sábado, 28 de marzo de 2015

Detrás de la pausa del LHC, CERN batalla con un cortocircuito

El equipo intenta eliminar los restos de un metal pequeño sobrante del trabajo de actualización, sin tener que abrir el imán.

Módulo de imán en el túnel del LHC: su caja de diodo, sobresale en la parte inferior izquierda, en una caja similar ha ocurrido el más reciente fallo. Créditos: ATLAS/LHC.
Días antes de que iniciará nuevamente la circulación de protones después de una pausa de dos años, el mayor acelerador de partículas del mundo ha desarrollado un cortocircuito. El equipo detrás del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) evalúa sus opciones para determinar si el problema va a provocar un retraso de días o meses.

El corto circuito fue identificado el 21 de marzo en uno de los circuitos magnéticos del acelerador. Se sospecha que el cortocircuito, que es intermitente, es causado por un escombro. Un objeto metálico debe estar en lo que se conoce como cuadro de diodo.

El LHC se compone de dos tubos de haz, por los cuales circulan protones. La caja de diodo es parte del complejo sistema de la electrónica que rodea estos tubos.

Escombros inevitables


El acelerador, reconocido por su histórico descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, se detuvó en 2013 para ser actualizado. Ahora se han diseñado mejoras para alcanzar mayores niveles energía, y que hacen sea inevitable que pequeños escombros queden.

Sin embargo un problema similar ya ocurrió antes, en el inicio de la primera fase del LHC, y se pudo solucionar sin causar retrasos importantes.

Si no se pudiera remover con facilidad, el equipo del acelerador será capaz de eliminar los restos de metal lavando la estructura con gas helio a alta presión. Esto requerirá calentar el helio líquido que fluye en el interior del módulo del imán superconductor de 15 metros, donde se encuentra el cuadro de diodo, pero sólo por unos pocos grados por encima de su temperatura de funcionamiento que es 1.9 grados kelvin.

Si esto 'purga' no funciona, sera necesario abrir el módulo. Esto requeriría calentar temporalmente todo un sector del anillo de 27 kilómetros hasta la temperatura ambiente - y que podría causar un retraso de mucho más tiempo. Personal del CERN también elabora una radiografía del imán para diagnosticar el problema con precisión.

El cortocircuito no es comparable a la falla que causó la explosión del imán en 2008. En ese caso, el imán ya estaba encendido, pero en este caso el diagnóstico evitó que el imán fuera encendido.

Referencia:

sábado, 21 de marzo de 2015

HAWC: un observatorio de rayos gamma en suelo mexicano

El pasado 20 de marzo ha quedado instalado el Observatorio de Rayos Gamma HAWC (High Altitude Water Cherenkov), dando inicio al funcionamiento pleno de sus 300 tanques.

El Observatorio HAWC esta ubicado en el volcán Sierra Negra o Tliltépetl, en Puebla, dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba, a 4 mil 100 metros sobre el nivel del mar. Es el único observatorio en su tipo dedicado al estudio astrofísico de altas energía, será usado para la detección de rayos gamma y rayos cósmicos.

Estructura


El Observatorio se encuentra dentro de un área de 22 mil metros cuadrados, está integrado por 300 detectores Cherenkov en agua. Cada detector esta constituido por un contenedor de 5 metros de altura por 7.3 metros de diámetro lo que le permite contener 180 mil litros de agua que esta a un máximo nivel de pureza, elemento imprescindible en el trazado de partículas. Complementa al detector cuatro tubos fotomultiplicadores (PMT).

El experimento se ha diseñado para monitorear el cielo en todo momento, su antecesor más directo el Observatorio Milagro, que opero en Nuevo México, EUA de 1999 a 2008, el cual para poder hacer un análisis de la nebulosa Cangrejo le tomaba varios meses, en cambio HAWC es capaz de lograrlo en un sólo día.
Observatorio High Altitude Water Cherenkov. Créditos: HAWC.

A comparación de su predecesor su capacidad de detección es al menos 15 veces mayor, en apenas año y medio durante la calibración del detector ha logrado recopilar datos comparables a los que obtuvo Milgaro durante toda su vida.

Rayos gamma y rayos cósmicos

HAWC se ha diseñado para analizar rayos gamma y rayos cósmicos, partículas involucradas en fenómenos como explosiones de supernovas, núcleos activos de galaxias o colapso de objetos. Su detección permitirá comprender mejor los eventos astrofísicos que los producen.

Su funcionamiento se basa en la medición de cascadas atmosféricas. Cuando un rayo gamma o cósmico colisiona en la parte superior de la atmósfera se desencadena una reacción conocida como cascada atmosférica, un evento comparable con un boom sónico. HAWC mide con precisión cuando una de estas partículas atraviesa el agua, produciendo luz de Cherekov que es detectada por tubos fotomultiplicadores. El equipo electrónico del Observatorio mide los tiempos de la luz y la cantidad en que se produce, con estas mediciones se pude determinar si fue producido por un rayo gamma o cósmico.

sábado, 14 de marzo de 2015

Sobre los orígenes de la conciencia

Tenemos consciencia de dónde estamos o qué es lo que estamos realizando. Pero ¿de dónde viene la capacidad de percibirse uno mismo y el mundo que nos rodea? Es un dilema ante el cual se han enfrentado científicos, filósofos y psicólogos por igual, lo que ha llevado al desarrollo de un notable número de hipótesis que tratan de explicar el origen de la conciencia. De esta forma el resultado varía abarcando desde cambios específicos en la conectividad cerebral, o como un producto de una amplia red de la actividad en el cerebro.
Créditos: Flickr/ Bro. Jeffrey Pioquinto, SJ.

Aunque es muy difícil responder a estas preguntas, científicos creen que podrían estar un paso más cerca de comprender cómo nuestro cerebro nos hace conscientes con el descubrimiento de los cambios globales en la conectividad de diferentes áreas durante procesos de sensibilización. De acuerdo a investigadores, esto desafía la idea de que la conciencia es el resultado de cambios regionales en la actividad neuronal. El estudio ha sido publicado en Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

En términos generales, teorías biológicas de la conciencia se colocan en dos grandes grupos: los que postulan la percepción consciente apoyados por cambios específicos de actividad en regiones cerebrales específicas, y los que sugieren como resultados de concientización mediante cambios en la señalización neuronal a través del cerebro. Éstos se refieren a teorías como focal y global, respectivamente.

Para el estudio actual, científicos de la Universidad de Vanderbilt se dispusieron a recoger datos que se espera pueda prestar apoyo a una u otra teoría. Para ello, los investigadores diseñaron experimentos que les permitan caracterizar cómo la conectividad entre las diferentes regiones del cerebro se relaciona con la conciencia. Esto requiere el uso de una rama de las matemáticas conocida como teoría de grafos, que analiza cómo las diferentes cosas dentro de una red están conectados entre sí.

Para su estudio, los investigadores examinaron cerebros de 24 voluntarios usando imágenes de resonancia magnética (fMRI), una técnica que se utiliza para medir la actividad cerebral al detectar cambios en la oxigenación de la sangre. Durante la exploración, se les pidió a los participantes a mirar hacia fuera de un disco que aparecía brevemente en una pantalla. Se pidió a los participantes si veían la imagen o no, y el grado de confianza que tenían. Por lo tanto, aquellos que con seguridad vieron el disco se catalogaron como "conscientes", mientras que los demás fueron colocados en otra categoría. Entonces, los científicos compararon los resultados de cada grupo para buscar diferencias en la actividad cerebral. Específicamente, estaban viendo cómo las diferentes áreas se comunican durante la conciencia.

Por el momento parece tener más evidencia la teoría global de la conciencia, puesto que los investigadores no encontraron que una área o red en particular participaba en la conciencia. En su lugar, vieron a un amplio aumento de la conectividad funcional entre las redes neuronales. Esto sugiere que la conciencia no es atribuible a una actividad específica dentro de las regiones del cerebro, sino más bien a la propagación de la actividad neural en una amplia extensión del cerebro.

Referencia:

sábado, 7 de marzo de 2015

Fósil más antiguo de Homo procede de hace 2.8 millones de años

Los científicos que trabajan en Etiopía han descubierto una mandíbula completa con cinco dientes que pertenecieron a los primeros miembros de nuestro género Homo. Con una edad de 2.8 millones, este fósil no es sólo el fósil Homo más antiguo hasta ahora encontrado, también sugiere que nuestro género surgió medio millón de años antes de lo que se había sugerido. Estos hallazgos fueron publicados en tres nuevos estudios publicados a lo largo de esta semana.
Acercamiento de la mandíbula de LD 350-1. Créditos: Universidad de Arizona/Kaye Reed.

Conocida como LD 350-1, esta mandíbula inferior fue desenterrada en la línea de investigación Ledi-Geraru del Estado Regional de Afar en 2013, y presenta una combinación de rasgos primitivos desde el Australopithecus y características modernas observados en Homo. Se sabe muy poco acerca de nuestro género durante el intervalo que abarca entre los 3 y 2.5 millones de años, los fósiles más antiguos del linaje Homo se remontan a hace unos 2.3 o 2.4 millones de años, hasta ahora.

El nuevo fósil se asemeja más a una especie Homo temprana, como Homo habilis, a pesar de que el lugar, edad y ubicación, lo sitúan cerca del Australopithecus afarensis, la especie de Lucy. Homo habilis se puede distinguir del Australopithecus por sus molares, premolares delgados simétricos y una mandíbula uniformemente proporcionada. Pero la barbilla inclinada de la mandíbula parcial Ledi-Geraru lo une de nuevo a un antepasado como Lucy. Eso significa que las desviaciones en la dentadura y la mandíbula se produjeron a principios de nuestro linaje.

La mandíbula Ledi proporciona información en torno a la evolución temprana de nuestro linaje, ayudando a reducir la brecha evolutiva entre el Australopithecus y primeros Homo .

En la zona de Etiopía donde fue descubierto forma parte del Sistema del Rift de África Oriental, y debido a sus tectónica, rocas sedimentarias fueron depositadas hace millones de años y ahora comienzan a estar expuestas debido a la erosión.

Al realizar un contexto geológico y ambiental de LD 350-1 usando ensambles de micromamíferos fósiles, muestra como el sitio era una mezcla de pastizales y arbustos bajos, con árboles que recubrían humedales. Otros fósiles encontrados en esta zona son antílopes y elefantes prehistóricos, así como hipopótamos, cocodrilos y peces en lagos y ríos. El paisaje era probablemente similar a las llanuras del Serengeti o el Kalahari, y poseía un hábitat más abierto en comparación con sitios como Hadar donde habitó el Australopithecus.

África se volvió más árido después de 2.8 millones de años, y este cambio en el clima esta implicado en la extinción de algunas especies de mamíferos y la aparición de otros, como Homo. Aunque aún es temprano para señalar que el cambio climático es responsable del origen del ser humano.

Finalmente usando tomografía computarizada y tecnología de imagen 3D, el Instituto Max Planck para la Antropología evolutiva se creo una reconstrucción virtual de Homo habilis sobre la base de un fósil de 1,8 millones de años de edad, encontrado en Olduvai Gorge, Tanzania, llamado OH 7.

Este espécimen, descubierto hace 50 años, incluye partes de una caja craneal, huesos de la mano, y una mandíbula que se ha distorsionado. Después de limar las torceduras digitalmente, el equipo encontró que este individuo era sorprendentemente primitivo: El largo y estrecho arco dental es más similar a Australopithecus afarensis que el Homo erectus. Su caja craneal reconstruida, por otra parte, indica un cerebro que es mucho más grande que lo estimado previamente. Estos hallazgos fueron publicados en la revista Nature.

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