Ciencia
Un láser atómico que puede permanecer encendido para siempre
Publicado
Hace 2 añosel
MADRID, 15 Jun. (EUROPA PRESS) – Un equipo de físicos de Amsterdam ha logrado construir un láser atómico con ondas coherentes de materia que permanezcan permanentemente, de forma que puedan usarse en aplicaciones.
El concepto que subyace al láser atómico es el llamado Condensado de Bose-Einstein, o BEC para abreviar. Las partículas elementales en la naturaleza se presentan en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son partículas como los electrones y los quarks, los componentes básicos de la materia de la que estamos hechos. Los bosones son de naturaleza muy diferente: no son duros como los fermiones, sino blandos: por ejemplo, pueden atravesarse sin problema.
El ejemplo más conocido de bosón es el fotón, la cantidad de luz más pequeña posible. Pero las partículas de materia también pueden combinarse para formar bosones; de hecho, los átomos completos pueden comportarse como partículas de luz. Lo que hace que los bosones sean tan especiales es que todos pueden estar exactamente en el mismo estado al mismo tiempo, o expresado en términos más técnicos, pueden “condensarse” en una onda coherente. Cuando este tipo de condensación ocurre para las partículas de materia, los físicos llaman a la sustancia resultante condensado de Bose-Einstein.
En la vida cotidiana, no estamos nada familiarizados con estos condensados. La razón: es muy difícil conseguir que todos los átomos se comporten como uno solo. El culpable de destruir la sincronicidad es la temperatura: cuando una sustancia se calienta, las partículas constituyentes comienzan a moverse y se vuelve prácticamente imposible lograr que se comporten como una sola. Solo a temperaturas extremadamente bajas, alrededor de una millonésima de grado por encima del cero absoluto (alrededor de 273 grados bajo cero en la escala Celsius), existe la posibilidad de formar las ondas de materia coherente de un BEC.
Hace un cuarto de siglo, se crearon los primeros condensados de Bose-Einstein en laboratorios de física. Esto abrió la posibilidad de construir láseres atómicos, dispositivos que literalmente emiten haces de materia, pero estos dispositivos solo pudieron funcionar durante un tiempo muy corto. Los láseres podían producir pulsos de ondas de materia, pero después de enviar ese pulso, se tenía que crear un nuevo BEC antes de poder enviar el siguiente pulso. Para ser un primer paso hacia un láser atómico, no estaba nada mal. De hecho, los láseres ópticos ordinarios también se fabricaron en una variante pulsada antes de que los físicos pudieran crear láseres continuos.
Pero mientras que los desarrollos para los láseres ópticos habían ido muy rápido, el primer láser continuo se produjo dentro de los seis meses posteriores a su contraparte pulsada, para los láseres atómicos, la versión continua siguió siendo esquiva durante más de 25 años.
Estaba claro cuál era el problema: los BEC son muy frágiles y se destruyen rápidamente cuando la luz cae sobre ellos. Sin embargo, la presencia de la luz es crucial en la formación del condensado: para enfriar una sustancia hasta una millonésima de grado, es necesario enfriar sus átomos con luz láser. Como resultado, los BEC se restringieron a ráfagas fugaces, sin forma de sostenerlos coherentemente.
Un equipo de físicos de la Universidad de Amsterdam ahora ha logrado resolver el difícil problema de crear un Condensado Bose-Einstein continuo.
Florian Schreck, el líder del equipo, explica en un comunicado cuál fue el truco. “En experimentos anteriores, el enfriamiento gradual de los átomos se realizó en un solo lugar. En nuestra configuración, decidimos distribuir los pasos de enfriamiento no a lo largo del tiempo, sino en el espacio: hacemos que los átomos se muevan mientras avanzan a través de pasos de enfriamiento consecutivos. Al final, los átomos ultrafríos llegan al corazón del experimento, donde se pueden usar para formar ondas de materia coherentes en un BEC, pero mientras estos átomos se usan, nuevos átomos ya están en camino para reponer el BEC y podemos mantener el proceso en marcha, esencialmente para siempre”.
El estudio se publica en Nature.
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Ciencia
Bosques diversos son un 70% más eficaces como sumideros de carbono
Publicado
Hace 11 mesesel
noviembre 12, 2023MADRID, 10 Nov. (EUROPA PRESS) –
Los bosques mixtos son especialmente eficaces en el almacenamiento de carbono, ya que diferentes especies con rasgos complementarios pueden aumentar el almacenamiento total de carbono.
En comparación con los bosques monoespecíficos, los bosques mixtos también son más resistentes a plagas, enfermedades y perturbaciones climáticas, lo que aumenta su potencial de almacenamiento de carbono a largo plazo.
La prestación de otros servicios ecosistémicos también es mayor en los bosques de especies mixtas, y mantienen niveles más altos de biodiversidad, según un estudio publicado en la revista ‘Frontiers in Forests and Global Change’.
Aunque los beneficios de los sistemas forestales diversos son bien conocidos, los compromisos de restauración de muchos países se centran en el establecimiento de plantaciones de monocultivos.
Ante esta práctica, un equipo internacional de científicos ha comparado las reservas de carbono de los bosques plantados con especies mixtas con las reservas de carbono de los monocultivos comerciales y de mejor rendimiento, así como con la media de los monocultivos.
“Los bosques plantados diversos almacenan más carbono que los monocultivos: más del 70% –afirma la doctora Emily Warner, investigadora postdoctoral en ecología y ciencias de la biodiversidad del Departamento de Biología de la Universidad de Oxford (Reino Unido) y primera autora del estudio–. También hallamos el mayor aumento del almacenamiento de carbono en relación con los monocultivos en las mezclas de cuatro especies”.
Los investigadores analizaron estudios publicados desde 1975 que comparaban directamente el almacenamiento de carbono en bosques mixtos y monoespecíficos, y lo combinaron con datos inéditos de una red mundial de experimentos de diversidad arbórea.
“Queríamos reunir y evaluar las pruebas existentes para determinar si la diversificación forestal proporciona beneficios en el almacenamiento de carbono”, explica Warner.
La riqueza de especies de los bosques plantados mixtos evaluados en el estudio oscilaba entre dos y seis especies. En el conjunto de datos con el que trabajaron los científicos, las mezclas de cuatro especies fueron los sumideros de carbono más eficaces.
Una de esas mezclas estaba compuesta por diferentes árboles de hoja ancha que pueden encontrarse en toda Europa. Las mezclas con dos especies también tenían mayores reservas de carbono sobre el suelo que los monocultivos y almacenaban hasta un 35% más de carbono. Sin embargo, los bosques compuestos por seis especies no mostraron ninguna ventaja clara frente a los monocultivos.
En consecuencia, los investigadores pudieron demostrar que la diversificación de los bosques aumenta el almacenamiento de carbono. En conjunto, las reservas de carbono por encima del suelo en los bosques mixtos eran un 70% superiores a las del monocultivo medio.
También descubrieron que los bosques mixtos tenían un 77% más de reservas de carbono que los monocultivos comerciales, compuestos por especies criadas para ser especialmente productivas.
“A medida que crece el interés por la plantación de árboles, nuestro estudio pone de relieve que las plantaciones de especies mixtas aumentarían el almacenamiento de carbono junto con otros beneficios de la diversificación de los bosques plantados”, afirma la doctora Susan Cook-Patton, científica experta en restauración forestal de The Nature Conservancy y colaboradora en el estudio.
Los resultados son especialmente relevantes para los gestores forestales, ya que demuestran que existe un incentivo de productividad para diversificar las nuevas plantaciones forestales, señalan los investigadores.
Aunque demuestran que los bosques mixtos tienen un mayor potencial para almacenar más carbono, los investigadores advierten de que su estudio no está exento de limitaciones, como la escasez general de estudios sobre bosques mixtos frente a monocultivos, en particular estudios de bosques más antiguos y con mayores niveles de diversidad arbórea.
“Este estudio demuestra el potencial de diversificación de los bosques plantados y también la necesidad de datos experimentales a largo plazo para explorar los mecanismos que subyacen a nuestros resultados”, afirma Warner.
“Es urgente explorar más a fondo cómo cambian los beneficios de la diversificación en cuanto al almacenamiento de carbono en función de factores como la ubicación, las especies utilizadas y la edad del bosque”, alienta.
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Ciencia
Predicen que hay un planeta como la Tierra en el cinturón de Kuiper
Publicado
Hace 1 añoel
septiembre 9, 2023MADRID, 8 Sep. (EUROPA PRESS) –
Investigadores japoneses predicen, basándose en simulaciones por ordenador, la probable existencia de un planeta similar a la Tierra en el lejano cinturón de Kuiper.
Hay muchas anomalías inexplicables en las órbitas y la distribución de los objetos transneptunianos, pequeños cuerpos celestes ubicados en los confines del sistema solar. Ahora, basándose en simulaciones detalladas por computadora del sistema solar exterior temprano, científicos liderados desde la Universidad de Kindai predicen la posibilidad de que un planeta similar a la Tierra no descubierto más allá de Neptuno orbite alrededor del Sol. Si esta predicción se hiciera realidad, podría revolucionar nuestra comprensión de la historia del sistema solar, afirma la universidad en un comunicado.
Como su nombre indica, los TNO son pequeños cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol a una distancia promedio mayor que la órbita de Neptuno. En particular, el lejano Cinturón de Kuiper, la región situada a más de 7.500 millones de kilómetros (o 50 unidades astronómicas) del Sol, contiene muchos TNO. Si bien estos objetos representan los restos de formación planetaria en el sistema solar exterior, sus órbitas y distribución bien podrían revelar la presencia de planetas no descubiertos.
En un estudio publicado en The Astronomical Journal, el profesor asociado Patryk Sofia Lykawka de la Universidad de Kindai en Japón y el profesor asociado Takashi Ito del Centro de Astrofísica Computacional del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (CfCA/NAOJ) abordó este rompecabezas. Basándose en el análisis teórico de las observaciones junto con simulaciones por computadora de última generación, llegaron a la sorprendente conclusión de que un planeta similar a la Tierra (un planeta entre 1,5 y 3 veces más masivo que la Tierra) puede estar acechando en el distante Cinturón de Kuiper.
Los investigadores comenzaron analizando en detalle la estructura orbital del lejano Cinturón de Kuiper, que presenta varias anomalías inexplicables. Por ejemplo, existe una gran población de TNO desprendidos, cuyas órbitas están más allá de la influencia gravitacional de Neptuno. Además, hay un número significativo de TNO con órbitas muy inclinadas junto con una población de “TNO extremos” cuyas órbitas son extremadamente difíciles de explicar con los modelos actuales para la formación del sistema solar y el Cinturón de Kuiper.
Basándose en estos análisis, los investigadores teorizaron que otro planeta además de los cuatro gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) debió haber influido en la formación del cinturón de Kuiper. Para probar su hipótesis, llevaron a cabo una multitud de simulaciones por computadora utilizando las computadoras de investigación instaladas en el laboratorio de Lykawka y el grupo de PC de propósito general en NAOJ, utilizando modelos del sistema solar primitivo que existió hace unos 4.500 millones de años.
Aquí, los investigadores consideraron las interacciones entre los cuatro planetas gigantes, un hipotético planeta del Cinturón de Kuiper y un disco de pequeños objetos que representan el distante Cinturón de Kuiper primordial. Después de completar cada simulación, las poblaciones resultantes de TNO después del lapso de 4.500 millones de años se compararon con las recopiladas a partir de observaciones modernas para ver si alguno de los modelos explicaba las anomalías en el distante Cinturón de Kuiper.
Sorprendentemente, los mejores resultados de la simulación sugirieron que debería haber un planeta no descubierto con una masa entre 1,5 y 3 veces la de la Tierra orbitando alrededor del Sol a distancias entre aproximadamente 200 y 500 (o incluso *200-800) unidades astronómicas. Gracias a su masa palpable y a una órbita inclinada de unos 30°, un planeta así podría haber generado un gran número de TNO desprendidos, los TNO muy inclinados, así como los TNO extremos con órbitas peculiares, en línea con nuestras observaciones actuales.
NUEVE PLANETAS
El descubrimiento de un nuevo planeta similar a la Tierra en el sistema solar tendría sin duda profundas implicaciones, como explica el Dr. Lykawka: “En primer lugar, el sistema solar volvería a tener oficialmente nueve planetas. Además, al igual que lo que ocurrió en 2006, cuando Plutón fue Degradados de la categoría de planeta, necesitaríamos refinar la definición de “planeta”, ya que un planeta similar a la Tierra ubicado mucho más allá de Neptuno probablemente pertenecería a una nueva clase de planetas. Finalmente, nuestras teorías sobre el sistema solar y la formación de planetas También necesito revisión.”
Según el Dr. Lykawka, futuros estudios astronómicos japoneses o internacionales podrían detectar este nuevo planeta en menos de una década. En el proceso se podrían descubrir muchos nuevos TNO extremos, lo que proporcionaría información valiosa sobre la región transneptuniana.
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Ciencia
Un error de cálculo frustra el regreso de Rusia a la Luna
Publicado
Hace 1 añoel
agosto 20, 2023MADRID, 20 Ago. (EUROPA PRESS) –
La misión Luna 25 de Roscosmos, que se encontraba en órbita lunar para aterrizar en el polo sur del satélite en los próximos días ha terminado estrellándose contra la superficie de la Luna..
El 19 de agosto, de acuerdo con el programa de vuelo de la nave espacial, primera lanzada por Rusia en 50 años a la superficie de la Luna, estaba previsto emitir un impulso para formar su órbita elíptica previa al aterrizaje. Aproximadamente a las 11.57 UTC, se interrumpió la comunicación con la nave espacial Luna-25, informó este domingo la agencia espacial rusa, Roscosmos, en su canal de Telegram..
Las gestiones realizadas el 19 y 20 de agosto para buscar el aparato y entrar en contacto con él “no dieron ningún resultado”. Según los resultados de un análisis preliminar, “debido a la desviación de los parámetros reales del impulso de los calculados el dispositivo cambió a una órbita fuera de diseño y dejó de existir como resultado de una colisión con la superficie lunar”.
Una comisión interdepartamental especialmente formada se ocupará de las cuestiones de esclarecimiento de las razones de la pérdida de la Luna, añadió la misma fuente..
Lanzada el 10 de agosto, Luna 25, primera misión lunar rusa desde Luna-24 en 1976, cuando Rusia era parte de la Unión Soviética, alcanzó con éxito la órbita lunar el 16 de agosto, sumándose a la india Chandrayaan 3 en el objetivo de ser la primera en posarse en el polo sur lunar a fines de agosto. Se trata de una zona de máximo interés para la instalación de bases habitadas en la Luna, por la presencia de hielo de agua en sus cráteres. El plan de Roscosmos era realizar el aterrizaje entre el 23 y el 25 de agosto.
Una vez en la Luna, esta misión tenía previsto estudiar el suelo lunar y la exosfera, parte de la muy delgada atmósfera de la Luna. La nave espacial también estaba equipada con un brazo robótico para recolectar muestras de suelo para su análisis, y sus experimentos estaban previstos que se prolongasen durante un año.
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