Física nuclear para entender mejor las ‘partículas fantasma’

Esquema del experimento Double Chooz, donde participa el CIEMAT.

Uno de los descubrimientos más sorprendentes de las últimas décadas es que los neutrinos “oscilan”, es decir, se transforman en otros tipos de neutrinos. Este ha sido el resultado de una serie de observaciones y experimentos muy elaborados que han permitido determinar de manera mas precisa los parámetros que rigen estos procesos. Una de las dificultades en este tipo de estudios es que, como los neutrinos son partículas muy “elusivas”, se necesitan fuentes de neutrinos muy.potentes.

Agujeros negros

Gigantes oscuros con una fuerza tan inmensa que ni la luz puede escapar de ellos.

Con esta sencilla definición uno enseguida comprende que este post habla de agujeros negros, esos objetos que se han convertido en compañeros omnipresentes de todo artículo de divulgación sobre física por mérito propio. Y no es que los físicos tengamos un fetiche con el cuero y nos ponga sobremanera todo lo negro, si no que, debido a sus especiales características, los agujeros negros (AN) son excelentes laboratorios donde poner a prueba el desarrollo de nuevas teorías que busquen unificar la gravedad con el resto de interacciones del Universo. Por esta razón se han escrito miles de libros sobre agujeros negros que, sin embargo, siempre se quedan a medias (al menos los que yo he leído) y nunca cuentan aquello que de verdad tiene miga de los agujeros negros, algunas propiedades que han hecho que nos obsesionemos con ellos desde los años 70, esas cosas que quizás nunca se atrevieron a contarte sobre agujeros negros.

Lo que entra, no sale

Antes de nada, establezcamos algo de sintaxis.

Un agujero negro es, técnicamente, un cuerpo con una masa tan grande que su gravedad superficial no permite escapar ni siquiera la luz, razón por la que los observamos negros y de la que deriva su nombre. Si bien un AN tiene un tamaño definido, no ocurre lo mismo con la masa que genera el campo gravitatorio. Debido a que a partir de cierta distancia de un objeto la luz ya no va a escapar, un agujero negro bien puede ser una esfera de un tamaño u otro, o incluso no tener forma esférica, siempre que cumpla la condición de que su campo gravitatorio sea lo suficientemente intenso como para que a partir de una distancia se cumpla esta condición de velo.

 

A la “superficie” oscura que vemos a esa distancia, normalmente tomada como el radio efectivo del agujero negro, la denominamos horizonte de sucesos o simplemente horizonte y es la distancia a partir de la cual uno no puede escapar del AN, pues necesitaría moverse a una velocidad mayor que la de la luz para librarse de su atracción gravitatoria. Por ello, lo que entra en un agujero negro, no sale.

Visto en AbiertoHastaElAmanecer.ws

Completo:
Sobre agujeros negros

ATLAS y CMS presentan lo resultados de la busqueda del Higgs. ATLAS and CMS experiments present Higgs search status

Si existe el esquivo bosón de Higgs, una partícula que los científicos se afanan en descubrir para completar el Modelo Estándar de Física de Partículas, su rango de masas está entre unos 115 y 130 gigaelectronvoltios (GeV). Esto supone un avance “significativo” en la búsqueda, según los investigadores de los experimentos CMS y ATLAS que hoy han presentado los datos en la sede de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN). La comunidad científica confía en que a finales de 2012 quede aclarado si existe o no el bosón de Higgs.

 

“Las colaboraciones ATLAS y CMS (los dos mayores experimentos del Gran Colisionador de Hadrones o LHC) han conseguido excluir con los datos coleccionados en 2011 masas del Higgs en el modelo estándar por encima de unos 127 GeV, lo cual representa un gran avance en esta búsqueda”, explica a SINC Juan Alcaraz, investigador principal del CIEMAT en el CMS.

 

Científicos de los experimentos ATLAS y CMShan presentado hoy en un seminario en el CERN el estado de su búsqueda del bosón de Higgs que predice el Modelo Estándar de Física de Partículas. Sus resultados se basan en el análisis de una cantidad de datos considerablemente mayor que la de los resultados que se presentaron en las conferencias del pasado verano, cantidad suficiente para hacer progresos significativos en la búsqueda del bosón de Higgs, pero no para hacer una afirmación rotunda sobre la existencia o no de esta elusiva partícula.

 

Planean un láser tan potente que podría ‘romper’ hasta el vacío

En el Reino Unido se planea construir un láser tan potente que sería capaz de “aislar” partículas efímeras que supuestamente surgen en el vacío y de esa manera revelar la verdadera estructura del Universo, incluida la misteriosa materia oscura.

Siguiendo los pasos del proyecto de LHC (Gran colisionador de partículas), en el marco del nuevo experimento se planea la construcción del láser más potente del mundo. Este sería capaz de producir un haz de luz tan intenso que podría ser comparado con el impacto que habría recibido la Tierra de toda la luz del Sol enfocada en un puntito menor que una cabeza de alfiler, informa el rotativo británico The Telegraph.

El LHC alcanza en tres meses la cantidad de datos prevista para 2011

El mayor acelerador de partículas del mundo registra 70 billones de colisiones en lo que va de año, abriendo la puerta al descubrimiento de “nueva física”. Que haya logrado este hito en tres meses de funcionamiento revela su magnífico funcionamiento, según los científicos del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN). Los resultados se presentarán en congresos científicos este verano.

Los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) alcanzaron hoy a las 10:50 hora peninsular española la cantidad de datos acumulada de 1 femtobarn inverso, marcando un importante hito en la búsqueda de “nueva física”. Este número significa una cantidad que los físicos llaman “luminosidad integrada”, una medida del número total de colisiones producidas. Un femtobarn inverso equivale a alrededor de 70 billones de colisiones, que era el objetivo que se marcó en 2010 para el funcionamiento del LHC durante 2011. Que esto se haya logrado solo tres meses después del arranque del LHC este año revela lo bien que está funcionando el LHC, según los científicos. En el CERN participan alrededor de 600 investigadores españoles coordinados por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

“Es magnífico haber alcanzado esta cantidad de datos justo a tiempo para las principales conferencias científicas del verano”, dijo el director de Aceleradores y Tenología del CERN, Steve Myers. “Cuando nos fijamos el objetivo de alcanzar un femtobarn inverso en 2011 fue por una buena razón: esa cantidad de datos podría conducirnos al acceso a una estimulante nueva física”.

Los experimentos del LHC están ahora trabajando para conseguir resultados para las principales conferencias sobre física de partículas del verano: la conferencia de Física de Altas Energías de la Sociedad Europea de Física, que se celebrará en Grenoble (Francia) del 21 al 27 de julio, y la conferencia Lepton-Photon, que albergará este año el Instituto Tata de Bombay (India) del 22 al 27 de agosto.

Entre la “nueva física” que los experimentos del LHC están buscando está el mecanismo de Higgs y la supersimetría. El mecanismo de Higgs y su partícula asociada, el bosón de Higgs, es el ingrediente que falta en el Modelo Estándar de Física de Partículas que explica el comportamiento y las interacciones de las partículas fundamentales que componen la materia ordinaria de la que estamos hechos nosotros y todo lo que nos rodea. Según dicha teoría, el mecanismo de Higgs da lugar a la masa de ciertas partículas.

La materia ordinaria, sin embargo, parece ser solo alrededor del 4% de lo que compone el Universo. La supersimetría es una teoría que va más allá del Modelo Estándar. Es una teoría más elegante de la materia ordinaria, y podría también explicar la misteriosa materia oscura que forma alrededor de un cuarto del Universo. Con un femtobarn inverso hay una oportunidad real de que, si estas teorías son correctas, empiecen a aparecer en los datos alcanzados por el LHC.

“Este es un logro magnífico, que demuestra el extraordinario rendimiento del acelerador y del equipo de operación”, dijo Fabiola Gianotti, portavoz del experimento ATLAS. “Es realmente magnífico tener una cantidad tan grande de datos a tiempo para las principales conferencias del verano. Los físicos de ATLAS, en particular los estudiantes y post-doctorales, están trabajando duro y con gran entusiasmo para producir resultados estimulantes, desde medidas precisas de partículas ya conocidas hasta la búsqueda del bosón de Higgs y de otros fenómenos nuevos. Es realmente un momento emocionante”.

En el diseño, construcción y operación de ATLAS participan el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia), el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC), el Institut de Fisica d’Altes Energies (IFAE, consorcio Generalitat de Catalunya-Universidad Autónoma de Barcelona) y la Universidad Autónoma de Madrid.

“Con el LHC funcionando a mucha mayor intensidad de la inicialmente prevista, pueden aparecer señales de nueva física en cualquier momento en nuestros datos”, dijo el portavoz de CMS Guido Tonelli. “Cientos de investigadores de todo el mundo están buscando activamente nuevas partículas como el bosón de Higgs, partículas supersimétricas o nuevos estados exóticos de la materia. Si la naturaleza es amable con nosotros podríamos tener avances importantes, incluso antes de que termine este año muy emocionante”.

En CMS participan 88 investigadores españoles del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria), la Universidad de Oviedo y la Universidad Autónoma de Madrid.

Documento completo

Una explosión de rayos gamma sugiere que un agujero negro ‘engulló’ a una estrella

El satélite de la NASA Swift detectó el pasado 28 de marzo una inusual emisión de rayos gamma: Sw 1644+57. Ahora, dos equipos de científicos, algunos españoles, plantean en Science que esta explosión pudo tener su origen cuando un agujero negro gigantesco se ‘tragó’ a una estrella del tamaño del Sol.

La emisión poco frecuente de rayos gamma que captó el satélite de la NASA Swift, el pasado 28 de marzo, despertó el interés de los científicos. Al principio, pensaron que se trataba de estallidos asociados con la muerte de estrellas muy masivas, que pierden intensidad en cuestión de minutos. Sin embargo, los rayos de esta explosión -denominada Sw 1644+57- no solo mantuveron su luminosidad, sino que se reactivaron otras tres veces en 48 horas, con una intensidad nunca vista en todas las longitudes de onda.

Un equipo internacional de astrónomos, con participación española, empleó los telescopios Gemini-North (Hawaii), Gran Telescopio Canarias (La Palma) y Keck (Hawaii) para localizar con instrumentos ópticos la emisión de rayos gamma. Los datos desmintieron la hipótesis inicial que ubicaba el evento dentro de nuestra galaxia y lo localizaron en una galaxia a unos 3,8 miles de millones de kilómetros de distancia.

Primeros indicios de la transformación de neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos

El estudio de los neutrinos en el experimento T2K, situado en Japón, abre la puerta para entender por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria. En él participan más de 500 investigadores de 12 países, entre los que se encuentran dos grupos españoles, el Institut de Fìsica d’Altes Energies (IFAE, consorcio Generalitat de Catalunya-Universitat Autònoma de Barcelona) y del Institut de Fìsica Corpuscular (IFIC, CSIC-Universitat de València).

El experimento T2K, una colaboración donde participan más de 500 físicos de 12 países, ha detectado por primera vez la aparición de neutrinos electrónicos a partir de un haz de neutrinos muónicos. Es la primera vez que se observa este fenómeno, conocido como “oscilación”, entre este tipo de neutrinos, lo que supone un importante paso para entender mejor esta partícula elemental.