Re: FORO-CIENCIA

Posible explicación a un enigma del Sol


El Sol. (Foto: NASA)

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Un nuevo estudio aporta datos esclarecedores que permiten explicar por qué la temperatura de la atmósfera exterior del Sol, o corona, es muchísimo más alta que la de su superficie.
Lo descubierto podría llevar a los científicos un paso más cerca de conocer plenamente el a veces intrincado ciclo solar y la influencia exacta que ciertos fenómenos solares tienen sobre la Tierra.
En el nuevo estudio, ha sido crucial el uso de las observaciones satelitales para revelar que ciertas oscilaciones magnéticas que llevan energía desde la superficie del Sol a su corona son mucho más potentes de lo que se pensaba. Estas ondas tienen la energía suficiente para calentar la corona e impulsar al viento solar, una corriente de partículas cargadas expulsadas desde el Sol y que afecta a todo el sistema solar.
El flujo de masa y energía proveniente de la corona influye en la cantidad de radiación ultravioleta que llega a la Tierra. También ejerce un papel fundamental en los fenómenos que conducen al desarrollo de tormentas geomagnéticas, capaces de hacer funcionar mal, o incluso dejar inservibles, a dispositivos electrónicos de muchas clases, desde los usados en telecomunicaciones hasta los que se emplean en redes de suministro eléctrico.
Lo descubierto por el equipo de Scott McIntosh, del Centro Nacional estadounidense de Investigación Atmosférica (NCAR), permitirá conocer mejor cómo se puede transferir suficiente energía desde el interior del Sol para mantener la corona a una temperatura tan elevada, y para impulsar a las partículas del veloz viento solar. Y también puede ser de gran ayuda para ayudar a resolver algunos misterios fundamentales acerca de cómo esa energía se transfiere al espacio interplanetario.
El estudio ha sido realizado por científicos del NCAR, el Laboratorio Solar y de Astrofísica de Lockheed Martin, la Universidad de Oslo en Noruega, y la Universidad Católica de Leuven en Bélgica.

Las sondas GRAIL vuelan hacia la Luna


(Foto: NASA/KSC)

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Después de repetidas dificultades con los vientos de gran altitud, que retrasaron el lanzamiento originalmente previsto para el día 8, la NASA consiguió por fin el sábado 10 de septiembre situar en la ruta prevista a una nueva misión pensada para investigar la Luna.
GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) está patrocinada por el programa Discovery de la agencia, y su objetivo será levantar el mejor mapa gravitatorio disponible de nuestro satélite, para así poder estudiar su estructura interna. El Jet Propulsion Laboratory dirige la iniciativa, que consiste en dos sondas que serán colocadas en órbita polar. Usando técnicas similares a las de la misión GRACE alrededor de la Tierra, se medirá constantemente la distancia entre ambos vehículos, para inferir así la forma e influencia del campo gravitatorio lunar. Además de los correspondientes dispositivos telemétricos y de emisión de señales, llevan a bordo una cámara llamada MoonKam, que permitirá que estudiantes de la Tierra tomen imágenes de la superficie.
El despegue ocurrió a las 13:08 UTC, desde Cabo Cañaveral, a bordo de un cohete Delta-7920H-10. El ascenso fue normal y la segunda etapa del vehículo alcanzó una órbita provisional hacia las 13:16 UTC. Su reencendido sirvió para situar a su carga en una trayectoria exterior a las 14:19 UTC. Nueve minutos después, la sonda GRAIL-A se separaba del cohete, mientras que la GRAIL-B hacía lo propio pasados otros 9 minutos. Ambas seguirán ahora una ruta independiente, que les llevará a rodear el punto de Lagrange L1, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, para después descender hacia su verdadero objetivo, la Luna. Esta intrincada secuencia (4 millones de kilómetros) se emplea para aumentar al máximo la capacidad de carga del cohete Delta. Un envío directo hubiera requerido un vector más potente. GRAIL-A entrará en órbita lunar hacia la 01:00 UTC del 1 de enero de 2012, y será seguida por su hermana a las 02:00 UTC del 2 de enero. Las dos seguirán órbitas parejas, de modo que estén siempre a la vista. Debido a la baja altitud de dichas órbitas, unos 50 km, se espera una fase de recolección de datos científicos de sólo unos 82 días.
Tras el lanzamiento, las dos sondas abrieron sus paneles solares y comunicaron con la Tierra. Todo indica que funcionan conforme a lo previsto. Durante los 3 meses y medio que faltan para la entrada en la órbita lunar, los controladores comprobarán de forma completa sus sistemas.
Las GRAIL (Discovery-11) fueron construidas por la empresa Lockheed Martin Space Systems sobre una plataforma LM-300 (usada originalmente para el satélite tecnológico militar XSS-11). Cada una pesa 202 kg. Están equipadas con transmisores y receptores en banda Ka, que enviarán señales entre ellas y que después reenviarán a la Tierra. Las pequeñas diferencias de frecuencia servirán para determinar cambios orbitales debidos a variaciones en el campo gravitatorio, que a su vez proporcionarán información sobre el interior lunar.
La órbita inicial de las GRAIL alrededor de la Luna será elíptica, con un período de unas 8 horas. Hasta cuatro maniobras posteriores servirán para reducir la altitud hasta los 50 km y un período de 113 minutos. Existirá una separación entre ambos vehículos que oscilará entre los 175 y los 225 km.
Una vez finalizados los 90 días de actividades científicas, las naves serán enviadas a chocar contra la superficie del satélite.

La mera presencia de paneles solares ya ayuda a refrigerar un edificio



Paneles solares inclinados. (Foto: Jacobs School of Engineering)


Aparte de generar electricidad que puede usarse para aparatos de aire acondicionado, los paneles solares, de por sí, también reducen el calor de un edificio al actuar de un modo comparable al de los toldos.
El equipo de Jan Kleissl y Anthony Dominguez, de la Universidad de California en San Diego, ha realizado mediciones pioneras de las disminuciones de temperatura resultantes de la mera presencia de paneles solares fotovoltaicos.
Usando imágenes térmicas, los investigadores han determinado que durante el día, el techo de un edificio es unos 3 grados centígrados más fresco bajo los paneles solares que teniendo descubierto el tejado.
Los paneles en esencia actúan dando sombra a los tejados. Los rayos del Sol, en vez de incidir sobre el tejado, provocando que el calor penetre hacia dentro del edificio, inciden sobre los paneles fotovoltaicos. Luego, gran parte del calor se dispersa por el aire que circula entre los paneles y el tejado. Los beneficios son aún mayores si hay un espacio abierto por donde el aire pueda circular con facilidad entre el edificio y los paneles solares, así que los paneles inclinados proporcionan un mayor enfriamiento. Además, cuanto más eficientes sean los paneles solares, mayor será el efecto refrigerante. En los edificios que los investigadores analizaron, los paneles redujeron la cantidad de calor que llegaba al tejado en un 38 por ciento.
Aunque las mediciones se realizaron durante un período limitado de tiempo, los autores del estudio creen que podrán extrapolar sus resultados para predecir los efectos refrigerantes de cada estación del año. Esto último es importante, porque aunque es bueno el efecto refrigerante de los paneles en naciones y épocas calurosas, podría ser perjudicial en las frías, donde los paneles dificultarían que el Sol calentara el edificio. Los análisis indican, sin embargo, que durante la noche los paneles solares retienen en el interior el calor que han acumulado a lo largo del día. El efecto varía dependiendo de las condiciones climáticas de cada lugar. Por ejemplo, para una zona como la ciudad de San Diego y alrededores, en California, los dos efectos básicamente se contrarrestan entre sí.

El efecto túnel cuántico dirige el transporte de electrones en porfirinas


Dos electrones de oro unidos por tres unidades de porfirina. (Fuente: Centro de Investigación en Nanotecnología y Nanomateriales)


El transporte de electrones a través de moléculas formadas por porfirinas se realiza por el efecto túnel descrito por las leyes de la mecánica cuántica, según ha demostrado un estudio internacional en el que ha participado un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). El artículo, publicado en el último número de la revista Nature Nanotechnology, descarta la creencia de que este transporte se efectúa a través de saltos de una región a otra de la molécula, conocido como hopping.
Las porfirinas son moléculas orgánicas que aparecen, en la región central de macromoléculas como la clorofila y la hemoglobina, y que poseen un átomo metálico en su centro que determina su función específica. La importancia de estas moléculas en el campo de la electrónica molecular radica en su “facilidad para transferir electrones de una región a otra”, explica el responsable del trabajo en el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (centro mixto del CSIC, la Universidad de Oviedo y el Gobierno del Principado de Asturias) Víctor Manuel García.
Para resolver el mecanismo de transporte electrónico que dirigen las porfirinas, el equipo ha evaluado la variación de su conductividad eléctrica en función de la distancia y la temperatura, en cadenas de una, dos y tres unidades de porfirina, ancladas en sus extremos a superficies de oro que actúan como electrodos.
Según las leyes que rigen el transporte por hopping, la conductividad de las porfirinas aumenta con la temperatura pero se reduce suavemente con la distancia. Bajo este mecanismo, los electrones pasan de un electrodo a otro mediante saltos de una región a otra de las moléculas formadas por porfirinas, siendo su comportamiento más parecido al de una partícula que al de una onda. La temperatura aumenta su capacidad de salto y, por tanto, aumenta la conductancia, mientras que la longitud la reduce.
Por el contrario, el efecto túnel se basa en que los electrones tienen cierta probabilidad de desaparecer de un electrodo y reaparecer en el otro. Esta probabilidad depende del tipo de molécula que haya entre los electrodos.
En este mecanismo, la temperatura también puede aumentar la conductancia, “ya que incrementa la cantidad de electrones disponibles para ser transportados”, explica García. Sin embargo, el efecto de la longitud reduce la conductancia de forma exponencial. Un ligero aumento de la distancia disminuye de forma drástica la probabilidad de los electrones de aparecer al otro lado.
La suave caída de la conductividad de las porfirinas en función de la distancia y la dependencia con la temperatura “hacía creer que el transporte se efectuaba por hopping. Sin embargo, los experimentos y cálculos teóricos llevados a cabo por el equipo han demostrado que el transporte de electrones es en realidad por efecto túnel”, asevera el investigador.
“La progresiva miniaturización de los circuitos integrados hace que los elementos electrónicos se aproximen cada vez más al límite atómico”, cuenta García. Por ello, la investigación persigue encontrar moléculas que puedan realizar las funciones de los componentes electrónicos, al ser su producción fácil y económica.
El mecanismo de transporte electrónico descubierto en este estudio puede promover el uso de porfirinas en dispositivos para ordenadores cuánticos. Estas computadoras se basan en la mecánica cuántica, por lo que el transporte eléctrico por efecto túnel puede ser adecuado para ellas. Al desaparecer y reaparecer en un electrodo u otro, “los electrones conservan su naturaleza ondulatoria y, por tanto, también sus propiedades cuánticas”, concluye García.
El estudio ha contado con la participación de investigadores las universidades de Liverpool, Lancaster, Oxford y Cardiff, en Reino Unido, y de las universidades de Zaragoza y Oviedo, a la que pertenece el investigador. (Fuente: CSIC)

Hologramas que revelan el funcionamiento interno del cerebro

Artículo, del blog Bitnavegantes, que recomendamos por su interés.
Lo mismo que hacen falta poderosas herramientas para detectar las galaxias más lejanas, también son necesarias herramientas similares para ver el funcionamiento interno de las diminutas neuronas.
Tomando prestada una técnica de la ciencia de materiales, un equipo de neurobiólogos, psiquiatras, y especialistas en imagen avanzada del EPLF y el CHUV de Suiza, han mostrado que es posible observar la actividad neuronal en tiempo real y en tres dimensiones, con una resolución hasta 50 veces mayor que la máxima conseguida anteriormente.

El artículo, del blog Bitnavegantes, se puede leer aquí.

Logran que el sonido viaje en una sola dirección


Esferas utilizadas en el dispositivo. (Foto: Georgios Theocharis / Caltech)


Aunque muchas habitaciones de hoteles, estudios de grabación, e incluso algunas viviendas, se construyen con materiales que ayuden a absorber o reflejar el sonido, los mecanismos para controlar verdaderamente la dirección de las ondas sonoras se encuentran todavía en su infancia.
Sin embargo, unos investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) han creado un dispositivo ajustable (al que llaman diodo acústico) que permite que la información acústica viaje sólo en una dirección y con frecuencias controlables.
El diodo acústico se parece, en concepto, al diodo de la electrónica (de ahí que se le llame así). El diodo acústico permite que una corriente, en este caso una onda sonora, pase en una dirección, mientras se la bloquea en la dirección opuesta.
Valiéndose de experimentos, simulaciones y predicciones analíticas, el equipo de Chiara Daraio, profesora de aeronáutica y física aplicada en el Caltech, ha demostrado por primera vez la transmisión unidireccional del sonido en un rango de frecuencias audibles.
Este nuevo mecanismo es un paso importante en el progreso hacia lo que sería el aislamiento acústico perfecto. Imagine dos salas etiquetadas como sala A y sala B. Esta nueva tecnología permitiría, por ejemplo, que desde la sala A se escuchasen los sonidos procedentes de la sala B, pero los sonidos de la misma clase generados en la sala A no se escucharían en la sala B.
El sistema se basa en un conjunto de singulares esferas elásticas, esencialmente cristales granulares que transmiten las vibraciones sonoras de una manera peculiar. Son configurables de varios modos, ajustables y, adaptables para operar dentro de una amplia gama de frecuencias. De hecho, podrían tener aplicaciones prácticas más allá de la insonorización.

Puerta lógica cuántica mediante una molécula magnética



A través de una reacción química, una investigación liderada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una molécula magnética capaz de comportarse como una puerta lógica cuántica. Se trata de una de las aproximaciones “más sencillas y eficientes” de crear una de las piezas fundamentales para la fabricación de un ordenador cuántico.
Las computadoras cuánticas y las tradicionales requieren los mismos componentes básicos: las puertas lógicas y las unidades de memoria. La diferencia es que las piezas del ordenador cuántico deben ser capaces de presentar los dos estados del código binario de forma simultánea, según las leyes de la física cuántica.
La función de las puertas lógicas consiste en ejecutar órdenes sobre la información almacenada en las unidades de memoria. En computación cuántica, cada puerta debe estar formada por dos componentes diferentes y acoplados entre sí. “El problema reside en que la naturaleza tiende a crear estructuras simétricas”, explica el investigador en el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón del CSIC y la Universidad de Zaragoza, responsable de la investigación, Fernando Luis.
Para solucionarlo, el equipo de Luis ha desarrollado una molécula asimétrica compuesta por dos átomos de Terbio. Aunque dichos átomos son iguales, en esta molécula se encuentran encapsulados en dos corpúsculos orgánicos diferentes. Luis explica: “De esta forma, cada uno de ellos presenta propiedades magnéticas distintas por lo que la molécula cumple los requisitos de una puerta lógica cuántica”.
Según el investigador del CSIC, la creación de esta molécula a través de una reacción química “es la más barata, eficiente e inteligente de las que existen hasta este momento”. Aunque esta no es la primera vez que se desarrolla una puerta lógica cuántica, “las logradas hasta el momento requieren técnicas complejas y condiciones muy específicas, mientras que ésta es estable en estado sólido y una sola reacción da lugar a millones de ellas”, añade.
El esfuerzo de lograr un ordenador cuántico reside en las posibilidades que este nuevo tipo de computación será capaz de ofrecer. El hecho de que estos dispositivos puedan manejar dos posibilidades de forma simultánea “permitirá resolver mucho más rápido problemas a los que un ordenador convencional debe dedicar mucho tiempo o que incluso es incapaz de solventar”, explica el investigador el CSIC. “También agilizará las búsquedas en bases de datos”, añade.
Una de las ventajas fundamentales de los ordenadores cuánticos está relacionada con la seguridad. Luis comenta: “Una de estas computadoras podrá descifrar cualquier clave cifrada por un ordenador convencional al tiempo que una clave creada por uno cuántico será indescifrable por cualquier otro”.
El desarrollo de esta molécula, que ha sido publicado en la revista Physical Review Letters, ha contado con la participación de investigadores del Departamento de Química Inorgánica de la de la Universidad de Barcelona y del Instituto de Nanociencia de Aragón de la Universidad de Zaragoza. (Fuente: CSIC)