Horoscopo
Cómo un decimal podría redefinir la física
El momento magnético del muón plantea un enigma científico debido a la ligera diferencia entre sus valores teóricos y experimentales, lo que sugiere interacciones con partículas o fuerzas desconocidas. La investigación que implica simulaciones cuánticas avanzadas ha comenzado a resolver estas discrepancias, proporcionando información sobre las propiedades fundamentales de los muones y sus interacciones en la física de partículas. Crédito: SciTechDaily.com
Los investigadores han identificado el origen de las discrepancias en las predicciones recientes sobre el momento magnético del muón. Sus hallazgos podrían contribuir al estudio de la materia oscura y otros aspectos de la nueva física.
El momento magnético es una propiedad intrínseca de una partícula con espín, resultante de la interacción entre la partícula y un imán u otro objeto con un campo magnético. Al igual que la masa y la carga eléctrica, el momento magnético es una de las cantidades fundamentales de la física. Existe una diferencia entre el valor teórico del momento magnético de un muón, partícula de la misma clase que el electrón, y los valores obtenidos durante experimentos de alta energía realizados en aceleradores de partículas.
La diferencia sólo aparece hasta el octavo decimal, pero ha intrigado a los científicos desde su descubrimiento en 1948. No es un detalle: puede indicar si el muón interactúa con partículas de materia oscura u otros bosones de Higgs, o incluso si los bosones de Higgs son desconocido. Hay fuerzas involucradas en el proceso.
Divergencias en el momento magnético del Muón.
El valor teórico del momento magnético del muón, representado por la letra g, viene dado por la ecuación de Dirac, formulada por el físico inglés y premio Nobel de 1933 Paulo Dirac (1902-1984), uno de los fundadores de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica. – como 2. Sin embargo, los experimentos han demostrado que g no es exactamente 2 y existe un gran interés en comprender “g-2”, es decir, la diferencia entre el valor experimental y el valor predicho por la ecuación de Dirac. El mejor valor experimental disponible actualmente, obtenido con un impresionante grado de precisión en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi (Fermilab) en Estados Unidos y anunciado en agosto de 2023, es 2,00116592059, con un rango de incertidumbre de más o menos 0,00000000022.
«Determinar con precisión el momento magnético del muón se ha convertido en una cuestión clave en la física de partículas, porque el estudio de esta discrepancia entre los datos experimentales y las predicciones teóricas puede proporcionar conocimientos que podrían conducir al descubrimiento de un nuevo efecto espectacular», dijo el físico Diogo Boito, investigador de física. . profesor del Instituto de Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP), dijo a Agência FAPESP.
Se publica en la revista un artículo sobre el tema de Boito y sus colaboradores Cartas de examen físico.
Nuevos conocimientos de la investigación
“Nuestros resultados fueron presentados en dos importantes eventos internacionales. Primero por mí en un taller en Madrid, España, y luego por mi colega Maarten Golterman de la Universidad Estatal de San Francisco en una reunión en Berna, Suiza”, dijo Boito.
Estos resultados cuantifican e indican el origen de una discrepancia entre los dos métodos utilizados para realizar las predicciones actuales del muón g-2. “Actualmente existen dos métodos para determinar un componente fundamental de g-2. El primero se basa en datos experimentales y el segundo en simulaciones por computadora de la cromodinámica cuántica, o QCD, la teoría que estudia las interacciones fuertes entre quarks. Estos dos métodos producen resultados bastante diferentes, lo que plantea un problema importante. Hasta que no se resuelva el problema, no podremos estudiar la contribución de posibles partículas exóticas, como los nuevos bosones de Higgs o la materia oscura, por ejemplo, al g-2”, explicó.
El estudio logró explicar la discrepancia, pero para comprenderla debemos retroceder unos pasos y comenzar de nuevo con una descripción un poco más detallada del muón.
Anillo de almacenamiento de muones del Fermilab. Crédito: Reidar Hahn, Fermilab
El muón es una partícula que pertenece a la clase de los leptones, al igual que el electrón, pero cuya masa es mucho mayor. Por este motivo, es inestable y sólo sobrevive muy poco tiempo en un contexto de alta energía. Cuando los muones interactúan entre sí en presencia de un campo magnético, se desintegran y se reagrupan formando una nube de otras partículas, como electrones, positrones, bosones W y Z, de Higgs y fotones. Por lo tanto, en los experimentos, los muones siempre van acompañados de muchas otras partículas virtuales. Sus aportaciones hacen que el momento magnético real medido experimentalmente sea mayor que el momento magnético teórico calculado mediante la ecuación de Dirac, que es igual a 2.
“Para conseguir la diferencia [g-2]es necesario considerar todas estas contribuciones –tanto las predichas por QCD [in the Standard Model of particle physics] y otros que son más pequeños pero aparecen en mediciones experimentales de alta precisión. Conocemos muy bien muchas de estas contribuciones, pero no todas”, dijo Boito.
Los efectos de la interacción fuerte QCD no pueden calcularse teóricamente únicamente, porque en algunos regímenes energéticos no son prácticos. Por tanto, existen dos posibilidades. Uno de ellos se ha utilizado durante algún tiempo e implica el uso de datos experimentales obtenidos de colisiones electrón-positrón, que crean otras partículas hechas de quarks. El otro es el QCD basado en red, que sólo se ha vuelto competitivo en la década actual e implica la simulación del proceso teórico en una supercomputadora.
“El principal problema con la predicción del muón g-2 en la actualidad es que el resultado obtenido utilizando datos de colisión electrón-positrón no concuerda con el resultado experimental total, mientras que los resultados basados en QCD reticular sí lo son. Nadie sabía realmente por qué, y nuestro estudio aclara parte de ese enigma”, dijo Boito.
Él y sus colegas llevaron a cabo su investigación precisamente para resolver este problema. “El artículo informa los resultados de una serie de estudios en los que desarrollamos un nuevo método para comparar los resultados de simulaciones QCD de red con resultados basados en datos experimentales. Demostramos que es posible extraer contribuciones de los datos calculados en la red con alta precisión: contribuciones de diagramas de Feynman conectados”, dijo.
El físico teórico estadounidense Richard Feynman (1918-1988) ganó el Premio Nobel de Física en 1965 (junto con Julian Schwinger y Shin'ichiro Tomonaga) por su trabajo fundamental en electrodinámica cuántica y física de partículas elementales. Los diagramas de Feynman, creados en 1948, son representaciones gráficas de expresiones matemáticas que describen la interacción de dichas partículas y se utilizan para simplificar los respectivos cálculos.
“En el estudio obtuvimos por primera vez las contribuciones de los diagramas de Feynman conectados en la llamada “ventana de energía intermedia” con alta precisión. Ahora tenemos ocho resultados para estas contribuciones, obtenidos mediante simulaciones QCD de celosía, y todos coinciden en gran medida. Además, demostramos que los resultados basados en datos de interacción electrón-positrón no concuerdan con estos ocho resultados de las simulaciones”, dijo Boito.
Esto permitió a los investigadores localizar el origen del problema y pensar en posibles soluciones. «Quedó claro que si por alguna razón los datos experimentales del canal de dos piones se subestiman, esta podría ser la causa de la discrepancia», dijo. Los piones son mesones: partículas formadas por un quark y un antiquark producidas en colisiones de alta energía.
De hecho, nuevos datos (aún bajo revisión por pares) del Experimento CMD-3 Un estudio llevado a cabo en la Universidad Estatal de Novosibirsk en Rusia parece mostrar que los datos más antiguos sobre canales de dos piones pueden haber sido subestimados por alguna razón.
Referencia: “Determinación basada en datos del componente conectado al quark ligero de la contribución de la ventana intermedia al muón g-2» por Genessa Benton, Diogo Boito, Maarten Golterman, Alexander Keshavarzi, Kim Maltman y Santiago Peris, 21 de diciembre de 2023, Cartas de examen físico.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.251803
La participación de Boito en el estudio fue parte de su proyecto «Testing the Standard Model: Precision QCD and muon g-2», por el cual la FAPESP le otorgó una Beca para Jóvenes Investigadores Fase 2.
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Horoscopo
Scout Space seleccionado por AFWERX para desarrollar un marco de análisis de colisiones y mejorar la seguridad espacial – SatNews
El conocimiento es poder en el cada vez más disputado dominio espacial. Scout proporciona cargas útiles y algoritmos alojados Plug & Play para convertir cualquier nave espacial en una plataforma SDA.
Espacio Explorador Inc., un proveedor de servicios de observación espacial centrados en la seguridad espacial y el conocimiento integral del dominio espacial (SDA), anuncia su selección por parte de AFWERX para un contrato SBIR Fase I para avanzar en la seguridad espacial y la eficiencia operativa. En virtud de este contrato, la empresa desarrollará un marco de análisis de colisiones diseñado para mejorar las capacidades de autoprotección de las naves espaciales en tiempo real para identificar, rastrear y evitar colisiones espaciales con desechos.
Scout planea desarrollar el marco con una demanda computacional mínima y apunta a abrir nuevas vías para análisis de escenarios avanzados, contribuyendo así a la predicción y mitigación de posibles intercepciones del adversario. Esta capacidad es fundamental para proteger los activos espaciales críticos de los EE. UU., de conformidad con los objetivos estratégicos de la oficina del programa Espacio Tácticamente Responsivo (TacRS) y otras entidades del USSF.
Realice un seguimiento de sus activos de alto valor y de todas las amenazas potenciales cercanas y lejanas. La conciencia situacional local es esencial para un ecosistema espacial sostenible.
“Los métodos tradicionales de predicción de colisiones, que se basan en cálculos de fuerza bruta, a menudo fallan en escenarios en tiempo real porque carecen de la agilidad necesaria para una autoprotección eficaz. » OBSERVACIÓN Philip Hover-Smoot, director ejecutivo de Scout Space. «El enfoque innovador de nuestro equipo para este problema no sólo podría equipar a las naves espaciales con autoprotección autónoma, sino también mejorar las capacidades operativas al estimar eficazmente las ventanas de la línea de visión de objetos espaciales críticos no rastreados».
Jordan Maxwell, Ph.D, ingeniero jefe de GNC Scout., agregado, “La tecnología que Scout está desarrollando aprovecha las limitaciones orbitales para permitir una identificación, seguimiento y evitación altamente eficiente de posibles colisionadores, todo ello a bordo de la nave espacial. Al eliminar la latencia de las comunicaciones terrestres, el enfoque de Scout puede facilitar la prevención de colisiones justo a tiempo, incluso con objetos pequeños y difíciles de rastrear, para naves espaciales habilitadas para SDA.
La compañía planea integrar este marco en su carga útil Space Domain Awareness (SDA) de próxima generación, lo que permitirá la detección de colisiones de objetos proliferados y la mitigación de riesgos.
Las opiniones expresadas son las del autor y no reflejan necesariamente la política o posición oficial del Departamento de la Fuerza Aérea, el Departamento de Defensa o el Gobierno de los Estados Unidos.
Scout Space se fundó en 2019 con la misión de permitir una nueva era de seguridad y transparencia espacial. Los productos y servicios espaciales de Scout, lanzados por primera vez en 2021, permiten a las naves espaciales ver y comprender lo que las rodea. La red de sensores orbitales distribuidos desarrollada por Scout mejorará significativamente la conciencia del dominio espacial (SDA) y garantizará un uso responsable del entorno espacial. La empresa es una startup respaldada por Techstars, MassChallenge y empresas con contratos gubernamentales y comerciales en curso. Scout ostenta el título de Startup of the Year® establishment® 2021.
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Horoscopo
“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.
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.
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.
«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
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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Horoscopo
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.
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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