lunes, 29 de agosto de 2011

Quick Python Script Explanation for Programmers

Fuente: Ubuntulife


La chuleta anterior ya es útil cuando eres programador de Python y te sirve de referencia cuando quieres hacer alguna consulta, pero si estás empezando en el lenguaje y no has visto nunca un script de Python: la siguiente te será de mucho más utilidad para aprender de un vistazo rápido cual es su estructura.

Mega Cheatsheet de Python: La “chuleta” de Python más completa que he visto hasta la fecha

Fuente: Ubuntulife
Practicamente condensa todas las peculiaridades de Python en unas 17 páginas. Disponible tanto en PDF como en formato ODT.
Visto en | Cheat-Sheets

Spyder: Entorno de desarrollo de Python orientado a cientificos

Fuente: Ubuntulife

Spyder es un entorno de desarrollo en Python orientado a cientificos y con caracteristicas similares a MATLAB: consola con visualizador de variables, visualizador de sys.path, visualizador de variables de entorno, funciones de dibujado de graficas integradas, autocompletado, editor con resaltado de sintaxis, navegador de clases/funciones, analisis de código, autocompletado de código y disponible tanto para Windows como para Linux.
Si quieres echarle un vistazo, puedes instalarlo con:
$ sudo apt-get install spyder
Enlace | Spyder

viernes, 26 de agosto de 2011

La anomalía de los antineutrinos en los reactores nucleares y los neutrinos estériles

Fuente: Francis (th)E mule

Hay muchas noticias científicas de las que no nos hemos hecho eco en este blog, pero quizás tendríamos que haberlo hecho. En enero estuve a punto de hablar del artículo de G. Mention et al., “The Reactor Antineutrino Anomaly,” Phys. Rev. D 83: 073006, 2011 (ArXiv preprint, 14 Jan. 2011). Un artículo citado más de 40 veces en ArXiv y una de las noticias más importantes del año en cuanto a la física de los neutrinos (junto al descubrimiento de que el ángulo θ13≠0). Los autores de este estudio descubrieron una anomalía sin explicación tras mejorar las técnicas para la predicción teórica de los resultados en su artículo Th.A. Mueller et al., “Improved Predictions of Reactor Antineutrino Spectra,” Phys. Rev. C 83: 054615, 2011 (ArXiv preprint, 14 Jan. 2011). Quizás sea buen momento de retomar esta cuestión, que he recordado por los recientes comentarios de Juan F. González Hernández en una entrada anterior. Por cierto, la noticia apareció ya en muchos medios gracias a Eugenie Samuel Reich, “The amazing disappearing antineutrino,”  News, Nature, Published online 1 April 2011.

La producción de antineutrinos en los reactores nucleares es debida a la desintegración beta, la transformación de un neutrón en un protón en el interior del núcleo inestable de un elemento radiactivo con la consiguiente emisión de un electrón y un antineutrino, con lo que el nucleido (A,Z) se transforma en (A,Z+1). Un análisis de 19 resultados publicados sobre el flujo de neutrinos en reactores nucleares ha encontrado un defecto en el flujo de antineutrinos en los detectores que se encuentran a menos de 100 metros del reactor. Un defecto del orden del 3% en el flujo de antineutrinos producido por los isótopos radiactivos 235U, 239Pu, 241Pu y 238U. El nuevo artículo afirma que el cociente entre la tasa de eventos observada y la predicha es de 0,943±0,023, que implica una desviación respecto a la unidad con una nivel de confianza del 98,6% (2,2 σ). ¿Qué puede explicar esta anomalía? Obviamente, podemos ser malos y pensar que los nuevos cálculos teóricos de Th.A. Mueller et al. para la tasa de emisión de antineutrinos por reactores  ocultan algún fallo que nadie ha sabido ver aún (los cálculos previos no predecían la anomalía conduciendo a 0,976±0,024). Otra posibilidad es que la anomalía observada, de solo 2,2 σ de confianza, podría ser una fluctuación estadística o el efecto de errores sistemáticos; hay que recordar que menos de 100 metros es una distancia muy corta para observar oscilaciones de neutrinos; aunque en descargo de los autores, que una fluctuación estadística esté correlacionada en 19 experimentos diferentes parece poco probable. Finalmente, la posibilidad más interesante es que estemos ante una señal de nueva física más allá del modelo estándar.
Mention et al. han estudiado la posibilidad de que la anomalía que han observado tenga su origen en la existencia de un cuarto neutrino estéril (los neutrinos faltantes oscilarían (cambiarían de tipo/sabor) a dicho neutrino). Combiando sus nuevos resultados con los de los experimentos GALLEX-I, GALLEX-II, SAGE-Cr, SAGE-Ar y MiniBooNE confirman dicha hipótesis (descartan la hipótesis contraria de que no haya oscilación al 99,8% C.L. o con una confianza de 3 σ). El problema con la existencia de este neutrino estéril es que su existencia junto a la anomalía de antineutrinos descartan al 90% C.L. que el ángulo θ13>0 (el otro gran resultado de este año en física de neutrinos que contamos en “Los seis neutrinos que cambiaron el mundo“). Sin embargo, no todos los físicos están de acuerdo con este análisis de Mention et al. Por ejemplo, Schwetz et al. afirman que la anomalía es compatible con θ13>0 con una confianza de 1,8  σ, y Fogli et al. que afirman que es compatible con sin2 θ13= 0,025 ± 0,007 con una confianza de 1 σ.
Cualquier evidencia de nueva física más allá del modelo estándar introduce una chispa en la mente de los físicos teóricos que no pueden evitar ofrecer soluciones “exóticas” (quizás sea parte de la genética de los físicos teóricos). Por ejemplo, la anomalía de los antineutrinos en los reactores podría estar causada por las dimensiones extra del espaciotiempo, como nos propone Pedro A.N. Machado et al., “An Alternative Interpretation for the Gallium and Reactor Antineutrino Anomalies,” ArXiv preprint, 12 Jul. 2011; ver también P.A.N. Machado, “Large extra dimensions and neutrino oscillations,” NuFact Aug 06, 2011.
Ya hemos hablado de neutrinos estériles en varias ocasiones en este blog (tanto a favor, como en contra de su existencia). Los fermiones con masa, partículas de espín 1/2 como el electrón, tienen dos componentes de helicidad definida, eL y eR; sin embargo, los fermiones sin masa pueden tener una sola componente de helicidad definida, como se pensaba que pasaba con los neutrinos antes de que se descubriera que tenían masa, νeL, νμL y ντL. Ahora que sabemos que los neutrinos tienen masa, luego tienen que existir sus componentes νeR, νμR y ντR. Hay dos posibilidades, que el neutrino sea una partícula de Dirac, como el electrón, o que el neutrino sea una partícula de Majorana (en cuyo caso sería idéntica a su antipartícula). La mayoría de los físicos teóricos prefieren esta última posibilidad, pero los datos experimentales todavían no han podido verificarla. Un neutrino estéril νsL sería un neutrino anti-νR de baja masa que no interacciona mediante las interacciones fundamentales del modelo estándar (las interacciones electrodébil y cromodinámica), pero que puede oscilar con los otros tres neutrinos.
La física de los neutrinos es una de las ramas de la física de partículas más excitantes en estos momentos que promete gran número de sorpresas en la presente década. Una de estas sorpresas podría ser el descubrimiento de la existencia de los neutrinos estériles que podrían ser la antesala a efectos más exóticos (como la violación de la simetría CPT). Los neutrinos estériles también podrían ser un candidato a explicar la materia oscura del universo (no sería materia oscura caliente, solo cálida o warm dark matter), aunque tendrían que tener una masa mucho mayor de 1 eV y los datos cosmológicos apuntan a que la suma de las masas de todos los neutrinos (incluidos los estériles, si existen) es inferior a 1 eV. De hecho, los datos del fondo cósmico de microondas de WMAP-7 son compatibles con la existencia de 3+1 neutrinos (aunque no descartan que haya solo 3 neutrinos). Además, resultados preliminares de IceCube se interpretan mejor con 3+1 neutrinos, aunque tampoco descartan que haya solo 3 neutrinos. Muchos resultados experimentales están a favor de la existencia de los neutrinos estériles y muchos otros están en contra. De hecho, hay quien a propuesto un modelo 3+2, con dos neutrinos estériles como una solución de compromiso que evitaría muchas de las dificultades en contra de la existencia de un solo neutrino estéril (como J. Kopp et al., “Are there sterile neutrinos at the eV scale?,” ArXiv preprint, 23 Mar 2011).

Cómo (ob)tener unos huevos más gordos

Fuente: Amazings

¿Quién no ha tenido, siendo niño, una pecera con peces de colores? ¿Y qué niño no ha intentado capturar pececillos atrapados entre las rocas con la bajada de la marea? ¿A quién no se le ha ocurrido en más de una ocasión probar sus dotes científicas innatas y experimentar colocando las simpáticas criaturas acuáticas marinas en la pecera de agua dulce y al contrario, los lindos peces de colores en agua salada?

Por otro lado, todos sabemos que una excelente forma de conservar ciertos alimentos y preservarlos del efecto pernicioso de determinadas sustancias nocivas consiste en someterlos a un proceso de deshidratación y sumergirlos en salmuera o vinagre.
Y bien, ¿qué relación guardan los dos párrafos anteriores? Pues muy simple: ambos hacen alusión a un proceso físico denominado ósmosis. Veréis, consiste en lo siguiente: imaginad que disponéis de dos disoluciones con concentraciones diferentes y separadas por una membrana semipermeable (esto es, que deja pasar moléculas de un cierto tamaño, pero no otros). Para que sea más concreto, suponed que a un lado (llamémosle el izquierdo) de dicha membrana tenemos agua y al otro (llamémosle, lógicamente, el derecho) agua en la que hemos disuelto unas cuantas cucharadas de sal, por ejemplo.
Dicho muy simplemente, la ósmosis consiste en el paso de agua del compartimento izquierdo al derecho, es decir, y esto siempre es así, el proceso tiene lugar de tal manera que el agua se desplaza hacia el lado donde existe una mayor concentración (en este caso, el lado derecho donde hemos disuelto sal) con el fin de igualar las de ambos.

Según lo anterior, y volviendo a nuestros queridos pececillos, cuando sumergiéramos en agua dulce la sardina que con tanto esfuerzo pescamos, contemplaríamos con estupor cómo su cuerpo comenzaría a hincharse de forma descontrolada. Todo lo contrario le sucedería al lindo pececito rojo si se nos ocurriese darle un baño de agua salada, pues su abdomen se iría reduciendo paulatinamente hasta dejarlo francamente esmirriado.
¿Por qué sucede esto? Debido a la ósmosis, en efecto. El agua del interior de las células del cuerpo de la sardina posee una concentración salina mayor que el agua dulce en la que la hemos sumergido y, por tanto, a través de las paredes celulares (ahí tenéis la membrana semipermeable de la que hablamos) penetraría agua dulce (la de menor concentración de sal), lo que provoca la hinchazón. Con el pez de colores de agua dulce sucede el efecto opuesto: el agua dulce atraviesa la pared celular, produciendo una deshidratación y, consecuentemente, una disminución acusada en el volumen del cuerpo del animal.
De forma análoga se puede explicar el proceso de conservación de los alimentos en salmuera o vinagre. Cuando las fabricas de conservas envasan pepinillos en una disolución ácida como el vinagre, lo que están haciendo es aprovecharse del fenómeno de la ósmosis. Así, el “agua dulce” (baja concentración) contenida en el interior del pepinillo abandona éste para intentar contrarrestar la elevada concentración del vinagre. El resultado es que la cucurbitácea, al perder agua, impide que determinadas bacterias puedan desarrollarse, conservándose el alimento durante un lapso de tiempo mucho mayor.

Una aplicación enormemente interesante de todo lo expuesto más arriba consiste en lo que yo (osadamente) denomino “cambiar la talla de los huevos desnudos“. Me explico: coged un huevo de gallina, por ejemplo, aunque el experimento también funciona con otras clases de huevos diferentes (ya me entendéis). A continuación sumergidlo en un vaso lleno de vinagre y esperad dos días, aproximadamente. Transcurrido este tiempo, podréis observar cómo la cáscara (de origen calcáreo) ha desaparecido por completo debido a la acción del ácido acético, dejando el huevo desnudo, una especie de pelota elástica y transparente (se puede ver la yema sin problema). Si ahora lo laváis bien lavadito e introducís lo que queda del huevo en otro vaso, esta vez lleno de agua destilada, comprobaréis que al cabo de unos cinco días, más o menos, el huevo ha incrementado su peso en casi el 50% de su valor inicial. Lo que ha sucedido, una vez más, es que el agua destilada (con una concentración de solutos bajísima) ha penetrado en el interior de la membrana del huevo, donde la concentración es claramente superior.
Desafortunadamente, todo el proceso anterior puede invertirse sin más que volver a introducir el huevo hinchado en un vaso con agua y azúcar disuelta en ella. Unas doce horas después la ósmosis habrá devuelto las cosas a su sitio. Y es que nada es permanente, ni siquiera los implantes de silicona…
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Más información en:
Corominas, Josep. Patatas y huevos osmóticos. Rev. Eureka Enseñ. Divul. Cien. 7(1), 2010, 151-157.

jueves, 18 de agosto de 2011

La explicación de la primera pizarra de Sheldon en la serie “Big Bang”

Fuente: Francis (th)E mule news

Muchos de los lectores de este blog serán aficionados a la serie de televisión de humor “Big Bang” (The Big Bang Theory). En el primer episodio de la primera temporada Sheldon le muestra a la guapa Penny su pizarra indicándole que la parte de arriba “Solo es mecánica cuántica,” que la parte central presenta “unos toques de teoría de cuerdas aplicadas,” y que la parte de abajo es “solo un chiste, una burla de la aproximación de Born-Oppenheimer.” Para los lectores de este blog que no entiendan lo que significan las palabras de Sheldon, creo que conviene presentar una explicación. No soy experto en fenomenología de la teoría de cuerdas, pero trataré de explicarme lo mejor posible.
Lo primero, el personaje Sheldon Lee Cooper (doctor en física que investiga en teoría de cuerdas) seguramente toma su nombre de pila de Sheldon Lee Glashow, premio Nobel de Física en 1979 (por sus contribuciones a la teoría electrodébil y al modelo estándar de la física de partículas). Glashow es famoso por ser escéptico respecto la teoría de cuerdas; siendo profesor de la Universidad de Harvard trató de expulsar del departamento de física a todos los físicos de cuerdas; como no lo logró, abandonó Harvard y se fue a la Universidad de Boston. Por cierto, la wikipedia pone que su nombre se debe a Sheldon Leonard, un actor y productor de televisión (yo no estoy de acuerdo). En cuanto al apellido es un homenaje a Leon Neil Cooper, premio Nobel de Física en 1972 (por sus contribuciones a la teoría BCS de la superconductividad); esto sí lo pone la wikipedia.
 
Vayamos al grano, a la pizarra. Cuando Sheldon afirma que la parte de arriba es “solo es mecánica cuántica” se refiere a que se presenta un cálculo convencional en el marco del modelo estándar. En concreto un modo de desintegración del quark top (t) en un quark bottom (b) y bosón vectorial W. En la pizarra aparece t→W+b. Recuerda que se conserva la carga eléctrica (la carga del top es +2/3, la del W es +1 y la del bottom −1/3). Una partícula elemental se puede desintegrar de muchas maneras y se llama tasa de desintegración (branching ratioo BR) de un modo concreto al porcentaje (o probabilidad) de que se desintegre usando dicho canal. En el caso del quark top y el canal de desintegración Wb, lo que aparece en la pizarra es una estimación del valor BR(t→Wb) utilizando los valores de los parámetros de la matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). Los valores que aparecen en la pizarra son valores de 2007, actualmente Vtd es un poco menor y Vtb un poco mayor. Según la pizarra de Sheldon BR(t→Wb) ≈ 99,82%. El valor actual según el Particle Data Group (pág. 5) es un poco mayor (99 ± 9)% y tiene una incertidumbre experimental mucho más alta de lo que parece afirmar la pizarra (con un error experimental del 9% no tiene sentido incluir dos decimales). En julio de 2011 se ha reducido la incertidumbre a solo un 3,5%, que sigue siendo muy alta comparada con lo que aparece en la pizarra.
Por cierto, qué es la matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM). Los quarks tienen tanto carga de color, modelada por la cromodinámica cuántica (QCD), como carga eléctrica,  modelada por la teoría electrodébil (EWT). La mecánica cuántica permite que los estados cuánticos de los quarks para la QCD no sean idénticos a los de la EWT, aunque deben estar relacionados entre sí por una matriz unitaria (que conserve las probabilidades cuánticas). El modelo estándar es muy curioso, pues presenta una mezcla de los estados de los quarks tipo abajo (d por down, s por strange y b por bottom), pero no de los quarks tipo arriba (u por up, c por charm y t por top). Así, el estado observable de un quark abajo |d´> es combinación lineal de los estados |d>, |s> y |b>, es decir, |d´> = Vud |d> +Vus |s> +Vub |b>. Sin embargo, |u´>=|u>, |c´>=|c>, y |t´>=|t>.
El quark top (t) y el bottom (b) pertenecen a la tercera generación de partículas. Nada prohíbe que el quark top se pueda desintegrar en quarks de las otras dos generaciones de partículas, es decir, BR(t→Ws) >0 y BR(t→Wd) >0. Pero estas probabilidades son pequeñas (menores del 3,5% según los experimentos) y que yo sepa estas desintegraciones aún no han sido observadas ni en el Tevatrón ni en el LHC. Tampoco hay ninguna ley física que impida que un quark top (t) se desintegre en quarks de tipo arriba (u o c); como la carga eléctrica del quark t y de los quarks u o c es la misma (+2/3), estas desintegraciones están mediadas por “corrientes neutras,” es decir, por el fotón (γ) o el bosón Z. En concreto serían las desintegraciones t→Zc (desintegración del top en un bosón Z y un quark c), t→Zu (desintegración del top en un bosón Z y un quark u) y las correspondientes con un fotón, t→γc (desintegración del top en un fotón y quark c), y t→γu (idem.). Estas desintegraciones con cambio de “sabor” vía corrientes neutras (F.C.N.C. significa Flavor-Changing Neutral Current) están fuertemente suprimidas por el modelo estándar. La predicción teórica nos ofrece un valor de BR(t→Zc) ≈ BR(t→γc) ≈ 10−11 %, un valor extremadamente pequeño, más allá de lo verificable de forma experimental en el LHC en las próximas décadas.

En la pizarra de Sheldon, tras un “but F.C.N.C. …” aparecen los diagramas de Feynman para las desintegraciones del quark top t→Zc, y t→Zu (izquierda), y t→γc, y t→γu (derecha). Estos diagramas de Feynman son muy famosos y John Ellis los bautizó como “diagramas pingüino” (hemos hablado de estos diagramas en este blog en “Por una apuesta aparece “Poker Face” de Lady Gaga en el título de un artículo en Physical Review D“). Por ahora todo lo que aparece en la pizarra de Sheldon es parte del modelo estándar, ¿dónde aparece la teoría de cuerdas que menciona Sheldon? Contestar a esta pregunta es el motivo de esta entrada. Sigue leyendo y lo sabrás…
La clave esta en el “but F.C.N.C. …” ¿Qué tienen que ver las FCNC con la teoría de cuerdas? La mayoría de los modelos teóricos que predicen física más allá del modelo estándar predicen un reforzamiento de los modos de desintegración FCNC del quark top, entre ellos la fenomenología de la teoría de cuerdas. Casi todo el mundo sabe que la supersimetría es una consecuencia natural de la teoría de cuerdas. La extensión supersimétrica más sencilla del modelo estándar es el modelo mínimo supersimétrico (MSSM); depende de los valores de sus parámetros, pero el MSSM predice valores de BR(t→Zc) ≈ 10−4 %, billones de veces mayores que los predichos por el modelo estándar (ver por ejemplo M.M. Najafabadi, N. Tazik, “Study of the Top Quark FCNC,” ArXiv preprint, 2009). Claro, si el LHC encontrara estas desintegraciones y confirmara la supersimetría, alguien podría afirmar que no se ha confirmado la teoría de cuerdas. Y es cierto, pero también se ha estudiado cómo afectan las dimensiones extra del espaciotiempo a estas desintegraciones y se ha encontrado que las refuerzan en un factor entre 10 y 100 (si el radio de las dimensiones extra se encuentra en la escala de los TeV; ver por ejemplo este artículo). No observar la supersimetría en la escala de los TeV, pero sí observar este efecto podría ser una huella de la teoría de cuerdas independiente de la supersimetría. Quizás por eso los guionistas de la serie “Big Bang” hayan seleccionado este asunto como línea de trabajo de Sheldon.
La parte final de la pizarra de Sheldon muestra la primera columna de la matriz de Cabbibo-Kobayashi-Maskawa (CKM), incluyendo un término de fase δ; si la simetría CP se conserva entonces δ=0; la última línea de la pizarra indica que si el valor de δ no es nulo, entonces se viola la simetría CP. De hecho, se sabe que δ>0; Kobayashi y Maskawa obtuvieron el premio Nobel de Física en 2008 por inferir a partir de este resultado que debía existir una tercera generación de quarks (supuestamente para que esta violación CP explicara la asimetría entre la materia y la antimateria en el universo; hoy en día sabemos que esta violación CP no es suficiente para explicarla y tiene que haber otras fuentes de violación CP aún no descubiertas).
Ahora viene el gran problema para mí, ¿dónde está la gracia del chiste? Sheldon le dice a Penny que la parte de abajo de  la pizarra es “solo un chiste, una burla de la aproximación de Born-Oppenheimer.” ¿Qué tiene que ver la aproximación de Born-Oppenheimer” con el ángulo de violación de la simetría CP en la matriz CKM? Buena pregunta. No tengo ni idea. ¿Algún físico lector de este blog me podría echar una mano?
Por cierto, la serie “Big Bang” está asesorada por un físico llamado David Saltzberg (UCLA) que tiene un blog en el que explica la física de la serie “The Big Blog Theory.” El 25 de mayo de 2011 una tal Nira le preguntó por la última línea de la pizarra de Sheldon y David le contestó que la última línea de la pizarra formaba parte de otra pizarra que se eliminó del episodio piloto en el último minuto. Por error no fue borrada dicha línea y no significa nada en la pizarra que se ve en el episodio; David se excusa porque era el episodio piloto de la serie y afirma que dichos errores no han vuelto a suceder. Sin embargo, no aclara dónde está la gracia del chiste (si es que lo hay).
De las palabras de Saltzberg podemos deducir que el chiste tiene que estar en la matriz CKM y su relación con la aproximación de Born-Oppenheimer. Pero en su blog no ha aclarado aún dónde está el chiste. ¿Dónde podría estar? Mi opinión es que el chiste está en que no hay chiste. La aproximación de Born-Oppenheimer cuando se utiliza para aproximar un nucleón (tres quarks y gluones) o un mesón (un par quark-antiquark y gluones) no utiliza para nada la matriz CKM. Así que en mi opinión el chiste está en las palabras de Sheldon y no en la pizarra.
Si algún físico lector de este blog quiere echar una mano y proponer posibles ideas que expliquen el chiste se lo agradeceré (se lo agradeceremos todos).
PS: Como era de esperar uno de los lectores de este blog ha resuelto gran parte del entuerto de la pizarra de Sheldon. Como nos informa Ricardo Co-San en los comentarios existe un episodio piloto que no se emitió en antena (es políticamente incorrecto, comparado con el piloto finalmente emitido), pero se puede descargar por internet (acabo de verlo) que muestra otra pizarra de Sheldon, mucho más densa en cuanto a contenido y que se ve con bastante mala calidad en el vídeo. Abajo os dejo copia de dicha pizarra y una breve explicación.
En rojo aparece la parte de arriba que “solo es mecánica cuántica” según Sheldon. El recuadro rojo con línea más gruesa es el diagrama de Feynman para la interacción entre un electrón y un positrón a través de un fotón (esta interacción da lugar al potencial de Coulomb entre ambos en el límite no relativista); lo que aparece en el recuadro en rojo con línea delgada es el cálculo de la amplitud de dispersión (scattering) para este diagrama de Feynman (el cálculo está incompleto en este recuadro). En el recuadro azul con línea más gruesa aparece la versión en teoría de cuerdas (worldsheet) para una interacción de este tipo de interacción (esto lo único de teoría de cuerdas que yo veo en toda la pizarra). En el recuadro azul con línea delgada, Sheldon afirma que aparecen  ”unos toques de teoría de cuerdas,” pero yo no los veo; lo que yo veo es que se continua con el cálculo anterior (parte izquierda del recuadro) y luego se escribe el resultado utilizando las variables de Mandelstam; a mí no me queda nada claro dónde aparece la teoría de cuerdas en esta parte de la pizarra.
Finalmente queda la cuestión del “chiste sobre la aproximación de Born-Oppenheimer” que según señala Sheldon corresponde al recuadro en verde. Obviamente, la aproximación de Born-Oppenheimer, que utiliza como parámetro pequeño el cociente de masas entre el electrón y el núcleo de un átomo, no es aplicable para estudiar la dispersión entre dos electrones, porque su cociente de masas es la unidad; quizás ahí se encuentre la “gracia” del chiste. De  todas formas, sigo sin ver muy claro el “humor gráfico” en la pizarra.
Lo dicho antes, si algún físico que sepa más que yo de estas lides puede aclarar algo más la pizarra le animo se lo agradeceré; ver el capítulo piloto es fácil buscando en internet “unaired pilot big bang theory” (la pizarra aparece alrededor del minuto 9:30).

miércoles, 17 de agosto de 2011

Recomendaciones para escribir un artículo científico/técnico.

A la hora de escribir un buen artículo técnico es recomendable leerse primero esto (ojo, está en inglés) para no cometer errores comunes.

martes, 16 de agosto de 2011

Recrean “el fin del tiempo” en el laboratorio

Fuente: Neofronteras

¿Se ha preguntado qué pasaría si la dimensión temporal súbitamente llegara a su fin? Un nuevo experimento lo revela.
Foto
Observación experimental de un evento de “fin del tiempo” en un metamaterial hiperbólico plasmónico iluminado con luz de 488 nm. Fuente: Igor Smolyaninov.
Una de las áreas más excitantes de la ciencia es el campo emergente de los análogos del espacio-tiempo. Esta es la disciplina en la que los físicos juegan con sistemas que tienen una relación matemática formal con la Relatividad General.
Por ejemplo, los cambios en la manera en la que los electrones se mueven en el grafeno según es enfriado es idéntico a los cambios ocurridos en el Universo justo después del Big Bang. Así que los físicos pueden usar un análogo frío para poner a prueba teorías acerca del comportamiento más temprano del Universo.
Otro ejemplo es la analogía formal matemática entre el comportamiento de la luz en el espacio electromagnético y en el espacio-tiempo. Esto es interesante porque los físicos han aprendido recientemente cómo manipular el espacio electromagnético usando metamateriales. Esto les ha permitido crear el equivalente de la espuma cuántica, el Big Bang e incluso el multiverso al completo.
Todos estos experimentos dejan con la boca abierta (imagine hace un agujero negro en el laboratorio). Esta es la razón por la que es difícil señalar los más importantes.
Pero a Igor Smolyaninov en la Universidad de Maryland le gusta intentarlo. Explica cómo ha creado un experimento que modela el fin del tiempo.
La idea es sencilla (¡no realmente!). Los metamateriales pueden hacerse para que se comporten como el espacio ordinario con dos dimensiones espaciales y una temporal. Pero además pueden ser hechos para que se comporten como otros tipos de espacio, por ejemplo con dos dimensiones de tiempo y una de espacio.
Smolyaninov señala que ocurre una situación interesante cuando dos materiales son colocados sobre sus bordes. Si una dimensión temporal es perpendicular a una dimensión espacial, simplemente se llega a un callejón sin salida. En otras palabras, el tiempo se termina.
“Esta situación (que no puede ser realizada en Relatividad General clásica) puede ser llamada ‘el fin del tiempo’,” sostiene en un artículo junto con un par de colegas.
No contento con meramente pensar acerca de este escenario, estos tipos han ido más allá y lo han construido usando un plástico denominado metacrilato polimetilo o PMMA depositado en tiras sobre una película de oro. La luz toma la forma de plasmones que se mueven a lo largo de la superficie.
Así que, ¿qué pasa en el fin del tiempo? Smolyaninov dice que el campo electromagnético simplemente diverge, lo que produce un anticlimax en un experimento tan preñado de posibilidades de ciencia ficción.
Pero es un interesante material de todos modos
Nota: este artículo es una traducción literal de la primera referencia que aparece más abajo.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3578
Fuentes y referencias:
Nota en el MIT.
Artículo en ArXiv.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.

Llevar a la luz más allá de la velocidad de la luz

Fuente: Ciencia Kanija

Artículo publicado por Kate McAlpine el 11 de agosto de 2011 en Science Now
La velocidad warp está aún fuera del alcance de las naves espaciales, pero dos nuevos experimentos han llevado a un pulso de luz más allá del límite de velocidad de 300 000 kilómetros por segundo fijado por la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein. Aunque los físicos han logrado anteriormente hazañas similares, dos equipos informan ahora de formas de pérdida de luz de forma que gran parte de la misma parece romper el límite de velocidad universal. No te preocupes, los experimentos no violan realmente la relatividad. Pero las técnicas podrían, en principio, acelerar ligeramente las comunicaciones ópticas.

Ondas de luz © Crédito: jezuez471

Así es como se hace para que un pulso de luz parezca viajar más rápido que la velocidad de la luz. Puede pensarse en el pulso como un tipo de onda vagabunda de radiación electromagnética viajando por el espacio a toda velocidad, por lo que si haces un gráfico de la intensidad del pulso, empezaría en cero, aumentaría suavemente hasta un pico, y luego bajaría de nuevo a cero. Pero tal pico no puede verse como un conjunto de ondas con un rango longitudes de onda oscilando todas continuamente arriba y abajo apiladas unas sobre otras. En el centro del pulso, las distintas ondas se alinean y se refuerzan entre sí. Por el contrario, cerca de los extremos delantero y trasero del pulso, las distintas ondas se desincronizan y cancelan entre sí.
Ahora supón que haces pasar el pulso de luz a través de un material especial que frena algunas longitudes de onda más que otras. Eso puede cambiar la forma en que se alinean las ondas e, irónicamente, desplazar hacia adelante el punto en el cual distintas ondas se refuerzan entre sí, haciendo que el pico parezca saltar adelante más rápido que la luz. El pico incluso puede parecer que surge desde la parte de atrás del material antes de entrar por la parte delantera. Nada de esto viola la relatividad, no obstante, dado que se requeriría que ondas individuales fuesen a una velocidad mayor que la de la luz. Más generalmente, los físicos interpretan ahora que la relatividad indica que la información no puede transmitirse más rápidamente que la luz. Y es la velocidad fija del primer solapamiento de onda de luz, no la posición exacta del pico del pulso, lo que determina la tasa final del flujo de información.
Vitaliy Lomakin de la Universidad de California en San Diego, y sus colegas de la Universidad Pública de Navarra en Pamplona, España, pusieron esta idea en práctica enviando microondas a una lámina agujereada de cobre de 35 micrómetros de grosor entre dos discos de Teflón de 0,79 milímetros. Como consecuencia de este diseño, el pico de un pulso de microondas pueden surgir en el otro extremo del dispositivo incluso antes de entrar en el sándwich de metal.
Pero el metano no deja pasar de forma natural mucha luz. Aquí es donde entra en juego el Teflón. Las dos capas mantienen el brillo y dirección de las ondas mientras que el patrón de agujeros del metal acumula la señal en estas potentes ondas. Mientras que experimentos anteriores habrían observado menos de 1% del pulso de luz rompiendo el límite de velocidad cósmico, la interacción entre el metal y el Teflón permitió al equipo enviar un 10% aproximadamente 100 picosegundos antes, un avance que de describe pronto en Physical Review B. “Esto se logró con una estructura notablemente fina que puede fabricarse fácilmente en un amplio espectro, desde las microondas a la luz visible”, dice Lomakin.
Li Zhan y sus colegas de la Universidad Shanghái Jiao Tong de China dicen que podrían crear un pulso que llegue incluso antes con fibras ópticas, las cuales ya se usan para comunicaciones de datos de alta velocidad. Este equipo envió una señal de luz infrarroja en sentido horario a través de un bucle de fibra óptica y la midió en dos sensores, uno cerca del punto donde entró la luz en la fibra y otro 10 metros más adelante. Normalmente, la señal que pasa a través de la fibra de silicio se mostraría en el primer sensor y alcanzaría el segundo 48,6 nanosegundos después. Sin embargo, Zhan y sus colegas lograr acelerar la señal tanto que llegó al segundo sensor 221 nanosegundos antes de alcanzar el primero.
En este experimento, la propia fibra óptica desempeñaba un papel similar al de la placa agujereada. Para acelerar la señal de luz, se lanzó una segunda onda de luz en sentido antihorario a través de la fibra óptica. La presencia de luz adicional cambió la velocidad a la que se movían las ondas de luz de distinta longitud de onda para modificar la alineación de las ondas. Normalmente, esta segunda onda absorbe tanta luz de la señal que empuja el pico 1 nanosegundo por delante y reduce la intensidad del pico en un 20%. Por el contrario, los investigadores lograron adelantar la luz 211,3 nanosegundos antes de perder tanta luz, según informan en un artículo impreso en Physical Review Letters.
Aunque la información realmente no puede viajar más rápidamente que la velocidad de la luz, Zhan defiende que las comunicaciones podrían lograr pequeñas ganancias en la velocidad a la que se detectan las señales. Los receptores en sistemas de comunicación ópticos también reaccionan al pico de un pulso, no a su extremo inicial. Empujar el pulso más cerca del extremo podría ahorrar apenas unos cientos de nanosegundos, pero Zhan dice que algún día podría suponer una diferencia en el revolucionado mundo del mercado de valores de alta velocidad.
“Esto puede que sea cierto, pero no han realizado aún el experimento”, dice Daniel Gauthier, especialista de luz rápida en la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte. Basándose en su investigación y las de otros, espera que la forma que porta la información del pulso quede destruida en el proceso. Günter Nimtz, experto en fenómenos superlumínicos de la Universidad de Colonia en Alemania, está de acuerdo en que los cambios en la forma del pulso serían problemáticos, pero sugieren que con algo de conocimiento sobre las longitudes de onda del pulso, y el material a través del que se mueven, el extremo receptor podría recuperar la información.

Autor: Kate McAlpine
Fecha Original: 11 de agosto de 2011
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