.

La nueva detección ayudará a los científicos a navegar la nave espacial New Horizons de la NASA a través del sistema de Plutón en el año 2015, cuando haga un sobrevuelo de alta velocidad, histórico y largamente esperado, del mundo lejano.

El equipo está usando la poderosa visión del Hubble para recorrer el sistema de Plutón para descubrir los potenciales peligros a los que se podría enfrentar la nave New Horizons. Dejando atrás al planeta enano a una velocidad de 48,280km por hora, New Horizons podría ser destruida en una colisión con incluso una pieza de desechos orbitales del tamaño de un proyectil BB shot.

“El descubrimiento de tantas lunas pequeñas, nos dice indirectamente que debe haber un montón de pequeñas partículas acechando ocultas en el sistema de Plutón”, dio Harold Weaver del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.

“El inventario del sistema de Plutón que estamos tomando ahora con el Hubble, ayudará al equipo de New Horizons a diseñar una trayectoria más segura para la nave”, añadió Alan Stern del Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) en Boulder, Colorado, el investigador principal de la misión.

La luna más grande de Plutón, Charon, fue descubierta el año 1978 en observaciones hechas en el Observatorio Naval de los Estados Unidos en Washington, D.C. Las observaciones del Hubble en 2006 descubrieron dos pequeñas lunas adicionales, Nix e Hydra. En el 2011 otra luna, P4, fue encontrada en los datos del Hubble.

Provisionalmente designada S/2012 (134340) 1, también llamada P5, la última luna fue detectada en nueve grupos separados de imágenes tomadas por la cámara de gran angular 3 del Hubble el 26, 27, 29 de junio y el 7 y 9 de julio.

En los años siguientes al sobrevuelo de Plutón del New Horizons, los astrónomos planean usar la visión infrarroja del sucesor previsto del Hubble, el Telescopio Espacial James Webb, para dar seguimiento a las observaciones. El telescopio Webb será capaz de medir la química de la superficie de Plutón, de sus lunas, y de muchos otros cuerpos que se encuentran en el Cinturón de Kuiper junto con Plutón.

Los miembros del equipo Plutón son M. Showalter (del Instituto SETI), H.A. Weaver (del Laboratorio de Física Aplicada, Universidad Johns Hopkins), y S.A. Stern, A.J. Steffl, y M.W. Buie (del Instituto de Investigación del Suroeste).

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, maneja el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, conduce las operaciones científicas del Hubble. El STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), Inc., en Washington, D.C.

Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

¿Por qué es tan importante el bosón de Higgs?

Higgs
Imagen: Lucas Taylor

El miércoles pasado, los científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) publicaron un informe sobre el descubrimiento de una nueva partícula subatómica cuyas propiedades son coherentes con las de la tan buscada partícula bosón de Higgs, y desde entonces la noticia ha circulado por todas partes.

“Ahora hemos encontrado la ‘piedra angular’ que falta en la física de partículas”, Rolf Heuer, director general del CERN, dijo a los científicos.

“Creo que lo hicimos”, dijo a la multitud eufórica. “Tenemos un descubrimiento. Hemos observado una nueva partícula que es consistente con un bosón de Higgs”, pero no afirmó rotundamente que lo sea, falta verificar si se trata o no de ella.

Pero ¿a qué se debe la gran importancia del bosón de Higgs?. El Modelo Estándar de la física de partículas (la idea básica que se tiene sobre el coportamiento de las partículas) predice que existe, y es lo que da masa indirectamente a muchas otras partículas. Es decir, la razón por la cual los electrones, protones y neutrones tienen una masa, es debido a este asunto de Higgs.

Lo que hace que esta partícula sea tan dificil de detectar es su corta vida, pues una vez que se forma, se descompone en un estallido de energía y otras partículas de manera extremadamente rápida. La única manera de formarlas es colisionando otras partículas a energías increiblemente altas. Al observar las colisiones resultantes, se busca un ‘fragmento’ de energía característico en que se descompone el hipotético bosón de Higgs. El problema es que, como son un montón las cosas que emiten mucha energía, se debe identificar la señal del Higgs entre todo ese ruido.

Es por esto que para encontrarlo, se deben colisionar partículas una innumerable cantidad de veces para fortalecer esa pequeña señal que se emite con la desintegración del Higgs. La señal se vuelve mayor mientras más se repita este experimento, y por tanto, los resultados de la detección serán más confiables.

El año pasado se observó un exceso de señales a una energía alrededor de 125 GeV (que es una unidad de energía que utilizan los físicos y que también indica la masa de la partícula que se está desintegrando), pero los resultados fueron de una confianza del 90%, lo cual no era suficiente para declararlo como un descubrimiento.

En cambio, lo que ocurrió esta semana fue que dos detectores diferentes (CMS y ATLAS) del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), encontraron de manera independiente una fuerte señal entre 125 y 126 GeV de aproximadamente un nivel de 5 sigma, lo que significa que el resultado tiene una confiabilidad del 99.99994%.

A pesar de que los físicos aún no se atreven a afirmar que esta nueva particula detectada es definitivamente un bosón de Higgs, todo parece indicar que lo es.

“Hemos alcanzado un hito en nuestra comprensión de la naturaleza”, dijo Rolf Heuer. “El descubrimiento de una partícula consistente con el bosón de Higgs abre el camino a estudios más detallados, lo que requiere de mayor estadística, lo que concretará las propiedades de la nueva partícula, y es probable que esclarezca otros misterios de nuestro universo”.

La identificación positiva de las características de la nueva partícula llevará un tiempo y datos considerables. Pero cualquiera forma que la partícula de Higgs tome, nuestro conocimiento de la estructura fundamental de la materia está a punto de dar un gran paso hacia adelante.

NOTA: Como dato curioso, cabe agregar que el nombre de ‘partícula de Dios’ con el que se conoce comúnmente a esta partícula, se debe a un libro cuyo autor, Leon Lederman, quiso titular como “The Goddamn Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?” (La maldita partícula: Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?), maldiciéndola por ser tan difícil de encontrar, pero su editor lo encontró muy controversial y lo convenció para titularlo “The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question?” (La partícula de Dios: Si el universo es la respuesta, ¿cuál es la pregunta?).

Referencias
http://press.web.cern.ch/ (en inglés)
http://blogs.discovermagazine.com/ (en inglés)

DAWN se eleva sobre el asteroide Vesta en 3-D

Asteroide Vesta
© NASA / JPL

Se deslizan sobre el asteroide gigante Vesta con la nave espacial Dawn de la NASA en un nuevo video 3-D. Dawn ha estado en órbita alrededor de Vesta desde el 15 de julio, obteniendo imágenes de alta resolución de su superficie llena de baches, cráteres y haciendo otras mediciones científicas.

Las imágenes fueron captadas cuando DAWN se aproximó a Vesta, al mismo tiempo que orbitaba alrededor del asteroide gigante, en su primera órbita científica, conocida como órbita de la encuesta, a una altitud de 1,700 millas (2,700 kilómetros) aproximadamente. El video inicia con una versión global desde el plano de su ecuador, donde se ve una banda misteriosa de crestas y valles lineales.

Si usted quiere saber lo que es explorar un nuevo mundo, como Vesta, este nuevo video les da a todos la oportunidad de ver por sí mismos“, dijo Jaumann. “Los científicos están estudiando detenidamente estas imágenes para conocer más acerca de cómo los cráteres, montañas, surcos y depresiones que vemos fueron creadas“.

El video debe verse con lentes anaglifo (rojo/cian 3d glasses red cyan) para el efecto de 3D:

Fuente:
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

La estrella que no debería existir

SDSS J102915+172927
SDSS J102915+172927
© ESO/Digitized Sky Survey 2

Investigadores descubrieron que una débil estrella en la constelación de Leo, llamada SDSS J102915+172927, tiene la menor cantidad de elementos más pesados que el helio, de todas las estrellas que se han estudiado hasta ahora.

Esta estrella, de probablemente más de 13 mil millones de años, tiene una masa más pequeña que la del Sol, y es extremadamente pobre en metales, lo cual indica que podría ser una de las estrellas más antiguas encontradas hasta ahora.

Algo también muy sorprendente es la falta de litio en SDSS J102915+172927, pues por ser una estrella antigua, debería tener una composición similar a la del Universo como era poco después del Big Bang, con unos cuantos metales más. Pero la proporción de litio que se encontró en ella es por lo menos cincuenta veces menor a lo esperado del material producido por el Big Bang. Una teoría ampliamente aceptada dice que estrellas como ésta no deberían existir, porque las nubes del material del cual se formaron nunca podrían haberse condensado.

Es un misterio cómo el litio que se formó justo después del comienzo del Universo fue destruido en esta estrella. Sin embargo, los investigadores señalan que esta inusual estrella probablemente no sea la única.

Más información en:
http://www.sciencedaily.com/ (en inglés)
eso1132.pdf (en inglés)