Cerco al Higgs

Fuente: Neofronteras

Se van delimitando la masa del bosón de Higgs, si es que éste realmente existe.

Gama de masas en GeV frente a posibilidad de existencia de un Higgs. Fuente: Philip Gibbs.

La búsqueda del Higgs es una las tareas que tiene encomendada la máquina más grande y poderosa del mundo jamás construida: el colisionador LHC.
Esta búsqueda empezó antes de que se terminara este acelerador y en el Fermilab ya delimitaron la posible masa de esta partícula y todavía trabajan sobre ello, excluyendo masas entre 156 y 177 GeV. Además masas por encima de los 185 GeV están excluidas otras medidas y por consideraciones teóricas.
Ahora los equipos de los detectores ATLAS y CMS del LHC ha puesto una cota superior a la masa del Higgs: 145 GeV. El resultado fue presentado el pasado 22 de agosto en Munbai (india) en un congreso internacional.
El Higgs está siendo difícil de encontrar al ser más ligero de lo pensado. A esas bajas energías las débiles señales de su existencia (si es que realmente existe) son más difíciles de extraer de los datos suministrados. Pese que ha habido algunos amagos de haberlo encontrado en el pasado cercano, posteriores análisis lo han descartado.
Los físicos del CERN esperan encontrarlo o negar su existencia en los próximos dos años. ¿Qué masa tendrá finalmente el Higgs?
A partir de datos experimentales un estudio no oficial [1] sugiere que si esta partícula existe su masa estará comprendida entre 115 y 135 GeV. Especulando algo más, algunos físicos apuestan por que su masa esté entre 125 y 130 GeV.
La idea de este bosón fue introducida por Peter Higgs como sistema para la ruptura espontánea de la simetría electrobébil. Proporciona un mecanismo mediante el cual las partículas adquieren la masa que tienen según interaccionen con el campo creado por estos bosones. Según el Modelo Estándar los valores de las masas de las partículas son parámetros externos que no extraen directamente de la Teoría. El mecanismo de Higgs proporciona una explicación a esas masas. Aunque como no se sabe la exacta naturaleza del Higgs todavía no se sabe cómo derivar directamente estas masas.
No se sabe si siquiera cómo es exactamente el Higgs. Puede que incluso haya más de uno, sobre todo en algunas versiones de la Supersimetría (MSSM) que sugieren hasta cinco de ellos. Pero una partícula de espín cero (bosón) y sin carga eléctrica no es la única posibilidad (aunque es la más sencilla). Otras ideas apuntan a que el Higgs es una partícula compuesta o que es un bosón pseudoescalar. Podría existir un bosón de Higgs cargado o un Higgs CP-impar. Puede que incluso exista el campo de Higgs pero que éste no tenga asociado ninguna partícula elemental. La imaginación de los teóricos casi no tiene límites.
El caso es que si en dos años el Higgs no aparece habrá que revisar gran parte de la Física de Altas Energías. Ver si alguna vieja idea se puede aplicar con o sin modioficaciones y, sobre todo, crear nuevos modelos y proporcionar nuevas ideas.
Mientras tanto la supersimetría y las cuerdas seguirán estando a salvo, fuera de toda posibilidad de ser falsables por un experimento y sospechosamente fuera del método científico.
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Fuentes y referencias:
Sciencenews.

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¿Es la materia oscura una ilusión?

Fuente: Neofronteras

Según una nueva teoría el efecto de la materia oscura podría ser explicado por una polarización gravitatoria de las partículas virtuales del vacío.

Velocidad de rotación observada (A) y predicha (B) en una galaxia espiral tipo. Fuente: Wikipedia.

Desde que aparecieron las hipótesis de la materia y la energía oscura muchas ideas han tratado de explicar sus supuestos efectos como algún tipo de ilusión provocada por otros fenómenos, negando así su existencia. Algunas de estas ideas fueron refutadas por posteriores observaciones (es la ventaja del método científico) y otras esperan todavía una oportunidad. Mientras tanto, siguen surgiendo nuevas ideas que niegan esos conceptos. Recientemente Dragan Hajdukovic, del CERN, ha propuesto una de estas nuevas ideas según la cual la materia oscura no sería más que una ilusión.
La idea de la materia oscura ya se propuso en los años treinta del pasado siglo al tratar de explicar la velocidad en función de la distancia a su centro de las estrellas de las galaxias espirales. Según se propuso, existiría un halo de materia oscura envolviendo la galaxia que afectaría gravitacionalmente a la galaxia, pero que no emitiría ni bloquearía la luz.
Desde entonces se ha intentado dotar de una naturaleza a esa supuesta materia oscura. Una de las explicaciones favoritas es la existencia de partículas elementales fuera del modelo estándar que casi sólo interaccionen gravitatoriamente con el resto. Pero, de momento, esas partículas siguen sin ser detectadas con claridad, pese a su supuesta abundancia.
Hajdukovic propone en su lugar una polarización gravitacional del vacío para explicar los efectos atribuidos a esa materia oscura. No necesita de modificaciones de la ley de la gravedad como en otras explicaciones alternativas.
Como ya sabemos todos, el vacío cuántico no está realmente vacío y siempre contiene un mar de partículas y antipartículas virtuales que aparecen y desaparecen constantemente siempre que lo permita el principio de incertidumbre. Esto es un hecho incontestable, sobre todo desde que se logró medir el efecto Cassimir.
Sin embargo, algunas veces, los cálculos de la Teoría Cuántica de Campos sobre este vacío no dan valores compatibles con la realidad, porque, por ejemplo sugieren un valor de la constante cosmológica muchos órdenes de magnitud superior a lo medido.
Otro factor que todavía no se ha logrado saber es si la antimateria se comporta frente al campo gravitatorio de la misma manera que la materia. Cuando se logre confinar una cantidad suficiente de antihidrógeno se podrá dejarlos caer en el campo gravitatorio terrestre y ver qué pasa. Algunas ideas apuntan a que las antipartícula tendrían una “carga gravitatoria” opuesta a las de las partículas. De este modo las partículas y antipartículas se repelerían gravitatoriamente.
Hajdukovic explora esta última idea para realizar un estudio teórico en el que las partículas y antipartículas virtuales del vacío formarían dipolos gravitatorios de manera similar a los dipolos eléctricos. Los dipolos eléctricos están orientados normalmente al azar, pero en presencia de un campo eléctrico apuntan en el mismo sentido. Si forman parte de un material decimos que en ese caso el material está polarizado. Como consecuencia el campo exterior y el producido por los dipolos se suman dando lugar a un campo eléctrico mayor.
Si Hajdukovic está en lo cierto, los dipolos gravitatorios virtuales se orientarían en presencia de un campo gravitatorio y, como resultado, se reforzaría el efecto del campo gravitatorio al sumarse al campo gravitatorio ordinario el campo gravitatorio producido por los dipolos virtuales del vacío. La masa de las galaxias sería la misma que la masa de la materia que vemos, pero su campo gravitatorio total sería más intenso debido a esta interacción con el vacío. Como el espacio vacío tiene mucho volumen el efecto sería importante. Todo esto explicaría la aparición de los efectos atribuidos a la materia oscura que, según esta idea, no existiría.
Los números calculados por Hajdukovic coinciden sorprendentemente con lo observado, según él. Los perfiles observados de velocidad de rotación galáctica en función de la distancia al centro son reproducidos por este modelo.
Además, a partir de esta misma idea también consigue derivar la relación Tully-Fisher. Fenómeno observacional que todavía no está bien explicado. La relación, que se derivó de forma empírica en los setenta, establece que la luminosidad de una galaxia espiral es proporcional a la cuarta potencia de su velocidad máxima de rotación, velocidad que se determina a partir de la anchura de las líneas espectrales. Esta relación permite establecer una candela estándar para el cálculo de distancias cosmológicas.
Sin embargo, la nueva teoría no parece explicar el efecto atribuido a la materia oscura en algunos cúmulos de galaxias, en los cuales parece haber una separación espacial entre materia ordinaria y oscura. Además necesitaría explicar también otros fenómenos como los efectos medidos en lentes gravitacionales, en el fondo cósmico de microondas y otros sitios en los que también se ha recurrido a la presencia de materia oscura para explicar lo observado. Queda, por tanto, trabajo por hacer.
De todos modos, dentro de pocos años tendremos los primeros experimentos gravitatorios con antihidrógeno en el CERN, así que es de esperar que la base de esta idea pueda ser confirmada o refutada.
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Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.

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Método para buscar señales del multiverso

Fuente: Neofronteras

Desarrollan un algoritmo para encontrar señales de colisiones entre distintas burbujas cosmológicas en el fondo cósmico de microondas que sean prueba de la existencia de un multiverso.

Simulaciones sobre las señales dejadas en el FCM por colisiones entre burbujas cósmicas. Fuente: UCL.

Según algunas teorías cosmológicas podría haber una especie de multiverso en el cual estaría nuestro universo. La inflación eterna, por ejemplo, predice que a partir de un estado determinado se pueden producir distintos procesos de inflación como el que se cree generó nuestro universo. De este modo, la esfera de universo visible que vemos estaría dentro de una burbuja inflacionaría, pero podría haber otras burbujas que contuvieran otros universos que habrían sufrido procesos de inflación similares. Pero su contenido podría ser distinto y los valores de las constantes físicas podría diferir de los alcanzados en nuestro universo, incluso las leyes de la Física podrían ser distintas.
Lo difícil es demostrar que esos otros universos existen, pues el proceso de inflación tiene que separar causalmente nuestro universo de cualquier otro, haciendo imposible cualquier detección directa.
Sin embargo, aunque ahora es imposible detectar esas otras burbujas, puede que dejaran algún tipo de huella en el pasado sobre el fondo cósmico de microondas (FCM). Posibles colisiones entre burbujas en expansión habrían dejado patrones en forma de disco sobre el mismo.
Lo difícil es tratar de distinguir esos patrones en una mar de datos con mucho ruido o definir, fuera de toda duda, que el origen de esos patrones es la colisión entre burbujas cosmológicas. Al parecer es un delicado problema computacional y estadístico. Ahora, en un par de artículos se detalla cómo se podrían buscar esas posibles señales de otras burbujas en el FCM.
Los investigadores autores de esos trabajos corrieron simulaciones computacionales para saber cómo sería el FCM si tales colisiones no tuvieron lugar y desarrollaron un algoritmo que a partir de los datos reales encuentre por comparación señales de tales colisiones. Usando datos del WMAP han puesto una cota superior a la existencia de las señales dejadas por tales colisiones.
Podría suceder que un determinado patrón visto en el FCM se diera por coincidencia estadística y que no fuera real, sino que nuestra capacidad cerebral de extraer patrones del mundo observado nos haga ver algo que no existe. Es similar a mirar hacia unos montes en Marte y ver allí una cara o ver un conejo entre las formaciones nubosas del cielo. Sin embargo, el método elaborado por estos investigadores es más difícil que se deje engañar por algo así.
De momento, aunque no han detectado ningún patrón que corresponda a este tipo de colisiones, los investigadores no pueden descartar este tipo de multiverso. Para ello se necesitarían mejores datos. De momento, debido a la imposición de un embargo, los datos más precisos del observatorio Planck sobre el FCM no están disponibles (pese a haber elaborado ya varios mapas completos del cielo) y lo estarán hasta el año que viene (hasta que los científicos implicados los hayan explotado en profundidad). Es de esperar que una vez pasado ese plazo los datos estén disponibles y se puedan buscar estos patrones. Si se encuentran serían la prueba de la existencia de un multiverso. Y si no se encuentra siempre quedará una fe que sustituya al método científico y que ponga el límite observacional un poco más allá.
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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo en ArXiv.

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Fuente: Project-argus

Una estrella que no debiera existir

Fuente: ESO

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Un equipo de astrónomos europeos utilizó el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Cerro Paranal, en Chile, para localizar a una estrella en la Vía Láctea que para mucho no debiera existir. Los científicos descubrieron que esta estrella se compone casi totalmente de hidrógeno y helio, con cantidades muy pequeñas de otros elementos químicos. Esta inusual composición la coloca en la "zona prohibida" de una teoría de formación estelar ampliamente aceptada, lo que implica que esta estrella es prácticamente imposible. Los resultados aparecerán en la edición del 1 de septiembre de 2011 de la revista Nature.

Una tenue estrella en la constelación de Leo, llamada SDSS J102915+172927 [1], resultó ser la que posee la menor cantidad de elementos más pesados ​​que el helio (lo que los astrónomos llaman "metales") de todas las estrellas estudiadas hasta ahora. Tiene una masa más pequeña que la del Sol y probablemente tiene más de 13 mil millones de años.
"Una teoría ampliamente aceptada predice que las estrellas de este tipo, con poca masa y cantidades extremadamente bajas de metales, no debiera existir, porque las nubes de material en donde se formaron nunca podrían haberse condensado", [2] dice Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Alemania y el Observatoire de Paris, Francia), autora principal del estudio. "Fue sorprendente encontrar por primera vez una estrella en esta ‘zona prohibida’, y esto significa que tendrán que revisarse algunos de los modelos de formación estelar".
El equipo analizó las propiedades de la estrella usando los instrumentos X-shooter y UVES del VLT [3]. Esto les permitió medir la abundancia de los diversos elementos químicos presentes en la estrella. Así lograron determinar que la proporción de metales en SDSS J102915+172927 es más de 20 000 veces más pequeña que la del Sol [4] [5].
"La estrella es tenue y tan pobre en metales que sólo pudimos detectar la huella de un elementos más pesados ​​que el helio -calcio- en nuestras primeras observaciones", dijo Piercarlo Bonifacio (Observatoire de Paris, Francia), quien supervisó el proyecto. "Tuvimos que pedir tiempo adicional de telescopio al Director General de ESO para estudiar la luz de la estrella en mayor detalle y durante un tiempo de exposición prolongado, para tratar de encontrar otros metales".
Los cosmólogos creen que los elementos químicos más ligeros -como hidrógeno y helio- se crearon poco después del Big Bang, junto con algo de litio [6], mientras que casi todos los demás elementos se formaron posteriormente al interior de las estrellas. Las explosiones de supernova fueron las responsables de esparcir este material estelar hacia el medio interestelar, volviéndolo más rico en metales. Nuevas estrellas se formaron a partir de este medio enriquecido, las que posee una mayor cantidad de metales en su composición que las estrellas más viejas. Por lo tanto, la proporción de metales en una estrella nos indica cuántos años tiene.
"La estrella que estudiamos es extremadamente pobres en metales, lo que significa que es muy primitiva. Podría ser una de las estrellas más antiguas que se ha encontrado", añade Lorenzo Monaco (ESO, Chile), otro integrante del equipo que realizó el estudio.
Otra sorpresa fue la falta de litio en SDSS J102915+172927. Una estrella tan antigua debiera tener una composición similar a la del Universo poco después del Big Bang, con un poco más de metales en su interior. Sin embargo el equipo encontró que la proporción de litio en la estrella es al menos cincuenta veces menor del esperado en el material producido por el Big Bang.
"Es un misterio cómo el litio que se formó justo después del origen del Universo fue destruido en esta estrella", agregó Bonifacio.
Los investigadores también señalan que esta inusual estrella probablemente no es única. "Hemos identificado varias estrellas candidatas que podrían tener niveles de metales similares o incluso inferiores a los de SDSS J102915+172927. Ahora estamos planeando observarlas con el VLT para ver si se confirman", concluye Caffau.

Notas

[1] La estrella está catalogada en el Sloan Digital Sky Survey o SDSS. Los números se refieren a la posición del objeto en el cielo.
[2] Teorías de formación estelar ampliamente aceptadas indican que las estrellas con una masa tan baja como la de SDSS J102915+172927 (alrededor de 0,8 masas solares o menos) sólo podrían haberse formado después de que las explosiones de supernovas hubieran enriquecido el medio interestelar por encima de un valor crítico. Esto debido a que los elementos más pesados ​​actúan como "agentes de enfriamiento", empujando el calor de las nubes de gas y permitiendo que colapsen para formar estrellas. Sin estos metales, la presión producto del calentamiento sería demasiado fuerte, y la gravedad de la nube sería demasiado débil para vencerla y hacer que la nube colapse. Una teoría en particular identifica al carbono y al oxígeno como los principales agentes de enfriamiento, y en SDSS J102915+172927 la cantidad de carbono es inferior al mínimo considerado necesario para que este enfriamiento sea eficaz.
[3] X-shooter y UVES del VLT son espectrógrafos, instrumentos que se utilizan para separar la luz de objetos celestes en los colores que la componen, permitiendo un análisis detallado de su composición química. X-shooter puede capturar una amplia gama de longitudes de onda en el espectro de un objeto con una sola observación (desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano). UVES es la sigla en inglés del Espectrógrafo Echelle en Ultravioleta y Visible, un instrumento óptico de alta resolución.
[4] La estrella HE 1327-2326, descubierta en 2005, tiene la menor abundancia de hierro conocida, pero es rica en carbono. La estrella recién analizada tiene la proporción más baja de metales considerando todos los elementos químicos más pesados ​​que el helio.
[5] Los telescopios de ESO han estado directamente involucrados en muchos de los descubrimientos de las estrellas más pobres en metales. Algunos resultados anteriores fueron informados en 2002 (ver comunicado en inglés) y 2007 (ver comunicado), y este nuevo descubrimiento muestra que las observaciones con los telescopios de ESO permitieron a los astrónomos avanzar un paso más en la detección de la primera generación de estrellas.
[6] La nucleosíntesis primordial se refiere a la producción de elementos químicos con más de un protón poco después del Big Bang. Esta producción sucedió en un tiempo muy corto, permitiendo sólo la formación de hidrógeno, helio y litio, no así de otros elementos más pesados. La teoría del Big Bang predice, y las observaciones confirman, que la materia primordial está compuesta en un 75% (en masa) de hidrógeno, 25% de helio y algunos rastros de litio.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en el artículo científico "Una estrella de halo muy primitivo", por Caffau et al. publicado en la edición del 1 de septiembre de 2011 de la revista Nature.
El equipo está compuesto por Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg [ZAH], Alemania y GEPI - Observatoire de París, Université Paris Diderot, CNRS, Francia [GEPI]), Piercarlo Bonifacio (GEPI), Patrick François (GEPI y la Universidad de Picardie Jules Verne, Amiens, Francia), Luca Sbordone (ZAH, Max-Planck Institut für Astrophysik, Garching, Alemania, y GEPI), Lorenzo Monaco (ESO, Chile), Rencor Monique (GEPI), Rencor François (GEPI), Hans-G. Ludwig (ZAH y GEPI), Roger Cayrel (GEPI), Simone Zaggia (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italia), François Hammer (GEPI), Sofía Randich (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florencia, Italia), Paolo Molaro (INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste, Italia), y Vanessa Hill (Université de Nice-Sophia Antipolis, Observatoire de la Côte d'Azur, CNRS, Laboratoire Cassiopée, Niza, Francia).
ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 15 países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo y dos telescopios de rastreo. VISTA trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo y el VST (sigla en inglés del Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. ESO está actualmente planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de la categoría de 40 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo en el cielo”.

Enlaces

• Artículo científico
• Fotos del VLT

Instalar GNOME clásico en Ubuntu 11.10

Fuente: Blogubuntu

Si eres de los que prefieren el entorno GNOME clásico, en lugar de Unity (que viene siendo el entorno por defecto desde Ubuntu 11.04), vamos a ver cómo instalarlo para Ubuntu 11.10 .

Tan sólo tienes que abrir un terminal y ejecutar:

sudo apt-get install gnome-session-fallback

… para instalar el antiguo entorno GNOME clásico.
O bien puedes elegir e instalar este paquete desde el Centro de Software de Ubuntu.

Tras la instalación de este paquete, sólo tienes que reiniciar el equipo y elegir en la pantalla de login el entorno “Ubuntu Clásico”, con lo que iniciaremos sesión con “el GNOME de toda la vida”.

La galaxia espiral NGC 3393 tiene en su núcleo dos superagujeros negros en colisión mutua

Fuente: Francis (th)E mule news

La galaxia NGC 3393 fue observada por la cámara ACIS-S del Observatorio Chandra de Rayos X en febrero de 2004 y en marzo de 2011; un total de 89 700 segundos de observación que indican que tiene dos núcleos galácticos activos, dos superagujeros negros activos por la acreción de materia, separados por solo 490 años luz de distancia. Su potencia de emisión indica que tienen una masa de unos ~8 × 10⁵ y ~10⁶ masas solares. La teoría de formación galáctica aplicada a NGC 3393 permite asumir que su núcleo es el resultado (remanente) de la colisión de dos galaxias y que sus superagujeros negros están en proceso de colisión y fusión mutua. Un resultado que ha merecido una publicación en la prestigiosa revista Nature: G. Fabbiano, Junfeng Wang, M. Elvis, G. Risaliti, “Previous articleNext articleA close nuclear black-hole pair in the spiral galaxy NGC 3393,” Nature (AOP), 31 August 2011.
La teoría actual de la evolución galáctica indica que la fusión de galaxias fue un proceso muy habitual en las primeras etapas de la evolución del universo tras la edad oscura. Ya se han observado pares de cuásares (cada uno con un agujero negro supermasivo en su centro) separados por una distancia corta, entre 6 000 y 300 000 años luz de distancia, que se interpretan como que están en proceso de fusión mutua. La fusión de dos superagujeros negros conduce a la formación de un superagujero negro con un horizonte de sucesos mayor que la suma de ambos. También se han observado galaxias cercanas con dos núcleos activos, como NGC 6240 (dos núcleos activos separados unos 2 600 años luz) y Mrk 463 (separados unos 13 000 años luz), sin embargo, nadie podía imaginar que se llegara a observar una galaxia cercana (NGC 3393 está a unos 50 megapársecs, o unos 160 millones de años de luz de distancia) con dos núcleos activos separados por menos de 500 años luz. Una distancia tan corta indica que los dos superagujeros negros están en pleno proceso de fusión. El estudio detallado de su dinámica dará una información muy relevante sobre la dinámica de las colisiones galácticas y la fusión de sus superagujeros negros.