Una semana desafiando la relatividad

Einstein y Lorenz en Leiden.

Einstein y Lorentz en Leiden.

La teoría de la relatividad es una de las ideas más fundamentales y revolucionarias desarrolladas a principios del siglo XX que ha sobrevivido a toda prueba a la que ha sido sometida hasta la fecha. En 2011 el llamado OPERA affair con el anuncio de neutrinos más rápidos que la luz llenó portadas y titulares con la idea de que uno de los postulados Einstein podría ser incorrecto. Aunque la posibilidad de cuestionar la relatividad fue el tema más popular a fines de 2011, mucho antes de eso que existe una comunidad de físicos teóricos y experimentales que estudian esta posibilidad. El resultado de OPERA resultó ser un simple error, sin embargo técnicas y métodos para testear la validez de la relatividad se han desarrollado fuertemente durante los últimos 25 años. Cada tres años decenas de físicos teóricos y principalmente experimentales se reúnen para discutir sus últimos resultados así como también para plantear nuevas ideas y posibles experimentos para desafiar a Einstein. En honor a Hendrik Lorentz (sentado junto a Einstein en la famosa imagen del Congreso Solvay 1927), en física se llama simetría de Lorentz al postulado de la relatividad que señala que las leyes de la física son independientes de la orientación y velocidad de un sistema en que se realiza una medición. Decenas de experimentos pueden ser usados para verificar si la simetría de Lorentz es exacta usando colisionadores, telescopios espaciales, relojes atómicos, efectos de la gravedad, comparaciones entre partículas y antipartículas, experimentos de física atómica y nuclear, etc. Y no se trata de testear una y otra vez lo mismo, sino que existen muchas maneras en que la relatividad podría manifestar alguna fisura, los físicos usan las palabras técnicas rompimiento de la simetría de Lorentz.
Es importante destacar que hasta la fecha la simetría de Lorentz parece ser exacta, sin embargo existen muchas maneras en que esto podría no ser completamente cierto por lo que esta disciplina es muy activa tanto en el desarrolló de métodos teóricos como en análisis experimentales.

La semana entre 17 y 21 de Junio se lleva a cabo el Sixth Meeting on CPT and Lorentz Symmetry, el sexto encuentro de físicos de esta comunidad que corresponde a la reunión internacional más importante en el área.  Como he contado varias veces, mi tesis de doctorado consiste justamente en el desarrollo de técnicas para guiar a los físicos experimentales a buscar por posibles rupturas en la simetría de Lorentz usando neutrinos. Por esto será una interesante e intensa semana que permitirá conocer el estado actual de muchos experimentos, propuestas de nuevas ideas teóricas y principalmente para iniciar colaboraciones entre teóricos y experimentales ya que esta comunidad es muy particular porque se caracteriza por su fuerte interacción entre los físicos teóricos que proponen nuevas ideas y los físicos experimentales que realizan los análisis propuestos.

 

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El bosón Z cumple 30 años

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Trazas de partículas dejadas por el bosón Z.

El 4 de julio de 2042 no sólo faltarán casi dos décadas para el regreso del cometa Halley (en 2061), también se conmemorarán los 30 años del anuncio del descubrimiento del bosón de Higgs (4 de julio de 2012), el último ladrillo de la colosal catedral que cientos de físicos han construido a lo largo de los años llamada Modelo Estándar.
De la misma manera, el 1 de junio de 2013 se conmemoran 30 años del anuncio del bosón Z, un importante bosón que es menos conocido que el Higgs ya que nadie escribió libros sobre su búsqueda ni tiene pseudónimo divino alguno. El bosón Z es un pariente cercano del fotón (partículas de luz), en realidad son hermanos que junto a otros dos bosones llamados W+ y W- son las partículas mediadoras de la llamada interacción electrodébil. Esta interacción no es muy conocida ya que no existe en nuestro universo en estos días, sin embargo esta interacción fue importante luego del Big Bang cuando las temperaturas eran muy altas. Al expandirse, el universo se enfrió dando paso a lo que los físicos llaman una transición de fase, similar al agua que se transforma en hielo al enfriarse. En el caso del universo, los cuatro bosones (inicialmente sin masa) se separaron en dos grupos que podemos encontrar hasta nuestros días: en el primer grupo está el fotón, partícula sin masa ni carga eléctrica que es responsable del electromagnetismo, esa interacción que nos permite ver a nuestro alrededor (los fotones son las partículas de luz) y mantiene nuestros Sigue leyendo

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Conjunción de Mercurio, Venus y Júpiter.

Esta tarde (26 de Mayo de 2013) se podrá apreciar una triple conjunción planetaria en el firmamento vespertino. En este caso, los protagonistas son los planetas Mercurio, Venus y Júpiter. Se recomienda comenzar a observar unos 10 o 15 minutos después de la puesta de Sol, en dirección oeste-noroeste y en un lugar con un horizonte muy bajo, pues estos planetas se observarán muy bajos sobre el horizonte, y se esconderán detrás de este dentro de una hora desde la puesta de Sol.

Personalmente, siempre he pensado que lo interesante de las conjunciones es comprender el sistema solar en tres dimensiones, interpretando lo que vemos en el cielo. A continuación, realizaremos este ejercicio para la conjunción de hoy.

¿Qué es una conjunción?

Si buscamos su significado, encontramos “Situación relativa de dos o más planetas u otros cuerpos celestes cuando tienen la misma longitud.” (de wordreference.com). Tal vez esta oración no nos dice mucho. Para explicarlo de manera simple, Sigue leyendo

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Evidencia de neutrinos astrofísicos en IceCube y más sobre IPA13

Aurora austral sobre IceCube.

Aurora austral sobre IceCube.

La semana pasada tuve la oportunidad de participar en el IceCube Particle Astrophysics Symposium (IPA13) en Madison, Wisconsin. Además de conocer el estado actual de muchos experimentos en neutrinos y astrofísica, desde el primer día del simposio corría el rumor de que IceCube haría un importante anuncio.
IceCube es un observatorio de neutrinos en el Polo Sur. Consiste en más de 5000 detectores instalados en un arreglo cúbico de 1 km por lado a una profundidad de 2.5 km bajo el hielo antártico. IceCube es el más grande observatorio de neutrinos jamás construido. Finalizado a fines de 2010, IceCube fue diseñado para estudiar diferentes tipos de eventos astrofísicos, por lo que también se le llama telescopio. Aunque sus detectores permiten estudiar neutrinos generados en la alta atmósfera (neutrinos atmosféricos), su meta principal es la detección de neutrinos provenientes de fuentes distantes. Hasta la fecha sólo hemos observado dos fuentes astrofísicas de neutrinos: nuestro Sol y la supernova 1987A. La observación de neutrinos de fuentes distantes sería un gran descubrimiento por lo que los rumores y las ganas de saber de qué se trataría el anuncio de IceCube se intensificaron durante el simposio. Hace menos de un mes IceCube anunció el descubrimiento de los dos eventos más energéticos jamás registrados, por lo que se rumoreaba que nuevos eventos de alta energía habrían sido descubiertos. Mi apuesta era que se habría descubierto alguna fuente de neutrinos, pero tuve que esperar hasta la presentación el último día de la conferencia para conocer los detalles. Sigue leyendo

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Observatorio de neutrinos IceCube hará importante anuncio

Actualización: ver Evidencia de neutrinos astrofísicos en IceCube y más sobre IPA13.

IceCube es un observatorio de neutrinos en el Polo Sur. Consiste en más de 5000 detectores instalados en un arreglo cúbico de 1km por lado a una profundidad de 2.5 km bajo el hielo antártico. IceCube es el más grande observatorio de neutrinos jamás construido. Finalizado a fines de 2010, IceCube ha estado a la caza de neutrinos de fuentes astrofísicas (distintas del Sol).

IceCubeHace menos de un mes científicos anunciaron la observación de dos eventos que llamaron “Bert” y “Ernie” con energías de 1 PeV (un peta electron volt es más de 100 veces la energía de los protones del LHC que tienen algo menos que 10 TeV), sin embargo hasta ahora se desconoce el origen de estos dos eventos.

La tarde de ayer se anunció la observación de otros 26 eventos de alta energía (mayor a 50 TeV) y hoy está programado un anuncio especial (9:30am, hora de Chicago). Ya hay varios rumores y se dice que será importante para la física de neutrinos. No habrá transmisión en vivo, pero a través de Twitter estaré contando qué ocurre en directo desde Madison, Wisconsin donde estoy participando en el IceCube Particle Astrophysics Symposium.

Mi apuesta es que detectaron una fuente astrofísica de neutrinos, lo que sería un tremendo descubrimiento ya que hasta ahora las únicas fuentes astrofísicas conocidas son nuestro Sol y un par de eventos observados desde la explosión de supernova 1987A.

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¿Qué es la antimateria?

Trayectoria del primer positrón registrada por Anderson 1932.

Trayectoria del primer positrón registrada por Anderson 1932.

Una de las sustancias que más ha fascinado a los autores de ciencia ficción es la antimateria. Incluso su nombre suena exótico. Los tripulantes de la Enterprise la usaban como combustible y Dan Brown la usó como recurso destructivo en una de sus novelas. Mucho se dice sobre esta sustancia, pero ¿qué es realmente la antimateria?

Dirac y las antipartículas

La historia comienza en los años 20, cuando la física cuántica comenzaba a establecerse como una descripción apropiada del mundo microscópico. Sigue leyendo

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¿Qué es la radiación de fondo de microondas?

Dos hemisferios del globo de

Dos hemisferios del globo de la radiación de fondo de microondas.

La teoría big bang nos dice que el universo comenzó con una gran explosión donde tiempo, espacio y todas las partículas fundamentales (además de sus correspondientes antipartículas) se originaron. Debido a las altas temperaturas en los primeros momentos después del big bang, el universo era una sopa caliente de partículas cargadas (plasma) en la cual las partículas de luz (los fotones) interactuaban constantemente con este plasma por lo que el universo era opaco. Este estado se mantuvo durante los primeros 380.000 años del universo.

Al expandirse lo suficiente, Sigue leyendo

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La escala de Richter está obsoleta, hoy se usa la escala de Tom Hanks

sismógrafoAntiguamente cuando había un sismo nos enterábamos porque sentíamos el remezón o porque los noticieros lo informaban. Hoy en día, gracias a las redes sociales es posible enterarse en tiempo real de un sismo que ocurre al otro lado del planeta. Cuentas como Earthquakes Tsunamis son una buena fuente para informarse. Muchas veces los conductores de noticiarios o personas conocidas de la televisión hacen una gran labor informando lo que ocurre y como poseen miles de seguidores dicha información se propaga rápidamente. Esto lo he podido ver con cada sismo de gran magnitud en Chile, donde en especial importa conocer si hay alarma de tsunami debido a desastres recientes. Aunque encuentro sensacional que se informe rápida y masivamente, creo que es importante informar bien. Una de mis grandes batallas en Twitter es contra el mal uso de términos científicos, así fue el caso de las temperaturas negativas que terminó en la redacción de todo un artículo aclarando conceptos erróneos que aparecían en la prensa. En el caso de los sismos ocurre con la medida de la magnitud, es muy común leer “se registró un sismo de 6 grados en la escala de Richter” lo cual contiene el mismo error que la frase “la temperatura del universo es de 2.73 grados Kelvin” que es el uso de la palabra “grados” en ambos casos. El motivo es que los “grados Kelvin” así como los “grados Richter” no existen como tales, Sigue leyendo

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Comentario sobre nueva “teoría” de la materia oscura

Contenido Universo

Contenido de nuestro universo

En estos días ha circulado la noticia de una nueva “teoría” que explicaría qué es la misteriosa materia oscura, esa materia que sabemos corresponde a cerca del 22% de toda la materia en nuestro universo pero que no sabemos qué es porque, como su nombre lo indica, no la podemos ver, no emite ni absorbe partículas de luz (fotones). Dado el misterio de la materia oscura y la creatividad de los físicos teóricos, existen cientos de ideas para explicar qué es la materia oscura. Hasta la fecha diría que ninguna es “revolucionaria” (como le llaman a la más reciente). Estas ideas suelen captar la atención de los medios pero lamentablemente suelen informar incorrectamente de su verdadero contenido y consecuencias. Sigue leyendo

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Júpiter se esconde tras la Luna esta noche

Simulación

Simulación de la ocultación de Júpiter

Esta noche la Luna en su recorrido mensual en torno a la Tierra se encuentra en su camino al gigante gaseoso del sistema solar. Al igual que ocurrió a fines de diciembre pasado, la Luna ocultará a Júpiter por casi una hora. El planeta Júpiter puede verse en esta época como un brillate punto en el cielo que, al contrario de las estrellas, no titila. Esta noche será más fácil encontrarlo porque se encontrará muy cerca de la Luna. Dependiendo de su ubicación geográfica la ocultación será a distintas horas, por ejemplo Júpiter comenzará a perderse tras el disco lunar 48 minutos después de la medianoche (hora de Chile) Sigue leyendo

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Algunas aclaraciones sobre la Temperatura Negativa

NegTemp

Impresión artística de temperaturas positivas y negativas (LMU/MPQ Munich)

La semana pasada la prestigiosa revista Science anunció la publicación de un artículo que mostraba detalles de un experimento llevado a cabo por científicos alemanes en el que se consiguió un gas de potasio con temperatura negativa. Este anuncio ha sido replicado en el mundo entero lamentablemente con muchos artículos erróneos que incluyen frases como: “temperaturas bajo el cero absoluto”,  “se logra temperatura negativa por primera vez”,  “este hallazgo permitirá entender el Big Bang”,  y “objetos con temperatura negativa desafían la gravedad”. Ninguna de estas cuatro frases es correcta. Me llamó la atención ver cómo muchos medios relativamente buenos no se salvaron de caer en la desinformación de esta noticia. Como siempre, hay sitios que contaron detalles y aclaraciones para evitar la confusión, por ejemplo recomiendo el artículo de Francisco Villatoro [en español] y el de John Timmer [en inglés]. Dado que ya había un par de buenos artículos al respecto no quise ser redundante, sin embargo dada la cobertura que se le ha dado a esta noticia y los terribles artículos que han aparecido en la prensa, a continuación intentaré aclarar algunos malos entendidos y malinterpretaciones a través de la implementación de un par de analogías que espero ayuden a entender la idea.

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Agua con memoria: fraude apoyado por oficina del Gobierno

IceSwanSi hay un tema del que detesto escribir es la desmitificación de charlatanerías. Lamentablemente nuestro pésimo sistema educacional ha llevado a la práctica y difusión de pseudociencias a convertirse en el deporte favorito de todos los canales de televisión y medios de comunicación en general, a muchos de los cuales debería llamarse “medios de desinformación”. Ya he hablado antes sobre los charlatanes que predicen sismos en un país sísmico (que es como predecir un día soleado en el Desierto de Atacama) así como también he criticado la promoción de prácticas que ponen en riesgo a la población. En este año 2012, el año de los fraudes místicos y cambios de era y cualquier término new age que usted quiera agregar acá, no podíamos terminar sin una noticia Sigue leyendo

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¿Por qué decimos que la energía se conserva?

NewtonCradle“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma” ¿Cuántas veces hemos leído, escuchado y hasta memorizado esta frase? Recuerdo que cuando niño mi mamá me enseñó que el lugar más importante de la casa es donde están los libros (como conté hace un tiempo) y así encontré un libro de química donde leí este “principio” por primera vez. Esta frase nos dice que la energía no se pierde, no desaparece, sólo puede convertirse de un tipo de energía en otro. Para comprender este principio veamos primero qué es la energía.

¿Qué es la energía?

Mencionaba en otro artículo que la palabra energía suele ser manoseada y usada ampliamente por promotores de disciplinas pseudocientíficas que hablan de la energía espiritual y cosas así para tratar de vender sus fraudes, por lo que trataré de explicar qué es la energía (la de verdad, no la de los charlatanes).
Los físicos definen energía como “la capacidad de realizar trabajo”, lo que puede entenderse como “la capacidad de mover un objeto de un punto a otro”. Sigue leyendo

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El neutrino está de cumpleaños

neutrino electrónico de ParticleZoo

neutrino electrónico de ParticleZoo

Hoy contaré un poco de la historia de mi partícula favorita. Corría la década de 1920 y la física vivía años dorados: Hubble descubrió que nuestra galaxia era sólo una de miles, se descubrió la expansión del universo, la teoría de la relatividad era verificada experimentalmente, y grandes genios del siglo XX incluyendo a Bohr, Born, Heisenberg, Schrödinger, Dirac y Planck develaron uno de los grandes misterios de la naturaleza desarrollando la física cuántica. Experimentos alrededor del mundo confirmaban uno tras otro cómo esta nueva y extraña descripción del mundo subatómico funcionaba a la perfección. Sin embargo, a fines de esa década la física de partículas todavía en pañales enfrentaba una importante crisis. La radioactividad ya tenía un par de décadas y su descubrimiento le había significado el Premio Nobel a Henry Becquerel, Pierre y Marie Curie en 1903, sin embargo había un detalle que tenía a los teóricos de la época sin dormir tranquilos. Sigue leyendo

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Premio Nobel de Física 2012

Esta mañana el Comité Nobel ha anunciado los galardonados con el Premio Nobel de Física de este año. Los ganadores son Serge Haroche y David Wineland “por sus revolucionarios métodos experimentales que han permitido medir y manipular systemas cuánticos individuales”. Haroche trabaja en College de France, en París, Francia y Wineland trabaja en National Institute of Standards and Technology en Colorado, EEUU.

David J. Wineland y Serge Haroche

Varias veces hemos discutido en este blog cómo las leyes de física son muy diferentes a escalas microscópicas, la física cuántica gobierna el comportamiento de átomos y partículas fundamentales. Los trabajos de Haroche y Wineland han permitido explorar el mundo cuántico con sus experimentos. Haroche ha perfeccionado los métodos para atrapar fotones (partículas de luz) entre dos espejos para luego lanzar partículas a explorar lo que los fotones hacen en esa trampa. Sigue leyendo

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