Los físicos cruzan los dedos para que el satélite Planck confirme el eco del Big Bang

El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron en los inicios del universo ha sido valorado como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hito extraordinario equiparable al del bosón de Higgs. Sinc ha hablado con grandes expertos para entender su alcance y saber cuándo se confirmará. Todas las miradas están puestas ahora en los resultados del satélite Planck.

En el primer instante de la historia del nuestro universo, hace unos 13.800 millones de años, ocurrió algo extraordinario: surgió el espacio-tiempo y se expandió a una velocidad superior a la de luz. Todo sucedió en alrededor de 10^-32 segundos, un periodo cortísimo conocido como inflación, marcado por fluctuaciones cuánticas que generaron ondas gravitatorias, la pistola humeante del Big Bang.

Unos 380.000 años más tarde, se enfría el plasma caliente generado por la gran explosión y surge la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), que desde entonces se observa de forma uniforme por cualquier parte del cielo que miremos.

La huella que dejaron las ondas gravitatorias primigenias en esta radiación CMB es lo que ha observado ahora el telescopio BICEP2 desde la Antártida. Científicos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, en EE UU, han anunciado esta semana este descubrimiento que ha revolucionado a los físicos.

Para Enric Verdaguer, catedrático de Física Teórica de la Universidad de Barcelona (UB), el nuevo descubrimiento es comparable al del higgs en el año 2012: “Así como el bosón de Higgs era la última predicción robusta del modelo estándar de partículas, la existencia de radiación gravitacional generada por un período inflacionario es la última predicción robusta del modelo inflacionario que todavía no se había observado”.

"Estamos viendo gravedad cuántica a escala cosmológica”, destaca un científico

“Nos está diciendo que la inflación, aquella expansión brutal que tuvo lugar prácticamente después del Big Bang, tuvo lugar a energías predichas por teorías de la gran unificación de las fuerzas”, añade otra profesora de la UB, la astrofísica Pilar Ruiz, del Instituto de Física Fundamental (CSIC). “Estaríamos viendo huellas de la era de la gravitación cuántica, algo realmente muy emocionante ¿no?”.

Desde el otro lado del Atlántico, el científico Scott Dodelson del Fermilab (EE UU) coincide en comparar el hallazgo con el del higgs y destaca también emocionado sus grandes posibilidades: "Esto abre una nueva ventana, toda una nueva área de investigación. 

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“La gente con más éxito es la que es buena en el plan B"

La Universidad Rey Juan Carlos ha nombrado esta semana Doctor Honoris Causa al profesor James A. Yorke (Nueva Jersey, 1941), el matemático que introdujo el concepto de caos en la ciencia. Detrás de la teoría del caos están las predicciones meteorológicas, los modelos económicos, el movimiento de los planetas y hasta nuestra propia vida.

El profesor James A. Yorke en la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid

Las contribuciones en este ámbito de Yorke, catedrático de Investigación Distinguido de Matemáticas y Física en la Universidad de Maryland (EE UU), le han valido su nombramiento como Doctor Honoris Causa por la universidad madrileña. Su anfitrión ha sido el también catedrático Miguel Ángel F. Sanjuán, en cuyo despacho nos encontramos.

“Uno de los puntos que tratábamos en aquel artículo es sobre el vínculo que mantienen en un medio ‘revuelto’ dos puntos que, aunque se alejen y acerquen, siguen teniendo una relación”, trata de explicar Yorke. “Se puede visualizar como un plato de huevos revueltos, donde dos de sus átomos se comportan de esta manera”.

“Dejar tu casa diez segundos después puede marcar la diferencia entre tener un accidente de tráfico o no”

Cuando el experto en caos pone el ejemplo, el teléfono del profesor Sanjuán interrumpe la conversación y obliga a parar la grabadora por el ruido. Mientras atiende la llamada, Yorke reconoce que a lo que se dedica ahora su equipo es a secuenciar el ADN de diversas especies, "en concreto el genoma del pino, que es siete veces más grande que el humano".

“Me paga el departamento de Matemáticas y Física, pero en realidad estoy haciendo biología y ciencias de la computación, y es lo que quiero”, añade, mientras su anfitrión se suma de nuevo a la entrevista.

Volviendo al tema del caos, nos levantamos para observar el movimiento de un doble péndulo metálico que está instalado en la mesa. Yorke utilizó uno parecido en la ceremonia de nombramiento como Honoris Causa. “Si varías, aunque sea mínimamente, las condiciones iniciales –la altura del lanzamiento o la fuerza del impulso–, el resultado son unas trayectorias muy diferentes”. Los distintos ‘bailes’ del péndulo así lo demuestran.

Es lo que se conoce como efecto mariposa: si varían ligeramente las condiciones iniciales, la evolución cambia completamente. “Yo creo que este efecto es verdad”, dice el matemático. “Dejar tu casa diez segundos antes o después puede marcar que tengas un accidente de tráfico con un loco de la carretera que pase justo en un determinado momento”.

Según Yorke, hasta nuestra propia vida guarda relación con la teoría del caos, empezando por las circunstancias en las que se conocen muchas parejas. "En el caso del profesor Sanjuán, por ejemplo, cuando iba a ir a una excursion, un amigo alemán le comentó si podria venir una chica francesa. No le importó y así se conocieron".

Hay una frase que le gusta repetir al experto en caos: “La gente con más éxito es la que es buena en el plan B, y esto quiere decir que en la vida puedes planificar el futuro, pero tienes que estar preparado para cambiar los planes. Es un principio básico del caos”
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Nueva ruta para diseñar nanodispositivos para sensores

Investigadores de la Universidad de Zaragoza han ideado un nuevo método para crear nanodispositivos para sensores, así como para el procesamiento y almacenamiento de la información. El avance está relacionado con el control eléctrico de una propiedad que hasta ahora solo se podía ajustar con cambios estructurales: la denominada anisotropía magnética.

El estudio, que publica la revista Nature Nanotechnology, demuestra que la energía necesaria para cambiar la orientación magnética de un solo átomo –es decir, la que determina su estabilidad y, por tanto, su utilización en múltiples dispositivos en el futuro–, se puede controlar mediante el acoplamiento eléctrico del átomo con un metal.

“En contraste con otros mecanismos convencionales, el nuevo efecto permite ajustar la anisotropía magnética eléctricamente, es decir, utilizando el mismo mecanismo que opera en los transistores de efecto campo –añade–. Este resultado es especialmente relevante en la actualidad, ya que demuestra que es posible maximizar la anisotropía magnética sin el uso de tierras raras, materiales escasos cuya extracción presenta problemas medioambientales y geoestratégicos".

En general, dos imanes se atraen o se repelen dependiendo de la orientación de sus polos magnéticos. El hecho de que esos polos están orientados en una dirección específica se conoce como anisotropía magnética. La anisotropía magnética juega un papel determinante en un amplio rango de aplicaciones, desde la aguja de una brújula, pasando por los discos duros, hasta la resonancia magnética nuclear.

Uno de los miembros del equipo, Joaquín Fernández-Rossier, del Iberian Nanotechnology Laboratory (INL) de Portugal, asegura que en el caso de ‘trozos’ grandes de material magnético, la anisotropía magnética viene fundamentalmente impuesta por la forma. Los átomos que forman ese imán poseen asimismo un magnetismo intrínseco, y por tanto una anisotropía magnética asociada.

Sin embargo, los átomos son tan pequeños (en un imán con forma de dado de 1 mm de lado caben aproximadamente cien millones de billones de átomos, 10²⁰) que no se les puede asociar una forma definida, y esto hace que su anisotropía esté controlada típicamente por la posición y la carga eléctrica de los átomos vecinos.

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Primeras evidencias de un nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs

Investigadores del experimento ATLAS del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) han observado las primeras evidencias del bosón de Higgs desintegrándose en fermiones, los ‘ladrillos’ que forman la materia, en lugar de en bosones como se conocía hasta ahora. En el estudio han participado investigadores españoles.

La colaboración internacional del experimento ATLAS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) acaba de hacer públicas las primeras evidencias de la desintegración del recién descubierto bosón de Higgs en dos partículas denominadas tau, pertenecientes a la familia de partículas que compone la materia que vemos en el universo.

Hasta ahora los experimentos del LHC habían detectado la partícula de Higgs mediante su desintegración en otro tipo de partículas denominadas bosones, portadoras de las fuerzas que actúan en la naturaleza, mientras las evidencias de desintegraciones en fermiones no eran concluyentes.

Esta es la primera evidencia clara de este nuevo modo de desintegración del bosón de Higgs, en cuyo análisis han participado investigadores españoles.

Es la primera vez que se observa al bosón de Higgs decaer en dos leptones tau

El bosón de Higgs es la partícula descubierta en 2012 por los experimentos ATLAS y CMS del LHC que revela la existencia de un nuevo campo de fuerza en la Naturaleza. También llamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs en honor a los físicos que lo propusieron (dos de ellos, Englert y Higgs, galardonados con el Nobel de Física y el Príncipe de Asturias de Investigación).

Este campo de fuerza es responsable del origen de la masa de otras partículas elementales. Sin este mecanismo para generar la masa, la materia que compone todo lo que vemos en el Universo y a nosotros mismos no se hubiera podido formar tal y como la conocemos.

Zona geográfica: Europa

Fuente: CPAN