Horoscopo
Un experimento de física inteligente que produce «algo de la nada»
Una nueva teoría «detecta» la luz en la oscuridad de un vacío.
Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo con enormes cantidades de gravedad. Los científicos originalmente creían que nada podía escapar a los límites de estos objetos masivos, incluida la luz.
La naturaleza precisa de los agujeros negros ha sido cuestionada desde que la teoría de la relatividad general de Albert Einstein dio lugar a la posibilidad de su existencia. Uno de los descubrimientos más famosos fue la predicción del físico inglés Stephen Hawking de que ciertas partículas se emiten de hecho en el borde de un agujero negro.
Los físicos también han explorado cómo funcionan las aspiradoras. A principios de la década de 1970, mientras Hawking describía cómo la luz puede escapar de la atracción gravitacional de un agujero negro, el físico canadiense William Unruh propuso que un fotodetector acelerado lo suficientemente rápido podría «ver» la luz en el vacío.
Una nueva investigación de Dartmouth avanza estas teorías al detallar una forma de producir y detectar luz que antes se consideraba no observable.
“En el experimento propuesto, que se muestra aquí, una membrana de diamante sintético del tamaño de un sello postal que contiene detectores de luz a base de nitrógeno se suspende en una caja de metal sobreenfriada que crea un vacío. La membrana, que actúa como un trampolín cautivo, se acelera a velocidades masivas, produciendo fotones. Crédito: Animación de LaDarius Dennison / Dartmouth College
«En el día a día, los resultados parecen sugerir sorprendentemente la capacidad de producir luz a partir del vacío», dijo Miles Blencowe, profesor emérito de física de Eleanor y A. Kelvin Smith en Dartmouth e investigador principal del estudio. “Básicamente producimos algo desde cero; la idea de eso es realmente genial.
En la física clásica, se considera que el vacío es la ausencia de materia, luz y energía. En física cuántica, el vacío no está tan vacío, sino que está lleno de fotones que fluctúan dentro y fuera de la existencia. Sin embargo, esta luz es prácticamente imposible de medir.
Parte de la teoría de la relatividad general de Einstein, el «principio de equivalencia», vincula la predicción de Hawking de la radiación de los agujeros negros con la predicción de Unruh de la aceleración de los fotodetectores que ven la luz. L’équivalence dit que la gravité et l’accélération sont fondamentalement indiscernables : une personne dans un ascenseur sans fenêtre et en accélération ne serait pas en mesure de déterminer si elles subissent l’action de la gravité, d’une force d’inertie ou de los dos.
Por lo tanto, si la gravedad de los agujeros negros puede crear fotones en el vacío, también puede hacerlo la aceleración.
Con la ciencia ya demostrando que es posible observar la luz en el vacío, el equipo de Dartmouth se propuso encontrar una forma práctica de detectar fotones.
Miles Blencowe de Dartmouth, profesor emérito de física Eleanor y A. Kelvin Smith, y Hui Wang, investigador postdoctoral, describieron un experimento que podría permitir a los investigadores producir y detectar luz en el vacío. Crédito: Robert Gill / Dartmouth College
La teoría de la investigación de Dartmouth, publicada en Nature Research’s Física de las comunicaciones, predice que las imperfecciones a base de nitrógeno en una membrana de diamante de rápida aceleración pueden realizar la detección.
En el experimento propuesto, un diamante sintético del tamaño de un sello postal que contiene los detectores de luz a base de nitrógeno se suspende en una caja de metal superenfriada que crea un vacío. La membrana, que actúa como un trampolín cautivo, se acelera a velocidades masivas.
El artículo de investigación explica que la producción de fotones resultante de vacío en la cavidad se mejora y se mide colectivamente, con la producción de fotones de vacío sometidos a una transición de fase de una fase normal a una «fase láser inversa tipo superradiante mejorada» cuando el número de detectores excede un valor crítico. .
«El movimiento del diamante produce fotones», dijo Hui Wang, un investigador postdoctoral que escribió el artículo teórico mientras era estudiante de posgrado en Dartmouth. «En esencia, todo lo que tienes que hacer es agitar algo lo suficientemente fuerte como para producir fotones entrelazados».
El artículo de Dartmouth estudia el uso de múltiples detectores de fotones (defectos de diamante) para amplificar la aceleración de la membrana y aumentar la sensibilidad de detección. La oscilación del diamante también permite que la experiencia se desarrolle en un espacio controlable a velocidades de aceleración intensas.
“Nuestro trabajo es el primero en explorar lo que sucede cuando hay varios fotodetectores de aceleración en lugar de uno”, dijo Blencowe. «Hemos descubierto un efecto de amplificación mejorado cuántico para la creación de luz a partir de un vacío, donde el efecto colectivo de los muchos detectores de aceleración es más importante que mirarlos individualmente».
Para confirmar que los fotones detectados provienen del vacío y no del entorno circundante, el equipo muestra que la teoría observa «luz enredada», una característica distintiva de la mecánica cuántica que no puede provenir de la radiación exterior.
«Los fotones detectados por el diamante se producen en pares», dijo Hui. «Esta producción de fotones emparejados y entrelazados es una prueba de que los fotones se producen en el vacío y no a partir de alguna otra fuente».
La propuesta de observar la luz en el vacío no tiene aplicabilidad inmediata, pero el equipo de investigación espera que contribuya a la comprensión de las fuerzas físicas que contribuyen a la sociedad de la misma manera que lo hacen otras investigaciones teóricas. En particular, el trabajo puede ayudar a arrojar luz experimental sobre la predicción de Hawking para la radiación de los agujeros negros a través de la lente del principio de equivalencia de Einstein.
“Parte de la responsabilidad y la alegría de ser teóricos como nosotros es tener ideas”, dijo Blencowe. «Estamos tratando de demostrar que es posible tener esta experiencia, de probar algo que hasta ahora ha sido extraordinariamente difícil».
Una animación técnica producida por el equipo ilustra la creación de fotones mediante el experimento. La luz detectada existe a la frecuencia de microondas, por lo que no es visible para el ojo humano.
Referencia: «Amplificación coherente de la producción de fotones del vacío con una densa nube de fotodetectores en aceleración» por Hui Wang y Miles Blencowe, 10 de junio de 2021, Física de las comunicaciones.
DOI: 10.1038 / s42005-021-00622-3
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation.
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John Bailey, director del Centro Espacial John C. Stennis (foto de la NASA)
- El Centro Espacial Stennis de la NASA, ubicado en el condado de Hancock, alberga a más de 50 inquilinos residentes con una fuerza laboral total de más de 5200 personas.
John Bailey ha sido nombrado director del Centro Espacial Stennis de la NASA en el condado de Hancock, Mississippi, con efecto inmediato.
Bailey se había desempeñado como director interino desde enero.
En una declaración anunciando el nombramiento de Bailey, el administrador de la NASA, Bill Nelson, dijo que confiaba en que Bailey conduciría el sitio de pruebas de propulsión más grande y principal del país hacia un éxito aún mayor.
«John aprovechará sus casi 35 años de servicio federal para liderar nuestra talentosa fuerza laboral en Stennis», dijo Nelson. “Gran parte de la NASA pasa por Stennis. Es donde perfeccionamos nuevas e interesantes capacidades en el sector aeroespacial, tecnológico y de exploración del espacio profundo.
Durante su carrera, Bailey sirvió en la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y la NASA. Se unió al equipo Stennis de la NASA en 1999 y posteriormente ocupó varios puestos. Fue nombrado director asociado de NASA Stennis en 2018 y seleccionado subdirector del centro en 2021.
El Centro Espacial Stennis de la NASA alberga a más de 50 inquilinos residentes con una fuerza laboral total de más de 5200 personas. Es un centro de pruebas clave para los sistemas de lanzamiento, propulsión y motores de la agencia federal.
Stennis también está creciendo, convirtiéndose en un centro aeroespacial y tecnológico con sistemas inteligentes y autónomos en desarrollo necesarios para la exploración del espacio profundo.
«Este es un momento emocionante para la NASA Stennis y me siento profundamente honrado de liderar su gran familia de empleados que conforman esta tremenda fuerza laboral», dijo Bailey en el anuncio.
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Volver a los primeros días del universo parece algo que sólo sería posible en la ciencia ficción, pero los expertos han logrado encontrar algo muy lejano en las profundidades del tiempo y real.
Algunos de los astrónomos más importantes del mundo han descubierto algo «realmente sorprendente» ocurrido hace miles de millones de años que podría cambiar por completo la comprensión de nuestro universo.
Este es el resultado del estudio de los resultados de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio espacial James Webb de la NASA.
Esta tecnología extremadamente avanzada permite a los expertos estudiar las galaxias más antiguas del universo, dando una indicación de las condiciones que existían hace muchos, muchos años.
El universo tiene alrededor de 13,7 mil millones de años y un equipo de investigadores de la Universidad de Durham pudo observar datos conocidos como formación de barras apenas unos miles de millones de años después de que se formara el universo, lo cual es bastante sorprendente de comprender.
Esto es más que las observaciones anteriores del Telescopio Espacial Hubble, que ofrecen una visión de las condiciones de hace nueve mil millones de años.
Los hallazgos del equipo se publican en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
iStock
Los nuevos descubrimientos son más significativos que simplemente ofrecer una visión del pasado más lejana que antes. De hecho, la naturaleza de los hallazgos podría significar que es posible que sea necesario reevaluar nuestra comprensión de los primeros días del universo.
Esto se relaciona con las formaciones de barras, porque la presencia de estas formas más sedentarias es un indicador de ambientes más sedentarios, en comparación con la naturaleza más caótica de las galaxias durante su período de gestación anterior.
Zoe Le Conte es investigadora de doctorado en el Centro de Astronomía Extragaláctica del Departamento de Física de la Universidad de Durham y también es la autora principal de la investigación.
Le Conte dijo: “Las galaxias del universo primitivo están madurando mucho más rápido de lo que pensábamos. Esto es una verdadera sorpresa porque se esperaría que el universo en este punto fuera muy turbulento con muchas colisiones entre galaxias y mucho gas que aún no se ha convertido en estrellas.
“Sin embargo, gracias al Telescopio Espacial James Webb, estamos viendo muchas de estas barras mucho antes en la vida del Universo, lo que significa que las galaxias se encontraban en una etapa más avanzada de su evolución de lo que se pensaba anteriormente.
«Esto significa que tendremos que ajustar nuestra visión sobre la evolución temprana de las galaxias».
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Horoscopo
SpaceX lanza 23 satélites Starlink en el vuelo Falcon 9 desde Cabo Cañaveral – Spaceflight Now
Tras el histórico lanzamiento de dos satélites Galileo por parte de la Comisión Europea, SpaceX ha lanzado otro lote de sus propios satélites de Internet de alta velocidad Starlink. El lanzamiento del Falcon 9 el domingo por la noche marcó el 29º lanzamiento dedicado de satélites Starlink en 2024.
El despegue de la misión Starlink 6-54 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 (SLC-40) en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral (CCSFS) tuvo lugar a las 6:08 p.m.EDT (2208 UTC).
El propulsor de primera etapa Falcon 9 que respalda esta misión, número de cola B1076 en la flota de SpaceX, se lanzó por decimotercera vez. Anteriormente apoyó los lanzamientos de Ovzon 3, Intelsat IS-40e, el vuelo número 26 de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS-26) de SpaceX y seis misiones Starlink.
Poco más de ocho minutos después del despegue, B1076 aterrizó en el dron SpaceX, “Simplemente lea las instrucciones”. Este fue el aterrizaje número 80 del JRTI y el aterrizaje de refuerzo número 301 hasta la fecha.
En una publicación en las redes sociales, Kiko Dontchev, vicepresidente de lanzamiento de SpaceX, señaló que el equipo completó una rotación de cinco horas desde JRTI a Puerto Cañaveral entre la llegada y la salida del dron para apoyar la misión Starlink 6-54.
Los 23 satélites Starlink se suman a los 5.874 actualmente en órbita, según cifras compiladas el 24 de abril por el astrónomo y experto en seguimiento orbital Jonathan McDowell. Antes de este lanzamiento, se lanzaron 633 satélites Starlink en 2024.
El miércoles, SpaceX anunció que los Estados Federados de Micronesia, un país insular en el Océano Pacífico al este de Australia, fue el último país en agregarse a la lista de países donde el servicio Starlink está disponible.
Aterrizar y aterrizar en el dron Solo lee las instrucciones pic.twitter.com/qbVzhByVZZ
– EspacioX (@SpaceX) 28 de abril de 2024
Salida del dragón
El lanzamiento de Starlink 6-54 se produce apenas unas horas después de que SpaceX Cargo Dragon se separara de la Estación Espacial Internacional para comenzar su viaje de aproximadamente 36 horas para aterrizar frente a la costa de Florida. El desacoplamiento tuvo lugar a la 1:10 p. m. EDT (5:10 p. m. UTC).
El aterrizaje del martes por la mañana concluirá la misión CRS-30. Estuvo acoplado a la ISS durante más de 30 días y regresará con más de 4.000 libros de experimentos científicos.
La operación es también otro paso importante hacia el lanzamiento de la primera misión tripulada de Boeing al puesto orbital utilizando su nave espacial Starliner.
Antes de que pueda realizarse ese lanzamiento, SpaceX debe mover su nave espacial Crew Dragon Endeavour desde el puerto orientado hacia adelante al puerto orientado hacia el espacio del módulo Harmony. Esta maniobra debería tener lugar el 2 de mayo.
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