Rincón del Conocimiento

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Shouryya Ray, un joven indio de 16 años, ha resuelto un problema matemático propuesto por Newton en el siglo XVII. Un problema que hasta ahora se calculaba con aproximaciones. Suficientemente buenas para la práctica, pero no para él. ¿Cuál es la trayectoria exacta de un proyectil sometido a atracción gravitatoria y enfrentado a la fricción del aire?

El joven estudiante, que se mudó con su familia de India a Alemania hace cuatro años, se enteró de la existencia del problema sin resolver en una visita a la Universidad Técnica de Dresden (Alemania). Ahí le ofrecieron datos experimentales con los que analizar la trayectoria del lanzamiento de una pelota. Los métodos para resolverlo eran aproximaciones y Ray decidió —«por curiosidad e ingenuidad de estudiante», dijo al Sunday Times— buscar la solución definitiva.«Cuando se nos explicó que no existía una solución, pensé que tampoco pasaría nada por buscarla», explicó. Para hacerlo ha tenido que resolver una enmarañada ecuación diferencial.


La solución de este problema de la dinámica clásica es una ecuación relativamente sencilla que permite calcular la posición y la velocidad precisas de un proyectil con una aceleración concreta, atraído por la gravedad y frenado por la fricción del aire. Más de 300 años de misterio matemático y todo un logro para un adolescente de solo 16 años.

¿Y por qué no se había resuelto hasta ahora? Más que por que el problema supusiese una dificultad extrema, porque los métodos aproximados conocidos eran suficientemente buenos para las aplicaciones en la vida real. En cualquier caso, un éxito para un joven que confiesa sentir auténtica «hambre de matemáticas» desde que su padre le introdujese al cálculo infinitesimal con tan solo seis años.

En el mismo trabajo, «Solución analítica de dos problemas fundamentales no resueltos de la dinámica de partículas», Shouryya Ray se enfrentó a un segundo reto, esta vez del siglo XIX. En éste encontró la ecuación que determina el comportamiento de un proyectil que choca contra una pared.

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Un equipo de científicos del Joint Quantum Institute (JQI), de la Universidad de Maryland y de la Universidad de Michigan, ha conseguido teletransportar información entre dos átomos situados en dos recintos no conectados entre sí, y separados por una distancia de un metro. Este logro supone un paso significativo hacia el procesamiento cuántico de información, esto es, hacia la creación de los ansiados ordenadores cuánticos.

Anteriormente si se había logrado la teletransportación con fotones a través de muy largas distancias, con fotones y conjuntos de átomos, y con dos átomos cercanos, con la acción intermediaria de un tercer átomo, pero nunca se había proporcionado un medio útil de almacenamiento y gestión de la información cuántica a larga distancia.

Qubits

Según publica la revista Science los científicos informan que, con su método, tal transferencia de información de átomo a átomo puede recuperarse con una exactitud perfecta en un 90% de las veces. Los investigadores aseguran que el sistema desarrollado podría sentar las bases para un “repetidor cuántico” a gran escala. Un repetidor cuántico permitiría entrelazar las memorias cuánticas a través de vastas distancias.

Todos estos pasos resultan esenciales para el desarrollo de un nuevo concepto de información basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, que promete llegar a abrir increíbles posibilidades al procesamiento de datos. Los especialistas vaticinan la realidad cuántica llegará a revolucionar el mundo de la información.
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Los reactores de fusión nuclear prácticos están ahora un poco más cerca de la realidad gracias a nuevos experimentos con el reactor experimental Alcator C-Mod del MIT. Este reactor es, de entre todos los de fusión nuclear ubicados en universidades, el de mayor rendimiento en el mundo.

Los nuevos experimentos han revelado un conjunto de parámetros de funcionamiento del reactor, lo que se denomina "modo" de operación, que podría proporcionar una solución a un viejo problema de funcionamiento: cómo mantener el calor firmemente confinado en el gas caliente cargado (llamado plasma) dentro del reactor, y a la vez permitir que las partículas contaminantes, las cuales pueden interferir en la reacción de fusión, escapen y puedan ser retiradas de la cámara

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La mayoría de los reactores experimentales de fusión nuclear del mundo, como el del Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT, son del tipo tokamak, en los que se usan poderosos campos magnéticos para retener el plasma caliente dentro de una cámara en forma de donut (o toroidal). El término tokamak proviene del nombre ruso del primer reactor de esta clase, desarrollado en Rusia en la década de 1960.

Por regla general, dependiendo de cómo se configuren la fuerza y la forma del campo magnético, tanto el calor como las partículas pueden escaparse (en una configuración llamada modo-L) o bien pueden ser retenidos con firmeza en el plasma (en una configuración llamada modo-H).

Ahora, después de unos 30 años de pruebas usando la serie de reactores Alcator (que con los años ha evolucionado), unos investigadores del MIT, incluyendo al profesor Dennis Whyte, han descubierto otro modo de funcionamiento, al cual han llamado modo-I, en el que el calor permanece firmemente retenido mientras que las partículas, incluyendo las contaminantes, pueden escapar. Este modo de funcionamiento debería ser capaz de evitar que esos agentes contaminantes "envenenen" la reacción de fusión.
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Los nanotubos de carbono son capaces de camuflar objetos en tres dimensiones. Lo acaba de demostrar un grupo de científicos de la Universidad de Michigan (EEUU) al lograr que un relieve microscópico con forma de tanque fuera invisible para un microscopio y tuviera la apariencia de una lámina negra. Los nanotubos de carbono (Carbon Nanotubes, CNTs) absorben la luz incidente y hacen invisible la estructura al ocultarla por completo. Los detalles de la investigación se publican esta semana en la revista 'Applied Physics Letter'. 

Los nanotubos de carbono son estructuras extremadamente resistentes con un grosor de un átomo (como una lámina de grafito enrollada).Fueron descubiertos en Japón en 1991 y poco a poco han ido siendo incorporados a un gran número de aplicaciones tecnológicas, ya que figuran entre los materiales más resistentes que se conocen.

Fases del experimento que logró ocultar un relieve tridimensional de silicio. | Applied Physics Letters

Son ligeros, porosos y huecos, y tienen una alta resistencia mecánica. Sus propiedades lo convierten en un material muy adecuado para reforzar la estructura de materiales y desarrollar 'composites' de gran elasticidad y resistencia pero con poco peso. Por ejemplo, las raquetas de tenis de última generación los incorporan para lograr una estructura mucho más resistente y ligera.Los científicos de Michigan, sin embargo, se han centrado ahora en otra de sus propiedades únicas (su bajo índice de refracción de la luz) para lograr esta nueva aplicación.El índice de refracción de un material es una medida que indica la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por ese material. 

Los 'bosques' de nanotubos de carbono tienen una densidad muy baja y un bajo índice de refracción, muy parecido al del aire.Los investigadores de Michigan utilizaron esta propiedad para ocultar un objeto. El experimento consistó en fabricar con silicio una imagen tridimensional de un tanque. Cuando la imagen era iluminada con luz blanca se podían ver los contornos del tanque. 

Sin embargo, tras colocar encima de la figura un 'bosque' de nanotubos de carbono la luz era absorbida por este abrigo, de modo que sólo podía observarse una lámina negra.Debido a que los CNTs absorben la luz en lugar de dispersarla, los recubrimientos fabricados con este material pueden ocultar un objeto en un fondo oscuro, como el espacio profundo.
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Un hombre armado con una presentación Power Point y un puntero láser se dispuso a cuestionar el límite de la velocidad cósmica fijado por Albert Einstein hace más de un siglo. Era Dario Autiero, uno de los investigadores a cargo del laboratorio subterráneo del Gran Sasso, en Italia. Allí, a 1.400 metros bajo tierra, su equipo ha jugado a las carreras con el neutrino, una partícula elemental mil millones de veces más pequeña que un átomo de hidrógeno. Los investigadores dispararon neutrinos desde Ginebra y observaron su llegada al Gran Sasso tras un sprint de 730 kilómetros bajo tierra. Los resultados mostraban obstinados lo imposible: ¡más de 15.000 neutrinos habían batido a la luz por 60 milmillonésimas de segundo (0,0000006 segundos)!

Desde que Einstein desarrolló su teoría, la velocidad de la luz es considerada como el límite máximo de velocidad en el Universo, y hasta ahora no había sido superada en ningún experimento. Esto supone que la teoría de la relatividad de Einstein podría estar equivocada, y eso supondría un cambio en la forma en la que vemos el Universo.

Esa ecuación dice que la energía (E) es igual a la masa (m) por la velocidad de la luz al cuadrado (c2). Al descubrirse que la velocidad de la luz no es la máxima, y si la del neutrino, supondría ese cambio tan grave en la ciencia de la que hablaba Einstein y de la que se ha hablado hasta la actualidad.

¿Puede suponer esto una equivocación de Einstein?.
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