martes, 12 de mayo de 2020

LOS ÁTOMOS, EL MUNDO CUÁNTICO Y LA ESTACIÓN ESPACIAL



El Cold Atom Lab está utilizando la microgravedad para aprender sobre los átomos y el mundo cuántico, lo que podría allanar el camino para nuevas tecnologías en el espacio y en el suelo.

El Laboratorio Cold Atom de la NASA, una instalación para experimentos de física fundamental en la Estación Espacial Internacional, se sometió recientemente a una importante actualización de hardware con la ayuda de los astronautas Christina Koch y Jessica Meir. Al enfriar las nubes de átomos hasta justo por encima del cero absoluto, la temperatura más baja que puede alcanzar la materia, Cold Atom Lab permite a los científicos observar directamente comportamientos atómicos únicos, lo que ayuda a responder preguntas sobre cómo funciona nuestro mundo en las escalas más pequeñas. El nuevo hardware ampliará drásticamente las capacidades de Cold Atom Lab.

Instalar la actualización en el espacio también fue algo así como un experimento. En la Tierra, esa tarea recaería en ingenieros con años de experiencia manejando los componentes. Para evitar que la instalación vuelva a bajar de la estación espacial, un paso costoso y lento, el equipo de la misión guió a Koch y Meir a través de la instalación a través de una videoconferencia en vivo desde el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

"Con esta actualización, estábamos reemplazando efectivamente el corazón de Cold Atom Lab, y todo tuvo que funcionar perfectamente", dijo Kamal Oudrhiri, gerente de proyecto de Cold Atom Lab en JPL. "Los astronautas son personas extremadamente inteligentes y capaces, pero nos sentimos como cirujanos del corazón tratando de mostrarle a un médico general cómo hacer la cirugía por primera vez. Hicimos todo lo posible para garantizar el éxito, pero sinceramente estaba muy nervioso".

¿Por qué tan frío?

Los físicos utilizan instalaciones de átomos ultrafríos en la Tierra para una variedad de experimentos que investigan los comportamientos fundamentales de los átomos. Enfriar átomos hasta una diez billonésima parte de un grado por encima de 0 Kelvin (menos 459,67 grados Fahrenheit, o menos 273,15 grados Celsius) hace que disminuyan significativamente, lo que los hace más fáciles de estudiar. A esas temperaturas, algunos átomos también pueden formar un quinto estado de la materia, llamado condensado de Bose-Einstein que no existe en la naturaleza. Los condensados ​​de Bose-Einstein proporcionan una ventana única al extraño mundo de la mecánica cuántica, que gobierna el universo a escalas muy pequeñas.

Cold Atom Lab es la primera instalación de átomos ultrafríos en la órbita de la Tierra. En el entorno sin peso del espacio, los átomos no son arrastrados por la gravedad, por lo que existen en su estado ultrafresco no unido durante largos períodos de tiempo. Esta característica permite a los científicos observar sus comportamientos naturales de una manera que no es posible en la Tierra.

Cinco grupos científicos han estado realizando experimentos con Cold Atom Lab desde que comenzó a funcionar en el verano de 2018, y están ansiosos por comenzar a trabajar con el hardware actualizado, incluido un nuevo instrumento llamado interferómetro atómico. En el espacio, la interferometría atómica podría tener múltiples aplicaciones, incluida la realización de mediciones de gravedad exquisitamente sutiles que son útiles para la investigación física fundamental, la ciencia planetaria y otros campos.

Por ejemplo, la interferometría atómica podría usarse para medir cambios en la gravedad a través de la superficie de un planeta para conocer su composición y las características del subsuelo. La herramienta también podría usarse para probar la teoría fundamental de la gravedad de Albert Einstein en un grado sin precedentes. 
El equipo de Cold Atom Lab confirmó recientemente que el interferómetro atómico funciona como se esperaba, lo que lo convierte en el primer instrumento de este tipo en operar en el espacio.

"Con Cold Atom Lab estamos buscando una nueva física que aparece solo cuando puedes estudiar el universo a escalas extremadamente finas", dijo Jason Williams, el científico principal del interferómetro atómico Cold Atom Lab en JPL.

Sin segunda oportunidad

Cold Atom Lab consta de dos cajas de metal, la mayor de las cuales se llama Science Instrument y pesa más de 400 libras (180 kilogramos). Dentro hay un compartimento llamado Módulo de Ciencia, que es donde los átomos se enfrían y la ciencia tiene lugar.

Para completar la actualización, Koch y Meir tendrían que maniobrar suavemente el considerable instrumento de ciencia fuera de su ubicación operativa en la estación espacial, quitar el antiguo módulo de ciencia y reemplazarlo por el nuevo.

Meses antes de la instalación, los miembros del equipo de Cold Atom Lab trabajaron con el Centro de Operación e Integración de Carga en el Centro de Vuelo Espacial Marshal de la NASA en Huntsville, Alabama, para crear instrucciones para Koch y Meir. Dividieron la instalación en seis sesiones durante ocho días, incluida la práctica para Koch. El tiempo de la tripulación en la estación es extremadamente valioso, por lo que el equipo de la misión pasó semanas practicando los pasos en la Tierra para optimizar el procedimiento.

"Hay tantos detalles que es difícil incluso explicarlos", dijo Jim Kellogg, líder de integración de vehículos de lanzamiento y estaciones espaciales para Cold Atom Lab en JPL. "Teníamos que considerar detalles como qué herramientas necesitará la tripulación. Si necesitamos pedir prestada una herramienta de otro grupo en la estación espacial, ¿cómo lo hacemos? ¿Dónde se guardará todo temporalmente mientras los astronautas están trabajando en nuestro instrumento? Cada detalle debe ser documentado y firmado, y la gente del Centro Marshall de Vuelo Espacial nos apoyó en cada paso del camino ".

Para reinstalar el instrumento de ciencia, Koch, trabajando solo, tendría que inspeccionar y conectar 11 cables de fibra óptica de precisión. Los núcleos de fibra de vidrio de los cables tienen aproximadamente una vigésima parte del diámetro de un cabello humano, y si alguno se rompió, contaminó o arañó, podría provocar fallas en el final de la misión.

"Fue absolutamente fantástica", dijo Kellog sobre Koch. "Cada vez que estaba a punto de recordarle algo o avisarle de lo que venía, ella ya estaba al tanto de todo. Estaba muy atenta a cada detalle en nuestros procedimientos y a la orientación que le estaba dando. "Ella fue increíble en todos los sentidos".

Koch estaba igualmente entusiasmado con la experiencia. "Me tomó más de 300 días [desde que llegué a la estación espacial] para trabajar en Cold Atom Lab, pero valió la pena", dijo el último día de la actividad.

¿Y cómo resultó la instalación? Hasta ahora, parece un completo éxito.

"Este fue un esfuerzo extremadamente difícil que requirió un equipo dedicado en el terreno y dos astronautas comprometidos, Christina y Jessica", dijo Oudrhiri. "Si esta instalación no hubiera salido bien, no habría habido una segunda oportunidad. Tendríamos que devolver todo el instrumento de vuelo a la Tierra, y eso podría habernos retrasado al menos dos años".

Una vez que las pruebas y el análisis del nuevo hardware se completen en las próximas semanas, el equipo espera que los grupos científicos que usan el Cold Atom Lab comiencen a tomar datos nuevamente.

La construcción de una instalación de átomos ultrafríos que podría resistir el viaje al espacio, operar con poca o ninguna asistencia de astronautas e incluso actualizarse en órbita llevó años al equipo de Cold Atom Lab. Ahora esperan que su trabajo haya iniciado una era en la que la ciencia cuántica se realiza regularmente en órbita.

Diseñado y construido en JPL, Cold Atom Lab está patrocinado por la división de Investigación y Aplicaciones de Vida Física y Ciencias Físicas (SLPSRA) de la Dirección de Misión de Exploración y Operaciones Humanas de la NASA en la sede de la NASA en Washington y el Programa de la Estación Espacial Internacional en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston

Para obtener más información sobre Cold Atom Lab, visite:

Fuente: NASA Jet Propulsion Laboratory JPL – CALTECH - 12 de mayo de 2020

Traducción libre de Soca

PREMIO A LA EXCELENCIA DE LA UNIVERSIDAD DE CHILE




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Profesora Laura Pérez fue galardonada con el Premio de Excelencia "Adelina Gutiérrez" de la Academia de Ciencias de Chile 

La académica del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la U. de Chile fue reconocida en virtud del aporte que ha realizado durante su carrera al campo de esta disciplina. El premio, que lleva el nombre de la también académica de nuestra institución y pionera en la astrofísica, tiene por objetivo relevar la trayectoria científica de investigadoras, chilenas o extranjeras residentes en nuestro país, de menos de 40 años.

La profesora Laura Pérez recibió el premio en reconocimiento al aporte que su trabajo ha significado para el campo de la astronomía.
Como un honor calificó la profesora Laura Pérez el haber sido seleccionada como ganadora del premio "Adelina Gutiérrez" en su versión 2019, entregado de forma anual por la Academia de Ciencias de Chile, en reconocimiento a su aporte al campo de la astronomía.

"Adelina Gutiérrez es un referente tanto para el Departamento de Astronomía, como para nuestra facultad y para la Universidad de Chile. Ella salió de acá, fue una pionera en todas las áreas, la primera persona en tener un doctorado en astrofísica en Chile, la primera mujer en ingresar a la Academia de Ciencias, entonces es super especial ser asociada de algún modo a este referente de la astronomía", explicó la profesora Pérez.

La académica, que ha desarrollado su carrera en la investigación sobre cómo nacen y se forman los planetas, postuló el año pasado al concurso abierto por la ACCh presentando cinco de sus publicaciones más importantes en su campo.

A lo largo de los años la profesora Pérez ha participado en diversas investigaciones y publicaciones, incluyendo algunas relacionadas con el trabajo del telescopio ALMA ubicado en el norte de nuestro país. "En el último tiempo lo he estado usando porque es una de las herramientas más valiosas que tenemos para estudiar este tema, ya que nos permite detectar emisión del material que va a formar los planetas, por lo que podemos estudiar sus propiedades, características, su distribución alrededor de las estrellas, y entender características fundamentales que tienen que ver con la eventual formación de estos objetos", explicó.

Entre las investigaciones en las que ha participado destaca la primera observación de ALMA que permitió ver la formación de planetas alrededor de una estrella joven. Además, lideró el descubrimiento de un disco en el que las huellas de la formación planetaria eran atípicos, en forma de brazos espirales, y ha estudiado la diversidad de estructuras que se ven en los discos protoplanetarios -que permiten la formación de exoplanetas-

Sus publicaciones han tenido casi 4 mil citaciones en papers académicos y científicos, siendo una gran parte de ellas de trabajos en los que ha sido la primera autora, lo que evidencia su rol en el campo de la astronomía generando conocimiento nuevo y de frontera.

Consultada sobre el trabajo que desarrollará a futuro, la académica aseguró que la idea no es sólo estudiar el material del que se forman los planetas sino apuntar "a estos planetas jóvenes directamente. Hay que encontrarlos y estudiarlos cuando aún son jóvenes y les falta por crecer y transformarse en un sistema solar, ahí hay conocimiento crítico e interesante".

El Premio "Adelina Gutiérrez" se entrega desde el año 2011 con el objetivo de relevar la trayectoria científica de investigadoras, chilenas o extranjeras residentes en nuestro país, de menos de 40 años, y en esta ocasión abarcó las áreas de astronomía y biología.

La presidenta de la academia Chilena de Ciencias, Dra. María Cecilia Hidalgo, explicó que implementaron esta nueva modalidad ampliándolo a las categorías de Ciencias Exactas y Ciencias Naturales con el objetivo de "seleccionar a las postulantes, según los diferentes criterios que corresponden al área de su trabajo. Creemos que de esta forma, podremos seguir impulsando las carreras de destacadas investigadoras del país".

Anteriormente las investigadoras de nuestra Universidad Salomé Martínez, Andrea Paula-Lima y Valentina Parra, recibieron el galardón en sus versiones 2012, 2017 y 2018 respectivamente.

Texto: Felipe Ramírez, Academia Chilena de Ciencias  Prensa-UChile



Fuente: Universidad de Chile – Noticias 11.mayo.2020.