Agujeros negros y pequeños universos; Stephen Hawking

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Científicos del Tevatron completan el puzle del quark top

El acelerador de partículas Tevatron (cercano a Chicago, EE UU) está cerrado desde 2011, pero sus datos e investigadores siguen haciendo avanzar a la física. Ahora, científicos de los experimentos CDF y DZero (D0) de este acelerador han informado de la detección de un nuevo modo de producción del quark top, la más pesada de las partículas elementales que componen los protones y neutrones del núcleo atómico.

Esta nueva forma de producir el quark top es la más infrecuente, y completa las predicciones establecidas en el modelo estándar de física de partículas para la producción del último quark descubierto, hace casi 20 años también en Tevatron. Científicos del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el CIEMAT, en España, han intervenido en los experimentos.

El anuncio de este nuevo modo de producción del quark top se produjo el viernes 21 de febrero de forma conjunta por las dos colaboraciones. A partir de los datos obtenidos durante la década de funcionamiento del Tevatron (2001-2011), 500 billones de colisiones entre protones y su antipartícula, los científicos de CDF y DZero observaron uno de los modos más excepcionales de producir esta partícula elemental, mediante la fuerza nuclear débil (una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza).

Los científicos lo denominan 'canal s', y han identificado solo 40 colisiones en las cuales la fuerza nuclear débil, responsable de fenómenos radioactivos como la desintegración beta, producen quarks top 'solteros' (single, en inglés) junto a quarks bottom (hay seis tipos de quarks: up, down, strange, charm, bottom y top).

El quark top es el 'peso pesado' de las partículas elementales que componen protones y neutrones, constituyentes del núcleo del átomo. Pesa tanto como un átomo de oro (formado por 79 protones y 118 neutrones), y más que el famoso bosón de Higgs (unas 134 veces la masa del protón), por lo que se desintegra rápidamente. Solo dos aceleradores de partículas han alcanzado las energías necesarias para producirlo, el ya extinto Tevatron y el gran colisionador de hadrones (LHC), que opera el CERN en la frontera franco-suiza.

Las formas de producir el quark top en aceleradores de partículas están predichas en el modelo estándar de física de partículas, teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones. La más simple, y primera descubierta en 1995 en Tevatron, fue mediante colisiones en las que la fuerza nuclear fuerte (responsable de mantener unidos a protones y neutrones en el núcleo del átomo) crea un quark top y su antipartícula, el quark anti-top.

Científicos encuentran forma de combatir la enfermedad de Stephen Hawking

Se trata de las enfermedades asociadas con la inflamación del tejido cerebral. Se cree que la esclerosis es causada por sistema inmune hiperactivo, en la que están implicadas las células inmunes conocidas como 'células T'.

Un grupo de científicos ha encontrado la manera de combatir las enfermedades asociadas con la inflamación del tejido cerebral, como la esclerosis múltiple. 

"La respuesta puede estar en la sangre, en particular en algunas células reguladoras que pueden combatir las células T hiperactivas y, en consecuencia, la inflamación causada por ellas", según el estudio realizado por investigadores de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, y publicado en la revista científica 'Nature Medicine'. 

La esclerosis múltiple se caracteriza por la inflamación crónica del tejido cerebral, que se cree que es causada por un sistema inmune hiperactivo, en la que se encuentran implicadas las células inmunes conocidas como 'células T'. 

Los investigadores descubrieron que estas células reguladoras, pertenecientes a la familia de los linfocitos, son responsables de elaborar las moléculas FoxA1, que desempeñan funciones supresoras de la célula T. 

IMPORTANCIA Y DEFINICIÓN DE VECTORES

Importancia

La importancia que tienen los vectores para la física es que a través de ellos se representa las magnitudes vectoriales; lo cual permite una mejor descripción y comprensión de los fenómenos físicos.

Definición 

Vector es la cantidad que tiene magnitud, dirección y sentido al mismo tiempo. 

Un vector es un segmento de recta orientado, tiene un origen P y un extremo Q, su tamaño depende de su módulo y se le representa así:

Elementos de un vector:

1. Dirección de un vector: es la dirección de la recta que contiene al vector o a cualquier recta paralela a ella.

2. Sentido de un vector: el sentido del vector  es el que va desde el origen P al extremo Q.

3. Modulo de un vector:  El módulo del vector es la longitud del segmento PQ, se representa por El módulo de un vector es un número siempre positivo o cero.

Tipos de vectores:

1) Vectores unitarios: Son vectores cuyo modulo es 1.

2) Vector nulo: Son vectores de intensidad nula y orientación arbitraria.

3) Vectores paralelos: Vectores con la misma orientación.

4) Vectores antiparalelos: Vectores con orientación contraria.

5) Negativo de un vector: Son antiparalelos de la misma intensidad (longitud).

6) Vectores iguales: Son paralelos de igual intensidad.

7) Vectores ortogonales: Son vectores que forman ángulo geométrico de 90º.

8) Vectores coplanarios: Cuando las rectas que lo contienen están en un mismo plano.

9) Vectores concurrentes: Cuando sus líneas de acción o directrices se cortan en un punto.

Descubiertas Dos Nuevas Moléculas En El Espacio

Investigadores de la Universidad de Valladolid han identificado etil mercaptano e isocianuro de hidromagnesio en el medio interestelar. Sus datos sirven para predecir el espectro de estas moléculas en otras frecuencias, como son las que detecta el interferómetro ALMA desde Chile.

El Grupo de Espectroscopia Molecular (GEM) de la Universidad de Valladolid ha publicado en la revista The Astrophysical Journal sendos artículos sobre la identificación de dos nuevas especies químicas en el medio interestelar: el etil mercaptano y el isocianuro de hidromagnesio.

El etil mercaptano, una molécula estable y que puede sintetizarse en laboratorio, “se ha estudiado mediante espectroscopia de milimétricas, analizando su espectro de rotación, unos datos que sirven para predecir su espectro en otras frecuencias como son las que detecta el interferómetro ALMA”, explica el investigador Carlos Cabezas del GEM.

La otra molécula, el isocianuro de hidromagnesio, es muy inestable y ni existe en la Tierra ni se puede sintetizar. “Hemos conseguido generarla en el laboratorio con técnicas de ablación láser y descargas eléctricas a partir de una mezcla de gases y de una muestra sólida de magnesio. Después hemos realizado el mismo estudio que en el anterior caso, analizando el espectro de rotación y prediciendo este espectro en las frecuencias que puede detectar el interferómetro ALMA”, detalla Cabezas.

En concreto, el etil mercaptano se ha detectado en nubes moleculares de Orión, mientras que el isocianuro de hidromagnesio se ha hallado en los alrededores de la estrella IRC+10216.

Aunque los estudios que han realizado en torno a estas dos moléculas son similares, cada una de ellas tiene sus peculiaridades. “En el caso del etil mercaptano es una novedad el hecho de que contenga azufre, mientras que en el caso del isocianuro de hidromagnesio lo novedoso está en que contiene magnesio”, precisa el investigador, quien avanza que prevén publicar un nuevo artículo próximamente con otro hallazgo.

Solo otro grupo científico ubicado en Arizona (EE UU), trabaja en la misma línea de investigación en todo el mundo. “Hasta ahora se han detectado 150 moléculas en el medio interestelar, la mayoría por este grupo que lleva trabajando 40 años. Nosotros investigamos desde 2010 en esta línea y desde entonces hemos localizado tres, las dos moléculas publicadas y una más que esperamos publicar próximamente”, concluye.

¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?

Hace unos días fui testigo de un hecho curioso. Me encontraba de visita en casa de unos amigos que tienen un niño pequeño. El chaval apenas tiene dos años de edad y andaba de un lado para otro, haciendo gracia a los presentes con sus ocurrencias. Para que se entretuviera un poco y nos dejara conversar, el padre encendió el televisor y buscó un canal que ofreciera dibujos animados. El niño se sentó expectante durante unos minutos pero pronto el programa se cortó y comenzaron los anuncios. En ese momento, el niño se levantó, se acercó decidido al televisor y pasó la mano por la pantalla de izquierda a derecha repetidamente, como hacemos para cambiar de página los que estamos habituados a usar el teléfono móvil.

Al no conseguir que el televisor cambiara de canal, el niño se miró la mano asombrado y rompió a llorar desconsoladamente. Él no sabía que aquel televisor era una de esas reliquias antiguas que funcionan con tubos de rayos catódicos, vamos, de los que se fabricaron mucho antes de existir las pantallas táctiles, así que todos nos echamos a reír ante la ocurrencia. La madre cogió cariñosamente en brazos a niño y le dejó su móvil para que comprobara que el fallo no tenía nada que ver con sus manos sino con el televisor ¡Qué mundo más curioso!, pensé.

Después, comentando el hecho, uno de los presentes preguntó: ¿Cómo funcionan las pantallas táctiles de los teléfonos móviles?

Al buscar la respuesta lo primero que se me vino a la cabeza tenía que ver con la sensación táctil en sí misma. Al fin y al cabo, nada se inventa porque sí, sino porque intentamos imitar lo que la naturaleza ha inventado mucho antes. Imagine usted que alguien le toca la mano. Inmediatamente descubre si el objeto con el que le han tocado es puntiagudo o romo, si ha presionado mucho o poco, si está caliente o frío…. Y no sólo eso, salvo que tenga algún problema neurológico importante, usted sabe exactamente que el punto de contacto está en el dorso de su mano y no en el pié, en el pecho, o en la cara, es decir, ha localizado dónde se ha producido el contacto.

En el cuerpo humano, la sensación del tacto con un objeto externo, desata una serie de sensaciones que comienzan en las terminaciones nerviosas del lugar de contacto y acaban el en cerebro. Allí, en el córtex cerebral, tenemos una especie de mapa corporal que indica dónde nos han tocado. Es un mapa curioso porque da una imagen distorsionada de nuestro cuerpo. Tenemos más terminaciones nerviosas en nuestra mano que en nuestros muslos, nuestros labios son más sensibles, proporcionalmente, que nuestro pecho, etc. Si representáramos nuestro cuerpo en función de las terminaciones nerviosas que poseemos en el sentido del tacto, tendríamos unos labios y lengua enorme, unas manos grandes y un sexto también grande, en cambio, nuestras piernas y nuestro tórax sería muy pequeño.

Pero todo esto es solamente una introducción que nos va a servir para comprender cómo la moderna tecnología ha utilizado esas ideas para diseñar la modernas pantallas táctiles de los móviles, tabletas, televisores inteligentes, etc.

Un termómetro a nanoescala

Un trabajo con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas desarrolla un método para medir y controlar la temperatura en nanopartículas magnéticas que podría usarse para liberar fármacos de manera controlada dentro del organismo en terapias antitumorales.

Un equipo internacional formado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Instituto Italiano de Tecnología ha desarrollado un método para medir y controlar la temperatura en el entorno de nanopartículas magnéticas. El sistema descrito en el estudio, publicado en la revista Nano Letters, podría emplearse para liberar fármacos de manera controlada dentro del organismo.

“Las partículas magnéticas tienen la propiedad de que al ser sometidas a un campo magnético alterno se calientan y disipan calor en su entorno. Sin embargo, un aspecto no resuelto hasta ahora era determinar la distribución de la temperatura en el entorno de la partícula cuando esta se calienta. Para superar ese problema hemos desarrollado un nuevo método que consiste en emplear una molécula termosensible que se degrada en función de la temperatura”, explica el investigador el CSIC Miguel Ángel García, del Instituto de Cerámica y Vidrio.