Física

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Tras la pista del Boson de Higgs

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Tras la pista del Boson de Higgs

El 4 de julio de 2012, los experimentos de ATLAS y CMS en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN anunciaron que cada uno había observado de manera independiente una nueva partícula con una masa de alrededor de 126 GeV. Esta partícula era susceptible de ser el bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar. Por "el descubrimiento teórico de un mecanismo que contribuye a nuestro entendimiento del origen de las partículas subatómica con masa", uno de los hallazgos más importantes de los últimos tiempos, sus descubridores recibieron el Premio Nobel de Física en 2013. No obstante pese a tratarse de un hallazgo tremendamente importante, todavía permanece la cuestión de si se trata del bosón de Higgs o alguna de las demás partículas predichas por modelos que van mucho más allá del modelo estandart.

Foto: CERN

Calor y frío extremos

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Calor y frío extremos

Hemos hablado antes de las temperaturas de -271,3 ºC alcanzadas por el sistema de refrigeración del LHC; esta temperatura es incluso inferior a la del espacio exterior. Sin embargo, cuando colisionan, por ejemplo, dos haces de iones de plomo, concentradas en un minúsculo espacio, también se generan temperaturas unas 100.000 veces más calientes que el corazón del sol . Esto nos da una idea del increíble desarrollo necesario para el funcionamiento de un acelerador de partículas.

Foto: CERN

Un lugar muy vacio

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Un lugar muy vacio

El LHC es a su vez, el lugar más vacío del sistema solar. Esto es indispensable para evitar que las partículas al ser aceleradas para su estudio, choquen con otras moléculas de gas. El vacío en su interior es similar al que encontramos en el espacio interplanetario.

Foto: CERN

Velocidad de vértigo

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Velocidad de vértigo

El del LHC es también el circuito en el que se alcanzan las velocidades más altas del mundo. En él, los científicos han logrado acelerar partículas hasta el 99.9999991% de la velocidad de la luz, el límite de velocidad en el universo.

Foto: CERN

El frigorífico más grande del mundo

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El frigorífico más grande del mundo

No solo se trata del mayor acelerador de partículas, si no también del "frigorífico" más grande del mundo. En el interior del LHC las temperaturas alcanzadas son astronómicas, y para su correcto funcionamiento, los imanes que lo conforman deben permanecer,  en ocasiones, a temperaturas de -271,3 ºC, para lo que se emplean toneladas de nitrógeno líquido y helio.

Foto: CERN

Un desafío a la gravedad

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Un desafío a la gravedad

Los imanes del LHC generan campos magnéticos 100.000 veces más potentes que la fuerza gravitacional de la Tierra

Foto: CERN

El acelerador de aceleradores

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El acelerador de aceleradores

Enterrado bajo tierra, el LHC es un ambicioso proyecto de ingeniería. Se trata del mayor acelerador de partículas jamás construido: su circunferencia se extiende a lo largo de 26.659 metros y contiene 9.300 imanes en su interior.

Foto: CERN

Proyecto ALICE

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Proyecto ALICE

ALICE -Un Gran Experimento de Colisionador de Iones- es un detector de iones pesados ​​en el anillo del Gran Colisionador de Hadrones. Toda la materia ordinaria en el universo de hoy está compuesta de átomos. Cada átomo contiene un núcleo compuesto por protones y neutrones -excepto el hidrógeno, que no tiene neutrones-, rodeado por una nube de electrones. Los protones y neutrones a su vez están hechos de quarks unidos por otras partículas llamadas gluones. ALICE está diseñado para estudiar la física de la materia que interactúa fuertemente en densidades de energía extremas, donde se forma una fase de materia llamada plasma de quark-gluón, un estado de la materia que se cree que se formó justo después del Big Bang.

Foto: CERN

Proyecto ATLAS

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Proyecto ATLAS

Los años venideros serán emocionantes ya que ATLAS lleva la física experimental a territorios inexplorados, tal vez con nuevos procesos y partículas que podrían cambiar nuestra comprensión de la energía y la materia. Los físicos de ATLAS evalúan las predicciones del Modelo Estándar, que resume nuestra comprensión actual de cuáles son los componentes básicos de la materia y cómo interactúan.

Foto: CERN

Proyecto CMS

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Proyecto CMS

El Proyecto CMS -Compact Muon Solenoid- consiste en uno de los detectores del Gran Colisionador de Hadrones. Tiene asociado un amplio programa de física que abarca desde el estudio del Modelo Estándar -incluido el bosón de Higgs- hasta la búsqueda da materia oscura. Aunque tiene los mismos objetivos científicos que el experimento ATLAS, utiliza diferentes soluciones técnicas y un diseño de sistema de imanes diferente. El detector CMS está construido alrededor de un gran imán de solenoide, que genera un campo de 4 teslas, unas 100.000 veces el campo magnético de la Tierra.

Foto: CERN

Proyecto LHCb

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Proyecto LHCb

El experimento Large Hadron Collider beauty -LHCb- se especializa en investigar las leves diferencias entre materia y antimateria estudiando un tipo de partícula llamada "quark de belleza" o "b quark". Su objetivo es arrojar luz sobre por qué vivimos en un universo que parece estar compuesto casi por completo de materia, pero no antimateria.

Foto: CERN

La conferencia de Solvay, Bruselas, 1927

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La conferencia de Solvay, Bruselas, 1927

De atrás hacia adelante y de derecha a izquierda: Auguste Piccard, Émile Henriot, Paul Ehrenfest, Édouard Herzen, Théophile de Donder, Erwin Schrödinger, Jules-Émile Verschaffelt, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Ralph Howard Fowler, Léon Brillouin, Peter Debye, Martin Knudsen, William Lawrence Bragg, Hendrik Anthony Kramers, Paul Dirac, Arthur Compton, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr, Irving Langmuir, Max Planck, Marie Skłodowska Curie, Hendrik Lorentz, Albert Einstein, Paul Langevin, Charles-Eugène Guye, Charles Thomson Rees Wilson, Owen Willans Richardson 

Joliot-Curie. Irène Joliot-Curie, Premio Nobel de Física

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Irène Joliot-Curie, Premio Nobel de Física

Parecía que Irène Joliot-Curie estaba destinada a seguir los pasos de su madre (a la izquierda en la imagen). Se licenció en Ciencias Físicas y Matemáticas y, 32 años más tarde que Marie Curie lo consiguiera por primera vez, también ella fue galardonada con el Premio Nobel de Física. En este caso por descubrir la radiactividad artificial. Irène fue una mujer comprometida políticamente, luchó por sus convicciones formando parte de movimientos pacifistas y contribuyendo a concienciar a la sociedad de los peligros del uso de la energía atómica con finalidades destructivas.

Foto: AP images

Marie Curie. Marie Curie, Premio Nobel de Física y de Química

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Marie Curie, Premio Nobel de Física y de Química

Es uno de los nombres más célebres de la exposición y la primera mujer de la historia en conseguir el reconocimiento de los Premios Nobel. Licenciada en Ciencias Físicas y Matemáticas, Maria Slodowska Curie descubrió dos nuevos elementos químicos, el polonio y el radio, trabajando junto a su marido, Pierre Curie, lo que les valió el Premio Nobel de Física en el año 1903. Años más tarde lograría el Premio Nobel de Química, convirtiéndose en la primera persona en recibir el galardón en dos ocasiones.

Foto: Gtres

nobeldefisica1. Anuncio de los ganadores

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Anuncio de los ganadores

Göran K. Hansson, el secretario general de la Real Academia de las Ciencias de Suecia, anuncia a los ganadores del Premio Nobel de Física de 2017: Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne, el 3 de octubre de 2017. Los tres físicos norteamericanos han sido premiados "por sus decisivas contribuciones al detector LIGO y a la observación de las ondas gravitacionales".

Foto: Jessica Gow / TT via AP / Gtres

nobeldefisica2. Rainer Weiss y Kip Thorne

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Rainer Weiss y Kip Thorne

Rainer Weiss, a la izquierda, y Kip S. Thorne, a la derecha, dos de los tres ganadores del Premio Nobel de Física de 2017 en una fotografía de febrero de 2016.

Foto: Andrew Harnik, FILE / AP Photo / Gtres

Ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales

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Las ondas gravitacionales

El hallazgo científico del año. El Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO) anunció a comienzos de 2016 que "se ha detectado una señal correspondiente a una onda gravitacional producida por la fusión de dos agujeros negros". Estas ondas habían sido predichas por Albert Einstein en 1916 como una consecuencia de su teoría, pero hasta el momento solamente se habían podido detectar indicios indirectos de su existencia. En verano se anunció la detección de una segunda señal de ondas gravitacionales, que se había originado en el espacio exterior. "El universo era opaco a la luz durante los primeros 380.000 años aproximadamente, pero las ondas gravitatorias lo atravesaron y esta es nuestra única herramienta potencial para indagar en el principio del tiempo", dice Salvatore Vitale, del equipo de científicos de LIGO. Más información aquí y aquí.

Imagen: LIGO / T. Pyle

estrellaneutrones1. Polarización de la luz

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Polarización de la luz

Esta ilustración muestra cómo la luz proveniente de la superficie de una estrella de neutrones muy magnética (izquierda) se convierte en polarizada linealmente a medida que viaja por el vacío del espacio cercano a la estrella, en su camino hacia el observador situado en la Tierra (derecha). La polarización de la luz observada en el campo magnético extremadamente fuerte sugiere que el espacio vacío alrededor de la estrella de neutrones está sujeto a un efecto cuántico conocido como birrefringencia de vacío, una predicción de la electrodinámica cuántica. Este efecto fue predicho en la década de 1930, pero no se había observado antes. Las direcciones magnéticas y las del campo eléctrico se muestran con las líneas rojas y azules. Las simulaciones realizadas por Roberto Taverna y Denis González Caniulef muestran cómo estas se alinean a lo largo de una dirección preferida a medida que la luz pasa a través de la región que rodea a la estrella de neutrones.

Imagen: ESO / L. Calçada

Representación artística de la misión AIM

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Representación artística de la misión AIM

Foto: ESA

Einstein

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Einstein

Iridis © Robert Smith

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Iridis © Robert Smith

Fotografía ganadora en la categoría "Ámbito robótico":

Esta imagen compuesta compara la espectroscopía de dos nebulosas, la del Ojo de Gato en la parte superior, y la Nebulosa del Anillo, abajo. La espectroscopía se utiliza para analizar estrellas y nebulosas, e implica la división de la luz de un objeto en colores individuales, al igual que cuando la luz blanca pasa a través de un prisma para formar un arco iris. Esta imagen muestra que las diferentes partes de las dos nebulosas emiten diferentes tipos de luz.

 

Una erupción solar más grande que la Tierra

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Una erupción solar más grande que la Tierra

Foto: SOHO/ ESA / NASA

ondas1. Fusión de dos agujeros negros

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Fusión de dos agujeros negros

La ilustración muestra la fusión de los dos agujeros negros detectados por LIGO el 26 de diciembre de 2015. Los dos agujeros negros se orbitaron mutuamente a gran velocidad, hasta que acabaron fusionándose y transformándose en un único agujero negro con un tamaño de 21 soles como el nuestro.

Imagen: LIGO / T. Pyle

ondas2. 26 de diciembre de 2015

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26 de diciembre de 2015

La segunda señal de ondas gravitacionales fue captada el 26 de diciembre de 2015 y anunciada el 15 de junio de 2016.

Imagen: LIGO

ondas3. Frecuencia de la señal

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Frecuencia de la señal

Frecuencia en hercios de la segunda señal captada en diciembre de 2015, bastante más débil que la primera.

Imagen: LIGO

ondas4. Un tamaño monstruoso

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Un tamaño monstruoso

El agujero negro resultante de la fusión adquirió un tamaño monstruoso de 21 soles como el nuestro.

Imagen: LIGO

 Simulación digital de un agujero negro supermasivo

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Simulación digital de un agujero negro supermasivo

NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

 Simulación digital de un agujero negro supermasivo

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Simulación digital de un agujero negro supermasivo

NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI)

Isaac Newton

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Isaac Newton

Retrato de Isaac Newton en su madurez. Oleo realizado por Sir Godfrey Kneller en 1702. Galeria Nacional de Retratos, Londres.

 

El tratado que cambió la ciencia

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El tratado que cambió la ciencia

En las tres primeras páginas de su obra Principia, Newton agradece a su amigo Halley su insistencia para que la publicase. Esta es la portada del libro publicado en 1687.

British Library

Real observatorio de Greenwich

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Real observatorio de Greenwich

Isaac Newton tuvo algunas diferencias de índole científica con John Flamsteed, que era el director del observatorio de Greenwich y astrónomo real.

Laurie Noble

El alma máter de Newton

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El alma máter de Newton

El joven Isaac Newton se formó en el Trinity College de la Universidad de Cambridge, donde ejercería largos años como catedrático de matemáticas. En la imagen, el gran patio de este colegio.

Newton y la manzana

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Newton y la manzana

En sus últimos años Newton gustaba de contar la historia de la manzana que al caer le habría inspirado la ley de la gravedad, según representa Robert Hannah en este óleo. Siglo XIX.

Bridgeman

Una guardería de estrellas en la Vía Lactea. Una guardería de estrellas en la Vía Láctea

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Una guardería de estrellas en la Vía Láctea

Observatorio espacial Herschell / ESA

Campos magnéticos solares

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Campos magnéticos solares

NASA/SDO/AIA/LMSAL

"Estructuras vivas"

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"Estructuras vivas"

Johannes Overvelde/SEAS

Asteroides en el Sistema Solar

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Asteroides en el Sistema Solar

El punto blanco central representa el sol; los demás, Mercurio, Venus, la Tierra, Marte y  Júpiter respectivamente. Los puntos azules son asteroides cuyas órbitas no interferirían con la terrestre; al contrario que los puntos amarillos, los cuales representan asteroides cuya trayectoria se cruzaría con la de la Tierra.

 

Pan-STARRS / Nick Kaiser

universo. El andamiaje invisible del espacio

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El andamiaje invisible del espacio

No podemos detectar la materia oscura, pero su gravedad modela lo que vemos desde nuestro punto de observación en el interior de la Vía Láctea. Esta simulación de nuestro vecindario cósmico visto desde fuera reconstruye la red de materia oscura que ha conducido a las galaxias hasta sus posiciones actuales. En los puntos donde se entrecruzan filamentos de materia oscura, se agrupan las galaxias. El cúmulo de Virgo, por sí solo, contiene miles de ellas.


 

Simulación y reconstrucción: Steffen Hess y Francisco-Shu Kitaura, Instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam. Visualización: Tom Abel y Ralf Kaehler

MM8328 140728 1773. ¿El primero en captar materia oscura en la Tierra?

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¿El primero en captar materia oscura en la Tierra?

El DEAP-3600, quizás el detector de materia oscura más sensible existente hasta ahora, fue instalado el año pasado a más de 1.500 metros de profundidad en una mina de níquel de Ontario. Su conjunto esférico de sensores de luz apunta hacia dentro, en dirección al núcleo de argón líquido. Se espera que las partículas de materia oscura que choquen con los átomos de argón produzcan diminutos destellos de luz.

Foto: Robert Clark

11-0222-02D hr. Estudio de la repulsión cósmica

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Estudio de la repulsión cósmica

Se prevé que la cámara de 570 megapíxeles del Estudio de la Energía Oscura (Dark Energy Survey) capte imágenes de 300 millones de galaxias en cinco años. Al captar objetos situados a 8.000 millones de años luz, se verá con qué ritmo se expandía el universo hace miles de millones de años, cuando se cree comenzó la aceleración causada por la energía oscura.

 

Foto: Reidar Hahn, Fermilab

DECAM 154956 128 2. Estudio de la repulsión cósmica

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Estudio de la repulsión cósmica

El Estudio de la Energía Oscura (Dark Energy Survey) cartografiará una octava parte del cielo en alta resolución. Una de las galaxias captadas es NGC 1365, o Gran Galaxia Espiral Barrada, situada en el cúmulo de Fornax, a 56 millones de años luz de distancia.
 

Foto: Dark Energy Survey

ngm first stars 04 highres. Muerte de una estrella primitiva

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Muerte de una estrella primitiva

Una de las primeras estrellas del universo estalla, se expande a través de su halo invisible de materia oscura y siembra el espacio de carbono, oxígeno y otros elementos. Esta simulación por ordenador indica que las estrellas quizá no se habrían formado, ni menos aún lo habrían hecho tan pronto (100 millones de años después del big bang), de no haber sido por la fuerza gravitatoria generada por abundante materia oscura, cuya naturaleza se ignora.


 

Foto: Tom Abel y Ralf Kaehler, Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología, Universidad Stanford

MM8328 20140619 00423. Detectar lo (casi) indetectable

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Detectar lo (casi) indetectable

En una sala estéril de la Universidad Stanford, John Mark Kreikebaum inspecciona discos de silicona que quizás algún día registren la sutil señal energética de las partículas de materia oscura, que pese a considerarse ubicuas, aún no se han observado. Para protegerlos del ruido de los rayos cósmicos, los discos se instalarán en una mina profunda. «Cuando fabricas un detector muy sensible, es normal que detecte muchas cosas», dice Matt Cherry, de Stanford.

Foto: Robert Clark

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