Dibujo20150801 robot jumping from a water surface without sinking - science mag

La ingeniería biomimética se inspira en la Naturaleza para lograr cosas que rayan lo imposible. En 2003 se publicó el diseño de Robostrider, un robot tipo insecto que se mueve sobre la superficie del agua gracias a la tensión superficial igual que un zapatero (Gerris lacustris) o un zancudo (Aquarius paludum). Ahora el coreano Je-Sung Koh (Univ. Harvard, EEUU) y sus colegas publican en Science el diseño de un nuevo hemíptero heteróptero robótico capaz de saltar sobre el agua hasta 14 cm de altura, retornando a su superficie sin problemas.

El vídeo es realmente espectacular. Este logro se publica en Je-Sung Koh et al., “Jumping on water: Surface tension–dominated jumping of water striders and robotic insects,”Science 349: 517-521, 31 Jul 2015, doi: 10.1126/science.aab1637. Más información en Dominic Vella, “Two leaps forward for robot locomotion,” Science 349: 472-473, 31 Jul 2015, doi: 10.1126/science.aac7882.

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Dibujo20150801 revista principia - temporada 1 - episodio 1 - cover

El primer número de la revista Principia ya ha visto la luz. La revista que une las dos coolturas es más parecida a un libro de divulgación que a una revista de divulgación. Por ello he decidido dedicarle una reseña sabatina. Puedes adquirir tu ejemplar (o suscribirte) en la tienda de Principia.

Lo que más destaca son sus ilustraciones y su cuidada edición. Los textos están dirigidos a un público general poco aficionado a la divulgación científica, por ello la mayoría se centran en contar historias. Salvo contadas excepciones la ciencia es sólo una excusa. Ello no quita que haya disfrutado con su lectura y que por ello os la recomiende a todos (aunque sé que muchos preferís una divulgación más dura).

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Dibujo20150731 science cover - philae on 67p comet - artist impression - science mag

El 12 de noviembre de 2014 el módulo de aterrizaje Philae de la ESA tomó tierra en la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P), casi tres décadas tras los sobrevuelos pioneros al cometa 1P/Halley en 1986. Hoy se publica un número especial de la revista Science sobre los resultados que Philae obtuvo en sus primeras 63 horas, desde que se separó de Rosetta, descendió, tocó tierra en 67P en un lugar llamado Agilkia y, tras varios rebotes, acabó en reposo en otro sitio llamado Abydos.

Lo más relevante a nivel de noticias en prensa han sido los resultados de los instrumentos COSAC y Ptolemy, que analizaron el polvo levantado por Philae tras aterrizar y rebotar en el cometa. Han observado 16 moléculas orgánicas, incluyendo algunas relacionadas con la vida. Muchos medios destacan que este resultado apoya la hipótesis de que los ingredientes de la vida llegaron a la Tierra en un cometa hace más de 3.800 millones de años. Por supuesto, todavía es muy pronto para extraer este tipo de conclusiones a partir de los datos de Philae sobre un único cometa.

Otros instrumentos Philae también nos han dado información muy interesante. ROLIS nos ha mostrado la superficie del cometa cercana a Agilkia con una resolución de 1 cm por pixel. CIVA nos ha mostrado la superficie en Abydos con una resolución de 1 mm por pixel. MUPUS ha mostrado que en Abydos la superficie es un polvo rico en hielo duro sinterizado, cubierto por una capa de polvo fino. CONSERT mostró que el interior de 67P es similar a la de los meteoritos carbonosos condríticos.

Nos resumen este número especial de Science en J.-P. Bibring et al., “Philae’s First Days on the Comet,” Science 349: 493, 31 Jul 2015, doi: 10.1126/science.aac5116. Recomiendo consultarlo a todos los que tengan acceso a esta revista.

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Dibujo20150730 di-bosons excesses - ivan mikulec - eps hep 2015

Ya sabrás que ATLAS y CMS han observado un exceso entre dos y tres sigmas en los sucesos con dos bosones (WW, WZ y ZZ) entre 1,8 y 2,0 TeV en las colisiones a 8 TeV acumuladas en el LHC Run 1. Las colisiones a 13 TeV en el LHC Run 2 permitirán confirmar o refutar este exceso cuando se acumulen unos 5 /fb de colisiones. Se espera que este año el LHC Run 2 acumule unos 10 /fb (por ahora lleva 0,1 /fb). Luego a finales de año se habrán acumulado suficientes colisiones, pero su análisis requerirá cierto tiempo. Por ello no debemos esperar una respuesta a este asunto hasta las conferencias de primavera/verano de 2016. En mi opinión se publicará en el LHCP 2016 (junio de 2016) o como muy tarde en el ICHEP 2016 (agosto de 2016).

Más información en Ivan Mikulec, “Searches for exotic phenomena beyond the SM,” EPS HEP 2015, 29 Jul 2015 [contribution], Andreas Weiler, “BSM theory after LHC run 1,” EPS HEP 2015, 29 Jul 2015 [contribution], y Viviana Cavaliere, “Search for new phenomena in diboson final states in ATLAS and CMS,” EPS HEP 2015, 25 Jul 2015 [contribution].

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Dibujo20150728 weyl fermions - fermi arcs - taas - phys rev x

En la revista Physical Review X también se ha publicado el 16 de julio la observación de fermiones de Weyl en el arseniuro de tantalio. Una de las ventajas de las revistas de pago por publicar es que publican más rápido. Envías el artículo más tarde, pero aparece publicado antes. Los autores del artículo en Science han incluido en su artículo en arXiv una nota aclarando que ellos tienen la prioridad, ellos fueron los primeros. La verdad, la prioridad de este descubrimiento sólo le importa al comité Nobel, lo único importante es que el resultado ha sido replicado a toda marcha y esto es una señal de que la observación de los fermiones de Weyl es firme.

Por supuesto, los autores de este estudio también usan la técnica ARPES. Su artículo es B. Q. Lv et al., “Experimental discovery of Weyl semimetal TaAs,” Physical Review X, AOP 16 Jul 2015, arXiv:1502.04684 [cond-mat.mtrl-sci], cuya contraparte teórica es Hongming Weng et al., “Weyl semimetal phase in non-centrosymmetric transition metal monophosphides,” Physical Review X 5: 011029, 17 Mar 2015, doi: 10.1103/PhysRevX.5.011029, arXiv:1501.00060 [cond-mat.mtrl-sci].

Si estas perdido, lee mi anterior entrada “Tras 86 años observan cuasipartículas de tipo fermión de Weyl en un cristal de TaAs,” LCMF, 30 Jul 2015.

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Dibujo20150728 Crystal structure and electronic structure of TaAs - science mag Los fermiones de Weyl fueron teorizados en 1929. Hasta 1998 se pensaba que los neutrinos eran fermiones de Weyl. En algunos aislantes topológicos hay cuasipartículas de electrones que se propagan por su superficie como fermiones de Weyl. Se publica en Science la primera observación directa de fermiones de Weyl en arseniuro de tantalio (TaAs), que se comporta como una semimetal de Weyl. Los fermiones de Weyl se observan a pares conectados por los llamados arcos de Fermi. El nuevo artículo ha observado los arcos de Fermi, tanto en la superficie del cristal como en su interior (bulk).

El año 2015 pasará a los libros de historia de la física como el año de los fermiones de Weyl y de los semimetales de Weyl. El artículo es Su-Yang Xu et al., “Discovery of a Weyl Fermion semimetal and topological Fermi arcs,” Science, AOP 16 Jul 2015, doi: 10.1126/science.aaa9297, arXiv:1502.03807 [cond-mat.mes-hall]); este descubrimiento experimental culmina la predicción teórica realizada por el mismo grupo de investigadores: Shin-Ming Huang et al., “A Weyl Fermion semimetal with surface Fermi arcs in the transition metal monopnictide TaAs class,” Nature Communications 6: 7373, 12 Jun 2015, doi: 10.1038/ncomms8373.

Por cierto, también se ha publicado en Science otro artículo que observa los fermiones de Weyl, pero en un análogo óptico (un cristal fotónico) para un semimetal de Weyl, en concreto, Ling Lu et al., “Experimental Observation of Weyl Semimetals,” Science, AOP 16 Jul 2015, doi:10.1126/science.aaa9273, arXiv:1502.03438 [cond-mat.mtrl-sci].

Si no sabes lo que son los fermiones de Weyl te recomiendo leer “Fermiones de Weyl y semimetales de Weyl,” LCMF, 23 Jul 2015; también puedes leer a Douglas Natelson, “What are Weyl fermions? Do they really move charge 1000x faster?,” Nanoscale Views, 27 Jul 2015.

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Dibujo20150729 graphene kirigami - stretchable graphene transistors - nature14588-f3

Manipular hojas de grafeno es todo un arte. Pocas personas son capaces de hacerlo en el mundo. Pero quienes lo hacen son capaces de hacer maravillas, como el kirigami de grafeno que se ha publicado hoy en Nature. El arte japonés del papel recortado ha inspirado el arte de fabricar objetos micrométricos hechos de hojas de grafeno como si fueran hojas de papel recortado. La fabricación en masa de estos dispositivos parece una utopía, pero ya se sabe que la ciencia convierte el arte en ingeniería y la ingeniería en industria.

Recomiendo ver el vídeo de Nature más abajo (y los otros tres que aparecen como información suplementaria al artículo). El artículo es Melina K. Blees et al., “Graphene kirigami,” Nature, AOP 29 Jul 2015, doi: 10.1038/nature14588. Por cierto, la idea teórica del kirigami de grafeno fue propuesta el año pasado en Zenan Qi et al., “Highly Deformable Graphene Kirigami,” Phys. Rev. B 90: 245437, 2014, doi: 10.1103/PhysRevB.90.245437, arXiv:1407.8113 [physics.comp-ph].

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Dibujo20150729 Infrared scanning near-field optical microscopy of one-dimensional plasmons in carbon nanotubes - nature photonics

Los plasmones superficiales son ondas de electrones en la superficie de un conductor que se excitan cuando incide luz. En nanopartículas y nanotubos de carbono los plasmones se rigen por las leyes de la mecánica cuántica y muestran el efecto túnel. En nanotubos de carbono (CNT) con un diámetro entre 1,2 y 1,7 nm sobre un sustrato de nitruro de boro hexagonal (hBN) la luz infrarroja (IR) entre 6,1 μm y 10,6 μm excita plasmones (tipo Luttinger). Estos plasmones tienen una longitud de onda de unos 75 nm (nanómetros), los de menor longitud de onda observados hasta el momento (en nanopartículas de oro se han observado plasmones de unos 100 nm). Todo un récord que promete múltiples aplicaciones nanotecnológicas en plasmónica y en fotónica.

Los electrones en un sólido están casi libres y se comportan como un líquido de Fermi. Pero los electrones confinados en una sola dimensión (como un nanotubo de carbono) presentan fuertes correlaciones y se comportan como un líquido de Luttinger. Las ondas de electrones en un líquido de Luttinger se comportan como plasmones en los que la carga y el espín se propagan a diferente velocidad, llamados plasmones tipo Luttinger. Estas velocidades están cuantizadas lo que permitirá novedosas aplicaciones plasmónicas.

El nuevo artículo es Zhiwen Shi et al., “Observation of a Luttinger-liquid plasmon in metallic single-walled carbon nanotubes,” Nature Photonics, AOP 20 Jul 2015, doi: 10.1038/nphoton.2015.123.

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Dibujo20150728 monolithic white laser - nature nano

Un láser integrado monolítico o láser en un solo chip es el que está fabricado en un solo material a base de capas de diferentes semiconductores. Se publica en Nature Nanotechnology un láser de luz blanca fabricado en una nanohoja heteroestructurada de una aleación cuaternaria de ZnCdSSe (cada capa de la heteroestructura tiene una aleación diferente de este material). El nanoláser emite luz blanca porque su espectro tiene tres picos centrados en los colores rojo, verde y azul.

Un nanoláser muy prometedor que se publica en Fan Fan et al., “A monolithic white laser,” Nature Nanotechnology, AOP 27 Jul 2015, doi: 10.1038/nnano.2015.149.

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Dibujo20150707 book cover - string theory demystified - david mcmahon - mcgraw-hill

Los libros de la serie DeMYSTiFieD de McGraw-Hill están bastante bien y el de teoría de cuerdas no es una excepción. Un libro para estudiantes de física e ingeniería que acerca la teoría de cuerdas a quien no ha cursado estudios en teoría cuántica de campos, pero conoce los fundamentos de la física relativista y de la física cuántica. Por tanto, muy recomendable para iniciarse. Su gran inconveniente es que la brevedad del libro obliga al autor a omitir la justificación física de muchos conceptos que se presentan. En mi opinión, David McMahon, “String Theory Demystified,” McGraw-Hill (2009) [320 pp.] no defraudará a quien no tenga miedo de las matemáticas de la teoría de cuerdas (simplificadas hasta el extremo, por supuesto).

No sé si un alumno de bachillerato podrá seguirlo sin problemas, pero sin lugar a dudas el esfuerzo merecerá la pena. Otros libros de McMahon como Relativity Demystified, Quantum Mechanics Demystified, y Quantum Field Theory Demystified son complementos ideales de este libro (yo también incluiría Supersymmetry Demystified de Patrick LaBelle). Un libro para estudiantes vocacionales que le acercará a los libros escritos por expertos, que suelen ser más avanzados.

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