martes, 10 de abril de 2018

EL ADMX TRAE NUEVA EMOCIÓN EN LA BÚSQUEDA DE LA MATERIA OSCURA


Los científicos en el Experimento de Materia Oscura de Axión han demostrado una tecnología que podría conducir al descubrimiento de las teóricas partículas de materia oscura llamadas axiones.

Desde hace cuarenta años que los científicos teorizan un nuevo tipo de partícula de baja masa que podría resolver uno de los misterios perdurables de la naturaleza: De qué está hecha la materia oscura.
Ahora ha comenzado un nuevo capítulo en la búsqueda de esta partícula; el Axión.

Durante la presente semana, el Experimento Axión Dark Matter [Axion Dark Matter EXperiment – ADMX]- dio a conocer un nuevo resultado, el cual fue publicado en Physical Review Letters, que lo ubica en una categoría de uno: Es el primer y único experimento del mundo que ha logrado la sensibilidad necesaria para “escuchar” los signos reveladores de estas teóricas partículas.
Este avance tecnológico es el resultado de más de 30 años de investigación y desarrollo, con la última pieza del rompecabezas en forma de un dispositivo con habilitación cuántica que permite al ADMX escuchar axiones más cerca que cualquier experimento que se haya construido.

El ADMX es administrado por el Fermi National Accelerator Laboratory del Departamento de Energía de los EE.UU. Y está ubicado en la Universidad de Washington. Este nuevo resultado, el primero de la serie de segunda generación del ADMX, establece límites en un pequeño rango de frecuencia donde los axiones pueden estar ocultos, y prepara el escenario para la búsqueda más amplia en los próximos años.
“Este resultado marca el comienzo de la verdadera búsqueda de axiones”, dice Andrew Sonnenschein del Fermilab, Gerente de Operaciones del ADMX, “Si existen axiones de materia oscura dentro de la banda de frecuencias, investigaremos durante los próximos años, entonces es solo cuestión de tiempo antes de que los encontremos”.

Una teoría sugiere que las galaxias se mantienen unidas por una gran cantidad de axiones, partículas de baja masa que son casi invisibles a su detección mientras fluyan a través del cosmos. Los esfuerzos en la década de 1980 para encontrar estas partículas, nombradas por el teórico Frank Wilczek, actualmente del Instituto de Tecnología de Massachusetts, no tuvieron éxito, lo que demuestra que su detección sería extremadamente difícil.

El ADMX es un haloscopio de axiones, esencialmente un gran receptor de radio de bajo ruido, que los científicos sintonizan a diferentes frecuencias y escuchan para encontrar la frecuencia de la señal del Axión.
Los axiones casi nunca interactúan con la materia, pero con la ayuda de un campo magnético fuerte y caja reflectante fría, oscura y correctamente ajustada, el ADMX podrá “oír” los fotones creados cuando los axiones se convierten en ondas electromagnéticas dentro del detector.
“Si pensamos en una radio AM, es exactamente así”, dice Gray Rybka, co-vocero del ADMX y profesor asistente de la Universidad de Washington; “Hemos construido una radio que busca una estación de radio, pero no sabemos su frecuencia. Giramos la perilla lentamente mientras escuchamos. Idealmente escucharemos un tono cuando la frecuencia sea la correcta”.


Este método de detección, que podría hacer visible el “axión invisible”, fue inventado por Pierre Sikivie de la Universidad de Florida en 1983. Experimentos y análisis pioneros por una colaboración del Fermilab, la Universidad de Rochester y el Laboratorio Nacional de Brookhaven, así como científicos en la Universidad de Florida, demostró la practicidad del experimento. Esto condujo a la construcción a finales de la década de 1990 de un detector a gran escala en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que es la base del actual ADMX.

Sin embargo, solo recientemente, el equipo de ADMX ha podido desplegar amplificadores cuánticos superconductores en todo su potencial, permitiendo que el experimento alcance una sensibilidad sin precedentes. Las ejecuciones anteriores del ADMX se vieron obstaculizadas por el ruido de fondo generado por la radiación térmica y los propios componentes electrónicos de la máquina.

La reparación del ruido de radiación térmica es sencilla: Un sistema de refrigeración enfría el detector hasta 0.1 kelvin (aproximadamente -460 grados Fahrenheit). Pero eliminar el ruido de la electrónica resultó más difícil.
Las primeras versiones del ADMX usaron amplificadores de transistor estándar, pero luego los científicos del ADMX se conectaron con John Clarke, un profesor de la Universidad de California en Berkeley, quién desarrolló un amplificador limitado cuánticamente para el experimento.
Esta tecnología mucho más silenciosa, combinada con la unidad de refrigeración, reduce el ruido en un nivel lo suficientemente significativo como para que la señal, si el ADMX descubre uno, pasará alto y claro.

“Las versiones iniciales de este experimento, con amplificadores basados en transistores, habrían tardado cientos de años en escanear el rango más probable de masas de axión. Con los nuevos detectores superconductores, podemos buscar el mismo rango en escalas de tiempo de solo unos pocos años”, dice Gianpaolo Carosi, co-portavoz de ADMX y científico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
“Este resultado planta una bandera”, dice Leslie Rosenberg, profesora de la Universidad de Washington y directora científica del ADMX. “Le dice al mundo que tenemos la sensibilidad y tenemos una muy buena oportunidad de encontrar el axión. No se necesita nueva tecnología. Ya no necesitamos un milagro, solo necesitamos el tiempo”.
El ADMX ahora probará millones de frecuencias en este nivel de sensibilidad. Si se encontraran axiones, sería un gran descubrimiento que podría explicar no solo la materia oscura, sino también otros misterios persistentes del universo. Si ADMX no encuentra axiones, eso puede forzar a los teóricos a idear nuevas soluciones para esos enigmas.

“Un descubrimiento podría venir en cualquier momento en los próximos años”, dice el científico Aaron Chou del Fermilab. “Ha sido un largo camino llegar a este punto, pero estamos a punto de comenzar el momento más emocionante en esta búsqueda continua de axiones”.
Fuente: SYMMETRY Magazine 04. abril.2018 – Artículo basado en un Comunicado de prensa del Fermilab: ADMX announce…”

Glosario: AXIÓN
El Axión es una partícula subatómica peculiar; su existencia fue postulada por la Teoría de Peccei-Quinn en 1977 para explicarla conservación de la simetría CP en el marco de la cromodinámica cuántica, suponiendo que sería una partícula de masa muy pequeña y sin carga eléctrica.
El nombre fue introducido por Frank Wilczek, coescritor del primer artículo que predijo el axión. Wilczek buscaba un nombre para la partícula, y mientras lavaba la ropa, se fijó en el nombre del detergente que estaba usando, "Axion", y decidió ponerle ese nombre a la partícula, ya que esperaba que "limpiara" el problema de la QCD con la simetría CP.
En cosmología, el axión se considera un buen candidato para resolver el problema de la materia oscura. Crédito: Wikipedia

Traducción libre de Soca


LENTES DE CONTACTO MICROFLUÍDICOS – UNA VISION DEL FUTURO SIN ENFERMEDAD OCULAR


Se desarrolla un lente de contacto microfluídico transparente y transpirable que podría ayudar a diagnosticar y tratar la enfermedad ocular

Los lentes de contacto a base de hidrogel son utilizados por aproximadamente 150 millones de personas en todo el mundo para corregir la visión y para fines cosméticos. Su naturaleza omnipresente, biocompatibilidad y flexibilidad los hacen candidatos atractivos para dispositivos de diagnóstico mínimamente invasivos para la monitorización continua de marcadores de enfermedad ocular.

En la última década, los sensores electroquímicos se han integrado en lentes de contacto para medir marcadores como la concentración de glucosa para el control de la diabetes y la presión intraocular para el tratamiento clínico del glaucoma. 
Incluso más recientemente, las lentes de contacto electrónicas se han desarrollado para medir de forma inalámbrica la concentración de glucosa en el fluido lagrimal y la presión intraocular simultáneamente, mediante reacciones electroquímicas.

Desafortunadamente, la mayoría de las lentes de contacto electrónicas son complicadas de fabricar, no son confiables debido a la deriva de la señal electroquímica causada por el parpadeo y pueden obstruir la visión de un paciente.

El Dr. Ali K. Yetisen y sus colaboradores han desarrollado un método  para fabricar lentes de contacto microfluídicos combinando patrones de ablación láser y microlitografía, tal como lo presentan en su estudio publicado en Small . 
Su método conduce a un lente de contacto microfluídico que consiste en microconcavidades integradas conectadas a microcanales con profundidad y diámetro controlados.
El sistema se prueba a través de una variedad de parámetros, que incluyen la prueba de flujo de lágrimas artificiales y la funcionalización de los canales con fluoróforos, para demostrar la excitación óptica y la emisión dentro del espectro visible. Además, la lente es transparente y transpirable, que son factores importantes para la comodidad del paciente.

El lente de contacto microfluídico fabricado ofrece la posibilidad de detección de múltiples biomarcadores a través de la detección en el fluido lagrimal y la liberación secuencial y controlada del medicamento para el diagnóstico y tratamiento de la enfermedad ocular.
Fuente: ADVANCED SCIENCE NEWS – (Amanda Mickley-Gass) – 05.abril.2018

COMO LA MASA DEL SOL ES REVELADA POR LA LUNA


¿Cómo determinan los astrónomos las masas de los objetos espaciales distantes? 

Imagen artística de la Luna-Tierra y el Sol

Es difícil imaginar cómo sería nuestra comprensión del Sistema Solar sin la Luna compañera de la Tierra. Después de todo, la órbita de la Luna proporciona una línea de base y una especie de criterio que de otro modo no estaría disponible para resolver acertijos cósmicos.
Por ejemplo, la luna permite a los astrónomos descubrir la masa de nuestro Sol.



La órbita de la luna permite a los astrónomos calcular la masa del sol. Imagen a través de PhysicalGeography.net .

Así es como se puede usar nuestro satélite, más cualquiera de los planetas del Sistema Solar que elijamos (incluida la Tierra), para determinar la masa del Sol en relación a la masa terrestre. 
Por ejemplo, tomemos el planeta Mercurio en este ejemplo, aunque cualquier otro planeta del Sistema Solar también permitiría  hacer el truco.

Para la tarea que nos ocupa, necesitamos saber el semieje mayor de la Luna, distancia media de la Tierra, y el período orbital de la Luna alrededor de la Tierra. 
Además, necesitamos saber el semieje mayor de Mercurio, su distancia media del Sol, y el período orbital de Mercurio alrededor del Sol. 
Esta información está disponible en varios lugares, por ejemplo, esta hoja de datos planetarios de la NASA.

Eje semi-mayor de la Luna: 235,855 millas (384,400 km)
Período orbital de la luna: 27.322 días terrestre
Eje semi-mayor de Mercurio: 36,000,000 millas (57,910,000 km)
Período orbital de Mercurio: 88 días terrestres

A continuación, convertimos el semieje mayor de nuestro planeta elegido y su período orbital en figuras lunares:
Eje semi-mayor de Mercurio = 36,000,000 / 238,855 = 150.719 lunar
Período orbital de Mercurio = 88 / 27.322 = 3.221 lunar

Ahora ... conectar estos números a la siguiente ecuación para calcular la masa del Sol, donde a = el semieje mayor de Mercurio = 150.719 lunar, y p = el período orbital de Mercurio = 3.221 lunar:
Masa del Sol = a 3 / p 2
Masa del Sol = axaxa / pxp
Masa del Sol = 150.719 x 150.719 x 150.719 / 3.221 x 3.221
Masa del Sol = 3.423.770 / 10.375 = 330.002 masas terrestres

Técnicamente hablando, la respuesta de 330,002 masas terrestres, se refiere al Sistema Tierra-Luna, no a la Tierra misma. Sin embargo, dado que la Tierra constituye casi el 99% de la masa del sistema Tierra-Luna, podemos estar seguros de que nuestra respuesta es razonablemente cercana a la correcta.
Los planetas giran alrededor del Sol en elipses alargadas , no círculos perfectos, con el Sol residiendo en uno de los dos focos de la elipse . El eje semi mayor (a) es el radio más largo de una elipse. Sin embargo, las órbitas de los planetas alrededor del Sol y la Luna alrededor de la Tierra no son tan alargadas como la elipse en la ilustración. Las órbitas planetarias parecen casi circulares.

Siempre podemos verificar la respuesta al computar la masa del Sol con la Luna y otro planeta. Simplemente hay que ir a la hoja de datos planetarios para obtener el semieje mayor y el período orbital de ese planeta.

Recordemos convertir el semieje mayor (a) y el período orbital (p) de ese planeta en figuras lunares, y luego inserte esos números en la ecuación: masa del Sol = a 3 / p 2
En pocas palabras: ¿cómo los astrónomos descifran las masas de estrellas y planetas distantes? Aquí hay un ejemplo, usando la órbita de la luna como línea de base para encontrar la masa de nuestro sol.
Así lo explica Bruce McClure de EarthSky usando la órbita de la Luna como línea base para encontrar la masa de nuestra estrella, el Sol.
Fuente: EarthSky - 09.abril.2018
Bruce McClure en Astronomy Essentials

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Traducción libre de Soca