ENTRELAZAMIENTO CUANTICO

FÍSICA

Espectacular entrelazamiento cuántico entre fotones en tres lugares distintos

Por primera vez, se ha demostrado la distribución de tres fotones entrelazados cuánticamente en tres lugares diferentes, separados por varios centenares de metros.

La proeza la ha logrado un equipo de físicos del Instituto de Computación Cuántica (IQC) en la Universidad de Waterloo en Canadá.

Foto de la zona donde se hizo el experimento, con indicaciones de la posición del tejado del laboratorio y la ubicación de los camiones, así como las distancias. Un tráiler estaba a 772 metros del laboratorio, y el otro a 686. (Imagen: Universidad de Waterloo)

El entrelazamiento cuántico, descrito en una ocasión por Einstein como "acción fantasmal a distancia", es un fenómeno de la mecánica cuántica en el que existe una correlación muy fuerte entre las partículas cuánticas implicadas. Estos sistemas cuánticos no pueden describirse independientemente uno de otro, ni siquiera aunque estén separados por grandes distancias. Esto parece desafiar lo que Einstein llamó "el principio de acción local", la regla que indica que los objetos muy alejados unos de otros remotos no pueden influenciarse mutuamente de manera directa, y que un objeto está influenciado directamente sólo por los objetos de su entorno inmediato. Mediante la medición de estas correlaciones, los autores del experimento han logrado demostrar esta aparente propiedad que las partículas entrelazadas cuánticamente tienen para influirse mutuamente en sus respectivos estados, incluso cuando están separadas por grandes distancias.

Para probar más allá de toda duda que no hubiera variables locales ocultas que fueran responsables de la correlación entre los tres fotones, el equipo de Thomas Jennewein y Kevin Resch necesitaba separar a los fotones entrelazados de una manera que no permitiera que una señal coordinase el comportamiento de los fotones. Los investigadores lo hicieron emitiendo los fotones entrelazados desde el tejado del laboratorio, hacia grandes camiones con remolque, de tipo tráiler, equipados con instrumental científico y aparcados en sitios ubicados a varios cientos de metros del laboratorio.

Cada remolque contenía detectores, dispositivos de marcación de tiempo y generadores de números aleatorios.

Los generadores de números aleatorios determinaban cómo se mediría el fotón en cada remolque, de forma independiente. Los dispositivos de marcación de tiempo garantizaban que las mediciones se hicieran en una ventana de tiempo muy pequeña, es decir, sin que ninguna información pudiera ser transmitida a tiempo de un lugar a otro durante el período de medición.

El experimento demostró que las tres partículas seguían entrelazadas cuánticamente a pesar de su distribución en tres lugares distintos.

EL ECO DEL BIG BANG

COSMOLOGÍA

Dudas sobre el descubrimiento del eco del Big Bang

--Cuando el pasado mes de marzo los investigadores que trabajan con el radiotelescopio BICEP2 en el Polo Sur informaron de la observación de unos ‘remolinos’ o señales de polarización relacionadas con las ondas gravitacionales de los inicios del Big Bang, el hallazgo se valoró como uno de los grandes descubrimientos cosmológicos de la década.

Sin embargo, ahora parece que han surgido discrepancias sobre los datos. Al menos así lo aseguran en internet algunos expertos, como Adam Falkowski, del Laboratorio de Física Teórica de Orsay (Francia) y autor del blog Résonaances, donde plantea sus dudas. La revista Science se hace eco esta semana de la polémica.

La clave de la cuestión está en algunos datos que se tomaron como referencia para las observaciones. Los investigadores de BICEP2 mapearon la polarización de la señal de fondo cósmico de microondas (CMB) en una porción de cielo, pero para estudiar bien esa señal primero había que retirar del ‘primer plano’ las microondas generadas por el polvo de nuestra galaxia.

Esto es lo que se podría haber hecho de forma incorrecta, según Falkowski. Para restar ese primer plano galáctico, los investigadores confiaron en uno de los mapas que ha generado el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA), que ha cartografiado el fondo cósmico de microondas de todo el cielo desde 2009 hasta el año pasado, aunque los datos definitivos todavía no se han publicado.

Los ‘remolinos’ de la controversia, que, según algunos rumores, podrían estar afectados por señales de nuestra propia galaxia. (Foto: BICEP2-Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Ese mapa podría contener un brillo brumoso, en gran parte no polarizado, de otras galaxias, que puede desvirtuar los datos de polarización ofreciendo valores que no son reales. Y si se ha usado ese mapa sin considerar estos efectos o sin descartar la influencia del primer plano galáctico, se podrían haber generado señales falsas en los resultados, según Falkowski, quien dice a Science: "Aparentemente, hay algo que necesita ser corregido”.

Los investigadores de BICEP2 no están de acuerdo, aunque Clement Pryke, cosmólogo de la Universidad de Minnesota (EE UU) y un coautor principal del trabajo, reconoce que el mapa del primer plano es un tema importante y espinoso.

“Parte del problema es que el equipo de Planck no ha facilitado los datos del primer plano en bruto”, comenta. Por este motivo, tuvieron que hacer lo que pudieron con un archivo PDF del mapa del satélite, presentado en una conferencia. Además, Pryke explica que ha mantenido conversaciones con los miembros de Planck y no queda claro lo que realmente muestra la trama de las imágenes facilitadas.
 
Falkowski sugiere en su blog que el equipo BICEP2 admite haber cometido un error, pero Pryke dice que es “totalmente falso". De momento, el equipo BICEP2 no va a revisar o retractarse de su trabajo, que ya ha publicado en el servidor arXiv donde se sitúan  los estudios para su publicación definitiva en las revistas científicas. "Seguimos siendo fieles a nuestro trabajo", subraya Pryke.
 
Hasta ahora la comunidad científica esperaba el mapa final de polarización del CMB que el equipo de Planck tiene previsto presentar en octubre, para ver si reproducía los espectaculares resultados de BICEP2. Ahora, sin embargo, también se estará muy pendiente del mapa final de Planck sobre el fondo galáctico, que saldrá al mismo tiempo, y que podría hacer que las señales de BICEP2 ‘se desvanezcan’. De momento, el satélite ha facilitado la huella magnética de nuestra galaxia. (Fuente: SINC)

ENERGIA EOLICA "AEROGENERADORES"

INGENIERÍA

Aerogeneradores flotando en el aire

Un innovador diseño de turbina eólica, capaz de flotar en el aire al estar instalada en un globo especial con forma de cilindro, permite disponer de un aerogenerador fácil de transportar, a diferencia de las torres plantadas en tierra, y aprovecha la mayor fuerza y estabilidad que suelen poseer los vientos a gran altura, sin tener que construir torres altísimas. De hecho, los aerogeneradores de este tipo pueden operar a mayor altura que las torres eólicas más altas que existen.

Los aerogeneradores aerostáticos de la empresa Altaeros Energies, fundada por Ben Glass y Adam Rein, dos antiguos alumnos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, son los primeros comerciales de su clase que se han creado en el mundo.

Estos aerogeneradores usan una envoltura en forma de cilindro llena de helio, para flotar a una altura tan elevada como la de un rascacielos y capturar los vientos más fuertes y estables disponibles a esa altitud.

El sistema llamado BAT, que ha demostrado producir el doble de energía que las turbinas de tamaño parecido montadas en torres, está ahora preparándose para entrar en funcionamiento en una zona rural de Alaska, Estados Unidos.

Rodeado por un armazón circular inflable de 10,7 metros de largo (35 pies), hecho del mismo tejido de gran duración utilizado en zepelines y velas de barco, el BAT se mantiene a una altitud de entre 300 y 600 metros aproximadamente (entre 1.000 y 2.000 pies), donde los vientos soplan con una fuerza de cinco a ocho veces mayor, así como de un modo más continuado, que los vientos en la cima de las torres, a una altura típica de aproximadamente entre 30 y 90 metros (de 100 a 300 pies).

El aerogenerador aerostático BAT desarrollado por Altaeros Energies. (Imagen: Altaeros Energies)

Tres cables conectan el BAT a una estación terrestre giratoria, ajustando de manera automática su altitud para obtener los vientos más fuertes posible. La energía generada por la turbina desciende por uno de los cables hasta la estación terrestre, desde donde la electricidad se suministra allá donde se la necesite.

El próximo año, el BAT ensayará su capacidad de energizar pequeñas redes eléctricas en un lugar al sur de Fairbanks, Alaska, en una prueba de 18 meses. La población en la Alaska rural depende de generadores eléctricos alimentados por combustibles fósiles para obtener su electricidad, pagando hasta 1 dólar por kilovatio-hora de electricidad. El BAT, que tiene una capacidad de 30 kilovatios, aspira a rebajar el coste del kilovatio-hora hasta unos 18 centavos.

A una altitud de 300 metros, el proyecto piloto a escala comercial del BAT en Alaska será 83 metros (275 pies) más alto que la turbina eólica que tiene actualmente el récord, la Vestas V164-8.0-MW. Vestas instaló recientemente su primer prototipo en el Centro Nacional Danés de Ensayos para Grandes Turbinas Eólicas, en Østerild, con una altura del eje de 140 metros (460 pies) y unas palas cuyas puntas alcanzan los 219 metros de altura (720 pies).

A pesar de su eficiencia, el BAT no está diseñado para reemplazar las turbinas convencionales montadas en torres, sino más bien para llevar la energía eólica a áreas remotas desconectadas de las grandes redes eléctricas, donde las torres eólicas no son prácticas o factibles económicamente. La construcción de turbinas eólicas convencionales, por ejemplo, necesita de toneladas de hormigón y el uso de grúas, que pueden ser difíciles de maniobrar en ciertos sitios. El BAT modular se puede transportar, desmontado en dos camiones, y al llegar al sitio de su despliegue, basta con inflarlo y dejar que él mismo se eleve en el aire, para empezar a funcionar.

En tales lugares, el abastecimiento eléctrico a menudo se ha venido realizando mediante caros generadores eléctricos alimentados con combustibles fósiles.

Los usuarios potenciales de estos nuevos aerogeneradores serían comunidades remotas e isleñas; empresas de telecomunicaciones, agrícolas, de minería o de gas y petróleo; organizaciones que prestan auxilios en casos de catástrofes; y bases militares.

Por ahora, Altaeros está centrada en poner en servicio comercial su tecnología en el citado lugar de Alaska, y después, más adelante, intentará desplegar la tecnología en otras partes del mundo.

Kepler-186f, Podria albergar vida...

Descubren un planeta del tamaño de La  Tierra que podría albergar vida Descubren un planeta del tamaño de La Tierra que podría albergar vida El planeta, designado Kepler-186f, se encuentra a 490 años luz, en la dirección de la constelación del Cisne y, según los responsables del descubrimiento, no hay otro planeta identificado que se haya acercado tanto a la descripción de un mundo habitable. El Kepler-186f se encuentra en torno a una "enana roja", o "enana M", más pequeña y fría que el Sol. Astrónomos de la Universidad Estatal de San Francisco (EE UU) y otras instituciones internacionales han descubierto un planeta rocoso del tamaño de la Tierra que se sitúa en la zona habitable de su estrella, por lo que podría tener agua líquida, según publican esta semana en la revista Science. Se llama Kepler-186f y forma parte de un conjunto de cinco planetas (denominado con las letras b, c, d y e) que orbitan su estrella enana, llamada Kepler-186. Los nombres hacen referencia a que estos objetos se han descubierto con el telescopio espacial Kepler de la NASA, que ya ha detectado otros exoplanetas con anterioridad en los que también podría haber agua líquida. En la imagen se ilustra como podría ser el paisaje de Kepler-186f y se compara nuestro sistema solar con el del exoplaneta recién descubierto. En verde, la zona de habitabilidad de ambos sistemas. De los 1.800 exoplanetas confirmados, solo 20 de ellos orbitan en la zona habitable de una estrella, con la temperatura adecuada para que el agua de la superficie no arda ni se congele. Sin embargo, los "planetas descubiertos previamente eran más grandes que La Tierra, por lo que su verdadera naturaleza era desconocida". El Kepler-186f, así, se encuentra lo suficientemente lejos de su estrella como para evitar cualquier peligro que amenazara la vida, como explosiones estelares procedentes de estrellas enanas.

Formacion de un MAGNETAR

El misterio de la formación de un magnetar, 

¿resuelto?

El misterio de la formación de un magnetar, ¿resuelto?

Los magnetares son los extraños remanentes superdensos de explosiones de supernovas. Son los imanes más potentes conocidos en el universo — millones de veces más potentes que los imanes más fuertes de la Tierra. Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos europeos cree haber hallado, por primera vez, a la estrella compañera de un magnetar. Este descubrimiento ayuda a explicar cómo se forman los magnetares — un enigma de hace 35 años — y por qué esta estrella particular no colapsó en agujero negro tal y como esperarían los astrónomos.

Cuando una estrella masiva colapsa por su propia gravedad durante una explosión de supernova, puede formar, o bien una estrella de neutrones o un agujero negro. Los magnetares son una forma inusual y muy exótica de estrella de neutrones. Como todos estos objetos extraños, son pequeños y extraordinariamente densos — una cucharadita de materia de estrella de neutrones tendría una masa de aproximadamente mil millones de toneladas — pero también tienen campos magnéticos extremadamente potentes. Las superficies de los magnetares liberan grandes cantidades de rayos gamma cuando atraviesan una etapa de ajuste repentino, conocida como un terremoto estelar (starquake), consecuencia de las enormes tensiones que tienen lugar en sus cortezas.

El cúmulo estelar Westerlund 1, situado a 16.000 años luz de la Tierra, en la constelación austral de Ara (el Altar), alberga uno de las dos docenas de magnetares conocidos en la Vía Láctea. Se llama CXOU J164710.2-455216 y ha intrigado enormemente a los astrónomos.

"En nuestro anterior trabajo demostramos que el magnetar del cúmulo Westerlund 1 debe haber nacido de la explosiva muerte de una estrella con unas 40 veces la masa del Sol. Pero este hecho representa un problema en sí mismo, ya que se supone que, tras morir, las estrellas tan masivas colapsan para formar agujeros negros, no estrellas de neutrones. No entendíamos cómo podía haberse transformado en magnetar", afirma Simon Clark, autor principal del artículo que plasma estos resultados.

Los astrónomos propusieron una solución a este misterio. Sugirieron que el magnetar se formó por las interacciones de dos estrellas muy masivas en órbita una en torno a la otra, en un sistema binario tan compacto que encajaría dentro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Pero, hasta ahora, no se había detectado ninguna estrella acompañante en la ubicación del magnetar en Westerlund 1, así que los astrónomos utilizaron el VLT para buscarlo en otras partes del cúmulo. Buscaron estrellas fugitivas — objetos que escapan del cúmulo a grandes velocidades — que podría haber sido expulsadas de la órbita por la explosión de supernova que formó al magnetar. Se descubrió que una estrella, conocida como Westerlund 1-5, parecía encajar perfectamente con lo que buscaban.

"No es sólo que esta estrella tenga la alta velocidad esperada si está siendo impulsada por una explosión de supernova, sino que además parece imposible replicar, en una estrella individual, las condiciones de baja masa, alta luminosidad y abundancia de carbono en la composición — un pista que indica que debe haberse formado, originalmente, con una compañera binaria", añade Ben Ritchie (Open University), coautor del nuevo artículo.

Este descubrimiento permitió a los astrónomos reconstruir la historia de la vida de la estrella que permitió la formación del magnetar en lugar del esperado agujero negro. En la primera etapa de este proceso, la estrella más masiva de la pareja comienza a quedarse sin combustible, transfiriendo sus capas externas a su compañera menos masiva — que está destinada a convertirse en magnetar — haciendo que gire cada vez más rápido. Esta rápida rotación parece ser el ingrediente esencial en la formación del campo magnético ultra-fuerte del magnetar.

En la segunda etapa, como resultado de esta transferencia de masa, la propia compañera llega a ser tan masiva que, a su vez, desprende una gran cantidad de la masa recientemente adquirida. Gran parte de esta masa se pierde, pero una parte pasa de nuevo a la estrella original, la que todavía hoy vemos brillando y conocemos como Westerlund 1-5.

"Este proceso de intercambio de material ha sido el que ha proporcionado a Westerlund 1-5 su firma química única, y el que ha permitido que la masa de su compañera encoja a niveles lo suficientemente bajos como para que nazca un magnetar en lugar de un agujero negro — ¡una forma de pasarse la “patata caliente” con consecuencias cósmicas!", concluye Francisco Najarro (Centro de Astrobiología, España), miembro del equipo de investigación.

Por tanto, en la receta para formar un magnetar, parece que un ingrediente fundamental es ser una de las componentes de una estrella doble. La rápida rotación generada por la transferencia de masas entre las dos estrellas parece necesaria para generar el campo magnético ultra fuerte y, posteriormente, una segunda fase de transferencia de masa permite al futuro magnetar adelgazar lo suficiente como para no colapsar en agujero negro en el momento de su muerte.