Dibujo20140830 Hubble diagram - betoule et al

La medida de distancias cosmológicas se realiza por fotometría usando supernovas de tipo Ia (SN Ia). Los catálogos más recientes son SDSS-II (0,05 < z < 0,4), SNLS (0,2 < z < 1) y algunas medidas puntuales del telescopio espacial Hubble. El diagrama de Hubble que se obtiene con su combinación (JLA) conduce a una ecuación de estado para la energía oscura de ω = –1,018 ± 0,057 (stat+sys) para una universo plano ΛCDM. Incluyendo las medidas de distancias de BAO se obtiene ω = –1,027 ± 0,055.

Para la cantidad de materia se obtiene Ωm = 0,295 ± 0,034 (stat+sys) valor compatible con el resultado del telescopio espacial Planck publicado en marzo de 2013 (que era Ωm = 0,268 + 0,049 = 0,317). El artículo técnico es M. Betoule et al., “Improved cosmological constraints from a joint analysis of the SDSS-II and SNLS supernova samples,” arXiv:1401.4064 [astro-ph.CO].

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Dibujo20140829 Pleiades cluster distances - science mag

El satélite astrométrico Hipparcos (The High Precision Parallax Collecting Satellite) de la ESA (Agencia Espacial Europea) midió por paralaje la distancia a más de 100.000 estrellas. Su medida de la distancia a las estrellas del cúmulo de las Pléyades, 120,2 ± 1,45 pc, difiere en un 10% de otras medidas. Se publica en Science la medida más precisa de la distancia a las Pléyades, 136,2 ± 1,2 pc, usando la técnicas VLBI (una red de 13 radiotelescopios distribuidos por todo el mundo que han trabajado durante 1,5 años).

¿Por qué la medida de Hipparcos de la distancia a las Pléyades tiene un error tan grande? Nadie lo sabe. Quizás el enfoque de Hipparcos presenta altos errores sistemáticos cuando se aplica a estrellas cercanas o cuando se aplica a estrellas jóvenes. La misión Gaia de la ESA (lanzada en diciembre de 2013 y que medirá la distancia a mil millones de estrellas) usa una versión mejorada del método astrométrico diseñado para Hipparcos. ¿Lo que falsea las medidas de Hipparcos puede falsear las de Gaia? Una cuestión importante que requiere una respuesta.

Todos esperamos que los datos de Gaia (se publicarán en un par de años) no se vean afectados y que además desvelen el rompecabezas de los datos de Hipparcos (qué estrellas del catálogo Tycho están afectadas). Nos lo cuenta Léo Girardi, “One good cosmic measure,” Science 345: 1001-1002, 29 Aug 2014. El nuevo artículo técnico es Carl Melis et al., “A VLBI resolution of the Pleiades distance controversy,” Science 345: 1029-1032, 29 Aug 2014 (arXiv:1408.6544 [astro-ph.SR]).

[PS 30 Ago 2014] Astronomía + Ciencia @elsegundoluz comenta en Twitter: “A HIPPARCOS se le atribuye un error sistemático en todas sus observaciones por diferencias de temperatura en órbita. Parece que no medía igual si estaba en el lado nocturno o en el diurno de su órbita. Pero está por demostrar.”

Dibujo20140828 cat border images - Quantum Imaging with Undetected Photons - nature

Una vez más Anton Zeilinger nos vuelve a sorprender en Nature. Su último artículo muestra cómo tomar fotografías de un objeto usando fotones que no han contactado con dicho objeto. De hecho, los fotones que observan los objetos tienen diferente frecuencia (color) que los que observa la cámara fotográfica. El método está inspirado en un experimento del grupo de Leonard Mandel publicado en 1991 y ha sido posible gracias a los avances en óptica cuántica de los últimos años.

La nueva técnica tiene muchas aplicaciones prácticas potenciales. Por ejemplo, para obtener imágenes de muestras biológicas delicadas se podrían usar fotones de baja energía que no la dañen, pero verlas con una cámara CCD convencional que use fotones del espectro visible (que no tendrían que interaccionar de forma directa con la muestra).

Puedes leer una explicación excelente del esquema experimental en Enrique Borja, “Gato, no te escondas que te voy fotografiar igual,” Cuentos Cuánticos, 27 Ago 2014. Poco más puedo aportar a la entrada de Enrique, por ello te recomiendo que no sigas leyendo sin haberle leído. No repetiré sus palabras y me centraré en lo que él omite (y parece que no le ha quedado claro a algunos de sus lectores).

El artículo técnico es Gabriela Barreto Lemos, Victoria Borish, Garrett D. Cole, Sven Ramelow, Radek Lapkiewicz & Anton Zeilinger, “Quantum imaging with undetected photons,” Nature 512: 409-412, 28 Aug 2014 (arXiv:1401.4318 [quant-ph], 17 Jan 2014). Cuando se publicó en ArXiv en enero pasado recibió cierto eco gracias a KFC, “Entangled Photons Produce Quantum Images Of Invisible Targets They Never Hit,” The Physics arXiv Blog, 27 Jan 2014.

Por cierto, ahora muchos medios y blogs se han echo eco de este trabajo, como Antonio Martínez Ron, “Más difícil todavía: cómo fotografiar al gato de Schrödinger… sin verlo,” Next, Vóz Populi, 27 Ago 2014; Elizabeth Gibney, “Entangled photons make a picture from a paradox. Quantum imaging outlines objects with light that does not interact with them,” Nature News, 27 Aug 2014; News Staff, “Schrödinger’s Picture: Researchers Take An Image Without Ever Detecting Light,” Science Blogging, 28 Aug 2014 (incluye foto de Gabriela Barreto Lemos).

Hay más fuentes en la web si te interesa una idea rápida del trabajo técnico. Si sigues leyendo es bajo tu responsabilidad. Mi idea es contar lo que no te han contado aún, si hay cosas que no entiendes tendrás las palabras clave para profundizar en la web. Te recuerdo que, como siempre, mi blog no es un libro de texto para aprender. Soy profesor, pero en este blog divulgo, no enseño.

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Dibujo20140825 sem images graphene replicas from diatom frustules - scientific reports

Las diatomeas son algas unicelulares que están rodeadas por una pared celular hecha de sílice (dióxido de silicio hidratado) llamada frústula, que es opaca al microscopio electrónico. Para observar su interior hay que fabricar una réplica 3D transparente. Se publica en Scientific Reports un método para fabricar dichas réplicas usando grafeno. El nivel de detalle con el que se observa el interior de la frústula de estas diatomeas del género Aulacoseira es realmente alucinante.

Mediante la técnica de deposición química de vapor catalizado por metano se fabrica una capa de grafeno continua que conserva la forma de la frústula, incluyendo sus rasgos más finos. El sílice se elimina con ácido fluorhídrico y se obtiene una réplica que permite observar en el microscopio electrónico las frústulas como si fueran transparentes (en realidad son “electrónicamente transparentes”), desvelando detalles que nunca antes fueron observados.

El artículo técnico (open access) es Zhengwei Pan et al., “Electronically transparent graphene replicas of diatoms: a new technique for the investigation of frustule morphology,” Scientific Reports 4: 6117, 19 Aug 2014.

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Dibujo20140822 Warming takes a pause - after a rapid rise global mean temperatures have stabilized - science mag

La temperatura media del aire superficial en la Tierra ha estado creciendo desde 1975 hasta el 2000 y desde entonces se ha estabilizado. ¿Por qué? ¿Dónde está el calor generado por el cambio climático durante los últimos tres lustros? Dos estudios recientes apuntan a que se encuentra almacenado en las aguas profundas del océano Atlántico, unos 30 zettajulios (sextillones de julios) desde 1999. Aún no hay consenso entre los expertos; otros estudios sugieren que la dinámica del océano Pacífico también es importante. En cualquier caso, parece que todos coinciden en que los océanos son los responsables de la situación actual. ¿Hasta cuándo seguirán los océanos suavizando los efectos del cambio climático? Nadie lo sabe.

Nos lo cuenta Eli Kintisch, “Is Atlantic holding Earth’s missing heat?,” Science 345: 860-861, 22 Aug 2014. A favor del Atlántico tenemos a Xianyao Chen, Ka-Kit Tung, “Varying planetary heat sink led to global-warming slowdown and acceleration,” Science 345: 897-903, 22 Aug 2014, y Shayne McGregor et al., “Recent Walker circulation strengthening and Pacific cooling amplified by Atlantic warming,” Nature Climate Change, AOP 03 Aug 2014. A favor del Pacífico a Kevin E. Trenberth et al., “Seasonal aspects of the recent pause in surface warming,” Nature Climate Change, AOP 17 Aug 2014.

[PS 25 Ago 2014] He cambiado el titular a su versión original (previa a la publicación de esta entrada). La causa es que comparto la opinión de César Tomé: “El titular es antropocéntrico y cortoplacista: parece que los únicos efectos son los que tengan que ver con el medio en el que vive el hombre. El hecho de que la energía se acumule en los océanos supone cambios en los ecosistemas y, posiblemente, en las corrientes, con efectos graves sobre la química y la vida marinas y el clima terráqueo a medio y largo plazo. Por tanto, el que la temperatura del aire no aumente tan rápidamente es sólo un ralentización de una de las variables, pero el proceso del cambio climático, y sus efectos, siguen.” La expresa en “Hitos en la red #31,” Naukas, 24 Ago 2014. Gracias, César.

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Dibujo20140821 di-Higgs production and decay to four-bottoms - lh-lhc cern

El objetivo a largo plazo de la física del bosón de Higgs es estudiar el campo de Higgs. Para ello hay que observar las interacciones mutuas entre tres y cuatro bosones de Higgs. Lo más fácil es lograr que un Higgs se desintegre en un par de Higgs que a su vez se desintegren en dos pares bottom-antibottom (pp→HH→4b), un proceso que en el LHC a 14 TeV c.m. tiene una sección eficaz de unos 40 fb.

Para estudiar la producción de pares de Higgs por acoplo triple habrá que esperar al HL-LHC (el futuro LHC de alta luminosidad), que entre 2025 y 2030 acumulará unos 3000 /fb de colisiones a 14 TeV c.m. Hasta entonces, los 100 /fb que acumulará el LHC Run II entre 2015 y 2017, y los 350 /fb que acumulará el LHC Run III entre 2020 y 2022, serán insuficientes.

Hay que ser pacientes, pero la espera valdrá la pena. El HL-LHC permitirá estudiar el campo de Higgs y verificar si es responsable de la rotura de la simetría electrodébil. Un largo camino por recorrer, por ello debemos emprender el viaje cuanto antes. Ya hay físicos que están calculando las probabilidades teóricas de producción de pares Higgs en los futuros colisionadores de partículas.

Esta entrada está basada en Magdalena Slawinska et al., “Phenomenology of the trilinear Higgs coupling at proton-proton colliders,” arXiv:1408.5010 [hep-ph], y en las charlas de Danilo Enoque Ferreira de Lima, “Standard Model Higgs boson pair production in the (bb)(bb) final state,” BOOST2014, 19 Aug 2014 [PDF slides]; Nikos Konstantinidis et al., “Particle-level study of non-resonant HH→4b for HL-LHC,” BOOST2014, 19 Aug 2014 [PDF slides]; Alexandra Oliveira, “Heavy resonances in the di-higgs final state at LHC at 8 TeV and 13 TeV,” BOOST2014, 20 Aug 2014 [PDF slides]; Badder Marzocchi, “Boosted Higgs bosons in physics analyses,” BOOST2014, 20 Aug 2014 [PDF slides]; y Juan Rojo, “Boosting Strong Higgs Pair Production at the LHC,” BOOST2014, 21 Aug 2014 [PDF slides].

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Dibujo20140821 Experimental set-up - magneto-optical trapping diatomic molecule - nature13634-f1

Las trampas magnetoópticas (MOTs) para ultraenfriar y confinar átomos son bien conocidas desde la década de los 1980. Se publica en Nature la primera trampa magnetoóptica para moléculas (por ahora, diatómicas). Las moléculas son más complicadas que los átomos (poseen gran número de grados de libertad, estados electrónicos, vibracionales y rotacionales). Las nuevas MOTs confinan unas 300 moléculas de monofluoruro de estroncio (SrF) a una temperatura de unos 2,5 milikelvin (un MOT para átomos típico atrapa hasta mil millones de átomos y los enfría a decenas de microkelvin).

Muchas de las aplicaciones de las MOTs para átomos se podrán extender a moléculas; además, como las moléculas tienen propiedades ausentes en los átomos (como fuertes momentos dipolares eléctricos) se pueden imaginar nuevas aplicaciones en metrología cuántica, ordenadores cuánticos y sistemas de procesado cuántico de información. Nos lo cuenta Francesca Ferlaino, “Molecular physics: Complexity trapped by simplicity,” Nature 512: 261-262, 21 Aug 2014, siendo el artículo técnico J. F. Barry et al., “Magneto-optical trapping of a diatomic molecule,” Nature 512: 286-289, 21 Aug 2014 (arXiv:1404.5680 [physics.atom-ph]).

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Dibujo20140819 cms event - missing energy - PR040413 lhc - discover magazine

Sabemos que la materia oscura existe y cómo influye en el universo, pero no sabemos lo que es. Los físicos de partículas apuestan por una nueva partícula y la buscan en las colisiones del LHC en el CERN. Como en el caso de los neutrinos, se observará como energía perdida (o faltante) en ciertas colisiones. La señal es muy clara y fácil de identificar.

Tanto ATLAS como CMS han buscado estas partículas sin éxito. Los límites de exclusión que han obtenido hasta ahora son comparables (aunque algo peores) con los obtenidos por los experimentos de búsqueda directa. De hecho, mejorarán bastante con las colisiones a 13 TeV c.m. del año 2015.

La situación actual nos la cuentan en CMS Collaboration, “Search for dark matter, extra dimensions, and unparticles in monojet events in proton-proton collisions at sqrt(s) = 8 TeV,” arXiv:1408.3583 [hep-ex], y en ATLAS Collaboration, “Search for new particles in events with one lepton and missing transverse momentum in pp collisions at s√ = 8 TeV with the ATLAS detector,” arXiv:1407.7494 [hep-ex]. Un resumen del primer artículo en Tommaso Dorigo, “Tight Constraints On Dark Matter From CMS,” A Quantum Diaries Survivor, 18 Aug 2014.

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Dibujo20140818 messier 82 galaxy - composed image - spacetelescope org

La fuente de rayos X más brillante de la galaxia M82, llamada M82 X-1, es un agujero negro de masa intermedia, unas 400 M☉ (masas solares). Había modelos teóricos que afirmaban que su masa era de unas 20 M☉ y otros que estaba entre 100 y 10.000 M☉. Se publican en Nature las estimaciones más fiables de su masa, por un lado 428 ± 105 M☉, y por otro 415 ± 63 M☉ (la diferencia depende del método usado para determinar su masa).

El artículo técnico es Dheeraj R. Pasham et al., “A 400-solar-mass black hole in the galaxy M82,” Nature, AOP 17 Aug 2014.

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Dibujo20140816 Ballistic motion of dust particles in the Lunar Roving Vehicle dust trails - AJP AAPT

En 2012 se publicó un curioso análisis de los vídeos de la misión Apolo 16 que muestran el movimiento de las nubes de polvo (regolito) levantadas por el rover lunar. Su trayectoria parabólica permite determinar la aceleración de la gravedad a la que está sometido el polvo. Corresponde a la gravedad lunar (con un margen de error del 10%). Una bonita prueba de que el hombre pisó la Luna.

Hsiang-Wen Hsu y Mihály Horanyi, ambos de la Universidad de Colorado, han analizado dos vídeos. En el primero obtienen un valor para la aceleración vertical del polvo de 1,48 ± 0,29 m/s² (que difiere a más de 28 sigmas (desviaciones típicas) de la aceleración de la gravedad en la Tierra). En el segundo obtienen 1,47 ± 0,27 m/s² (que difiere a más de 30 sigmas de la terrestre). Una nueva prueba de que fueron rodadas en la Luna.

Cualquier profesor de física interesado en repetir junto con sus alumnos el análisis desarrollado disfrutará del artículo técnico de Hsiang-Wen Hsu, Mihály Horányi, “Ballistic motion of dust particles in the Lunar Roving Vehicle dust trails,” American Journal of Physics 80: 452-456, 2012. El análisis es fácil de repetir, como nos mostró Rhett Allain, “The Acceleration of Moon Dust,” Wired.com, 03 Jul 2013. Me lo ha recordado en Twitter Martín Monteiro (@fisicamartin) tras leer “There’s A New Proof That The Apollo Moon Landings Actually Happened,” The Huffington Post UK, 10 Aug 2014.

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