La búsqueda de peculiares partículas cuánticas pudo haber encontrado oro

La evidencia de esquivos fermiones de Majorana aumenta las posibilidades de los ordenadores cuánticos. Créditos: Nature.

Entrar en la nanociencia es hablar del pionero Leo Kouwenhoven quien tuvo una presentación en la reunión de la Sociedad Americana de Física de marzo en Boston, Massachusetts. El rumor en el pasillo era que el grupo Kouwenhoven, con sede en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, podría haber derrotado a varios equipos que compiten en la física del estado sólido -y la comunidad de físicos de altas energías- logrando una meta para muchos anhelados, la detección de los fermiones de Majorana, una misteriosa partícula que puede tener aplicaciones en la computación cuántica.

Kouwenhoven no decepciona. "¿Hemos visto fermiones de Majorana? Yo diría que es un cauteloso sí", concluyó al final de una presentación de datos pesados.

Las partículas cuánticas pueden ser de dos tipos, fermiones y bosones. Mientras que los bosones pueden ser sus propias antipartículas, es decir que pueden aniquilarse mutuamente con un destello de energía, los fermiones por lo general tienen antipartículas diferentes, por ejemplo, la antipartícula del electrón es el positrón de carga positiva. Pero en 1937 el físico italiano Ettore Majorana adapto las ecuaciones que el inglés Paul Dirac había utilizado para describir el comportamiento de los fermiones y bosones para con ello predecir la existencia de un tipo de fermiones que era su propia antipartícula. En las últimas décadas los físicos de partículas han tratado de observar fermiones de Majorana en la naturaleza y después de 2008 los físicos de materia condensada comenzaron a considerar maneras en que podrían formarse a partir de la conducta colectiva de los electrones en los materiales en estado sólido, en concreto en las superficies puestas en contacto con los superconductores o en un alambres de una dimensión.

Aparatos Kouwenhoven trabajan a lo largo de las últimas líneas. Con su grupo, han formado nanocables de indio y antimoniuro conectados en un circuito con un contacto de oro en un extremo y del otro un superconductor y se expone a un campo de moderada fuerza magnética. Las mediciones de la conductancia de los nanocables mostraron un pico a un voltaje cero que es consistente con la formación de un par de partículas de Majorana, uno en cada extremo de la región del nanocable contactado por el superconductor. Como una comprobación de validez, el grupo varió la orientación del campo magnético y comprobo que el pico provenía como era de esperar de los fermiones de Majorana.

Mientras que otros grupos han informado anteriormente evidencia circunstancial de la aparición de fermiones de Majorana en materiales sólidos, el físico de Harvard Jay Sau, quien asistió a la charla de Kouwenhoven, dice que esta es una medida directa. "Creo que este es el experimento más prometedor de futuro, sin embargo, añade "Sería difícil argumentar que no son fermiones de Majorana".

Múltiples esquemas han propuesto que los fermiones de Majorana actuarían como los bits en ordenadores cuánticos, aunque Sau advierte que no está claro si los creados por Kouwenhoven tendrán la duración suficiente como para ser utilizados de esta manera.

Si el resultado del grupo de Delft se sostiene, no sólo marca un golpe impresionante dentro de la física de estado sólido, pero lo hace por delante de otros enfoques para la creación de fermiones de Majorana. Por ejemplo, el neutralino, una partícula hipotética supersimétrica que podría ser responsable de parte o la totalidad de la materia oscura del Universo, se cree que es un fermión de Majorana. Algunos modelos sugieren que los neutralinos podrían ser producidos por el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN cerca de Ginebra, Suiza.

Referencia:

• Eugenie Samuel Reich, "Quest for quirky quantum particles may have struck gold", Nature.

Un cable mal conectado y fallas en el GPS indicaron que los neutrinos eran superveloces

Detector ÓPERA. Créditos: ÓPERA.

El equipo de colaboración ÓPERA, que llegó a los titulares en septiembre, con la pretensión revolucionaria de haber obtenido registros que indicaban que los neutrinos viajaban más rápido que la velocidad de la luz, han identificado dos posibles fuentes de error en su experimento. De no ser así, el resultado habría violado la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein, uno de los pilares de la física moderna.

ÓPERA había recogido datos que sugerían que los neutrinos generados en el CERN cerca de Ginebra, Suiza y enviados a 730 kilómetros de su detector en el Laboratorio Nacional en Gran Sasso en Italia, llegaban 60 nanosegundos más rápido que un rayo de luz tardaba en recorrer la misma distancia. Muchos físicos se mostraron escépticos, pero la medición parecía haber sido hecha con cuidado y alcanzó un nivel estadísticamente significativo.

Sin embargo, según un comunicado de ÓPERA que comenzó a circular, dos posibles problemas se han encontrado ahora. Como muchos físicos especularon, ambos están relacionados con el uso pionero del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para sincronizar los relojes atómicos en cada extremo del haz de neutrinos. En primer lugar, el paso del tiempo en los relojes entre la llegada de la señal de sincronización se debe interpolar y ÓPERA ahora dice que no se hizo correctamente. En segundo lugar, había una posible conexión defectuosa entre la señal del GPS y el reloj maestro de ÓPERA.

Una cuenta anónima como origen, dio la noticia de que ÓPERA pudo haber cometido un error. En ese informe se dice que la conexión defectuosa puede explicar exactamente el efecto de 60 nanosegundos. La declaración oficial de ÓPERA explica en cambio sus dos posibles: la declaración dice, en su totalidad:

El equipo de colaboración ÓPERA, al continuar su campaña de verificaciones en la medición de la velocidad de neutrinos, ha identificado dos cuestiones que pueden afectar significativamente el resultado reportado. El primero está relacionado con el oscilador utilizado para producir los eventos entre las sincronizaciones GPS. El segundo punto está relacionado con la conexión de la fibra óptica que proporciona la señal exterior GPS para el reloj maestro ÓPERA.

Estas dos cuestiones pueden modificar el tiempo de viaje de neutrinos en direcciones opuestas. Mientras continúa nuestra investigación, con el fin de cuantificar de forma inequívoca el efecto sobre el resultado observado, la colaboración está a la espera de realizar una nueva medición de la velocidad de los neutrinos tan pronto como un nuevo haz agrupado este disponible en 2012. Un extenso informe sobre las verificaciones antes mencionadas y los resultados estarán en breve a disposición de los comités científicos y las agencias.

Caren Hagner, miembro de ÓPERA en la Universidad de Hamburgo en Alemania, agrega: "Por el momento, la colaboración ha decidido no hacer una declaración cuantitativa, porque tenemos que volver a revisar y discutir los hallazgos más a fondo".

En el Fermilab, los miembros de la colaboración MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) seguirán tratando de hacer su propia medición independiente de la velocidad de los neutrinos, los primeros resultados se esperan a finales de este año.

Referencia:

• Eugenie Samuel Reich, "Faster-than-light neutrino measurement has two possible errors", Nature.

LHC establece su tasa por la colisión, la energía necesaria para intentar precisar el bosón de Higgs

Dectector ALICE. Créditos: CERN.

La semana pasada, las personas que manejan el LHC presentaron sus planes para su programa de 2012. Al anunciar los resultados del 2011, los físicos indicaron que se tienen suficientes datos para que a finales de este año confirmen si el bosón de Higgs existe en torno a 125 GeV, donde se había detectado una señal tentadora. Para asegurarse de que esto suceda, se ha establecido un calendario que se asegurará  de lograr las colisiones este año. También se habla de una pausa antes de enviar el colisionador en una parada prolongada, que comenzará el próximo invierno.

Un fallo catastrófico en la historia temprana del LHC reveló un defecto en algunos de los equipos superconductores que ayudaba a mantener los protones en la pista. Para compensar, el acelerador ha estado funcionando a 3.5TeV (para lograr una energía combinada de 7TeV), la mitad de la energía para la que fue diseñado y que requirió un largo descanso para reemplazar el hardware defectuoso. Sin embargo con energía reducida, el LHC ha superado las expectativas, la colocación de una respuesta definitiva sobre el bosón de Higgs a su alcance. Esa perspectiva ha provocado la revisión del LHC sobre sus planes con la expectativa de que el bosón de Higgs se pueda descubrir o descartar antes de la parada prolongada.

Hay dos formas de aumentar las posibilidades de descubrir nueva física en el LHC. La primera consiste en aumentar la energía, lo que abre un territorio inexplorado y la otra aumentar la frecuencia de eventos interesantes a bajas energías. El éxito de la gestión 2011 ha convencido de tomar la primera opción, por lo que cada haz estará funcionando a 4TeV en 2012. Eso suma un total de 1TeV a las energías de colisión, un aumento del 15 por ciento. No es un cambio enorme, pero mantiene las posibilidades de que otra falla catastrófica aceptablemente bajas.

Esto debería permitir que la opción número dos ayude a: aumentar la tasa de colisiones. Los protones circulan en el LHC en racimos y hay varias maneras de que se logre un máximo de colisiones cada vez que los racimos se cruzan. Estos preparan más protones en cada racimo, apretando los racimos hasta que una compacta sección transversal, aumente el número de racimos y disminuya la separación entre los racimos. La mayoría de estos enfoques requieren cambios a través de toda la cadena de acelerador y un poco de experiencia práctica para lograrlo.

Para lograr que la experiencia práctica sin interrumpir el trabajo, el equipo que ejecuta el acelerador ha incluido un descanso en medio de la programación. Cada uno de los descansos representan el tiempo gastado probando un nuevo método de compresión de colisiones en la misma cantidad de tiempo.

El LHC está diseñado para funcionar con una brecha de 25 nanosegundos entre los racimos, pero tomando en cuenta los planes de 2012 la separación se mantiene en la cifra actual, 50ns. Pero todavía queda margen de mejora en otras áreas. Pero incluso sin ningún refuerzo adicional, el LHC debería comenzar este año la alta tasa de colisiones que alcanzó a finales de 2011. Eso por sí solo proporcionará un aumento significativo en la recopilación de datos en comparación con el año pasado.

Hasta ahora, las mejoras de cada año han superado las expectativas cautelosas establecidas durante estas reuniones, así que hay muchas razones para esperar que el equipo volverá a hacerlo este año. Y, si algo sale mal y los datos que se recogen no son suficientes para concretar el bosón de Higgs a finales de este año, siempre hay la opción de revisar el calendario de las reuniones de invierno que viene. Eso es lo que sucedió el año pasado.

Referencia:

• John Timmer, "LHC set to up collision rate, energy in attempt to pin down Higgs boson", Ars Technica.

Impulsar la creatividad pensando fuera de la caja...literalmente

Créditos: Ars Technica.

Sucede en las escuelas, cubículos, salas de juntas y en todo el mundo: alguien que trabaja en un proyecto llega a un bloqueo mental. El jefe o profesor puede recurrir a un cliché como es "pensar fuera de la caja" o "sumar dos y dos juntos", para tratar de fomentar una solución creativa al problema. Como resultado, no se trata de consejos abstractos. De acuerdo con un artículo que se publicó en la revista Psychological Science, literalmente, trabajar fuera de la caja o poner las dos mitades de algo en común podría ayudar a que la creatividad fluya de nuevo.

El uso de metáforas físicas con respecto a la creatividad son tan comunes y aparecen en idiomas diferentes, motivo por el cual un grupo de investigadores desarrolló la hipótesis de que puede extenderse más allá de los clichés simples. Sin embargo, ¿el uso de metáforas realmente afectan el funcionamiento de nuestra mente?

En la primera parte del estudio, los investigadores pidieron a 102 estudiantes universitarios realizar una prueba de Asociados remotos (RAT), en el que se dan tres palabras de temas sin aparentemente  relación y se pide se use una palabra para referirse de forma global a ellos. Por ejemplo, el tema que se podría dar sería "medida", "gusano" y "video" y la respuesta correcta sería "cinta".

Sin embargo antes de ser dada esta tarea, los participantes se dividieron en tres grupos, los miembros de un grupo se les pidió llevarán a cabo esta tarea mientras estaban sentados dentro de un caja cuadrada de cartón de cinco pulgadas, los de otro grupo realizaron esta tarea mientras estaban sentados fuera de la misma caja y los del tercer grupo realizaron la tarea sin una caja. Ninguno de los participantes sabía la hipótesis del estudio, sino que se les dijo que era un experimento en diferentes entornos de trabajo.

No hubo diferencias en el rendimiento entre los que están dentro de la caja y los que no tienen caja en absoluto. Sin embargo, los participantes que estaban sentados fuera de la caja hicieron una mejor prueba a RAT que los otros dos grupos. Al parecer, literalmente "pensar fuera de la caja" fomenta la creatividad. Este efecto se mantuvo incluso después de controlar los sentimientos de intimidad y de claustrofobia debido a la caja.

Un segundo experimento emplo otro conocido consejo: "sumar dos y dos juntos" para llegar a una respuesta. En esta parte del estudio, 64 sujetos fueron divididos en dos grupos. El primer grupo tenía que realizar un RAT mientras unían mitades de posavasos de papel cortadas tomando pilas que estaban a cada lado de un escritorio. El segundo grupo realiz una función similar, pero sólo tenía que mover las mitades de un lado del escritorio al otro lado. "Poner dos y dos juntos", uniendo las dos mitades de los posavasos hicieron una mucho mejor prueba RAT que aquellos que se limitaban a mover las montañas de una pila a otra.

RAT es una prueba de "pensamiento convergente", ya que el sujeto tiene que reconocer una única conexión entre tres palabras muy distintas. Los investigadores supusieron que esas personas qué unieron mitades les buen bien en la RAT, ya que incorporaron una metáfora sobre la unión de cosas diferentes.

Como seguimiento, se utilizaron las condiciones de unir posavasos de nuevo, pero esta vez se pidió a los participantes realizarán una prueba de "pensamiento divergente" llamada la prueba de Lego. En esta prueba, al sujeto se le muestra una imagen de algo construido con sólo dos o tres bloques de Lego y deben pensar en las cosas que pueden ser representados por la imagen. Esta tarea mide la capacidad de llegar a muchas alternativas en lugar de lograr conceptos juntos. En esta tarea, dos grupos realizaron la prueba de "poner dos y dos juntos", uniendo montañas no obteniendo ninguna ventaja a los participantes en una prueba de pensamiento divergente.

Los investigadores también encontraron que teniendo en cuenta un problema "por un lado" y luego "otro lado" trabajando, los sujetos de forma secuencial levantaban ambas manos llegando a soluciones más novedosas a continuación que aquellos que sólo levantaban una sola mano. Además, encontraron con que simplemente expresar "pensar fuera de la caja" llegaban a senderos diferentes, con un sistema con mayor creatividad. En algunos casos, podría ser suficiente para encarnar estas metáforas internamente en lugar de espacios físicos.

Por lo tanto, la actuación de metáforas relacionadas con la creatividad nos puede ayudar a pensar de forma creativa. De hecho, hacer algo más nos permiten acceder a los conocimientos que tenemos actualmente, sino que nos a lograr nuevas ideas: únicas y creativas. La próxima vez que usted este atascado en un problema, tómese un minuto para reflexionar-o incluso actuar fuera de su metáfora favorita, y que podría suceder en una gran solución.

Referencia:

• Kate Shaw, "For a creativity boost, think outside the box...literally", Ars Technica

San Valentín el santo patrón de los amantes y la epilepsia

San Valentín es conocido como el santo patrón de los amantes y por desgracia en un hecho menos conocido de la epilepsia.

Sin embargo hay un maravilloso ejemplo de esta unión divina, donde el santo aparece junto a este padecimiento en un sello de correos de 1998 procedente de Italia.

Esta descripción de 2003 aparece en un breve artículo en el Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry. Otro estudio revisa seis siglos de representaciones artísticas de la figura santa en la que se acompaña a menudo por personas teniendo convulsiones.

La investigación tiene una buena descripción de la asociación histórica de San Valentín con lo que se conoce como la "enfermedad de la caída" o "la enfermedad sagrada". Este vínculo con la condición puede estar basada en poco más en el hecho de que su nombre suena como la antigua palabra alemana para el otoño.

En el cristianismo, los santos son de gran importancia en el tratamiento de enfermedades graves y crónicas, ya que su intercesión ante Dios se considera tienen un gran efecto terapéutico en las enfermedades humanas. En algunas ilustraciones de San Valentín, aparece exorcizando demonios en relación con la epilepsia representado como un demonio que vuela fuera de la boca de una persona enferma.

De los más de 40 llamados "santos" para la epilepsia, (entre otros, Egidio, Anastasia, Antonio, Cosme, Ciriaco, Damián, Juan el Bautista, Ladislao de Hungría, Veit, Zenón), San Valentín fue el más conocido y es el santo que se ha invocado con más frecuencia. Hoy en día, ya no se puede verificar si su patrocinio se basa en la utilización fonética de su nombre con la palabra para asignar la caída de la palabra, como Lutero había sospechado, o en un incidente en su leyenda.

De la misma forma en un sello italiano de 1988 se muestra una representación gráfica de la epilepsia y de San Valentín. San Valentín fue el primer obispo en Umbría. Parte de la mitología no es del todo clara, pero San Valentín es probablemente un médico que fue martirizado por los romanos el 14 de febrero del año 273. Él es santo patrón de los amantes y la epilepsia. Pero también hay otros santos patrones de la epilepsia.

La leyenda cuenta que San Valentín curo milagrosamente a una joven comprometida llamada Serapia, aquejada de una misteriosa enfermedad, que se considera ahora puede ser epilepsia. Sitios en los que San Valentín se cree vivió o visito, hoy lugares de peregrinación se convirtieron en espacios  para la curación de la enfermedad. Estos destinos incluyen Roma y Temi en Italia, Ruffach en Francia (donde un hospital para la epilepsia se construyó más tarde), Poppel en Bélgica y Passau en Alemania. Poco después de que los amantes de la muerte del joven de San Valentín comenzó a hacer peregrinaciones a Temi de ser bendecido por el Obispo de la hora 14 de cada mes para el amor eterno.

Vale la pena señalar que esto no se cuenta completamente en la historia tradicional de San Valentín, aunque la historia real parece un poco confusa y no es probable que muchos personajes históricos hayan sido sido mezclados en la imagen para la promoción de un santo.

Sin embargo, esto también hace que el Día de San Valentín sea el día del amor y la epilepsia, o como también podría ser, los amantes de la epilepsia.

Referencia:

• Vaughanbell, "Falling in love with epilepsy and St Valentine", Mind Hacks.