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Rompiendo la velocidad de la luz: el enigma del túnel cuántico

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Rompiendo la velocidad de la luz: el enigma del túnel cuántico

Los túneles cuánticos permiten que las partículas superen las barreras energéticas. Se ha propuesto un nuevo método para medir el tiempo que tardan las partículas en hacer túneles, lo que podría desafiar afirmaciones anteriores sobre las velocidades de túneles superluminales. Este método implica el uso de átomos como relojes para detectar diferencias horarias sutiles. Crédito: SciTechDaily.com

En un asombroso fenómeno de la física cuántica llamado túnel, las partículas parecen moverse más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, los físicos de Darmstadt creen que hasta ahora no se ha medido correctamente el tiempo que tardan las partículas en entrar en un túnel. Proponen un nuevo método para detener la velocidad de las partículas cuánticas.

En la física clásica existen leyes estrictas que no se pueden eludir. Por ejemplo, si una bola que rueda carece de energía, no subirá una colina; en cambio, volverá a bajar antes de llegar a la cima. En física cuántica, este principio no es tan estricto. Aquí, una partícula puede cruzar una barrera, incluso si no tiene suficiente energía para cruzarla. Actúa como si se deslizara por un túnel, por lo que este fenómeno también se conoce como «túnel cuántico». Lejos de ser una simple magia teórica, este fenómeno tiene aplicaciones prácticas, como en el funcionamiento de las unidades de memoria flash.

Túneles cuánticos y relatividad

En el pasado, llamaron la atención los experimentos en los que las partículas penetraban más rápido que la luz. Después de todo, la teoría de la relatividad de Einstein prohíbe velocidades más rápidas que la luz. Por lo tanto, la pregunta es si en estos experimentos se “detuvo” correctamente el tiempo necesario para la construcción de túneles. Los físicos Patrik Schach y Enno Giese de la Universidad Técnica de Darmstadt están siguiendo un nuevo enfoque para definir el «tiempo» de una partícula en túnel. Ahora han propuesto un nuevo método para medir este tiempo. En su experimento, lo miden de una manera que creen que se adapta mejor a la naturaleza cuántica de los túneles. Publicaron el plan de su experimento en la famosa revista. Los científicos progresan.

Dualidad onda-partícula y túnel cuántico

Según la física cuántica, las partículas pequeñas como los átomos o las partículas ligeras tienen una naturaleza dual.

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Según los experimentos, se comportan como partículas o como ondas. Los túneles cuánticos resaltan la naturaleza ondulatoria de las partículas. Un “paquete de olas” rueda hacia la barrera, comparable a una ola de agua. La altura de la onda indica la probabilidad con la que la partícula se materializaría en ese lugar si se midiera su posición. Si el paquete de ondas choca contra una barrera energética, parte de él se refleja. Sin embargo, una pequeña porción atraviesa la barrera y existe una pequeña probabilidad de que la partícula aparezca al otro lado de la barrera.

Reevaluación de la velocidad del túnel

Experimentos anteriores observaron que una partícula ligera viajaba una distancia más larga después de hacer un túnel que una partícula con camino libre. Por tanto, habría viajado más rápido que la luz. Sin embargo, los investigadores tuvieron que definir la ubicación de la partícula después de su paso. Eligieron el punto más alto de su paquete de ondas.

“Pero la partícula no sigue una trayectoria en el sentido clásico de la palabra”, objeta Enno Giese. Es imposible decir exactamente dónde se encuentra la partícula en un momento dado. Por tanto, es difícil decir cuánto tiempo llevará llegar del punto A al punto B.

Un nuevo enfoque para medir el tiempo de construcción de túneles

Schach y Giese, por su parte, se inspiran en una cita de Albert Einstein: “El tiempo es lo que se lee en un reloj. » Sugieren utilizar la propia partícula del túnel como reloj. Una segunda partícula que no forma un túnel sirve como referencia. Al comparar estos dos relojes naturales, es posible determinar si el tiempo pasa más lento, más rápido o igual de rápido durante el túnel cuántico.

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La naturaleza ondulatoria de las partículas facilita este enfoque. La oscilación de las ondas es similar a la oscilación de un reloj. Más concretamente, Schach y Giese proponen utilizar átomos como relojes. Los niveles de energía de los átomos oscilan a determinadas frecuencias. Después de enviar un átomo Con un pulso láser, sus niveles inicialmente oscilan sincronizados: se pone en marcha el reloj atómico. Sin embargo, durante el túnel el ritmo cambia ligeramente. Un segundo pulso láser provoca que las dos ondas internas del átomo interfieran. La detección de interferencias mide la distancia entre las dos ondas de niveles de energía, que es una medida precisa del tiempo transcurrido.

Un segundo átomo, que no forma un túnel, sirve como referencia para medir la diferencia de tiempo entre la formación de túneles y la no formación de túneles. Los cálculos de los dos físicos sugieren que la partícula túnel mostrará un tiempo ligeramente retrasado. «El reloj del túnel es un poco más antiguo que el otro», explica Patrik Schach. Esto parece contradecir los experimentos que atribuían velocidad superluminal al túnel.

El desafío de implementar el experimento.

En principio, la prueba se puede realizar con la tecnología actual, explica Schach, pero para los experimentadores supone un gran desafío. De hecho, la diferencia horaria a medir es sólo de unos 10-26 segundos: un tiempo extremadamente corto. Es útil utilizar nubes de átomos como relojes en lugar de átomos individuales, explica el físico. También es posible amplificar el efecto, por ejemplo aumentando artificialmente las frecuencias de reloj.

«Actualmente estamos discutiendo esta idea con colegas experimentadores y estamos en contacto con nuestros socios del proyecto», añade Giese. Es muy posible que pronto un equipo decida llevar a cabo este apasionante experimento.

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Referencia: “Una teoría unificada de los tiempos de túneles promovida por los relojes de Ramsey” por Patrik Schach y Enno Giese, 19 de abril de 2024, Los científicos progresan.
DOI: 10.1126/sciadv.adl6078

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

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5 ideas sencillas de decoración del hogar para transformar su espacio en un oasis de verano

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5 ideas sencillas de decoración del hogar para transformar su espacio en un oasis de verano

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A medida que aumentan las temperaturas en todo el país, muchos de nosotros queremos pasar más tiempo al aire libre. Sin embargo, si no tienes un espacio al aire libre, deberías considerar renovar tu diseño interior para el verano.

Un refresco cálido de verano siempre es una buena idea y fácil de preparar. Para aportar luminosidad y calidez a tu hogar, puedes cambiar tu paleta de colores, favoreciendo los tejidos claros y una decoración colorida y refinada. Esta técnica transformará su hogar o áreas específicas en un remanso de paz y un oasis de verano. También puede integrar el espacio exterior en un espacio interior y exterior mezclando asientos en el patio, accesorios de iluminación y alfombras de colores.

Sin embargo, cuando decide renovar su espacio, debe ser creativo e intencional y agregar paletas de colores interesantes como azules índigo, naranjas cremosos y magentas electrizantes. Vea algunas ideas de decoración del hogar de bajo costo a continuación para transformar su espacio para el verano.

Purifica tu decoración: Me encanta el diseño de interiores moderno de mediados de siglo por su diseño limpio y contemporáneo. Elija cremas, blancos y accesorios decorativos como almohadas y esculturas con formas geométricas para agregar un estilo clásico de verano a su decoración. ¡Añade interés visual a tu espacio!

Centrarse en los tonos de joyas: Colores como el magenta, el azul zafiro y el amarillo rosado son perfectos para una temática veraniega. Estos colores añaden carácter a cualquier espacio y combinan bien con colores apagados como el blanco, el crema y el beige. Intente incorporar almohadas en tonos joya o un jarrón para familiarizarse con esta paleta de colores.

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Ajuste los tratamientos de sus ventanas: Agregar mucha luz es una manera fácil de hacer que su hogar sea más veraniego. Corre las cortinas o cámbialas por completo. En lugar de cortinas pesadas, opte por cortinas ligeras o fluidas.

Incorporar elementos de playa: Lleva el mar a tu casa. ¡Concéntrate en la decoración náutica para transformar tu hogar en una elegante casa de playa! Azul marino, azul, blanco y crema con conchas marinas deberían ser suficientes.

Palanca de mimbre: La decoración de mimbre aporta un toque de originalidad y estilo a tu hogar. Incluso puedes utilizar una bandeja de mimbre como desayunador.

Añade flores: Las flores añaden un toque de alegría a cualquier espacio, ¡especialmente en verano! No olvides tener hermosos arreglos florales en tu casa este verano.

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¡Visita los Pilares de la Creación! Increíble vídeo de la NASA recorre troncos de gas y polvo interestelar en una nebulosa a 6.500 años luz de distancia

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¡Visita los Pilares de la Creación!  Increíble vídeo de la NASA recorre troncos de gas y polvo interestelar en una nebulosa a 6.500 años luz de distancia

Si alguna vez has soñado con dar un paseo por el espacio profundo, esto podría ser lo más parecido que puedas imaginar.

En esta impresionante animación, la NASA permite al espectador pasear por los troncos de los “Pilares de la Creación” en una nebulosa a 6.500 años luz de la Tierra.

Este es el vídeo más detallado y completo jamás creado de estas nubes de nacimiento de estrellas, descritas como «zarcillos imponentes» de polvo y gas cósmico.

Esto es posible combinando observaciones de los dos telescopios espaciales más potentes de la NASA, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Telescopio Espacial Hubble.

Y, gracias al espectro infrarrojo de JWST, incluso puedes mirar dentro de los tres pilares de un año luz de altura para ver el nacimiento de estrellas jóvenes.

Esta animación fue creada combinando observaciones del Telescopio Hubble y el Telescopio Espacial James Webb. En esta imagen puedes ver una comparación entre las dos observaciones diferentes.

¿Cuáles son los pilares de la creación?

Los Pilares de la Creación, que se asemejan a una mano fantasmal, son imponentes zarcillos de polvo y gas cósmicos.

Forman parte de la Nebulosa del Águila, a 6.500 años luz de la Tierra, y se sabe que son una fuente de formación estelar.

La nebulosa, descubierta en 1745 por el astrónomo suizo Jean-Philippe Loys de Chéseaux, se encuentra en la constelación de Serpens.

Esta innovadora animación captura la estructura 3D de estas enormes formaciones por primera vez, permitiendo al espectador volar a través de años luz de espacio.

Sin embargo, esto no es sólo una impresión fantasiosa de un artista, sino un trabajo de investigación científica.

Gracias a las observaciones realizadas por Anna McLeod, profesora asociada de la Universidad de Durham, la NASA pudo reconstruir con precisión la disposición de los pilares.

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Representado en 3D, se ve claramente que los pilares no están alineados, sino que, de hecho, están extendidos sobre una gran región del espacio.

Frank Summers, científico principal de visualización del Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), dice: «A medida que vuelan sobre y entre los pilares, los espectadores aprenden sobre su estructura tridimensional y ven cuán diferentes son en la vista de luz visible del Hubble en comparación con al de Webb. visto en luz infrarroja.

Los Pilares de la Creación son parte de la Nebulosa del Águila, una estructura ubicada a poco menos de 7.000 años luz de la Tierra, observada por primera vez por el Hubble Space Tesco en 1985.

Esta imagen fue tomada por el telescopio espacial James Webb en el espectro de luz infrarroja.
Esta imagen más antigua fue tomada por el Telescopio Espacial Hubble y utiliza el espectro de luz visible.

Esta animación se creó combinando observaciones del Telescopio Espacial James Webb (izquierda), que toma imágenes en el espectro infrarrojo con las del espectro de luz visible del Telescopio Hubble (derecha).

Sin embargo, esta última animación combina fotografías tomadas por el Hubble con las últimas observaciones del JWST.

Esto no sólo representa los Pilares de la Creación con el mayor detalle jamás capturado, sino que también ofrece una nueva perspectiva sobre la formación de estrellas como nuestro propio sol.

Cada uno de los tres pilares está compuesto de hidrógeno molecular frío y nubes de polvo interestelar.

Estas enormes nubes, que se extienden a lo largo de hasta años luz libres, o tres cuartos de la distancia entre nuestro Sol y la estrella más cercana, constituyen perfectos viveros estelares.

Los Pilares de la Creación a 6.500 años luz de distancia se encuentran en un espacio regional conocido como Nebulosa del Águila

Los Pilares de la Creación a 6.500 años luz de distancia se encuentran en un espacio regional conocido como Nebulosa del Águila

Mientras que el interior de estas estructuras está oculto en el espectro de luz visible, la luz infrarroja atraviesa el espeso polvo.

Summers dice: «El contraste les ayuda a comprender por qué tenemos múltiples telescopios espaciales para observar diferentes aspectos del mismo objeto».

Usando JWST para recopilar información en el espectro infrarrojo, podemos mirar dentro de las nubes de polvo para observar estrellas jóvenes en diferentes etapas de crecimiento.

En la animación puedes verlos como puntos brillantes visibles a través del polvo o claramente visibles en el espectro infrarrojo.

El espectro de luz visible muestra claramente las nubes de polvo y de hidrógeno molecular frío que constituyen los pilares de la creación.

El espectro de luz visible muestra claramente las nubes de polvo e hidrógeno molecular frío que forman los pilares de la creación.

Las imágenes infrarrojas permiten a los científicos mirar dentro de las nubes de polvo para ver protoestrellas en las primeras etapas de su formación.

Las imágenes infrarrojas permiten a los científicos observar el interior de las nubes de polvo para ver protoestrellas en las primeras etapas de su formación.

En uno de los pilares podemos ver una estrella nueva que expulsa una columna de material al espacio, mientras que en el pilar más grande podemos ver una «protoestrella» (una estrella muy joven que todavía está acumulando masa).

Mark Clampin, director de la División de Astrofísica de la sede de la NASA en Washington, dice: “Cuando combinamos observaciones de los telescopios espaciales de la NASA de diferentes longitudes de onda de luz, ampliamos nuestra comprensión del universo.

“La región de los Pilares de la Creación continúa ofreciéndonos nuevos conocimientos que mejoran nuestra comprensión de la formación estelar.

“Ahora, con esta nueva visualización, todos pueden experimentar este paisaje rico y cautivador de una manera nueva. »

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Los Pilares de la Creación ofrecen una de las vistas cósmicas más famosas de la historia astronómica

La imagen original del Telescopio Espacial Hubble de los famosos Pilares de la Creación fue tomada hace dos décadas e inmediatamente se convirtió en una de sus imágenes más famosas y evocadoras.

Las estructuras que sobresalen, junto con el cúmulo estelar vecino, NGC 6611, forman parte de una región de formación estelar llamada Nebulosa del Águila, también conocida como Messier 16 o M16.

Los Pilares de la Creación, que se asemejan a una mano fantasmal, forman parte de la Nebulosa del Águila, que se encuentra a 6.500 años luz de la Tierra, y se sabe que son una fuente de formación estelar.

Los Pilares de la Creación, que se asemejan a una mano fantasmal, forman parte de la Nebulosa del Águila, que se encuentra a 6.500 años luz de la Tierra, y se sabe que son una fuente de formación estelar.

La nebulosa y sus objetos asociados se encuentran a unos 7.000 años luz de distancia, en la constelación de la Serpiente.

Los Pilares de la Creación son un ejemplo clásico de las formas en forma de columnas que crecen en las gigantescas nubes de gas y polvo que son el lugar de nacimiento de nuevas estrellas.

Las columnas se forman cuando enormes estrellas O y B de color blanco azulado recién formadas emiten intensa radiación ultravioleta y vientos estelares que arrastran material menos denso de sus alrededores.

Sin embargo, las bolsas más densas de gas y polvo pueden resistir esta erosión por más tiempo.

Detrás de estas bolsas de polvo más espesas, la materia está protegida del duro y fulminante resplandor de las estrellas O y B.

Este blindaje crea “colas” oscuras o “trompas de elefante”, que vemos como el cuerpo oscuro de un pilar, que apuntan en dirección opuesta a las estrellas brillantes.

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Japón lanza un satélite avanzado de observación de la Tierra en el tercer vuelo del cohete H3

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Japón lanza un satélite avanzado de observación de la Tierra en el tercer vuelo del cohete H3

El nuevo cohete japonés H3 voló por tercera vez esta tarde (30 de junio).

El H3 lanzó el Satélite Avanzado de Observación Terrestre 4 (ALOS-4; también conocido como DAICHI-4) esta tarde desde el Centro Espacial Tanegashima de Japón, que despegó de la plataforma a las 23:06 EDT (03:06 GMT y 12:06 GMT). hora estándar de Japón). 1 de julio).

ALOS-4 fue desplegado en órbita terrestre baja como estaba planeado unos 16 minutos después del despegue, dijeron los comentaristas en la transmisión web proporcionada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA).

El cohete H3 lleva el ALOS-4 al cielo. (Crédito de la foto: JAXA)

El H3 de dos etapas fue desarrollado por JAXA y Mitsubishi Heavy Industries. Se prevé que se convierta en el cohete de transporte medio más capaz de Japón, tomando las riendas del H-2A, que se espera que se retire a finales de este año después de más de 20 años de servicio.

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