Horoscopo
Un método revolucionario revela imágenes ocultas en el ruido
Investigadores internacionales han desarrollado un método revolucionario de obtención de imágenes de fase, resistente al ruido de fase y eficaz en condiciones de poca luz. Esta técnica, detallada en Los científicos progresan, mejora las capacidades de obtención de imágenes en áreas que van desde la investigación médica hasta la preservación del arte. (Concepto del artista). Crédito: SciTechDaily.com
La innovadora técnica de imágenes de inspiración cuántica sobresale en condiciones de poca luz y ofrece nuevas perspectivas en imágenes médicas y conservación de arte.
Investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, junto con colegas de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Oklahoma, han introducido un método de obtención de imágenes de fase de inspiración cuántica basado en mediciones de correlación de la intensidad de la luz resistentes al ruido de fase. El nuevo método de obtención de imágenes puede funcionar incluso con una iluminación extremadamente baja y puede resultar útil en aplicaciones emergentes como las imágenes interferométricas de rayos X e infrarrojos y la interferometría de ondas de materia y cuánticas.
Revolucionando las técnicas de imagen
No importa si toma fotografías de un gato con su teléfono inteligente o toma imágenes de cultivos celulares con un microscopio avanzado, lo hace midiendo la intensidad (brillo) de la luz píxel por píxel. La luz se caracteriza no sólo por su intensidad sino también por su fase. Curiosamente, los objetos transparentes pueden volverse visibles si se puede medir el retraso de fase de la luz que introducen.
La microscopía de contraste de fases, por la que Frits Zernike recibió el Premio Nobel en 1953, revolucionó la imagen biomédica con la posibilidad de obtener imágenes de alta resolución de diversas muestras transparentes y ópticamente delgadas. El área de investigación nacida del descubrimiento de Zernike incluye técnicas de imagen modernas como la holografía digital y la imagen de fase cuantitativa.
«Permite la caracterización cuantitativa y sin etiquetas de muestras vivas, como cultivos celulares, y puede encontrar aplicaciones en neurobiología o investigación del cáncer», explica el Dr. Radek Lapkiewicz, director del Laboratorio de Imágenes Cuánticas de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.
Imágenes de fase resistentes al ruido con correlación de intensidad. Crédito: Facultad de Física, Universidad de Varsovia
Desafíos e innovaciones en imágenes de fase.
Sin embargo, todavía es posible realizar mejoras. “Por ejemplo, la interferometría, un método de medición estándar que permite mediciones precisas del espesor en cualquier punto del objeto examinado, sólo funciona cuando el sistema es estable, no está sujeto a golpes ni perturbaciones. Es muy difícil realizar una prueba de este tipo, por ejemplo, en un coche en marcha o sobre una mesa vibratoria”, explica Jerzy Szuniewcz, estudiante de doctorado de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia.
Investigadores de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia, junto con colegas de la Universidad de Stanford y la Universidad Estatal de Oklahoma, decidieron abordar este problema y desarrollar un nuevo método de obtención de imágenes de fase insensible a la inestabilidad de fase. Los resultados de su investigación fueron publicados en la prestigiosa revista Los científicos progresan.
De vuelta a la vieja escuela
¿Cómo se les ocurrió a los investigadores la idea de esta nueva técnica? Ya en la década de 1960, Leonard Mandel y su grupo demostraron que incluso cuando la interferencia no es detectable en intensidad, las correlaciones pueden revelar su presencia.
«Inspirándonos en los experimentos clásicos de Mandel, queríamos investigar cómo se podrían utilizar las mediciones de correlación de intensidad para obtener imágenes de fase», explica el Dr. Lapkiewicz. En una medición de correlación, observamos pares de píxeles y observamos si se vuelven más claros o más oscuros al mismo tiempo.
“Hemos demostrado que estas mediciones contienen información adicional que no se puede obtener de una sola fotografía, es decir, la medición de la intensidad. Utilizando este hecho, demostramos que en la microscopía de fase basada en interferencias, las observaciones son posibles incluso cuando los interferogramas estándar pierden en promedio toda la información de fase y no se registran franjas en la intensidad.
“Con un enfoque estándar, se podría suponer que no hay información útil en una imagen así. Sin embargo, resulta que la información está oculta en las correlaciones y puede recuperarse analizando múltiples fotografías independientes de un objeto, lo que nos permite obtener interferogramas perfectos, incluso si la interferencia ordinaria es indetectable debido al ruido”, añade Lapkiewicz.
“En nuestro experimento, la luz que pasa a través de un objeto en fase (nuestro objetivo, que queremos estudiar) se superpone a una luz de referencia. Se introduce un retardo de fase aleatorio entre el objeto y los haces de luz de referencia; este retardo de fase simula una perturbación que obstruye los métodos estándar de obtención de imágenes de fase.
“Por lo tanto, no se observa ninguna interferencia cuando se mide la intensidad, es decir, no se puede obtener información sobre la fase del objeto a partir de las mediciones de intensidad. Sin embargo, la correlación intensidad-intensidad espacialmente dependiente muestra un patrón de franjas que contiene la información completa del objeto de fase.
“Esta correlación intensidad-intensidad no se ve afectada por ningún ruido de fase temporal que varíe más lentamente que la velocidad del detector (~10 nanosegundos en el experimento realizado) y puede medirse acumulando datos durante un período de tiempo arbitrariamente largo, lo que cambia la situación. – una medición más larga significa más fotones, lo que resulta en una precisión», explica Jerzy Szuniewicz, primer autor de la obra.
En pocas palabras, si grabáramos un solo fotograma de una película, ese fotograma no nos daría ninguna información útil sobre la apariencia del objeto en estudio. “Por lo tanto, primero grabamos una serie completa de estas imágenes usando una cámara y luego multiplicamos los valores de medición en cada par de puntos de cada imagen. Promediamos estas correlaciones y registramos una imagen completa de nuestro objeto”, explica Jerzy Szuniewicz.
“Hay muchas formas posibles de recuperar el perfil de fase de un objeto observado a partir de una secuencia de imágenes. Sin embargo, hemos demostrado que nuestro método, basado en la correlación intensidad-intensidad y una técnica llamada holografía fuera del eje, ofrece una precisión de reconstrucción óptima”, explica Stanislaw Kurdzialek, segundo autor del artículo.
Una idea brillante para ambientes oscuros.
Un enfoque de imágenes de fase basado en la correlación de intensidad se puede utilizar ampliamente en entornos muy ruidosos. El nuevo método funciona tanto con luz clásica (láser y térmica) como con luz cuántica. También se puede implementar en el fotón régimen de conteo, por ejemplo utilizando diodos de avalancha de fotón único. «Podemos utilizarlo en casos en los que hay poca luz disponible o cuando no podemos utilizar una intensidad luminosa alta para no dañar el objeto, por ejemplo una muestra biológica delicada o una obra de arte», explica Jerzy Szuniewicz.
«Nuestra técnica ampliará las perspectivas en el campo de las mediciones de fase, incluidas aplicaciones emergentes como las imágenes infrarrojas y de rayos X y la interferometría cuántica y de ondas de materia», concluye el Dr. Lapkiewicz.
Referencia: “Imágenes de fase resistentes al ruido con correlación de intensidad” por Jerzy Szuniewicz, Stanislaw Kurdzialek, Sanjukta Kundu, Wojciech Zwolinski, Radoslaw Chrapkiewicz, Mayukh Lahiri y Radek Lapkiewicz, 22 de septiembre de 2023, Los científicos progresan.
DOI: 10.1126/sciadv.adh5396
Este trabajo fue apoyado por la Fundación para la Ciencia Polaca dentro del proyecto FIRST TEAM “Medidas de correlación de fotones espaciotemporales para metrología cuántica y microscopía de superresolución”, cofinanciado por la Unión Europea en el marco del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (POIR.04.04.00-00 -3004/17-00). Jerzy Szuniewicz también agradece el apoyo del Centro Nacional de Ciencias de Polonia, subvención número 2022/45/N/ST2/04249. S. Kurdzialek agradece el apoyo de la subvención n.º 2020/37/B/ST2/02134 del Centro Nacional de Ciencias (Polonia). M.ahiri. reconoce el apoyo de la Oficina de Investigación Naval de los Estados Unidos con el número de concesión N00014-23-1-2778.
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Horoscopo
SpaceX alcanza los 6.000 satélites Starlink en órbita tras el lanzamiento del Falcon 9 desde Cabo Cañaveral – Spaceflight Now
SpaceX lanzó un lote de 23 satélites Starlink en su cohete Falcon 9 desde la estación espacial de Cabo Cañaveral. La misión eleva el número total de satélites Starlink a 6.000 satélites en órbita. de acuerdo a según cifras publicadas el domingo por el astrónomo y experto en seguimiento orbital Jonathan McDowell.
El despegue de la misión Starlink 6-58 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 40 tuvo lugar a las 8:53 p.m.EDT (00:53 UTC). Este fue el lanzamiento número 34 de Starlink dedicado de SpaceX en 2024.
El propulsor de primera etapa Falcon 9 que respalda esta misión, el B1073 de la flota SpaceX, completó su decimoquinto vuelo. Entre sus misiones anteriores, B1073 lanzó el módulo de aterrizaje lunar HAKUTO-R de ispace, la misión número 27 de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS-27) de SpaceX y el vuelo compartido Bandwagon-1.
Poco más de ocho minutos después del despegue, B1073 aterrizó en el dron SpaceX, “A Shortfall of Gravitas”. Este fue el aterrizaje de refuerzo número 69 para ASOG y el aterrizaje de refuerzo número 307 para SpaceX hasta la fecha.
La misión tuvo lugar durante un fin de semana de actividad solar histórica que trajo auroras hasta el sur de Florida. El viernes, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) señaló que las sondas de la NOAA habían observado al menos cinco eyecciones de masa coronal. Centro de predicción del clima espacial en este punto.
El domingo por la mañana, el SWPC dijo que una «vigilancia G4 o superior» seguía vigente para el 12 de mayo, señalando que «es posible que vuelvan a ocurrir tormentas geomagnéticas de severas a extremas más tarde hoy».
En una publicación en su sitio de redes sociales X (anteriormente Twitter), Elon Musk dijo que SpaceX está monitoreando de cerca el impacto de las tormentas solares en la constelación Starlink.
Actualmente se está produciendo una gran tormenta solar geomagnética. El más grande en mucho tiempo. Los satélites Starlink están bajo mucha presión, pero hasta ahora se mantienen firmes. pic.twitter.com/TrEv5Acli2
– Elon Musk (@elonmusk) 11 de mayo de 2024
Vuelo de la nave espacial 4
La actividad de lanzamiento en Florida también se produce cuando SpaceX se acerca a la cuarta prueba de vuelo integrada de su cohete Starship en el sur de Texas. El Super Heavy Booster (Booster 11) se encuentra actualmente en el Orbital Launch Rack (OLM) y la etapa superior del Barco 29 se preparó para su apilamiento el domingo por la tarde.
Musk dijo en otra publicación que esperaba que IFT-4 estuviera «probablemente dentro de tres a cinco semanas», lo que situaría la misión en la primera quincena de junio.
Mientras la compañía espera la aprobación de la Administración Federal de Aviación (FAA) para el próximo lanzamiento de Starship, la FAA también publicó información que indica que llevará a cabo una evaluación ambiental con respecto a los lanzamientos de Starship en el Complejo de Lanzamiento 39A (LC -39A) del Centro Espacial Kennedy de la NASA.
Están previstas dos reuniones de análisis de alcance en persona para el 12 y 13 de junio en Cabo Cañaveral y Merritt Island, respectivamente, para permitir que el público brinde comentarios sobre la propuesta. Está prevista una reunión virtual para el 17 de junio.
Si bien se completó una evaluación ambiental final para Starship en septiembre de 2019, la FAA declaró que «SpaceX no ha presentado una solicitud para una licencia de operador de vehículos para operaciones de lanzamiento de Starship-Super Heavy al LC-39A después de completar la EA de 2019; por lo tanto, la FAA no ha tomado medidas federales para adoptar el EA/FONSI de la NASA (hallazgo sin impacto significativo).
La agencia dijo que SpaceX ahora proponer nueva infraestructura de lanzamiento que no formó parte de EA 2019 y apunta a realizar hasta 44 lanzamientos por año. SpaceX también realizaría aterrizajes de propulsores Super Heavy y Starship en el LC-39A o drones para misiones reutilizables o los desecharía en el océano para misiones prescindibles.
El propulsor Super Heavy del vuelo 4 se transfiere a la plataforma Starbase pic.twitter.com/jtDIvIXhOr
– EspacioX (@SpaceX) 11 de mayo de 2024
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Los científicos llevan mucho tiempo buscando “gooballs”, que son estados ligados del mundo subatómico. gluón partículas solas, sin ningún quarks implícito. Ahora puede que acabemos de encontrarlos, escondidos en un experimento con un acelerador de partículas.
Esto promete ser un avance extremadamente significativo en física, pero para beneficio de todos los que no tienen un doctorado en este campo, comenzaremos por el principio. La función principal de los gluones es mantener los quarks en su lugar y mantener estables los átomos; los quarks son los componentes básicos de los protones y neutrones.
Este papel hace que el gluón forme parte de la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza que mantienen unidas las leyes de la física, junto con la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil.
Espero que sigas con nosotros hasta ahora. Hasta ahora, las bolas de pegamento han sido sólo proposiciones teóricas que los físicos creen que deberían existir (porque los gluones deberían poder adherirse entre sí) y no algo que realmente se haya observado.
Los gluones individuales no contienen materia, simplemente transportan fuerza, pero las bolas de pegamento tienen una masa creada por las interacciones de los gluones. Si podemos detectarlos, será otra indicación de que nuestra comprensión actual de cómo funciona el Universo, también conocida como Modelo estándar de física de partículasDe hecho tiene razón.
Y así las experiencias en Colisionador de electrones y positrones II de Beijing en China. El colisionador se utilizó para aplastar mesones, que son partículas formadas por un quark y un antiquark unidas por la poderosa fuerza nuclear.
Al examinar los desechos subatómicos de estas sesiones de trituración de partículas (y estamos hablando de una década de datos que involucran unos 10 mil millones de muestras), los investigadores pudieron ver evidencia de partículas con una masa promedio de 2.395 MeV/c.2. Esta es la masa que deben tener las bolas de pegamento.
La partícula en cuestión se llama X(2370), y aunque algunos de los otros cálculos involucrados no son exactamente lo que buscaban los investigadores, no están muy lejos. Se necesitarán más mediciones y observaciones para obtener una respuesta definitiva.
Así que esto todavía no es prueba de la existencia de bolas gooball, pero la evidencia está empezando a acumularse. En 2015, los científicos también creyeron haber visto bolas gooball. En poco tiempo, otra partícula podría pasar de lo teórico a lo real.
Gran parte de esta investigación científica es posible gracias a los continuos avances en técnicas matemáticas y capacidades informáticas, necesarias para calcular la gran cantidad de posibles interacciones y desarrollos únicos que podrían surgir de una bola de sustancia viscosa.
Además, por supuesto, ahora tenemos el equipo y los instrumentos para observar el funcionamiento más fundamental del mundo natural y producir los miles de millones de estados de partículas necesarios para detectar algo tan raro y exótico como una bola de pegamento.
La investigación fue publicada en Cartas de examen físico.
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Tormenta geomagnética “extrema” golpea la Tierra
Una tormenta solar inusualmente fuerte que golpee la Tierra podría producir auroras boreales en todo Estados Unidos y potencialmente interrumpir el suministro eléctrico y las comunicaciones este fin de semana.
NUEVA YORK – Es posible que Nueva York pierda la oportunidad de ver la aurora boreal (no gracias a un pronóstico nublado), pero la tormenta solar inusualmente grande que golpea la Tierra podría producir otro espectáculo visual para los neoyorquinos.
¡Es hora de desempolvar esos eclipses! Mientras el sol brilla en este día de primavera relativamente despejado, las llamaradas de manchas solares pueden ser visibles cuando el sol arroja plasma hacia nosotros.
El Observatorio de Dinámica Solar de la NASA capturó estas imágenes de las erupciones solares, como lo muestran los destellos brillantes en la imagen de la izquierda (erupción del 8 de mayo) y en la imagen de la derecha (erupción del 7 de mayo). La imagen muestra un subconjunto de luz ultravioleta extrema que resalta la e
“Algunos fenómenos solares se manifiestan con espectaculares espectáculos de luces, mientras que otros son menos visibles, lo que recompensa a los observadores cuidadosos que están en el lugar correcto en el momento correcto”, según NASA.
De hecho, las manchas solares o “pecas” pueden ser visibles en días despejados. Si son lo suficientemente grandes, parecen pequeños puntos en la cara del sol.
Una vista de una actividad inusual del Sol ha creado una mancha solar, responsable de una geotormenta G4 en la Tierra. La última vez que ocurrió esta magnitud fue hace 20 años en Jerusalén, el 11 de mayo de 2024. (Foto de Mostafa Alkharouf/Anadolu vía Getty Images)
Recuerda: ¡nunca mires directamente al sol sin protección!
Una mujer observa el eclipse solar total con gafas para eclipses solares en Times Square en Nueva York, Estados Unidos, 21 de agosto de 2017. (Foto de Volkan Furuncu/Agencia Anadolu/Getty Images)
¿Qué es una tormenta solar? ¿Por qué esto se considera “extremo”?
La aurora boreal vista sobre Frederick Sound en Alaska. (Wolfgang Kaehler/LightRocket vía Getty Images)
Una tormenta solar inusualmente fuerte que azotó la Tierra produjo impresionantes exhibiciones de color en el cielo del hemisferio norte la madrugada del sábado, sin informes inmediatos de interrupciones en el suministro eléctrico y en las comunicaciones.
La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos emitió una rara advertencia de tormenta geomagnética severa cuando una explosión solar llegó a la Tierra el viernes por la tarde, horas antes de lo esperado. Se esperaba que los efectos de la aurora boreal, que eran claramente visibles en Gran Bretaña, duraran todo el fin de semana y posiblemente hasta la próxima semana.
La aurora boreal (Aurora Boreal) ilumina el cielo sobre la Bahía Norte de San Francisco, vista desde China Camp Beach en San Rafael, California, Estados Unidos, 11 de mayo de 2024. (Foto de Tayfun Coskun/Anadolu vía Getty Images)
Hubo avistamientos «en todo el país», dijo Chris Snell, meteorólogo de la Met Office, la agencia meteorológica británica. Añadió que la oficina estaba recibiendo fotografías e información de otros lugares europeos, incluidos Praga y Barcelona.
La NOAA alertó a los operadores de plantas de energía y naves espaciales en órbita, así como a la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias, para que tomaran precauciones.
Una ilustración del campo magnético de la Tierra que protege nuestro planeta de las partículas solares (NASA/GSFC/SVS/NASA)
Las llamaradas parecen estar asociadas con una mancha solar que tiene 16 veces el diámetro de la Tierra, dijo la NOAA. Todo es parte de la actividad solar que se intensifica a medida que el sol se acerca al pico de su ciclo de 11 años.
– Marcia Dunn, editora aeroespacial de Associated Press
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