sábado, 19 de abril de 2014

¿EN LA PUNTA DE UN ALFILER SE EQUILIBRA EL UNIVERSO?

Crédito de la imagen: Colin Harris, Flickr / Symmetry

Los científicos saben desde 1995 que la masa de la partícula fundamental más pesada, es la del quark-top*; pero las nuevas y más precisas mediciones ha traído  de vuelta la pregunta: ¿Por qué es tan grande? ¿Es  nuestro universo inherentemente inestable? Nadie está seguro, podría ser una señal de que algún factor, que todavía no entendemos, nos mantiene en equilibrio.
La masa del quark-top se debe a su interacción con el campo de Higgs, el cual es responsable del delicado equilibrio de masas que permiten a la materia existir en su forma sólida y estable que conocemos.

“El quark-top es la partícula conocida más pesada y habla más con el campo de Higgs”, dice el físico teórico del Fermilab Joe Lykken. Debido que el quark-top esta profundamente entrelazado con el Campos de Higgs, los físicos  lo utilizan como una sonda para examinar sus propiedades, como ser, su estabilidad en diferentes circunstancias. Pero cuando el científico conecta la masa medida con sus ecuaciones, basadas en todo lo que se sabe sobre el Modelo Estándar de la física de partículas, sucede algo muy extraño. “Cuando corremos las Ecuaciones del Modelo Estándar hasta las altas energías, hay una región donde el Campo de Higgs no debería allí estar”, comenta CMS, físico experimental y profesor de la Universidad de Rice Karl Ecklund, “No, el vacío, que normalmente se llena con el Campo de Higgs, podría tener una energía negativa”.

Si es correcta esta predicción,  el Campo de Higgs se equilibraría precariamente en su estado actual y podría, en cualquier momento, derrocar a otro, uno más estable. Así, cualquier cambio en el Campo de Higgs tendría desastrosas consecuencias para nosotros, Lykken dice: “Las condiciones para la vida están delicadamente relacionadas con la masa de  las partículas elementales que están relacionadas con el Campo de Higgs. La química y la vida no existiría si el Campo de Higgs cambiara, incluso, en una pequeña cantidad”.

Esta idea de un Universo  inestable, no es nueva, tuvo su resurgimiento en 2013 tras el descubrimiento del Bosón en 2012. Ahora las nuevas medidas de precisión de la masa del quark-top en base a los datos obtenidos, tanto del Gran Colisionador de Hadrones en el CERN y el Tevatron en el Fermilab, han traído a los físicos más cerca de comprender si el universo se equilibra precariamente entre dos abismos del eterno caos.
Según Ecklund, es demasiado pronto para decirlo. “La masa del quark-top está justo en esta región donde la vida útil estimada del universo está muy cerca de su edad actual, lo que hace que estemos muy incómodos”, dice, “Pero si se mueve la masa de arriba hacia abajo y la masa del Higgs, aún dentro de la incertidumbre experimental, este problema desaparece por completo”.

Aunque el Campo de Higgs es inestable, sin embargo, podría ser que existan partículas y fuerzas adicionales que lo mantendrían constante, comenta Ecklund. “Tal vez no sea mala si se trata de que nos encontramos en este rango de inestabilidad, ya que podría apuntar a una nueva física que aún no conocemos”. Ecklund espera que en las próximas carreras del LHC ayuden a arrojar luz sobre este problema, dando a los científicos una medición más precisa del quark-top.
Y sigue Ecklund: “Espero que podamos reducir la incertidumbre experimental en un medio para la marcha de dos carreras del LHC, y luego nuevamente a la mitad para el final de la primera carrera de alta luminosidad del LHC. Solo entonces podremos empezar a obtener una suficiente buena medición y poder decirlo de una manera u otra”.

Fuente: Dimensiones de la Física de Partículas-Symmetry (Sarah Charley) / Fermilab / SLAC 18.abril.2014

* El quark-top o quark-cima, en español, es una partícula elemental que pertenece a la tercera generación de Quarks

“NESSI” PRONTO PODRÁ ESTUDIAR EXOPLANETAS DESDE LA TIERRA

Imagen de NESSI- Crédito: New Mexico Tech
En la entrada anterior, el tema presentado fue el planeta Kepler-186f, el cual tiene un tamaño semejante a la Tierra y está ubicado en la zona  habitable del sistema de la estrella Kepler-186 en la Constelación del Cisne.
Relacionado en forma directa con los exoplanetas, tenemos ahora a NESSI (New Exoplanet Spectroscopic Survey Instrument), un telescopio de 2,4 metros del Observatorio Magdalena Ridge ubicado en el Condado de Socorro, Nuevo México que está a cargo del Instituto de Minería y Tecnología de Nuevo México.
NESSI es uno de los primeros instrumentos ubicado en tierra diseñado específicamente para estudiar las atmósferas de los exoplanetas que transitan o eclipsan sus estrellas, observándolos directamente desde la Tierra. La técnica utilizada es la llamada espectroscopia de tránsito, que permite observar a un planeta cuando pasa por delante de, luego detrás de, su estrella madre. El instrumento, llamado espectrómetro, rompe la luz de la estrella y el planeta, y en última instancia, la exposición de los productos químicos que componen la atmósfera del planeta. La técnica es un reto porque la señal de la atmósfera de un planeta representa sólo una parte en 1000 de la luz de la estrella. Es como buscar una luciérnaga en un reflector.
Para solucionar el problema de difuminación atmosférica de la Tierra, el instrumento NESSI tiene un relativo  amplio campo de visión, que abarca una zona del cielo alrededor de la mitad del tamaño de la luna llena. Esto le permite ubicar a dos o más estrellas al mismo tiempo - tanto a la estrella que está examinando alrededor de los círculos del planeta de destino, como de otras estrellas de control; en especial, cuando la atmósfera se mueve durante una observación, que afecta a las estrellas de manera similar. Esto permite a los investigadores aislar y eliminar las distorsiones de desenfoque.
Pronto NESSI  podrá darse su primer "gusto" de examinar exoplanetas, ayudando a los astrónomos a descifrar su composición química.  NESSI consiguió su primera mirada al cielo el 3 de abril de 2014. Se veía a Pollux, una estrella en la constelación de Géminis, y Arturo, en la constelación del Boyero, confirmando todos los modos en que está trabajando. "Después de cinco años de desarrollo, es realmente emocionante encender nuestro instrumento y ver su primera luz", dijo Michele Creech-Eakman, investigador principal del proyecto en el Instituto de Nuevo México de Minería y Tecnología en Socorro, NM "Los cazadores de planetas han descubierto miles de exoplanetas, pero ¿qué sabemos de ellos? NESSI ayudará a saber más acerca de sus atmósferas y composiciones”.
NESSI se centrará en unos 100 exoplanetas, que van desde las versiones masivas de la Tierra, llamados súper-Tierras, a los abrasadores gigantes gaseosos conocidos como "Júpiter calientes". Todos los objetivos que estudiará el instrumento orbitan cerca de sus estrellas. Los Telescopios Espaciales del futuro utilizarán una tecnología similar a las sondas que estudian a los planetas más parecidos a la Tierra, buscando signos de ambientes habitables e incluso la vida misma.
NESSI podrá ver en una amplia gama de longitudes de onda en la región del infrarrojo cercano del espectro de luz. "Podemos investigar varias firmas de moléculas, todo al mismo tiempo, una característica especial de NESSI", dijo Mark Swain, un astrónomo del proyecto NESSI del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. El instrumento incluye un termo criogénico que permite mantenerlo súper enfriado con nitrógeno líquido; lo cual es una importante factor para  los telescopios infrarrojos los cuales son extremadamente sensibles al calor.
Los Telescopios Espaciales Spitzer y Hubble de la NASA, aunque cuando no están diseñado para el estudio de exoplanetas, han utilizado el mismo método desde el espacio paran la recopilación de datos sobre los mundos distantes, debido que el espacio está por encima de la confusión y de atenuación derivados de los efectos de la atmósfera de la Tierra. Pero los estudios efectuados desde la tierra tienen sus ventajas, ellos pueden ser desarrollados a menores costos permitiendo a los investigadores actualizar los instrumentos con mayor facilidad.
Diez estudiantes participaron con NESSI "Estamos viendo la próxima generación de cientificos e ingenieros mexicanos sobre exoplanetas", dijo Creech Eakman "Quien sabe que podrán ver cuando sean mayores, tal vez, la atmósfera potencialmente habitable de algunos mundos".
Se esperan que las primeras observaciones de NESSI  de exoplanetas comiencen en el verano de 2014.

Fuente: JPL-Caltech 17.abril.2014

TELESCOPIO KEPLER DESCUBRE EL PRIMER PLANETA DEL TAMAÑO DE LA TIERRA EN LA ZONA HABITABLE DE UNA ESTRELLA MÁS FRÍA.

Imagen: Diagrama que compara los planetas de nuestro Sistema Solar interior, con el Siste Kepler-186, un siste de estrella con 5 planetas ubicado a unos 500 años luz de la Tierra en la Constelación del Cisne. Crédito: Instituto Ames /SETI de la NASA / JPL-Caltech

Mediante el uso del Telescopio Espacial Kepler de la NASA, los astrónomos han descubierto el primer planeta del tamaño de la Tierra, orbitando en la zona habitable de una estrella del tamaño de nuestro planeta. La distancia en que se encuentra, permite considerar que pueda tener agua líquida en su superficie. El descubrimiento del exoplanetas Kepler 186f confirma la factibilidad de la existencia de planetas en la zona habitable de estrellas distintas a nuestro Sol.
Los planetas que han sido encontrados en la zona habitable de un sistema extra solar, son aproximadamente un 40% más grande que la Tierra, por lo cual, Kepler 186f es un  reto por ser el objeto más semejante a la Tierra encontrado a la fecha.
Paul Herzt Director de la División de astrofísica de la NASA en la sede de la agencia en Washington, ha comentado: “El descubrimiento de Kepler 186f es un significativo paso en la búsqueda de mundos semejantes a nuestro Planeta Tierra; las misiones futuras de la NASA, como ser el seguimiento de exoplanetas  mediante satélites en tránsito y del Telescpio Espacial James Webb, descubrirán exoplanetas rocosos cercanos permitiendo determinar su composición y las condiciones atmosféricas; la humanidad seguirá en su búsqueda hasta encontrar mundos realmente similares a la Tierra”.
Aun cuando el tamaño del planeta identificado Kepler 186f es conocido, su masa y composición no lo son. Si embargo, la identificación efectuada anteriormente, esta sugiriendo que por su tamaño, existe la  probabilidad de que sea rocoso.

“Sabemos sólo de un planeta donde existe vida, la Tierra, y cuando buscamos fuera de nuestro Sistema Solar, nos centramos en la búsqueda de planetas con características similares a la de la Tierra , ha dicho Elisa Quintana, ciantifica investigadora del Instituto SETI de la NASA del Ames Research Center en Monffet Field, California y autora principal del artículo publicado en la Revista Science, “Encontrar un planeta en la faja habitable comparable a la Tierra por su tamaño, es un gran paso hacia delante”.
El Planeta Kepler-186f reside en el Sistema Kepler-186, a unos 50 años luz de la Tierra, en la Constelación del Cisne; el sistema es también el hogar de 4 planetas que lo acompañan y que orbitan una estrella de tamaño y masa media al de nuestro Sol.
La estrella se ha clasificado como una estrella enana M, o enana Roja, clase estrellas que constituyen el 70% de las estrellas  que contiene nuestra Galaxia La Vía Láctea.
“Enanas tipo M son las estrellas más numerosas”, dijo Quintana. “Las primera señales de otras formas de vida en la Galaxia, bien pueden provenir de planetas que orbitan alrededor de una enana M”.


  Concepto artístico del planeta Kepler-186f. Ctédito: Instituto Ames/SETI de la NASA /JPL-Caltech

Kepler-186f orbita su estrella una vez cada 130 días y recibe un tercio de la energía de su estrella en relación a la energía que la Tierra recibe del Sol, situándolo más cerca del bordse exterior de la zona habitable. En la superficie de Kepler-186f, el brillo de su estrella a pleno medio día es tan brillante como el brillo  que vemos al atardecer de nuestro Sol.
“El estar en la zona habitable, no significa reconocer a este planeta como habitable. La temperatura en el planeta depende en gran medida del tipo de atmósfera que tiene el planeta”, ha dicho Thomas Barclay, investigador científico  del Instituto de Investigación Ambiental del Aérea de la Bahía en Ames y co-autor del artículos “Kepler-186f puede ser pensado como una prima de la Tierra en lugar de un gemelo de la Tierra, tiene muchas propiedades que se asemejan a la Tierra”.

Los 4 planetas que acompañan a Kepler-186,  Kepler-186b, Kepler-186c, Kepler 186-d y Kepler 186-e orbitan alrededor de su Sol cada 4, 7, 13 y 22 días respectivamente, haciéndolos demasiado calientes para general vida tal como la conocemos; estos 4 planetas interiores miden todos menos de 1,5 veces el tamaño de la Tierra.
Los siguientes pasos en la búsqueda de vida extraterrestre, incluye buscar verdaderos planetas gemelos de la Tierra; planetas de su tamaño y que estén orbitando dentro de la zona habitable de una estrella similar a nuestro Sol con una medición de su composición química similar.
El Telescopio Espacial Kepler, mide simultáneamente y en forma continua, el brillo de más de 150.000 estrellas y es la primera Misión de la NASA capaz de detectar planetas del tamaño terrestre orbitando alrededor de estrellas semejantes a nuestro Sol.
El trabajo investigativo se encuentra publicado en la Revista Science del 18 de abril de 2014- COI:10.112/ science 1249403.
Fuente: JPL-Caltech 17.abril.2014

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