miércoles, 21 de marzo de 2012

El líquido más fluido del mundo.

El líquido más perfecto del universo no se parece en casi nada al agua. Se trata del tremendamente caliente plasma de quarks-gluones, que se comporta más como un líquido que como un gas. Se cree que esta exótica forma de materia estuvo presente durante los primeros microsegundos del Big Bang, y, también de manera natural, podría existir todavía en los centros de estrellas masivas distantes. Por medios artificiales, el plasma de quarks-gluones puede ser generado hoy en día en potentes colisiones de partículas como las desencadenadas en el LHC, del laboratorio europeo CERN.

Ahora, nuevos resultados teóricos obtenidos en la Universidad Tecnológica de Viena muestran que este plasma de quarks-gluones podría ser aún menos viscoso de lo planteado por teorías anteriores.

Los líquidos de viscosidad alta (como la miel) son espesos y tienen una fricción interna fuerte. Los líquidos cuánticos, como el helio superfluido, pueden tener una viscosidad extremadamente baja. En 2004, se llegó a la conclusión de que la teoría cuántica establecía cierto límite inferior para la viscosidad de los fluidos. Incluso el helio superfluido está muy por encima de este límite de la viscosidad más baja.

En 2005, las mediciones mostraron que la viscosidad del plasma de quarks-gluones está apenas por encima de este límite.

Sin embargo, es posible romper este récord de viscosidad baja, según las conclusiones a las que ha llegado ahora el equipo de Dominik Steineder y Anton Rebhan, del Instituto de Física Teórica en la Universidad Tecnológica de Viena.

Estos físicos han hecho nuevos cálculos, en los que se tienen en cuenta parámetros antes pasados por alto, y el resultado indica que, sorprendentemente, la viscosidad puede llegar a ser más baja que el valor que hasta ahora se consideraba el límite absoluto más bajo.

Crean el material más ligero del mundo

Un equipo de investigadores ha desarrollado el material más ligero del mundo, con una densidad de 0,9 miligramos por centímetro cúbico. Es unas cien veces más ligero que el Styrofoam.

El nuevo material redefine los límites de los materiales ligeros, debido a su singular arquitectura celular de "microentramado".

Los investigadores, de la Universidad de California en Irvine, los Laboratorios HRL y el Instituto Tecnológico de California, han conseguido crear un material de construcción que consiste en un 99,99 por ciento de aire, gracias al cuidado diseño del 0,01 por ciento restante. Este 0,01 por ciento corresponde a una estructura sólida trabajada a escala nanométrica, micrométrica y milimétrica. El "truco" consiste en fabricar un entramado de tubos huecos interconectados, con un espesor de pared 1.000 veces más delgado que el grosor de un cabello humano.

La arquitectura del material hace posible un comportamiento mecánico sin precedentes para un metal, incluyendo una asombrosa capacidad de recuperación ante compresiones, y una absorción de energía extraordinariamente alta.

Desarrollado para la agencia gubernamental estadounidense DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), el nuevo material podría ser usado para electrodos de baterías y para absorción de energía acústica, vibratoria o de impacto.

Los edificios con una filosofía de diseño moderna, de entre los cuales uno de los primeros ejemplos es la Torre Eiffel, son, en comparación con los edificios tradicionales, increíblemente ligeros y eficientes en peso gracias a su arquitectura.

Los patos inspiran nuevas fórmulas para crear fibras artificiales.

Un estudio internacional permite predecir cómo interacciona un líquido con las fibras flexibles a partir de seis parámetros. Por un lado, el estudio sugiere una explicación a la evolución de fibras naturales, como las de las plumas de las aves y, por otro, promete futuras aplicaciones para mejorar los tejidos.

Cuando salen del agua, los patos están secos, por eso su plumaje es la envidia de los ingenieros de tejidos artificiales. Ahora una investigación publicada en la revista Nature se ha basado en la estructura de las plumas de ganso para predecir el comportamiento de las fibras flexibles en contacto con los líquidos y crear así nuevos materiales que se adapten a su entorno.

Un equipo de científicos de la Universidad de Princeton (EE UU) ha determinado seis parámetros físicos que predicen cómo interactuarán una gota líquida y un material compuesto por fibras flexibles, naturales o artificiales. “Sorprendentemente hemos descubierto la importancia de la elasticidad en la dispersión de un líquido en fibras con las mismas condiciones de humedad”, declara a SINC Howard A. Stone, coautor del artículo. El estudio también calcula el tamaño óptimo de una gota para maximizar su dispersión en este tipo de materiales.

“Creemos que nuestros resultados serán de interés para muchas personas”, asegura Stone, ya que su estudio es relevante tanto por sus aplicaciones en el campo de la ingeniería (papel de secado, aerosoles, etc.), como por la explicación biológica de la adaptación al medio de algunas aves.


Las fibras naturales de las plumas de los patos producen aislamiento térmico exterior y repelen el agua. (Imagen: Steve-h)

Los investigadores describen la estructura de las fibras de patos y gansos, que son hidrófobas –repelen el agua– y los aíslan térmicamente. Aunque a su vez, la misma capacidad aislante y de impermeabilidad que los protege merma su supervivencia en catástrofes naturales, como un vertido de petróleo. Por eso, entender estas estructuras es útil para reaccionar ante las consecuencias del crudo sobre la fauna. “Nuestras imágenes muestran cómo cambia la influencia del tamaño de la gota en plumas si la cantidad de filamentos adyacentes permanecen separados o se fusionan”, explica Stone.

Respecto a las fibras artificiales, el control de estos parámetros permite mejorar la captación de fluidos por materiales microestructurados. Además, al variar el volumen de las gotas se puede controlar la humedad en aerosoles. Según Stone aún es difícil prever aplicaciones concretas, pero pone un ejemplo: "se podrá conseguir un tamaño de gota óptimo para la pulverización de una alfombra, ya sea para limpiarla o teñirla".

Los medios fibrosos son muy funcionales y versátiles, tanto en los sistemas naturales como en el sector de la ingeniería de materiales, ya que ofrecen beneficios en la filtración, el aislamiento, la humedad y la coloración.

Por eso, el estudio de los materiales fibrosos, sobre todo de parámetros como la humedad, es importante por sus numerosas aplicaciones medioambientales e industriales. En la investigación publicada en Nature se tienen en cuenta fuerzas como la cohesión, la adhesión y la capilaridad de este tipo de fibras. (Fuente: SINC)

Los ordenadores cuánticos están más cerca de lo que esperamos.

En una espectacular proeza de la microingeniería, un equipo de físicos ha fabricado un transistor, plenamente operativo, que consta de un único átomo, ubicado con precisión sobre un cristal de silicio.

Este diminuto dispositivo electrónico usa como su componente activo un átomo individual de fósforo ubicado entre puertas de control de tipo electroestático y electrodos de tamaño atómico.

La alta precisión sin precedentes lograda en este diseño podría ser decisiva para emprender la construcción de la primera computadora cuántica plenamente operativa.

Hasta ahora, los transistores hechos de un solo átomo se habían obtenido básicamente por azar. Los investigadores hacían muchos intentos, y de entre todas las unidades creadas seleccionaban la que hubiera quedado bien ajustada.

En cambio, el nuevo transistor es perfecto porque así ha sido diseñado, tal como subraya Michelle Simmons de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia. En otras palabras, ésta es la primera vez que se consigue controlar a voluntad con este nivel de precisión la colocación de un átomo individual sobre un substrato para crear un transistor del todo operativo.

El dispositivo tiene incluso pequeños marcadores grabados en su superficie para que los investigadores puedan conectar contactos metálicos y aplicar un voltaje.

El equipo de Simmons y Martin Fuechsle usó un microscopio de Efecto Túnel (microscopio STM) para ver y manipular átomos en la superficie del cristal dentro de una cámara de vacío.

Las propiedades electrónicas del dispositivo concuerdan perfectamente con las predichas desde el campo teórico para un transistor formado por un solo átomo de fósforo.

El origen del miedo.

La amígdala es una región ubicada a gran profundidad en el cerebro. Esta estructura cerebral con forma de almendra y del tamaño de un cacahuete, es conocida por activarse de manera intensa cuando la persona siente miedo. Muchos experimentos lo demuestran. Sin embargo, también se activa en otras ocasiones, como por ejemplo en respuesta a fotografías agradables y rostros felices.

La amígdala, por tanto, no se ocupa exclusivamente de procesar el miedo, ni resulta muy acertado referirse a ella como "el centro del miedo".

El error es el resultado de cómo inicialmente los científicos llegaron hasta la amígdala al estudiar el cerebro. Muchos investigadores llegaron hasta ella estudiando el miedo. El miedo es una emoción importante para estudiar, ya que ha resultado vital a lo largo de la evolución. Casi cualquier estudio del miedo encuentra activa a la amígdala. Pero eso no significa que cada instante de actividad en la amígdala implique que la persona siente miedo.

En realidad, la amígdala parece hacer algo más sutil: procesar eventos que están relacionados con lo que más le interesa a la persona en ese momento. Así que si se está en una situación atemorizante o se tiene una personalidad aprensiva, una imagen aterradora sí puede activar a la amígdala. Sin embargo, en las personas que sienten hambre, la actividad de la amígdala aumenta en respuesta a imágenes de alimentos, y en las personas que son muy empáticas la amígdala se activa por ejemplo al ver a otras personas.

martes, 20 de marzo de 2012

Nuevo cumulo de estrellas


Las fusiones de galaxias masivas ricas en gas, son espectáculos pirotécnicos de formación de estrellas. De hecho, muchos de los soles presentes en las galaxias se formaron durante esos eventos vigorosos y astronómicamente cortos, desde épocas lejanas del pasado del universo hasta tiempos más recientes.

Tales estallidos de formación estelar desencadenan la formación de gigantescos cúmulos de millones de estrellas jóvenes dentro de un espacio de unas pocas decenas de años-luz de extremo a extremo. Estas regiones tan atestadas de estrellas son muy distintas a las de nuestro vecindario cósmico, que están mucho menos pobladas por estrellas.

Los astrónomos descubrieron los primeros supercúmulos estelares en imágenes tomadas con el telescopio espacial Hubble hace casi 20 años, pero hasta ahora, los procesos físicos que condujeron a su formación eran desconocidos en su mayor parte.

Combinando datos recolectados por los observatorios astronómicos ALMA y VLT, ambos emplazados en Chile, el equipo de la investigadora chilena Cinthya Herrera es ahora capaz de rastrear directamente cómo la fusión de galaxias activa la formación de supercúmulos de estrellas.

Localizado a unos cinco mil metros sobre el nivel del mar, en el desierto chileno de Atacama, el ALMA es el observatorio astronómico más alto asentado en tierra firme.

El equipo de investigación, ha vislumbrado por primera vez los primeros pasos en la formación de un supercúmulo de estrellas jóvenes en una fusión galáctica cercana, las "Antenas".

En vez de estudiar cúmulos estelares jóvenes después de formados, como se ha hecho previamente, el equipo de Herrera siguió un nuevo enfoque al cuantificar la energía perdida por el gas en las nubes de formación estelar de las Antenas. Las estrellas se forman a partir de gas que es denso y muy frío, pero en las Antenas, el proceso de fusión entre ambas galaxias vuelve muy turbulento al gas. Para formar nuevas estrellas, el gas debe perder esta energía subyacente en su conducta turbulenta, para que se pueda enfriar, condensar y finalmente dar origen a un nuevo cúmulo estelar.

Un atajo para mitigar el calentamiento global

En un estudio realizado por un equipo internacional que aunó los esfuerzos de muchos científicos se ha llegado a la conclusión de que existen dos medidas posibles, relativamente simples y baratas, de reducir las emisiones a la atmósfera de dos sustancias contaminantes muy comunes.

Aplicándolas, se podría reducir de manera notable el calentamiento global y mejorar la salud humana y la agricultura en las próximas décadas.

En lugar de concentrarse en las emisiones de dióxido de carbono (CO2), que es el principal culpable del cambio climático, la estrategia propuesta por estos científicos sería concentrarse en aplicar procedimientos para reducir las emisiones de metano y hollín de los procesos industriales y agrícolas, usando tecnologías existentes que ya han sido probadas. Ellos estiman que esto recortaría medio grado centígrado el nivel de calentamiento pronosticado para mediados de este siglo. Las proyecciones sobre el futuro calentamiento varían, pero como promedio apuntan para el año 2050 a un incremento de aproximadamente 1,34 grados centígrados con respecto a las temperaturas actuales.

Los recortes reducirían además las muertes prematuras ocasionadas como consecuencia de la contaminación atmosférica, y acabarían también potenciando el rendimiento de los cultivos, según el equipo de Drew Shindell, investigador del Instituto Goddard de la NASA para los Estudios del Espacio (GISS, por sus siglas en inglés) y el Instituto de la Tierra (dependiente de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York).

Por supuesto, si a esta estrategia se le sumase la de recortar las emisiones de dióxido de carbono, el resultado podría ser mucho mejor.

El dióxido de carbono, un producto emitido en grandes cantidades por actividades humanas como la quema de combustibles fósiles y biomasa, es el principal causante del calentamiento global. Sin embargo, no se está haciendo mucho para recortar sus emisiones, dado que los retos políticos, económicos y tecnológicos para conseguirlo son enormes.

El principal problema con el CO2 es que, una vez en la atmósfera, puede permanecer en ella durante siglos.
El metano y el hollín también contribuyen, pero son eliminados de manera natural más rápidamente, y además, argumentan los autores del nuevo estudio, ya hay estrategias disponibles para ocuparse de ellos con carácter inmediato.

El metano es un componente inflamable del gas natural, un subproducto natural de procesos de digestión y de descomposición, y un gas de efecto invernadero. Aunque menos presente en la atmósfera que el CO2, comparado con éste a igual peso es mucho más potente en su efecto invernadero. También reacciona con otros gases para formar el ozono superficial, una sustancia que a ras de suelo constituye un contaminante importante pues daña cosechas y perjudica a la salud humana.

El hollín proviene de la combustión incompleta de la madera, el carbón y otros combustibles. Absorbe la radiación del Sol, y también puede alterar los patrones de las precipitaciones. Por otra parte, agrava diversas enfermedades respiratorias y cardiovasculares.

Tal como señalan los autores del nuevo estudio, tarde o temprano habrá que hacer frente a las emisiones del CO2, pero comenzar ya a ocuparse de esas otras sustancias contaminantes, aprovechando que es ahora más fácil, puede ser una especie de atajo para refrenar el calentamiento global y evitar que alcance niveles aún más peligrosos que el actual.

Estos recortes en las emisiones de metano y hollín evitarían entre 700.000 y 4,7 millones de muertes prematuras por año debidas a la contaminación atmosférica al aire libre, y un aumento del rendimiento de los cultivos de entre 30 y 135 millones de toneladas anuales, a causa de las reducciones del dañino ozono superficial en la década del 2030 y más adelante. Expresado en términos de economía, los científicos calculan que los beneficios globales de la reducción del metano serían de entre 700 y 5.000 dólares estadounidenses por tonelada, mientras que el costo típico de la reducción de esas emisiones estaría por debajo de los 250 dólares por tonelada.

Además de Shindell, en esta investigación han trabajado 23 especialistas de América del Norte, Europa, África, Oriente Medio y Asia.