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NOTICIAS DE FÍSICA

OBSERVAN POR PRIMERA VEZ UNA FORMA DE TRANSFORMACIÓN MATERIA-ANTIMATERIA

Aunque en la ciencia-ficción se trabaja muy fácilmente con la antimateria, en la realidad puede ser muy difícil producirla y manejarla, por lo que investigadores de todo el mundo están celebrando un nuevo avance en esta área.

Por primera vez, aprovechando el experimento BaBar en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford (SLAC), unos científicos han observado la transición de un tipo de partícula, el mesón-D neutro, en su partícula de antimateria. La nueva observación se usará como un medio de comprobación para el Modelo Estándar, la teoría actual que mejor describe la materia luminosa de todo el universo y sus fuerzas asociadas.

La transición del mesón-D fue predicha por primera vez hace más de tres décadas, pero es un fenómeno tan escurridizo que los científicos han tenido que esperar todo este tiempo hasta poder verlo. La observación de la transición del mesón-D representa otro logro relevante para el experimento BaBar. La campaña de colaboración del BaBar continúa cosechando mediciones innovadoras que desafían nuestra comprensión de cómo se comportan las partículas elementales.

LOS HOLOGRAMAS DE RAYOS-X REVELAN EL MAGNETISMO SECRETO

Una colaboración entre científicos de Estados Unidos y del Reino Unido ha llevado a un descubrimiento importante para la comprensión de los materiales antiferromagnéticos que podría estimular su explotación para las tecnologías de la información y otros productos. 
Científicos del Centro para los Materiales de Escala Nanométrica del Laboratorio Nacional de Argonne, el Centro Londinense para la Nanotecnología, y la Universidad de Chicago, han empleado una técnica especial de espectroscopia de rayos X para ver, por primera vez, el funcionamiento interno de materiales antiferromagnéticos como el cromo.

A diferencia de los materiales magnéticos convencionales, los antiferromagnéticos son materiales que exhiben un magnetismo "secreto" no perceptible en el nivel clásico o macroscópico. Su magnetismo está confinado en regiones muy pequeñas donde los átomos se comportan como diminutos imanes que se alinean espontáneamente en oposición a los átomos adyacentes, neutralizando así el magnetismo global del material.

DESCUBIERTO UN NUEVO BARIÓN

Físicos del experimento DZero en el Acelerador del Fermilab (Laboratorio Nacional Fermi) han descubierto una nueva partícula pesada, el barión Cascada b, con una masa de aproximadamente seis veces la del protón. El barión eléctricamente cargado recién descubierto está formado por un quark Down, un quark Strange y un quark Bottom. Es el primer barión observado formado por quarks de las tres familias de la materia. Su descubrimiento y la medición de su masa proporcionan nuevos conocimientos acerca de cómo la fuerza nuclear fuerte actúa en los quarks, los "ladrillos" esenciales con los que está hecha la materia.   
Conocer la masa del barión Cascada b proporciona a los científicos información que necesitan para desarrollar modelos precisos de cómo los quarks individuales se unen en partículas más grandes como los protones y los neutrones.

El barión Cascada b se produce en las colisiones de altas energías entre protones y antiprotones en el Tevatrón del Fermilab. Un barión es una partícula de materia formada por tres bloques fundamentales de la materia, los llamados quarks. Los bariones más familiares son el protón y el neutrón del núcleo atómico, compuestos por quarks de los tipos Up y Down. Aunque los protones y los neutrones forman la mayor parte de la materia conocida hoy, los bariones compuestos de quarks más pesados, incluyendo el barión Cascada b, eran abundantes en el universo poco después de ser creado en el Big Bang.

La fuerza fuerte une los quarks en partículas más grandes, como el propio barión Cascada b. Éste llena un espacio vacío en el Modelo Estándar.

NUEVO MODELO TEÓRICO ELIMINA ALGUNAS BARRERAS AL VIAJE EN EL TIEMPO

Un físico del Technion (el Instituto Tecnológico de Israel) ha desarrollado un modelo teórico de una máquina del tiempo que podría permitir a las futuras generaciones viajar al pasado. En su estudio, el célebre teórico del viaje en el tiempo Amos Ori, profesor de la Facultad de Física, proporciona soluciones prácticas para diversas cuestiones que han sido vistas durante mucho tiempo por otros expertos como obstáculos para la realización de ese legendario viaje.

La teoría de Ori es concretamente un conjunto de ecuaciones matemáticas que describen las condiciones hipotéticas, definibles básicamente como "curvas cerradas en el tiempo" que, si son establecidas, podrían

Sabemos que una cierta curvatura está siempre presente, pero el concepto de la máquina del tiempo es hacer que sea lo bastante fuerte y que tome la forma precisa para que las líneas del tiempo formen bucles cerrados.

El bucle de tiempo tomaría la forma de un vacío en forma de anillo, dentro del cual el tiempo se curvaría hacia atrás sobre sí mismo, con lo que una persona que viajase alrededor del bucle podría remontarse más atrás en el tiempo con cada vuelta. Una esfera conteniendo materia, concretamente polvo, envolvería a su vez al bucle.

Aunque la posibilidad del viaje en el tiempo nunca se ha eliminado, los científicos han identificado varios desafíos físicos.

Ori dirige su atención a la posibilidad de que las condiciones iniciales formen un punto en el que reine un campo gravitatorio infinito, que nadie podría atravesar (en lugar de crear un bucle para el viaje en el tiempo). Su sistema impediría que tal cosa ocurriera. "El núcleo interno está matemáticamente protegido", afirma Ori "y es fácil demostrar que ninguna irregularidad podría penetrar en él".

LA EXTRAÑA FÍSICA CUÁNTICA DEL GRAFENO DE DOBLE CAPA

Se ha conseguido identificar una propiedad del grafeno de doble capa que los científicos consideran comparable, en la física de las partículas, a encontrar el Bosón de Higgs.

El grafeno, el material elástico más delgado de la naturaleza, es una lámina de átomos de carbono, con un espesor de un átomo, colocados en una retícula hexagonal. Debido a la estructura del grafeno, es fácil apilar una sobre otra a muchas de estas láminas.

El grafeno de doble capa se forma cuando se apilan dos hojas de grafeno de una manera especial. Como el grafeno de una sola lámina, el de doble capa tiene una alta capacidad para conducir la corriente eléctrica. Esta buena capacidad conductora resulta de las velocidades sumamente altas que los electrones pueden adquirir en una hoja de grafeno.

Investigando las propiedades del grafeno de doble capa, el equipo de la física Chun Ning (Jeanie) Lau, de la Universidad de California en Riverside, y Allan MacDonald, catedrático de física en la Universidad de Texas en Austin, encontraron que cuando el número de electrones en el grafeno de doble capa está cerca de 0, el material se convierte en un aislante, es decir que se resiste al flujo de la corriente eléctrica. Este hallazgo es de especial interés para el uso del grafeno en la industria de los semiconductores y en el sector de la electrónica en general.

El grafeno de doble capa se vuelve aislante porque sus electrones se organizan espontáneamente de un modo especial cuando su número es pequeño. En vez de moverse de un modo caótico, pasan a hacerlo de una manera ordenada. En la física, a esto se le llama "ruptura espontánea de simetría" y es un concepto muy importante dado que es el mismo principio que dota de masa a las partículas en la física de altas energías.

LAS LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON SON APLICABLES EN EL ÁMBITO ATÓMICO

En 1920, el célebre físico danés Niels Bohr hizo una predicción sobre la relación entre la entonces nueva ciencia de la mecánica cuántica y las leyes demostradas y conocidas del movimiento de Newton. Bohr predijo que las descripciones del mundo físico ofrecidas por la mecánica cuántica se corresponderían con las descripciones clásicas proporcionadas por la mecánica newtoniana para los sistemas de suficiente tamaño. Bohr también describió las condiciones bajo las cuales podría observarse esta correspondencia.  

Un equipo de físicos ha logrado ahora confirmar que las leyes clásicas de Newton sobre el movimiento son aplicables en el ámbito atómico.

Para confirmarlo, los investigadores, de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria, la Universidad Rice, la de Tennessee y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en Estados Unidos estas últimas tres instituciones, construyeron un modelo exacto de una parte de nuestro sistema solar dentro de un solo átomo de potasio.

El equipo del físico Barry Dunning (catedrático del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Rice) ha logrado hacer que un electrón en un átomo orbite alrededor del núcleo atómico de la misma manera en que los asteroides troyanos de Júpiter orbitan al Sol.

EL LÁSER DE RAYOS X MÁS POTENTE DEL MUNDO CREA MATERIA A 2 MILLONES DE GRADOS

  

Investigadores europeos y de EEUU han dirigido potentes pulsos láser hacia un pequeño fragmento de papel de aluminio hasta conseguir lo que se conoce como "materia densa caliente", un plasma sólido que alcanzó una temperatura de unos 2 millones de grados. Todo el proceso se produjo en apenas una billonésima de segundo, según publican esta semana en Nature.

Los experimentos se han realizado con un súper láser de rayos X cuyos pulsos ultra rápidos son mil millones de veces más brillantes que los conseguidos por cualquier otro de este tipo hasta ahora. Se trata de la fuente de luz Linac Coherent Light Source (LCLS) instalada en el SLAC National  Accelerator Laboratory, un centro operado por la Universidad de Standford para el Departamento de Energía de EEUU.

"El LCLS es una máquina verdaderamente notable", dice Sam Vinko, investigador postdoctoral en la Universidad de Oxford (Reino Unido) y autor principal del artículo. "Hacer la materia densa extremadamente caliente es importante desde un punto de vista científico si a la larga nos ayuda a entender las condiciones que existen en el interior de las estrellas y en el centro de los planetas gigantes, tanto en nuestro propio Sistema Solar como más allá".

“Hasta ahora los científicos habían conseguido crear ese plasma a partir de gases y estudiarlo con láseres comunes”, comenta otro de los autores, Bob Nagler, del SLAC, “pero no se disponía de herramientas que permitieran hacer lo mismo con densidades sólidas que no pueden ser penetradas por los rayos láser convencionales”.  

"El LCLS, con su longitud de onda ultra-corta de rayos X, es el primer instrumento que puede penetrar un sólido denso y crear un ‘parche’ uniforme de plasma –en este caso un cubo de una milésima de centímetro de lado– y probarlo al mismo tiempo", señala Nagler.

EL LÍQUIDO MÁS PERFECTO DEL UNIVERSO

El líquido más perfecto del universo no se parece en casi nada al agua. Se trata del tremendamente caliente plasma de quarks-gluones, que se comporta más como un líquido que como un gas. Se cree que esta exótica forma de materia estuvo presente durante los primeros micro segundos del Big Bang, y, también de manera natural, podría existir todavía en los centros de estrellas masivas distantes. Por medios artificiales, el plasma de quarks-gluones puede ser generado hoy en día en potentes colisiones de partículas como las desencadenadas en el LHC, del laboratorio europeo CERN.

Ahora, nuevos resultados teóricos obtenidos en la Universidad Tecnológica de Viena muestran que este plasma de quarks-gluones podría ser aún menos viscoso de lo planteado por teorías anteriores.

Los líquidos de viscosidad alta (como la miel) son espesos y tienen una fricción interna fuerte. Los líquidos cuánticos, como el helio superfluido, pueden tener una viscosidad extremadamente baja. En 2004, se llegó a la conclusión de que la teoría cuántica establecía cierto límite inferior para la viscosidad de los fluidos. Incluso el helio superfluido está muy por encima de este límite de la viscosidad más baja.

En 2005, las mediciones mostraron que la viscosidad del plasma de quarks-gluones está apenas por encima de este límite.

Sin embargo, es posible romper este récord de viscosidad baja, según las conclusiones a las que ha llegado ahora el equipo de Dominik Steineder y Anton Rebhan, del Instituto de Física Teórica en la Universidad Tecnológica de Viena.