sábado, 8 de septiembre de 2012

Solución al concurso Cine y Matemáticas 2012

Puedes encontrar las respuestas aquí. Los ganadores hemos sido: Francisco Pi Martínez – 259 puntos Emilio Díaz Rodríguez – 246 Alejandro Azpeteguía Torres – 245 Mª José Fuente Somavilla – 231 Fran Blanco - 230 Elías Villalonga – 228 María Jesús Arcos – 199 Celso de Frutos de Nicolás – 193 Francisco Nicolás Martín – 186 Estrella Guillén – 185

miércoles, 11 de julio de 2012

Y ahora qué? (hay trabajo para los físicos)

El anuncio del hallazgo de la partícula de Higgs (o una muy parecida) no dejará a los físicos del CERN sin trabajo. Es precisamente ahora cuando se abre la etapa más fascinante de su investigación, cuando comiencen a comprobar las propiedades de la partícula que han descubierto. El LHC tiene planes hasta al menos 2025 y sus otros objetivos no son solo seguir investigando la partícula de Higgs. Además de ATLAS y CMS (los dos experimentos que anunciaron el hallazgo de un bosón a 125 GeV) existen otros cuatro detectores de partículas (LHCb, SPS, LHCf, ALICE y TOTEM) que siguen realizando pruebas.
Aún así, es posible que se quede pequeño y que haya que construir nuevos detectores. Pero, ¿para buscar qué? Estas son las otras  incógnitas pendientes de la Física igual de apasionantes o más que el bosón de Higgs:

1. La gravedad. El primero, y quizá más desconocido, es el que parece más elemental. Varios siglos después de Newton, la fuerza de la gravedad sigue sin comprenderse. Nuestro modelo de comprensión del mundo indica que todas las fuerzas fundamentales se basan en la interacción de partículas (en la fuerza nuclear fuerte actúan gluones, en el electromagnetismo fotones, en la nuclear débil bosones masivos...). Entonces, ¿qué sucede con la gravedad? Nadie lo sabe a ciencia cierta y se han propuesto varias soluciones, como la existencia de una partícula llamada "gravitón", pero de momento estamos lejos de encontrar la manera de medirlo.

Gravitón, el superhéroe de Marvel


2. La materia y la energía oscuras. Componen el 95% del Universo y los científicos aún no conocen sus propiedades, aunque hay decenas de experimentos para encontrar una explicación. La materia oscura es el eslabón necesario para explicar una observación en el Universo que no cuadra: al ritmo de rotación de las galaxias, algunas estrellas deberían salir despedidas. Otro tanto sucede con la energía oscura: si la gravedad debería hacer que se ralentizara la expansión, ¿por qué se expande el universo cada vez más deprisa? Alguna de estas incógnitas, como la de la composición de la  materia oscura, podrían conocerse mejor gracias a las investigaciones en el LHC.

El lado oscuro de la fuerza

 3. Las partículas supersimétricas. La supersimetría es la primera prioridad inmediata del LHC y una solución a un problema muy técnico que tiene el Modelo Estándar. "No entendemos por qué el Higgs tiene una masa tan baja", explica el físico Fernando Cornet. "Parecería que tendría que tener una muchísimo mayor. Y una forma solucionar eso es introducir una nueva simetría que da origen a una serie nueva de partículas, compañeros supersimétricos de las ya conocidas con propiedad iguales salvo el espín". A pesar de todo, las colisiones en el LHC no dan por el momento ninguna señal de SUSY (el nombre corto con el que se conoce a la supersimetría). Sus masas deben ser mucho mayores que las de las partículas originales, pero quizá se pueda encontrar con un nuevo colisionador. “Por ahora, es pronto”, indica el matemático de la Universidad de Málaga Francisco Villatoro. “La prioridad hasta diciembre de 2012 es el Higgs, pero a partir de 2015 la prioridad será la SUSY”. Una de estas partículas supersimétricas es el neutralino, uno de los candidatos a materia oscura.

Supersimetría en Futurama

4. ¿Qué pasó con la antimateria? Otra de las grandes incógnitas de la Física es por qué domina la materia sobre la antimateria en el Universo. Se cree que en el primer instante tras el Big Bang la energía estaba equilibrada y existía tanta materia como antimateria, pero ¿qué hizo que una dominara sobre otra? ¿Por qué no vemos galaxias de antimateria en el universo? El Modelo Estándar no es suficiente para explicar esta asimetría aunque se han propuesto explicaciones como la violación CP. Esta es labor de LHCb, aunque también ATLAS y CMS pueden aportar algo.

Antimateria en la película Ángeles y demonios


5. ¿Hay dimensiones extra? Para completar los huecos que deja el Modelo Estándar se han propuesto numerosos modelos teóricos, entre ellos la conocida como Teoría de cuerdas y sus variantes. Esta teoría propone que las partículas son en realidad "estados vibracionales" de  una serie de filamentos que se extienden por el especio tiempo. Para responder al misterio de por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras interacciones, explica Cornet, "se propuso también que el espacio en vez de tener 3 + 1 dimensiones tiene 10 o más, y lo que diferencia a la gravedad sería que se propaga en todas las dimensiones mientras que las otras interacciones solo se propagan en las que conocemos".  ¿Se podrían encontrar señales de esto? Es una de las cosas que se buscan en Ginebra. "El LHC es encontrar partículas KK (Kaluza-Klein) debidas a la existencia de dimensiones extra", nos cuenta Villatoro. "Ahora mismo se sabe que no las hay con masa menor de unos 2 TeV, pero a  partir de 2015 el LHC llegará  a estudiar esta posibilidad hasta 5-6 TeV".



                Eigh Miles High, del disco Fifht Dimension de los Byrds

5+1. ¿Hace falta un nuevo colisionador?
La cuestión encima de la mesa, según varios investigadores del CERN, es si para la nueva fase que nos espera, determinar las propiedades de las partículas más allá de Higgs y puede que del Modelo Estándar, es suficiente con el LHC (Gran Colisionador de Hadrones). Esta inmensa máquina es un "colisionador" de descubrimientos, es decir, se diseñó para alcanzar unas energías muy altas y hacer chocar protones contra protones. La ventaja es que se pueden alcanzar altas energías más fácilmente, el problema es que se genera demasiado "ruido" y la complejidad de las señales es muy grande.
Desde hace unos años varios equipos internacionales trabajan en el diseño de un colisionador de nueva generación que en este caso no sería circular sino un colisionador lineal y que no haría chocar protones sino electrones y antielectrones (positrones). "El electrón es elemental y los resultados son mucho más limpios", explica Cornet. El colisionador lineal tendría unos 30 km de longitud y serviría para mejorar la precisión y estudiar la posible Física más allá del Modelo Estándar Y "mejorar la precisión en la medida de los acoplamientos del bosón de Higgs". Para ponerlo en práctica, si se aprobara mañana mismo, harían falta no menos de 10 años de trabajo para verlo funcionando. Es una propuesta encima de la mesa, pero puede ser la Física del futuro.
"Yo sobreviví al experimento del Gran Colisionador de Hadrones"

El bosón de Higgs explicado a mi abuela

El pasado 4 de julio los físicos del CERN afirmaron que habían confirmado la existencia del bosón de Higgs. Se dice que es el descubrimiento en Física más importante de los últimos 50 años. Ya he he hablado del bosón de Higgs en el blog ¿Pero qué es el bosón de Higgs?



Decía Albert Einstein que uno no ha entendido realmente algo hasta que no es capaz de explicárselo a su abuela. Los responsables de la página lainformación.com aceptaron el reto e intentaron explicar de manera sencilla qué es la partícula de Higgs y por qué es trascendente su búsqueda. Esta es su explicación:

Querida abuela:

La Física no es una cuestión tan complicada como parece. En los últimos meses, habrás escuchado hablar sobre esa partícula que los científicos se afanan en buscar con sus gigantescas máquinas en Ginebra y de la que depende buena parte de nuestro conocimiento sobre el mundo. La llaman el bosón de Higgs. Hace una semana, los físicos del CERN anunciaron que tenían la partícula acorralada y que pronto podrían decirnos tanto si existe como si no. ¿Cómo es posible que aún no lo sepan?, te preguntarás. ¿Y cómo puede tener tanta importancia una partícula tan insignificante que ni siquiera la podemos detectar?

El asunto, querida abuela, se remonta a hace 13.700 millones de años. Entonces se formó la materia y se produjeron unos niveles de energía increíbles en lo que conocemos como Big Bang. Pero vamos a saltarnos esta parte. Mucho tiempo después de aquello, nuestros científicos están intentando comprender de qué están hechas las cosas y, no menos importante, cómo permanecen unidas. Respecto a la primera pregunta, y tras muchos palos de ciego, los físicos han conseguido desentrañar el rompecabezas de la materia y ya tienen un catálogo muy interesante.

------- * Ponte a prueba: ¿Cuánto sabes sobre el bosón de Higgs? (Test) -------

Las cosas están hechas de átomos, y dentro de estos átomos hay otras partículas más pequeñas como las que componen el núcleo, protones y neutrones, los electrones (que lo orbitan), los quarks, etc. Para encontrar nuevas partículas, los científicos las aceleran a una gran energía y las hacen chocar entre ellas en grandes colisionadores. Como la energía y la masa deben conservarse, cuando falta una parte al final del proceso los físicos saben que debe haberse creado una partícula nueva. Así se dedujo la existencia de otro personaje que se ha hecho muy popular últimamente, el famoso neutrino. Y así se busca el bosón de Higgs.

En cuanto a la forma en que se unen las cosas, después de muchas investigaciones sabemos que existen cuatro fuerzas fundamentales: la de la gravedad (la que hace que al pegar un saltito vuelvas a caer al suelo, por ejemplo), el electromagnetismo (que permite funcionar a los motores y a los teléfonos móviles), la fuerza nuclear fuerte (que mantiene unido el interior del núcleo de los átomos) y una cuarta fuerza conocida como fuerza nuclear débil y que aparecía en algunos procesos concretos, como el que se produce en los elementos radiactivos, como el uranio o el plutonio.

Pues bien, investigando este fenómeno, y en su afán por unificar las cosas, los científicos se dieron cuenta de que a altas energías, la fuerza débil y el electromagnetismo se comportaban igual, pero a bajas energías eran muy diferentes. La partícula responsable del electromagnetismo, el fotón, no tenía masa, pero las partículas responsables de la interacción débil, llamadas bosones W y Z, tenían una masa enorme. Es decir, a altas energías se comportaban igual que el fotón, como si no tuvieran masa, pero a bajas energías no. La pregunta que surgió entonces era aún más interesante. Ya sabíamos de qué están hechas las cosas y cómo permanecen unidas pero, ¿por qué tienen masa las partículas?

En 1964, un físico británico llamado Peter Higgs propuso una solución que otros desarrollarían más tarde: existía un campo, invisible pero presente en todo el universo desde el Big Bang, que era el responsable de darle masa a las cosas. ¿Cómo lo hacía? Para entenderlo, necesito que te imagines el universo como una gigantesca piscina. Todo lo que avanza en el agua se encuentra una resistencia, luego el agua (el campo de Higgs) es lo que les da la masa. Unas partículas encuentran mucha resistencia (tienen más masa) y otras no encuentran ninguna (como los fotones, la luz). Igual que el agua está compuesta de moléculas, ese campo de Higgs está compuesto de una serie de partículas hipotéticas, las conocidas como bosones de Higgs.

Para entenderlo, voy a adaptar un ejemplo que ponen los científicos del CERN. Imaginemos una sala llena de abuelas. Cada una de ellas sería un bosón y juntas compondrían el campo de Higgs (el agua del anterior ejemplo). Si entrara alguien muy famoso en la habitación, se producirá una expectación en torno a él que terminará traducida en cierta resistencia a su avance. En este caso el famoso sería como una partícula y el campo de Higgs serían las abuelas, que le harían ganar masa. Mi amigo Ismael lo explicaba el otro día con una playa por la que avanzara un vendedor de helados con su carrito y que estuviera llena de niños invisibles. Los críos se arremolinarían en torno a él y le impedirían avanzar, dándole masa. En este caso los niños serían los bosones de Higgs.

¿Vas viendo por dónde van los tiros? Tranquila, aún estamos empezando y volveremos sobre este asunto. Para que lo entiendas mejor, debes saber que todo el conocimiento que te he expuesto anteriormente compone lo que los físicos conocen como Modelo Estándar de la Física. Se trata de una ecuación con muchísimas variables y funciona perfectamente para todo lo que nos proponemos. Y ahora sí, agárrate abuela, porque ésta es la ecuación:


¿Impresionada? No era mi intención asustarte, solo te he puesto la fórmula para que te fijes en un detalle y comprendas por qué se empeñan los científicos en buscar el bosón de Higgs. Vuelve a mirar la ecuación y fíjate en las "H". Ese valor representado en la fórmula es el bosón de Higgs y, aunque no lo hemos encontrado, es fundamental para que el Universo se comporte como se comporta, ya que cada vez que ponemos en marcha la ecuación, nuestras predicciones funcionan.

¿Por qué es tan difícil encontrar el bosón de Higgs? Aunque tenemos medidas indirectas de la existencia del campo de Higgs, hay que encontrar la partícula para tener la certeza de que existe. Pero esto es realmente difícil, porque cuando intentamos verlos, los bosones de Higgs se desintegran inmediatamente hacia otro tipo de partículas y no hay manera de registrarlo.

Para que te hagas una idea, la vida media (en reposo) de un bosón de Higgs de 125 GeV es de una billonésima de billonésima de segundo, un yoctosegundo (¡qué palabra para presumir con las amigas!). Lo que están haciendo con esa gran máquina de Suiza, el LHC, es hacer que muchas partículas choquen entre sí a gran velocidad y ver las huellas que deja tras de sí el bosón. De momento, las pruebas no son lo suficientemente precisas para encontrarlo pero sí para "acorralarlo", ya saben en qué abanico de energía puede aparecer y como lo irán estrechando en los próximos meses, pronto sabemos si esa "H" de la ecuación existe, si en realidad son varias partículas en vez de una o si no hay rastro del famoso bosón y a los físicos les toca volver a echar cuentas.

Veremos qué sucede a lo largo del año de 2012 y volveré a contarte qué han encontrado y si sabemos un poquito más de nuestro universo o seguimos hechos un lío.

Hasta entonces, cuídate mucho. Recuerdos al abuelo.

Antonio

*PD. Ninguna abuela resultó herida durante la elaboración de este artículo. Si tu abuela es licenciada en física y no necesita que su nieto le explique nada, échale la culpa a Einstein, por basarse en estereotipos caducos e injustos sobre las abuelas.

También han realizado un video donde explican en tres minutos qué es el bosón de Higgs:

martes, 10 de julio de 2012

Aniversario de Nikola Tesla

Hoy, 10 de julio, es el 156 aniversario del genial físico e inventor croata Nikola Tesla.



Wikipedia indica que entre sus inventos y descubrimientos que han llegado al conocimiento del público en general, podemos destacar:
  • Transferencia inalámbrica de energía eléctrica: mediante ondas electromagnéticas. Desarrolló un sistema para enviar energía eléctrica sin cables a largas distancias y quiso implementarlo en el proyecto de la torre de Wardenclyffe, del que se tienen algunas grabaciones en vídeo. Fue construido en un principio con el fin de enviar imágenes y sonidos a distancia, pero en realidad se trataba un sistema para el envío de electricidad de manera gratuita a toda la población.
  • Corriente alterna 
  • Armas de energía directa 
  • Radio
  • Bombilla sin filamento o Lámpara fluorescente 
  • Dispositivos de electroterapia
  • Sistemas de propulsión por medios electromagnéticos (sin necesidad de partes móviles)
  • Bobina de Tesla: entregaba en la salida una energía de alto voltaje y alta frecuencia.
  • Principios teóricos del radar
  • Submarino eléctrico
  • Oscilador vibracional mecánico
  • Teslascopio
  • Control remoto
  • Bujía para encendido de motores de explosión 
  • Impulso Gravitacional Atómico
  • Aviones STOL
  • Envío de electricidad con un solo cable: aparte del convencional sistema que se usa, el cual requiere 2 cables, para el suministro eléctrico a los dispositivos, Tesla demostró en multitud de ocasiones que es posible el envío de energía eléctrica a través de un único cable de 1 solo hilo. Por tanto, en este ejemplo, el concepto común de voltaje (diferencia de potencial), podría calificarse simplemente diciendo que voltaje es cualquier potencial y no necesariamente la diferencia.
  • Estudios sobre Rayos X

Para saber más sobre él aquí tienes dos vídeos:
Parte 1:

En la parte 2: http://youtu.be/CrBVvqn_Z_Y, podrás ver al grupo de rock White Stripes hablando sobre Tesla y a David Bowie interpretándole en la película El truco final.

miércoles, 20 de junio de 2012

Concurso de cine para el verano

Entra en www.divulgamat.net, en la sección Cine y Matemáticas y encontrarás esto:

Escrito por Alfonso Jesús Población Sáez
Jueves 14 de Junio de 2012



 Fieles a la cita, aquí tenéis de nuevo el esperado cuestionario matemático-cinéfilo. Que el verano os sea propicio y no sólo la fuerza, sino también la inteligencia (algo que parece escasear) os acompañe.  

Concurso del verano 2012
 Para los que no conozcáis la dinámica de este concurso, la cosa es bien simple. Se describen algunas escenas de una o dos películas (al menos una de ellas es de esas que los críticos denominan “clásico”) planteando alguna cuestión, problema, pasatiempo o enigma relacionado con las matemáticas. A veces aparece algo de física, o de química, o una cuestión histórica, literaria, en fin un poco de todo, pero siempre tratando de que sea asequible a casi todo el mundo (bueno, alguna cosilla, es un poco más difícil, pero se intenta que la mayor parte sea elemental, eso sí, un poco disfrazada porque con esto de Internet, sino fuera así, no duraría ni diez minutos, y se pretende que uno se entretenga todo el verano). Curiosamente, en todos estos años (y ya van seis me parece) siempre lo más difícil resulta averiguar las películas de las que se habla, a veces porque lo enrevesamos un poco, aunque las más porque a pesar de que mucha gente dice que le encanta el cine, pocos son los que de verdad conocen un poquillo. Bueno pues en este año en que las economías, los trabajos, etc. van mal para la gran mayoría, y que las cosas no tiene pinta de mejorar a corto plazo, puede resultar aleccionador recordar que en otro tiempo, en otros lugares, las cosas fueron incluso peores (lo cual no es ningún consuelo, pero bueno). En esta ocasión todo gira entorno a una única película aunque puede haber referencias a otras.
Las cuestiones a resolver relacionadas con las matemáticas van en color azul, y el resto, sobre cine u otras cosas, en rojo. Uno de los protagonistas de la película que buscamos, anda bastante desesperado. No encuentra trabajo y le queda poco dinero para subsistir. Ni siquiera su última esperanza, un billete de lotería, le ha tocado. No tiene ni para tabaco, así que cuando un chaval anda más listo que él a la hora de recoger una hermosa colilla del suelo, se coge cierto mosqueo (de por sí el tipo es un poco irascible).

Cada tres colillas consigue liar un cigarrillo completo. El otro día tuvo suerte: consiguió reunir diez colillas y se las apañó para poder fumar el máximo número posible de cigarrillos sin que le sobrara una sola colilla ¿Cómo lo hizo? ...

El plazo máximo de recepción de respuestas será el día 31 de Agosto de 2012.

domingo, 17 de junio de 2012