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Simulación de la creación de materia a partir de luz láser.

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Simulación de la creación de materia a partir de luz láser.

Investigadores de la Universidad de Osaka han simulado colisiones entre fotones con láseres, lo que podría allanar el camino para generar materia a partir de luz en laboratorios. Estos avances en física cuántica son prometedores para comprender la composición del universo y descubrir nueva física. (Concepto del artista). Crédito: SciTechDaily.com

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Osaka y la UC San Diego utilizó simulaciones para demostrar cómo se puede producir materia experimentalmente solo a partir de luz, lo que en el futuro podría ayudar a probar teorías de larga data sobre la composición del universo.

Una de las predicciones más sorprendentes de la física cuántica es que la materia puede generarse únicamente a partir de luz (es decir, fotones) y, de hecho, los cuerpos astronómicos llamados púlsares logran esta hazaña. Generar materia directamente de esta manera aún no se ha logrado en el laboratorio, pero probaría aún más las teorías de la física cuántica fundamental y la composición fundamental del universo.

En un estudio publicado recientemente en Cartas de examen físicoun equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Osaka simuló condiciones que permitían fotón–colisiones de fotones, utilizando únicamente láseres. La simplicidad de configuración y la facilidad de implementación con las intensidades de láser disponibles actualmente lo convierten en un candidato prometedor para la implementación experimental en un futuro próximo.

Colisionador de fotones autoorganizado

Imagen de un colisionador de fotones autoorganizado impulsado por un intenso pulso láser que se propaga en un plasma. Crédito: Yasuhiko Sentoku

Se teoriza que la colisión fotón-fotón es un medio fundamental por el cual se genera materia en el universo, y surge de la conocida ecuación de Einstein E=mc2. De hecho, los investigadores han producido materia a partir de la luz de forma indirecta: mediante la aceleración a alta velocidad de iones metálicos como el oro entre sí. A velocidades tan altas, cada ion está rodeado de fotones y, cuando se rozan entre sí, se producen materia y antimateria.

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Sin embargo, es difícil producir materia experimentalmente en laboratorios modernos utilizando únicamente luz láser debido a la potencia extremadamente alta de los láseres necesarios. Simular cómo se podría lograr esta hazaña en el laboratorio podría conducir a un gran avance experimental. Entonces eso es lo que los investigadores decidieron hacer.

«Nuestras simulaciones demuestran que, al interactuar con los intensos campos electromagnéticos del láser, partículas densas plasma puede autoorganizarse para formar un colisionador fotón-fotón”, explica el Dr. Sugimoto, autor principal del estudio. “Este colisionador contiene una densa población de rayos gamma, diez veces más densa que la densidad electrónica del plasma y cuya energía es un millón de veces mayor que la energía de los fotones láser”.

Colisionador de fotones autoorganizado impulsado por un intenso pulso láser

Colisionador de fotones autoorganizado impulsado por un intenso pulso láser (a) densidad del plasma, (b) canal magnético, (c) distribución angular de los fotones emitidos. Crédito: Cartas de examen físico

Las colisiones entre fotones en el colisionador producen pares electrón-positrón, y los positrones son acelerados por un campo eléctrico de plasma creado por el láser. Esto da como resultado un haz de positrones.

«Esta es la primera simulación de la aceleración de positrones del proceso lineal de Breit-Wheeler en condiciones relativistas», dice el coautor Profesor Arefiev de la UCSD. «Creemos que nuestra propuesta es experimentalmente factible y esperamos su implementación en el mundo real». El Dr. Vyacheslav Lukin, director del programa de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. que apoyó este trabajo, dijo: “Esta investigación muestra una forma potencial de explorar los misterios del universo en el laboratorio. Las posibilidades futuras de las instalaciones láser de alta potencia actuales y futuras se han vuelto aún más intrigantes.

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Las aplicaciones de este trabajo a la tecnología ficticia de conversión de materia-energía de Star Trek siguen siendo sólo eso: ficción. Sin embargo, este trabajo tiene el potencial de ayudar a confirmar experimentalmente teorías sobre la composición del universo, o tal vez incluso descubrir física previamente desconocida.

Referencia: “Generación y aceleración de positrones en un colisionador de fotones autoorganizado activado por un pulso láser ultraintenso” por K. Sugimoto, Y. He, N. Iwata, IL. Yeh, K. Tangtartharakul, A. Arefiev e Y. Sentoku, 9 de agosto de 2023, Cartas de examen físico.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.065102

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“Sin precedentes”: el CO2 está aumentando 10 veces más rápido que en cualquier otro momento de la historia

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“Sin precedentes”: el CO2 está aumentando 10 veces más rápido que en cualquier otro momento de la historia

Investigaciones recientes indican que la tasa actual de aumento del CO2 atmosférico no tiene precedentes, siendo diez veces más rápida que cualquier período de los últimos 50.000 años, lo que destaca implicaciones significativas para la dinámica climática global y las capacidades futuras de CO2 del Océano Austral.

Los investigadores que llevan a cabo un análisis químico detallado del antiguo hielo antártico han descubierto que la tasa actual de aumento del dióxido de carbono atmosférico es 10 veces más rápida que en cualquier otro momento de los últimos 50.000 años.

Los resultados, que acaban de publicarse en el procedimientos de la Academia Nacional de CienciasProporcionan una nueva comprensión importante de los períodos de cambio climático abrupto en el pasado de la Tierra y ofrecen nuevos conocimientos sobre los impactos potenciales del cambio climático actual.

“Estudiar el pasado nos enseña lo diferente que es el hoy. La tasa de CO2 El cambio actual no tiene precedentes”, afirmó Kathleen Wendt, profesora asistente en la Facultad de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera de la Universidad Estatal de Oregón y autora principal del estudio.

“Nuestra investigación ha identificado las tasas más rápidas de aumento natural de CO2 jamás observadas, y la tasa que ocurre hoy, en gran parte debido a las emisiones humanas, es 10 veces mayor. »

El dióxido de carbono, o CO2, es un gas de efecto invernadero que se encuentra naturalmente en la atmósfera. Cuando el dióxido de carbono ingresa a la atmósfera, contribuye al calentamiento climático debido al efecto invernadero. En el pasado, los niveles han fluctuado debido a los ciclos de la edad de hielo y otras causas naturales, pero hoy están aumentando debido a las emisiones humanas.

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Análisis de núcleos de hielo antártico.

El hielo que se ha acumulado en la Antártida durante cientos de miles de años incluye antiguos gases atmosféricos atrapados en burbujas de aire. Los científicos utilizan muestras de este hielo, recogidas mediante perforaciones de hasta 3,2 kilómetros de profundidad, para analizar rastros de sustancias químicas y establecer registros del clima pasado. La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. apoyó la perforación del núcleo de hielo y el análisis químico utilizados en el estudio.

Investigaciones anteriores han demostrado que durante la última edad de hielo, que terminó hace unos 10.000 años, hubo varios períodos en los que los niveles de dióxido de carbono parecían mucho más altos que el promedio. Pero esas mediciones no fueron lo suficientemente detalladas como para revelar la naturaleza completa de los rápidos cambios, lo que limitó la capacidad de los científicos para comprender lo que estaba sucediendo, dijo Wendt.

Trozo de un núcleo de hielo antártico

Un trozo de núcleo de hielo de la Antártida. Los investigadores están estudiando las sustancias químicas atrapadas en el hielo viejo para aprender más sobre el clima pasado. Crédito: Katherine Stelling, Universidad Estatal de Oregón

«Probablemente no se esperaría ver esto en medio de la última edad de hielo», dijo. «Pero se despertó nuestro interés y queríamos volver a esos períodos y tomar mediciones más detalladas para descubrir qué estaba pasando».

Utilizando muestras del núcleo de hielo de la capa de hielo de la Antártida occidental, Wendt y sus colegas estudiaron lo que sucedía durante estos períodos. Identificaron un patrón que mostraba que estos aumentos de dióxido de carbono ocurrían junto con intervalos fríos en el Atlántico Norte, conocidos como eventos de Heinrich, asociados con cambios climáticos abruptos en todo el mundo.

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«Estos eventos de Heinrich son realmente notables», afirmó Christo Buizert, profesor asociado de la Facultad de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera y coautor del estudio. “Creemos que son causados ​​por un dramático colapso de la capa de hielo de América del Norte. Esto desencadena una reacción en cadena que implica cambios en los monzones tropicales, los vientos del oeste en el hemisferio sur y esos grandes eructos de CO.2 emergiendo de los océanos. »

Comparación de los aumentos naturales y actuales de CO2

Durante el mayor aumento natural, el dióxido de carbono aumentó aproximadamente 14 partes por millón en 55 años. Y los saltos ocurrieron aproximadamente una vez cada 7.000 años. Al ritmo actual, ese aumento sólo tardará entre 5 y 6 años.

La evidencia sugiere que durante períodos pasados ​​de aumentos naturales de dióxido de carbono, los vientos del oeste que desempeñan un papel importante en la circulación oceánica profunda también se fortalecieron, lo que llevó a una rápida liberación de CO2 del Océano Austral.

Otras investigaciones sugieren que estos vientos del oeste se fortalecerán durante el próximo siglo debido al cambio climático. Los nuevos hallazgos sugieren que si esto sucede, se reducirá la capacidad del Océano Austral para absorber el dióxido de carbono generado por la actividad humana, anotaron los investigadores.

«Dependemos del Océano Austral para absorber parte del dióxido de carbono que emitimos, pero los vientos del sur que aumentan rápidamente están debilitando su capacidad para hacerlo», dijo Wendt.

Referencia: “El Océano Austral genera CO atmosférico durante varias décadas2 Rise durante Heinrich Stadials” de Kathleen A. Wendt, Christoph Nehrbass-Ahles, Kyle Niezgoda, David Noone, Michael Kalk, Laurie Menviel, Julia Gottschalk, James WB Rae, Jochen Schmitt, Hubertus Fischer, Thomas F. Stocker, Juan Muglia, David Ferreira, Shaun A. Marcott, Edward Brook y Christo Buizert, 13 de mayo de 2024, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2319652121

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Otros coautores incluyen a Ed Brook, Kyle Niezgoda y Michael Kalk del estado de Oregon; Christoph Nehrbass-Ahles de Universidad de Berna en Suiza y en el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido; Thomas Stocker, Jochen Schmitt y Hubertus Fischer de la Universidad de Berna; Laurie Menviel de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia; James Rae de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido; Juan Muglia de Argentina; David Ferreira de la Universidad de Reading en el Reino Unido y Shaun Marcott de la Universidad de Wisconsin-Madison.

El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

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Los humanos antiguos fabricaban armas mortales con madera hace 300.000 años, según un estudio: ScienceAlert

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Los humanos antiguos fabricaban armas mortales con madera hace 300.000 años, según un estudio: ScienceAlert

Nuevas y poderosas técnicas de imagen revelan que los humanos ya fabricaban complejas armas de caza a partir de madera hace 300.000 años, rompiendo así el estereotipo de la Edad de Piedra.

Los arqueólogos ya han sospechoso Los seres humanos han utilizado herramientas de madera al menos durante tanto tiempo como las de piedra, pero debido a la naturaleza más frágil de la madera, la mayor parte de la evidencia se ha podrido.

Ahora, utilizando microscopía 3D y escáneres micro-CT para examinar 187 objetos de madera de Schöningen en Alemania, el arqueólogo Dirk Leder de la Oficina Estatal de Patrimonio Cultural de Baja Sajonia y sus colegas han confirmado las sospechas.

«La madera fue una materia prima decisiva para la evolución humana, pero sólo en Schöningen ha sobrevivido desde los tiempos Paleolítico período de tan gran calidad», explicar Thomas Terberger, arqueólogo de la Universidad de Göttingen.

En medio de esta reserva de objetos de madera, la mayor conocida de la época pleistoceno (Hace 2,58 a 11.700 años) había al menos 10 lanzas, siete palos arrojadizos y 35 herramientas domésticas. Todos fueron tallados en maderas conocidas por ser tanto blandas como duras, como abeto, pino y alerce.

Las herramientas mostraron evidencia clara de una técnica de división que antes solo se conocía que era utilizada por humanos modernos, así como signos de tallado, raspado y abrasión.

«La manera tan experta en que se fabricaron las herramientas de madera fue una revelación para nosotros». exclama Annemieke Milks, arqueóloga paleolítica de la Universidad de Reading.

Trabajar la madera hasta el nivel de sofisticación descubierto es un proceso lento que consta de varios pasos y requiere mucha paciencia y previsión. Además, la era de las herramientas coincide con la época en que los neandertales se estaban volviendo dominantes en Europa, superando a otras especies humanas primitivas.

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Técnicas de carpintería utilizadas para objetos de madera en rollo (arriba) y objetos de madera partida (abajo). (Leder et al. PNAS2024)

El sitio de Schöningen también contenía evidencia de hasta 25 animales sacrificados, en su mayoría caballos.

«Resultó que estos pre-Homo sapiens había creado herramientas y armas para la caza mayor», Terberger dicho Franz Lidz en New York Times. «No sólo se comunicaban entre sí para derribar a sus presas, sino que eran lo suficientemente sofisticados como para organizar la matanza y el asado».

Según los investigadores, estas poderosas habilidades de caza probablemente sean mucho más antiguas que los artefactos de madera encontrados en Schöningen. Estas habilidades habrían permitido a los primeros humanos tener acceso a fuentes de alimentos de alta calidad durante generaciones, proporcionando la capacidad para este aumento en el crecimiento del cerebro y las habilidades cognitivas asociadas.

«Igualmente, [hunting] habría asegurado poblaciones sostenibles incluso en las regiones menos favorables de Europa durante el Pleistoceno y habría contribuido a la expansión del área humana en todo el mundo», Leder y su equipo escribe en su diario.

Sorprendentemente, los investigadores también encontraron evidencia de reciclaje. Las herramientas rotas o desafiladas fueron reelaboradas para nuevos propósitos.

«El estudio proporciona información única sobre las técnicas de carpintería del Pleistoceno», afirman los investigadores. concluir.

«Las armas de caza de madera de Schöningen ilustran la interacción entre la complejidad tecnológica, el comportamiento humano y la evolución humana».

Su estudio fue publicado en PNAS.

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Vístete para las estrellas: la nueva era de la moda espacial de SpaceX

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Vístete para las estrellas: la nueva era de la moda espacial de SpaceX

SpaceX no sólo está lanzando cohetes, sino que también está marcando el comienzo de una nueva era de espacio exploración con sus trajes de actividad extravehicular (EVA) de última generación.

Mientras nos encontramos en la cúspide de la primera caminata espacial privada en 2024, profundicemos en los detalles de este revolucionario equipo.

La moda se encuentra con la función en el espacio

Cerrando la brecha entre estilo y practicidad, SpaceX revelado la vestimenta de los astronautas que se embarcan en la histórica misión Polaris Dawn. Atrás quedaron los días de los trajes espaciales voluminosos y engorrosos. El nuevo traje EVA combina un diseño elegante con una funcionalidad avanzada.

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Traje SpaceX 2

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Desmentiendo los mitos sobre los trajes espaciales

La cultura popular a menudo nos engaña con representaciones demasiado simplistas de los trajes espaciales. A diferencia de los cascos tipo «pecera» y los trajes fáciles de usar que se ven en las películas, los trajes espaciales reales son naves espaciales complejas con forma humana. Están equipados con sistemas de propulsión y soporte vital, lo que los hace más parecidos a un equipo de buceo que a una vestimenta informal.

Una rara tormenta solar cautiva a los observadores de estrellas en todo Estados Unidos: '¡QUÉ IMPRESIONANTE!' »

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¿Por qué no conservar el disfraz antiguo?

Los actuales trajes de Actividad Intravehicular (IVA) de SpaceX sirven como protección de emergencia dentro de la cápsula Dragon. Sin embargo, no están diseñados para los rigores de los paseos espaciales. El nuevo traje EVA es una mejora significativa, ya que proporciona mayor movilidad, durabilidad y protección contra las duras condiciones del espacio.

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El traje EVA: una visión general

El traje EVA conserva el elegante diseño del modelo IVA pero introduce nuevos materiales y técnicas de fabricación para mejorar el rendimiento. El traje también es escalable, lo que garantiza un ajuste perfecto para una amplia gama de tipos de cuerpo.

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4 características que distinguen al traje EVA

1. Juntas giratorias: Para una movilidad inigualable bajo presión

2. Sellos y válvulas avanzadas: Proporcionar alta redundancia y seguridad

3. Casco impreso en 3D: Con visor antirreflejo, HUD y cámara

4. Textiles de gestión térmica: Tomado prestado de los cohetes Falcon para una protección extrema

La próxima misión Polaris Dawn pondrá a prueba las capacidades del traje EVA y preparará el escenario para futuras bases lunares y ciudades marcianas.

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Traje SpaceX 6

Conclusiones clave de Kurt

Está claro que el traje EVA es más que un simple hilo conductor para las estrellas. Con la misión Polaris Dawn en el horizonte, no sólo nos estamos preparando para ver a los astronautas flotar con gracia fuera de su nave espacial. Nos estamos preparando para presenciar un momento crucial en la historia, donde la moda y la función se fusionan en el vacío del espacio, desacreditando mitos arraigados desde hace mucho tiempo y estableciendo nuevos estándares de lo que es posible.

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Mientras SpaceX se prepara para la primera caminata espacial privada con sus innovadores trajes EVA, ¿qué piensa sobre el impacto de estos avances tecnológicos en el futuro de la exploración espacial y la vida humana más allá de la Tierra? Háganos saber escribiéndonos a Cyberguy.com/Contacto.

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