Connect with us

Horoscopo

Detección de materia oscura con computadoras cuánticas

Published

on

Detección de materia oscura con computadoras cuánticas

En un nuevo avance, los científicos del Fermilab del Departamento de Energía de EE. UU. han encontrado una manera de detectar la materia oscura utilizando computadoras cuánticas.

La materia oscura representa alrededor del 27% del balance de materia y energía del universo, pero los científicos no saben mucho al respecto. Saben que hace frío, lo que significa que las partículas que componen la materia oscura se mueven lentamente. También es difícil detectar directamente la materia oscura porque no interactúa con la luz. Sin embargo, los científicos del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) del Departamento de Energía de EE. UU. han descubierto una forma de usar computadoras cuánticas para buscar materia oscura.

Aaron Chou, investigador principal de Fermilab, trabaja en la detección materia negra gracias a la ciencia cuántica. Como parte del programa QuantISED de la Oficina de Física de Alta Energía del DOE, desarrolló una forma de utilizar qubits, el componente principal de[{» attribute=»»>quantum computing systems, to detect single photons produced by dark matter in the presence of a strong magnetic field.

How quantum computers could detect dark matter

A classical computer processes information with binary bits set to either 1 or 0. The specific pattern of ones and zeros makes it possible for the computer to perform certain functions and tasks. In quantum computing, however, qubits exist at both 1 and 0 simultaneously until they are read, due to a quantum mechanical property known as superposition. This property allows quantum computers to efficiently perform complex calculations that a classical computer would take an enormous amount of time to complete.

“Qubits work by manipulating single excitations of information, for example, single photons,” said Chou. “So, if you’re working with such small packets of energy as single excitations, you’re far more susceptible to external disturbances.”

Akash Dixit

Akash Dixit works on the team that uses quantum computers to look for dark matter. Here, Dixit holds a microwave cavity containing a superconducting qubit. The cavity has holes in its side in the same way the screen on a microwave oven door has holes; the holes are simply too small for microwaves to escape. Credit: Ryan Postel, Fermilab

In order for qubits to operate at these quantum levels, they must reside in carefully controlled environments that protect them from outside interference and keep them at consistently cold temperatures. Even the slightest disturbance can throw off a program in a quantum computer. With their extreme sensitivity, Chou realized quantum computers could provide a way to detect dark matter. He recognized that other dark matter detectors need to be shielded in the same way quantum computers are, further solidifying the idea.

“Both quantum computers and dark matter detectors have to be heavily shielded, and the only thing that can jump through is dark matter,” Chou said. “So, if people are building quantum computers with the same requirements, we asked ‘why can’t you just use those as dark matter detectors?’”

Where errors are most welcome

When dark matter particles traverse a strong magnetic field, they may produce photons that Chou and his team can measure with superconducting qubits inside aluminum photon cavities. Because the qubits have been shielded from all other outside disturbances, when scientists detect a disturbance from a photon, they can infer that it was the result of dark matter flying through the protective layers.

“These disturbances manifest as errors where you didn’t load any information into the computer, but somehow information appeared, like zeroes that flip into ones from particles flying through the device,” he said.

Aaron Chou

Scientist Aaron Chou leads the experiment that searches for dark matter using superconducting qubits and cavities. Credit: Reidar Hahn, Fermilab

So far, Chou and his team have demonstrated how the technique works and that the device is incredibly sensitive to these photons. Their method has advantages over other sensors, such as being able to make multiple measurements of the same photon to ensure a disturbance was not just caused by another fluke. The device also has an ultra-low noise level, which allows for a heightened sensitivity to dark matter signals.

Even the slightest disturbance can throw off a program in a quantum computer. With their extreme sensitivity, Aaron Chou realized quantum computers could provide a way to detect dark matter.

“We know how to make these tunable boxes from the high-energy physics community, and we worked together with the quantum computing people to understand and transfer the technology for these qubits to be used as sensors,” Chou said.

From here, they plan to develop a dark matter detection experiment and continue improving upon the design of the device.

Using sapphire cavities to catch dark matter

“This apparatus tests the sensor in the box, which holds photons with a single frequency,” Chou said. “The next step is to modify this box to turn it into kind of a radio receiver in which we can change the dimensions of the box.”

By altering the dimensions of the photon cavity, it will be able to sense different wavelengths of photons produced by dark matter.

Sapphire Photon Cavities

These new sapphire photon cavities will help lead the team closer to running dark matter experiments that combine aspects from both physics and quantum science. Credit: Ankur Agrawal, University of Chicago

“The waves that can live in the box are determined by the overall size of the box. In order to change what frequencies and which wavelengths of dark matter we want to look for, we actually have to change the size of the box,” said Chou. “That’s the work we’re currently doing; we’ve created boxes in which we can change the lengths of different parts of it in order to be able to tune into dark matter at different frequencies.”

The researchers are also developing cavities made from different materials. The traditional aluminum photon cavities lose their superconductivity in the presence of the magnetic field necessary for producing photons from dark matter particles.

“These cavities cannot live in high magnetic fields,” he said. “High magnetic fields destroy the superconductivity, so we’ve made a new cavity made out of synthetic sapphire.”

Developing these new, tunable sapphire photon cavities will lead the team closer to running dark matter experiments that combine aspects from both physics and quantum science.

READ  Comité expresa su preocupación por el plan de espacios abiertos del Proyecto Indigo |

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

El Boeing Starliner llega a la plataforma de lanzamiento para el primer vuelo de astronautas el 6 de mayo (fotos)

Published

on

El Boeing Starliner llega a la plataforma de lanzamiento para el primer vuelo de astronautas el 6 de mayo (fotos)

CABO CAÑAVERAL — ¡Que Rocket Force esté contigo!

Un cohete Atlas V se desplegó en su plataforma de lanzamiento el sábado 4 de mayo, también Día de Star Wars, en la estación espacial de Cabo Cañaveral, días antes de su histórica primera misión con astronautas. En lo alto del propulsor de United Launch Alliance estaba la nave espacial Starliner de Boeing, que también realizará su primer vuelo con humanos a bordo después de su lanzamiento no antes del lunes 6 de mayo.

Continue Reading

Horoscopo

Probablemente nos equivoquemos nuevamente sobre el T.Rex, según un nuevo estudio: ScienceAlert

Published

on

Probablemente nos equivoquemos nuevamente sobre el T.Rex, según un nuevo estudio: ScienceAlert

¿Estúpido idiota o músculo inteligente? El debate ha terminado Tirano saurio Rex La inteligencia continúa, con un nuevo artículo que se basa en la teoría original de que estos temibles gigantes no eran tan brillantes.

En 2023, un controvertido estudio sugirió que uno de los dinosaurios más infames del mundo, tirano-saurio RexPodría ser tan inteligente como los simios modernos, lo que provocó mucho escepticismo entre otros investigadores que ahora han presentado sus resultados.

«La posibilidad de que Tirano saurio Rex podría haber sido tan inteligente como un babuino es fascinante y aterrador, con el potencial de reinventar nuestra visión del pasado», explicar Darren Naish, paleontólogo de la Universidad de Southampton. «Pero nuestro estudio muestra cómo todos los datos que tenemos van en contra de esta idea».

Dirigido por el zoólogo Kai Caspar de Universidad Heinrich Heine en AlemaniaEl nuevo estudio encontró que las mediciones del tamaño del cerebro en el estudio de 2023 eran inexactas, lo que inflaba las estimaciones sobre cuántas neuronas los reptiles prehistóricos podían caber en sus cabezas, particularmente en el prosencéfalo.

Esta sobreestimación se debió principalmente al hecho de que el artículo original suponía Tirano saurio Rex El cerebro ocupaba la mayor parte del espacio endocraneal, lo que no ocurre en la mayoría de los dinosaurios, Naish explica en un artículo de blog.

Relación entre cerebro y masa corporal en vertebrados terrestres. los dinosaurios aman Tirano saurio Rex Tienen una proporción de tamaño cerebro-cuerpo similar a la de los reptiles vivos. (Gutiérrez-Ibáñez)

Además, Caspar y sus colegas sostienen que el número de neuronas no rastrea de manera confiable la inteligencia. Tomemos como ejemplo a los pájaros: durante mucho tiempo se pensó que el tamaño pequeño de su cabeza significaba que tenían menos neuronas y, por lo tanto, no eran muy inteligentes.

READ  ¡Finalmente! La NASA finalmente libera la cubierta de la cápsula de muestra del asteroide Bennu después de luchar contra las ataduras atascadas

Pero desde entonces hemos aprendido que aves como los cuervos pueden superar a los primates en ciertas tareas cognitivas a pesar de tener cabezas más pequeñas, lo que lleva a la conclusión de que otros factores además del tamaño del cerebro, como los patrones de conectividad, desempeñan un papel muy importante en la determinación de la inteligencia.

«Argumentamos que no es una buena práctica predecir la inteligencia en especies extintas cuando lo único que tenemos es la cantidad de neuronas reconstruidas a partir de endocasts». dicho Casper.

En cambio, se necesitan múltiples fuentes de datos, desde anatomía hasta pistas sobre el comportamiento y más comparaciones con los animales modernos, para hacer estimaciones más precisas sobre las inteligencias prehistóricas.

«Se necesita una comprensión significativamente mejorada de la relación entre el número de neuronas y otras variables biológicas, particularmente el rendimiento cognitivo, en los animales existentes» antes de que puedan ocurrir predicciones más precisas, dijo el equipo. argumenta en su artículo.

Árbol de relaciones entre reptiles, dinosaurios y aves así como su complejidad cerebral
Las relaciones entre grupos de reptiles, así como una representación de su complejidad cerebral, muestran que los cerebros de los tiranosaurios no son tan diferentes de los de los crocodilomorfos. (Caspar et al., El archivo anatómico2024).

Entonces, ¿dónde deja eso a la Tirano saurio Rex?

La evidencia conductual reciente sugiere que los famosos reptiles prehistóricos pueden haber sido sorprendentemente sociales, cazar en manadaspero esto no es suficiente para sugerir inteligencia a nivel de primates.

«Se parecían más a cocodrilos gigantes e inteligentes, y eso es igualmente fascinante». concluye Naish.

Esta investigación fue publicada en El archivo anatómico.

Continue Reading

Horoscopo

El brillo de un exoplaneta podría provenir de la luz de las estrellas que se refleja en el hierro líquido

Published

on

El brillo de un exoplaneta podría provenir de la luz de las estrellas que se refleja en el hierro líquido
Agrandar / Impresión artística de una gloria en el exoplaneta WASP-76b.

¿Existen arcoíris en mundos distantes? Muchos fenómenos que ocurren en la Tierra, como la lluvia, los huracanes y la aurora boreal, también ocurren en otros planetas de nuestro sistema solar si las condiciones son adecuadas. Ahora tenemos evidencia desde fuera de nuestro sistema solar de que un exoplaneta particularmente extraño podría incluso mostrar algo parecido a un arco iris.

Un fenómeno llamado «gloria», que aparece en el cielo como un halo de colores, se produce cuando la luz incide en nubes formadas por una sustancia homogénea en forma de gotas esféricas. Esta podría ser la explicación de un misterio relacionado con las observaciones del exoplaneta WASP-76B. También se observó que este planeta, un gigante gaseoso en llamas que experimenta lluvias de hierro fundido, tiene más luz en su terminador oriental (una línea utilizada para separar el lado diurno del lado nocturno) que en su terminador occidental. ¿Por qué había más luz en un lado del planeta?

Después de observarla con el telescopio espacial CHEOPS y luego combinarla con observaciones anteriores del Hubble, Spitzer y TESS, un equipo de investigadores de la ESA y la Universidad de Berna en Suiza cree ahora que la razón más probable de esta luz adicional es una gloria. .

Mira la luz

Durante tres años, CHEOPS llevó a cabo 23 observaciones de WASP-76B en luz visible e infrarroja. Estos incluyen curvas de fasetránsitos y eclipses secundarios. Las curvas de fase son observaciones continuas que siguen la revolución completa de un planeta y muestran cambios en su fase o en la parte de su lado iluminado que mira al telescopio. El telescopio puede ver este lado más o menos a medida que el planeta orbita su estrella. Las curvas de fase pueden determinar el cambio en el brillo total del planeta y la estrella a medida que el planeta gira.

READ  Comité expresa su preocupación por el plan de espacios abiertos del Proyecto Indigo |

Los eclipses secundarios ocurren cuando un planeta pasa detrás de su estrella anfitriona y es eclipsado por ella. La luz vista durante un eclipse de este tipo se puede comparar con la luz total antes y después de la ocultación para darnos una idea de la luz reflejada por el planeta. Los Júpiter calientes como WASP-76B se observan comúnmente durante los eclipses secundarios.

Las observaciones de las curvas de fase pueden continuar a medida que el planeta eclipsa a su estrella. Mientras observaba la curva de fase de WASP-76B, CHEOPS vio un exceso de luz previa al eclipse en su lado nocturno. Esto también se había observado en la curva de fase TESS y en las observaciones del eclipse secundario realizadas anteriormente.

¿El fin del arcoíris?

Una ventaja de WASP-76b es que es un Júpiter ultracaliente, por lo que al menos su lado diurno no presenta las nubes y nieblas que a menudo oscurecen las atmósferas de los Júpiter calientes y fríos. Esto hace que las emisiones al aire sean mucho más fáciles de detectar. Que ya habíamos observado una asimetría en el contenido de hierro entre los terminadores del lado diurno y del lado nocturno, descubierta en un estudio previo, hizo que el planeta fuera particularmente intrigante. No había mucho gas de hierro en la atmósfera superior de la rama diurna en comparación con la de la rama nocturna. Probablemente esto se deba a que llueve hierro en el lado diurno de WASP-76b, que luego se condensa en nubes de hierro en el lado nocturno.

Las observaciones de Hubble sugieren que la inversión térmica (cuando el aire cerca de la superficie de un planeta comienza a enfriarse) estaba ocurriendo en el lado nocturno. El enfriamiento en ese lado causaría la condensación del hierro que previamente se había condensado en nubes, llovió en el lado del día y luego se evaporó por el intenso calor. Entonces, las gotas de hierro líquido pueden formar nubes.

READ  Chandrayaan-3 detecta niveles 'inesperados' de azufre en la Luna: ScienceAlert

Estas nubes son fundamentales ya que la luz de la estrella anfitriona, reflejada por estas gotas en estas nubes, puede crear un efecto de gloria.

«Para explicar la observación con el efecto Gloria se necesitarían gotas esféricas de aerosoles y nubes altamente reflectantes y de forma esférica sobre el hemisferio oriental del planeta», dijeron los investigadores en un artículo publicado recientemente en Astronomy & Astrophysics.

Glorias ya se han visto fuera de la Tierra. También se sabe que se forman en nubes de Venus. Al igual que WASP-76b, en Venus se observó más luz previa al eclipse. Entonces, aunque la gloria es casi definitiva para el exoplaneta, futuras observaciones con un telescopio más potente podrían ayudar a determinar qué tan similar es el fenómeno de WASP-76 al de WASP-76b. Venus. Si coinciden, será la primera gloria jamás observada en un exoplaneta.

Si futuras investigaciones encuentran una manera precisa de determinar si realmente es una gloria, estos fenómenos podrían decirnos más sobre la composición atmosférica de los exoplanetas, en función de los tipos de elementos o moléculas sobre los que se refleja la luz. Incluso podrían delatar la presencia de agua, lo que podría significar habitabilidad. Aunque la supuesta gloria de WASP-76b no se ha demostrado definitivamente, es todo menos un arco iris en la oscuridad.

Astronomía y astrofísica, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270

Continue Reading

Trending