Revista de la asignatura de Ciencias Para El Mundo ContemporĂĄneo
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Contemporary World Science
¿Existen los agujeros negros? Hallan el Fermión de Majarona ¿Cómo convertir el cuerpo en un cargador de baterías?
多Existen los agujeros negros?
Pero ¿Qué entendemos por agujeros negros? Un agujero negro u hoyo negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella. Sin embargo, los agujeros negros pueden ser capaces de emitir radiación, lo cual fue conjeturado por Stephen Hawking en los años 70. La radiación emitida por agujeros negros como Cygnus X-1 no procede del propio agujero negro sino de su disco de acreción.
Matemáticamente no hay agujeros negros Mediante la fusión de dos teorías aparentemente contradictorias, la investigadora Laura Mersini-Houghton ha demostrado matemáticamente que los agujeros negros no pueden llegar a existir.
marcha atrás en su camino. Es el punto en el que la atracción gravitacional de un agujero negro es tan fuerte que nada puede escapar de él.
"Todavía estoy en shock", ha reconocido Mersini-Houghton, del Colegio de las Artes y las Ciencias de la UNC-Chapel Hill. "Hemos estado estudiando este problema durante más de 50 años y esta solución nos da mucho que pensar", ha señalado en un comunicado de esta universidad.
La existencia de los agujeros negros es tan extraña que se enfrenta a dos teorías fundamentales del Universo que se contradicen. Una, la teoría de la gravedad de Einstein, predice la formación de agujeros negros, pero la otra, una ley fundamental de la teoría cuántica, afirma que ninguna información del Universo puede desaparecer jamás. Los esfuerzos para combinar estas dos teorías llevan a un disparate matemático que llegó a ser conocido como la 'paradoja de la pérdida de información'.
Durante décadas, se ha creído que los agujeros negros se forman cuando una estrella masiva colapsa bajo su propia gravedad en un único punto en el espacio. A su alrededor se forma una membrana invisible, conocida como el 'horizonte de sucesos'. Cualquier el objeto que la sobrepase es engullido y no podrá dar
En 1974, Stephen Hawking utiliza la mecánica cuántica para demostrar que los agujeros negros emiten radiación. Desde entonces, los científicos han detectado las huellas dactilares en el cosmos que la muestran y se ha realizado la identificación de los agujeros negros que existen en el cosmos.
El trabajo no sólo obliga a los científicos a reimaginar el tejido del espacio-tiempo, sino también a repensar los orígenes del Universo.
Sin embargo, Mersini-Houghton ha descrito en su trabajo un escenario completamente nuevo. Está de acuerdo con Hawking en que cuando una estrella colapsa bajo su propia gravedad se produce radiación. Pero en su trabajo muestra que, por el desprendimiento de esta radiación, la estrella también arroja masa. Tanto es así que a medida que se contrae ya no tiene la densidad para convertirse en un agujero negro. Antes de que se pueda formar un agujero negro, la estrella moribunda se hincha por
última vez y luego explota. De este modo, el agujero negro nunca se forma y tampoco su 'horizonte de sucesos'. El mensaje principal de su trabajo es claro: no hay nada que exista similar a un agujero negro. El documento fue presentado recientemente a 'arXiv.org', pero el pasado mes de junio esta científica ya publicó en la revista 'Physics Letters B ' un estudio aproximado a este trabajo. Fuente:
Europapress
Los agujeros negros no existen, dice Stephen Hawking, al menos no como los imaginamos Los agujeros negros no existen, al menos, no tal como los conocemos. Lo ha dicho el prestigioso físico Stephen Hawking, cuyas declaraciones podrían determinar una revisión de nuestras ideas acerca de uno de los objetos más misteriosos del universo. Un nuevo estudio publicado por Hawking plantea la posibilidad de que los agujeros negros no tengan «cortafuegos», destructivos cinturones de radiación que según algunos investigadores incinerarían todo aquello que los atraviese, pero cuya existencia ponen en duda otros científicos. Según la imagen más extendida, la fuerza gravitatoria de los agujeros negros es tan enorme que nada puede escapar de su
atracción, ni siquiera la luz, y por este motivo se llaman «agujeros negros». El límite más allá del cual se supone que nada puede regresar se denomina «horizonte de sucesos». En esta concepción, toda información sobre cualquier cosa que atraviese el horizonte de sucesos de un agujero negro se destruye para siempre. Por otro lado la física cuántica, la mejor descripción disponible del comportamiento del universo a escala subatómica, indica que la información no se puede destruir en ningún caso, lo que determina un conflicto teórico fundamental.
Sin horizonte de sucesos Para resolver la paradoja, Hawking sugiere ahora que los agujeros negros no tienen un horizonte de sucesos, por lo que no destruyen la información. «La ausencia de horizonte de sucesos significa que no hay agujeros negros, en el sentido de sistemas de los que no puede escapar la luz», escribió Hawking en un artículo publicado en la red el 22 de enero. El artículo se basa en una conferencia que dio él mismo en agosto del año pasado en un seminario organizado por el Instituto Kavli de Física Teórica, en Santa Bárbara, California. Hawking postula que, en lugar de horizonte de sucesos, los agujeros negros poseen un «horizonte aparente», detrás del cual la materia y la energía quedan atrapadas solo temporalmente, ya que pueden reemerger en forma de radiación. Esa radiación contiene toda la información original sobre lo que ha entrado en el agujero negro, pero dispuesta de una manera radicalmente diferente. Puesto que la información saliente está desordenada, escribe Hawking, no existe ningún medio práctico
de reconstruir lo que ha entrado a partir de esa información. El desorden es atribuible a la naturaleza caótica del horizonte aparente, que en ese sentido se podría comparar con el tiempo meteorológico en la Tierra. Según Hawking, no podemos reconstruir un objeto que ha caído en un agujero negro sobre la base de la información que escapa de su interior, del mismo modo que «no podemos predecir el tiempo con más de unos días de antelación».
Sin cortafuegos El razonamiento de Hawking contra el horizonte de sucesos también parece eliminar los llamados «cortafuegos», abrasadoras zonas de intensa radiación situadas en el horizonte de sucesos o sus proximidades, cuya existencia han propuesto recientemente algunos científicos, en medio de una considerable controversia. Para comprender la importancia de esta revisión, merece la pena recordar que hace algunas décadas Hawking reveló que los agujeros negros no son completamente «negros», sino que emiten radiación más
allá del horizonte de sucesos, porque la energía de su campo gravitatorio determina la aparición espontánea de pares de partículas en el vacío circundante. Con el tiempo, la producción de la llamada «radiación de Hawking» hace que el agujero negro pierda masa o incluso que se evapore por completo. Según esta teoría, los pares de partículas creados alrededor del agujero negro deben estar entrelazados, lo que significa que el comportamiento de cada una de las partículas de un par está relacionado con el de la otra, con independencia de la distancia. Uno de los miembros de cada par cae en el agujero negro, mientras que el otro escapa. Sin embargo, análisis recientes sugieren que cada partícula que abandona un agujero negro también debe estar entrelazada con cada una de las partículas que han escapado anteriormente. Esto contradice un principio bien establecido de la física cuántica, según el cual el entrelazamiento siempre es «monógamo», lo que significa que dos partículas, y solo dos, están emparejadas desde el momento de su creación.
Como ninguna partícula puede tener dos tipos de entrelazamiento al mismo tiempo –el que la empareja con la otra partícula del par original y el que la une con todas las partículas que han abandonado con anterioridad el agujero negro–, uno de los dos tipos teóricamente debe anularse, lo que liberaría cantidades enormes de energía y generaría un cortafuego. Los cortafuegos cumplen las leyes de la física cuántica, y por lo tanto resuelven el dilema planteado por los agujeros negros en lo referente al entrelazamiento. Pero plantean otro problema al contradecir el bien establecido «principio de equivalencia» de Einstein, el cual implica que cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro no debería tener nada de destacable. Un hipotético astronauta que lo atravesara ni siquiera debería notarlo. Sin embargo, si hubiera un cortafuegos de por medio, el astronauta quedaría instantáneamente incinerado. Puesto que esa eventualidad viola el principio de Einstein, Hawking y otros investigadores han intentado demostrar la imposibilidad de los cortafuegos.
«Se diría que Hawking reemplaza el cortafuegos por una pared caótica», dice el físico Joe Polchinski, del Instituto Kavli, que
no ha participado en los trabajos del físico británico.
Hallado el fermi贸n de Majorana.
¿Qué es un fermión? Un fermión, llamado así en honor al célebre científico italiano Enrico Fermi, es uno de los dos tipos básicos de partículas que existen en la naturaleza (el otro tipo son los bosones). Los fermiones se caracterizan por tener espín semi-entero (1/2, 3/2, ...). En el modelo estándar existen dos tipos de fermiones fundamentales, los quarks y los leptones. En el modelo estándar de física de partículas los fermiones se consideran los constituyentes básicos de la materia, que interactúan entre ellos vía bosones de gauge.
En la década de 1930, el brillante físico italiano EttoreMajorana deduce de la teoría cuántica, la posibilidad de la existencia de una partícula muy especial, una partícula que es su propia antipartícula: el fermion de Majorana. Esta partícula estaría justo en la frontera entre la materia y la antimateria
Leo Kouwenhoven, científico de la Universidad Tecnológica de Delft, causó una gran expectación entre la comunidad científica, allá por el mes de febrero, en relación a la presentación de los resultados preliminares en un congreso científico en este aspecto. Hoy en día, han publicado su investigación que fue financiada por la Fundación FOM y Microsoft.
Los Fermiones de Majorana son muy interesantes - no sólo porque su descubrimiento abre un capítulo nuevo y desconocido de la física fundamental, sino que también pueden jugar un papel importante en la cosmología. Una teoría propuesta supone que la misteriosa
"materia oscura", que forma la mayor parte del universo, está compuesta de fermiones de Majorana. Además, los científicos ven las partículas como los bloques de construcción fundamentales para el ordenador cuántico. Este ordenador sería mucho más poderoso que el más potente existente, pero sólo existe en teoría, hasta el momento. Un ordenador cuántico basado en fermiones de Majorana es excepcionalmente estable y apenas sensible a influencias externas.
Por primera vez, los científicos del grupo de investigación Leo Kouwenhoven se las ingenió para crear un dispositivo electrónico a nanoescala en el que un par de fermiones de Majorana “aparecen” en los extremos de un nanocable. Lo hicieron mediante la combinación de un nanocable , fabricado por sus colegas de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, con un material superconductor y un fuerte campo magnético. En teoría, es posible detectar un fermión de Majorana con un acelerador de partículas como el CERN. El actual Gran
Colisionador de Hadrones parece ser lo suficientemente sensible para ese propósito, pero, según los físicos, hay otra posibilidad: Los fermiones de Majorana
también puede aparecer en nanoestructuras diseñadas correctamente. Fuente n ciencias
¿Cómo convertir el cuerpo en un cargador de baterías?
El uso de teléfonos, tabletas y ordenadores portátiles, unido al creciente desarrollo de todo tipo de implantes médicos y sensores para controlar la salud, está aumentando nuestra dependencia de baterías, pilas y cargadores. Por ello, la búsqueda de nuevas formas de generar electricidad se ha convertido casi en una obsesión en laboratorios de todo el mundo, que estudian alternativas para que dejemos de estar pendientes de los enchufes.
¿Por qué no aprovechar la energía del propio cuerpo para obtener electricidad? A partir de esta premisa, varios equipos están proponiendo diversos sistemas para generar pequeñas cantidades de energía y poder alimentar dispositivos de uso doméstico. Se pretende aprovechar el movimiento, el calor del cuerpo y hasta el sudor para conseguir energía, como muestran varios trabajos, todavía en fase inicial, presentados en las últimas semanas. Una de las propuestas más originales llega de la Universidad de California, en San Diego (EEUU), donde han diseñado una biobatería con forma de tatuaje que no sólo actúa como sensor para monitorizar el estado del deportista durante el ejercicio, sino que aprovecha el sudor para generar electricidad. Según explicó Wenzhao Jia, coautor del estudio, durante el congreso de la Sociedad Química Americana (ACS) en el que presentó su invento, el sensor-tatuaje detecta y responde a una enzima llamada lactato deshidrogenasa, que se encuentra en los tejidos del cuerpo:«La lactato
deshidrogenasa es un indicador muy importante de cómo te encuentras mientras estás haciendo deporte». En general, cuanto más intenso es el ejercicio, más lactato produce el cuerpo. En una sesión deportiva intensa, el cuerpo tiene que generar más energía, de modo que se activa un proceso llamado glucólisis. Los atletas profesionales monitorizan sus niveles de esta enzima durante las pruebas a las que se someten para evaluar su estado físico y su programa de entrenamiento. Por otro lado, los médicos controlan también los niveles de lactato deshidrogenasa en pacientes con problemas de corazón o pulmonares. Uno de los inconvenientes a la hora de medir esta enzima es que hay que tomar muestras de sangre varias veces al día. Por ello, desarrollaron un sistema más sencillo y cómodo para medirla. Imprimieron un sensor de lactato flexible en una lámina de tatuaje temporal. Lo colocaron en el antebrazo de diez voluntarios, que durante media hora pedalearon en una bici estática para medir la electricidad que producían.
Posteriormente, diseñaron una biobatería alimentada por sudor que fue probada por 15 voluntarios. Curiosamente, fueron los que estaban en peor forma física los que más energía produjeron, probablemente porque se fatigaban antes, generando antes la glucólisis y produciendo más lactato.
La máxima cantidad de energía generada fue de 70 microvatios por centímetro cuadrado de piel, por lo que aún tendrán que mejorar mucho el sistema para producir más energía, poder almacenarla y alimentar dispositivos.
Movimiento de la mandíbula El sistema que genera electricidad al mover la mandíbula. ÉTS En la École de Technologie Supérieure (ÉTS) de Montreal (Canadá) pretenden aprovechar el movimiento de la mandíbula (ya sea para hablar, comer o masticar chicle) para obtener energía y alimentar
implantes cocleares (para el oído), audífonos y otros pequeños dispositivos. Según explican en la revista Smart Materials and Structures, en una comida se pueden generar, de media, 7 microvatios [para alimentar un reloj harían falta unos 10 microvatios]. El dispositivo que han diseñado para almacenar energía consiste en una correa que envuelve la barbilla y está fabricada con un material piezoeléctrico, PFC (piezoelectric fiber composite), que tiene electrodos y un polímero adhesivo. Ese material se carga de corriente eléctrica cuando se estira y es sometido a movimiento. Añadieron a la correa dos orejeras. De momento, la cantidad de energía que es capaz de almacenar este casco es muy inferior a la que se necesitaría, por ejemplo, para alimentar un audífono, aunque esperan incrementarla añadiendo más capas de material.
Fuente el Mundo
Un reloj automático
Un reloj automático es, básicamente, un reloj mecánico que tiene la capacidad de darse cuerda a sí mismo con el movimiento del brazo de su propietario, por lo que hace innecesaria la operación manual de dar cuerda. Esto es posible gracias a un rotor que gira alrededor de un pivote, que, mediante la oscilación. Instalación del brazo en movimiento, actúa sobre el mecanismo de carga del muelle. Cada mecanismo se denomina "calibre": de la precisión de la construcción depende de una buena funcionalidad y por tanto la mayor precisión. En el caso de los relojes de cuerda automática, el resorte está constantemente con la misma tensión y, como consecuencia proporciona una salida de fuerza constante para el movimiento. Aparte de una precisión más alta, relojes automáticos tienen la ventaja ser mucho más propensos a estanqueidad contra el polvo y
los de la la
humedad: el hecho de no tener que dar cuerda al mecanismo diariamente a través de la corona, permite mantener la calidad sellos y por lo tanto proteger el reloj de los agentes externos. Los primeros en inventar un movimiento automático fueron Abraham-Louis Perrelet y Abraham-Louis Breguet, pero no lograron una muy gran difusión hasta el Harwood automático. Actualmente en el mercado hay muchos tamaños, desde las más comerciales a muy buscados debido a complicaciones de la montaña. Entre los más populares están los de las marcas Miyota, ETA y Seiko.
CMC Colegio Sagrado Corazón de Jesús y Mª Inmaculada Miajadas (Cáceres) 2014