Archive for Atomo
Analizan el plasma de quarks y gluones en el origen del Universo
http://videociencia.es//videos/36/quarks
Científicos expertos de varios países analizan desde hoy datos del experimento llevado a cabo en el laboratorio europeo de partículas CERN de recrear el plasma en el que quarks y gluones flotaban fuera de las órbitas de protones y neutrones millonésimas de segundo después del ‘Big Bang’, un fluido que podría haber dado origen al Universo.
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Los últimos análisis de ATLAS y CMS sobre la búsqueda del Higgs en el LHC, listos para su publicación
Los análisis sobre la búsqueda del bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar de Física de Partículas, presentados por los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) el pasado mes de diciembre, han sido enviados hoy para su publicación a la revista Physics Letters B. Tras realizar más análisis, la significación estadística de los resultados permanece cercana a la presentada en aquel seminario, remarcando la conclusión de que el bosón de Higgs del Modelo Estándar, si existe, es probable que tenga una masa entre los 116 y 131 GeV (gigaelectronvoltios), según el experimento ATLAS, y los 115-127 GeV, según CMS. Indicios “prometedores” han sido observados por ambos experimentos entre los 124 y 126 GeV, aunque no son lo suficientemente robustos como para ser considerados un descubrimiento.
“Nuestros análisis sobre el bosón de Higgs del Modelo Estándar con los datos obtenidos hasta ahora por el LHC nos dejan en una posición muy estimulante de cara a 2012”, dijo el director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci. “Con los datos obtenidos este año, seremos capaces de confirmar o descartar definitivamente el bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar”.
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Cómo podrían escapar los neutrones a otro universo
El salto de nuestro universo a otro es teóricamente posible, dicen los físicos. Y la tecnología para poner a prueba la idea ya está disponible.
La idea de que nuestro universo está incrustado en un espacio multidimensional más amplio ha captado por igual la imaginación de los científicos y del público general.
La idea no es completamente ciencia ficción. De acuerdo con algunas teorías, nuestro cosmos puede existir en paralelo junto a otros universos en otro conjuntos de dimensiones. Los cosmólogos llaman a estos universos ‘mundobranas’. Y entre entre las muchas promesas que se generan está la idea de que partes de nuestro universo podrían, de alguna forma, terminar en otro.
Hace un par de años, Michael Sarrazin de la Universidad de Namur en Bélgica y otros colegas demostraron cómo podría la materia dar el salto en presencia de grandes potenciales magnéticos. Esto proporcionó una base teórica para el intercambio de materia real.
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Fisica basica de fusión Fusion Plasma Physics in Magnetic Fusion ITER en el CERN
Las dos charlas de D.J. Campbell, director científico de ITER, en el CERN merecen la pena; en la primera nos cuenta los conceptos básicos (quizás ya los conozcas pero no está mal recordarlos) y la segunda profundiza en más detalles sobre la física de los plasmas en ITER, un laboratorio científico de fusión que nació en noviembre de 2006, que se empezó a diseñar 20 años antes; ITER pretende ser el proyecto clave para el desarrollo de una futura fuente de energía eléctrica basada en la fusión nuclear en tokamaks. La CEE, China, EE.UU., India, Japón, Rusia y Corea unieron sus esfuerzos científicos en fusión por confinamiento magnético en ITER, un laboratorio experimental en construcción en Cadarache, Francia (la sede de la Empresa Común Europea ‘Fusion for Energy’ que lidera ITER tiene su sede en Barcelona, España). ITER quiera estudiar la fusión D-T (deuterio-tritio), demostrando que es una vía posible; no será fácil lograr un rendimiento Q>10 (Q es el cociente entre la energía de salida tras la ignición y la energía de entrada para lograrla) durante unos cientos de segundos.
Fusion Plasma Physics and ITER – An Introduction (1/4)
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Ley de Ohm nanométrica
La ley de Ohm sigue siendo válida una vez alcanzados los límites de la ley de Moore.
Un grupo de investigadores de las universidades de Melbourne, Nueva Gales del Sur y Purdue han encontrado los límites de transporte de corriente a escala nanométrica. Han usado tanto simulaciones a escala atómica como experimentos para demostrar que un hilo 20 veces más fino que los que hay en los microprocesadores actuales aún mantiene una capacidad de resistencia pequeña y obedecen todavía a la ley de Ohm. La ley de Ohm establece que la caída de voltaje a través de un conductor es igual al producto de su resistencia por la intensidad de corriente que circula por él. El estudio muestra que esta ley se puede aplicar incluso a la escala atómica.
El resultado es toda una sorpresa porque la visión tradicional sugería que los efectos cuánticos a esa escala producirían grandes desviaciones de esta ley. La ausencia de efecto cuánticos a esta escala sorprende más si cabe porque las medidas se realizaron a 4,2 kelvin y uno espera que los efectos cuánticos se hagan notar más a temperaturas bajas cercanas al cero absoluto. El sorprendente resultado nos dice que esta ley es un bloque fundamental de la Naturaleza.
El estudio también marca un final para la ley de Moore, ley empírica según la cual cada 18 meses se duplica el número de transistores en un circuito integrado, pues determina que una simple fila densa de átomos de fósforo embebidos en silicio es el límite definitivo de miniaturización. Según este resultado los componentes de un microchips podrían ser 10 veces más pequeños sin que se produzcan problemas.
Un gran problema que siempre preocupa a los expertos en chips es cómo miniaturizar los componentes aún más y que no haya fugas de corriente de un conductor al de al lado, sobre todo por efecto túnel mecánico-cuántico. Algo que introduciría ruido o malfuncionamiento en el sistema. De ahí que se crea que llegará un momento en el que la ley de Moore no se mantenga, incluso antes de llegar a la escala atómica. La puerta de los transistores de los chips actuales mide 22 nm, es decir, el tamaño de un centenar de átomos de silicio.
Para poder demostrar todo esto los investigadores tuvieron que construir átomo a átomo diversos circuitos en lugar de usar las técnicas habituales empleadas en la manufactura de circuitos integrados, que no tenían precisión suficiente. Encontraron que una cinta de 1 átomo de alto por 4 de ancho puede todavía funcionar como un hilo conductor tan bueno como uno mayor hecho de metal.
El fósforo tiene un electrón más que el silicio en su capa exterior y cuando reemplaza a un átomo de silicio en la red dona ese electrón, que pasa a ser un electrón libre en el cristal (es lo que se llama dopado de tipo n). Dopando (contaminando) con fósforo se pueden cambiar las propiedades del silicio, algo que se viene haciendo desde que se empezaron a inventar los propios transistores.
En este estudio se aprovecha al máximo esta propiedad empaquetando densamente átomos de fósforo en una matriz cristalina de silicio para así crear un conductor lineal. La alta concentración de átomos de fósforo produce una alta densidad de electrones y su scattering mutuo destruye la coherencia cuántica, dando lugar a un comportamiento clásico.
Ya se está a punto de conseguir transistores hechos con átomos individuales, pero conseguir un chip a partir de ellos es muy complicado debido a que la necesaria circuitería tiene que bajar hasta casi la escala atómica para poder interconectar esos transistores entre sí. Para ello no se podría usar el cobre que se usamos habitualmente, sino que habría que usar otros elementos y métodos. Es aquí donde encaja el hilo de fósforo de 1×4 átomos de sección. Un hilo densamente dopado de este tipo es una alternativa viable para la nueva generación de chips de silicio.
Adicionalmente, y paradójicamente, los autores de este estudio apunta que basándose en los resultados quizás sea posible algún día realizar computaciones cuánticas basadas en silicio. Aunque sobre este punto no todos los expertos están de acuerdo y apuntan que es más bien al contrario y que este resultado sugiere que no es fácil conseguir la computación cuántica.
Fuente http://neofronteras.com/?p=3716
Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original
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La Física de Partículas europea planea su recorrido para el futuro
http://videociencia.net/Clip/video/KHHU99SBGKSB/CERN-1977-2008
El Consejo de la Organización Europea de Física Nuclear (CERN) anunció tras su reunión del 15 de diciembre la celebración de un Simposio Abierto en Cracovia (Polonia) del 10 al 13 de septiembre de 2012 con el objetivo de actualizar la Estrategia Europea de Física de Partículas. El Consejo adoptó la actual Estrategia para la disciplina en julio de 2006 con el acuerdo de actualizarse en periodos de cinco años.
“La física de partículas es un campo de investigación a largo plazo que requiere una visión a largo plazo”, explicó Tatsuya Nakada, secretario científico de la sesión de Estrategia Europea del Consejo. “Con el LHC funcionando bien y los resultados produciéndose, así como con perspectivas prometedoras de un mejor entendimiento de la física fuera del LHC como las oscilaciones de neutrinos, es el momento de empezar a preparar el papel de Europa en el futuro desarrollo de la física de partículas”.
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Hacen crecer grafeno sobre cristales de oro
Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid han desarrollado un método de crecimiento de grafeno que permite su formación sobre superficies de cristales de oro, ampliando sus posibilidades como material clave en la electrónica del futuro.
Un importante reto científico en la actualidad consiste en lograr desarrollar métodos de crecimiento de grafeno, material resistente, transparente y extremadamente flexible que promete ser fundamental en la electrónica del futuro. Uno de los métodos de crecimiento de grafeno más utilizados hasta el momento es el de la descomposición térmica de hidrocarburos sobre superficies metálicas. Sin embargo, este método no funciona correctamente sobre superficies de baja reactividad, como las de oro, donde la adsorción de los hidrocarburos es muy débil.
Recientemente, investigadores del departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) lograron desarrollar un método de crecimiento de grafeno sobre metales de baja reactividad, descrito en un artículo publicado en la revista Nano Letters.
Según el artículo, este método proporciona resultados similares a los de los métodos más tradicionales sobre superficies de cobre, al tiempo que permite, por primera vez, el crecimiento de grafeno sobre superficies de cristales de oro. Esto último, según los autores, es enormemente relevante, ya que permitirá optimizar las propiedades del contacto entre el grafeno y el oro, que es posiblemente el material más comúnmente usado para los contactos de grafeno.
El método
El nuevo método de crecimiento de grafeno consiste en la irradiación del substrato metálico con iones de etileno que son acelerados contra la superficie del metal mediante una diferencia de potencial de 500 voltios. Durante la irradiación, la superficie de la muestra se mantiene a altas temperaturas, del orden de 800 grados centígrados. Posteriormente, las superficies preparadas de este modo son caracterizadas a través de un microscopio de efecto túnel de temperatura variable, construido por los propios investigadores.
Este tipo de microscopios permite la obtención de imágenes de muestras conductoras a diferentes temperaturas con resolución atómica. En la figura se pueden observar algunas imágenes adquiridas con el microscopio sobre un área específica de una muestra de grafeno crecido sobre un substrato de oro mediante este método.
Los investigadores también aprovecharon la alta sensibilidad del microscopio para estudiar la interacción electrónica entre la capa de grafeno y la superficie de los substratos de cobre y de oro. Este tipo de estudios son de especial relevancia de cara a las posibles aplicaciones del grafeno en las que éste podría ser combinado con diferentes materiales que podrían afectar a sus propiedades.
Los resultados obtenidos revelan una débil interacción entre el grafeno y las superficies de cobre y de oro; interacción que resulta ser particularmente débil en el caso del oro, donde se ha observado que no hay una transferencia apreciable de electrones entre el grafeno y el metal. De este modo, la capa de grafeno crecida sobre un substrato de oro podría ser, hasta la fecha, el sistema grafeno-metal que presenta una menor interacción mutua.
Un material del futuro
El grafeno es un material de reciente innovación que consiste en una lámina de carbono —de un átomo de espesor— en la que los átomos se ordenan en una estructura tipo panal de abeja. Como consecuencia de esta estructura bidimensional tan particular, el grafeno presenta unas sorprendentes propiedades mecánicas y electrónicas que le convierten en un potencial candidato a ser integrado en futuros dispositivos electrónicos. De hecho, compañías como IBM y Samsung actualmente destinan grandes recursos con este objetivo, permitiendo que los avances en este campo sean ya una realidad.
A modo de ejemplo, cabe destacar el diseño de prototipos de transistores que, gracias a la alta movilidad de los electrones en grafeno, pueden operar a frecuencias de hasta 250 Ghz; o la construcción de un prototipo de pantalla táctil flexible gracias a la alta flexibilidad del material. Ambos ejemplos abren posibilidades al diseño de teléfonos móviles, o incluso ordenadores portátiles, completamente plegables y con elevadas velocidades de operación.
http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl201281m
Referencia bibliográfica:
Martinez-Galera, A. J.; Brihuega, I.; Gomez-Rodriguez, J. M. “Ethylene Irradiation: A New Route to Grow Graphene on Low Reactivity Metals”. Nano Lett.2011, 11, 3576–3580.
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La Estrategia Europea de Física de Astropartículas se actualiza en París
Las agencias europeas de financiación de la ciencia han acogido esta semana las prioridades definidas por la comunidad científica para el futuro de la Física de Astropartículas, y aceptaron las recomendaciones incluidas en la actualización de reciente publicación de la Estrategia Europea para la Física de Astropartículas. Esta actualización viene después de la primera Estrategia Europea para la Física de Astropartículas publicada en 2008, cuyo objetivo principal fue definir las infraestructuras de investigación necesarias para el desarrollo del campo, denominadas “Los siete magníficos”.
La Física de Astropartículas investiga sobre cuestiones fundamentales como la naturaleza de la materia y energía oscuras, el estudio del universo de alta energía a través de nuevos mensajeros (rayos gamma de alta energía, neutrinos, rayos cósmicos y ondas gravitacionales), y el comportamiento de las interacciones que ocurren en las energías más altas como revelan la búsqueda de la desintegración del protón y la determinación de las propiedades del neutrino.
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Nuevo teorema cuántico
Según un nuevo teorema, el estado cuántico no puede interpretarse estadísticamente y que dicho estado es una propiedad física del sistema.
En Física, como en cualquier otra rama de la ciencia, a veces no se investiga en lo que se debe investigar, sino sobre lo que mas rentabilidad reporta al investigador. Ese beneficio suele ser en forma de publicaciones, currículum y dinero para proyectos proporcionado por unas instituciones que financian los temas de moda o los temas que los políticos consideran “rentables”, “aplicados” o “de excelencia” (realmente nadie sabe lo que significa esta palabra). El resultado es que la investigación básica de la que se alimenta toda ciencia aplicada, todo desarrollo o toda innovación queda relegada y la “Ciencia” no avanza realmente.
Si un titulado decide ignorar esas limitaciones se encontrará sin un director de tesis, sin beca y sin una plaza de ayudantía. Si consigue defender una tesis (sea del tipo que sea) y luego decide estudiar sobre un tema básico se encontrará con problemas similares y sin financiación para su “proyecto”. Además, se tendrá que enfrentar a ciertas “mafias académicas” que compiten por los mismos recursos. Un ejemplo claro lo tenemos en las cuerdas, que han conseguido hacerse con el “nicho ecológico” de la Física Teórica en muchos “hábitats académicos”. No hace falta mencionar lo malo que puede ser un sistema de “verdad revelada”.
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El CERN comienza el diseño de la actualización del LHC
La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) dio inicio hoy al estudio de Alta Luminosidad del LHC con un workshop que reúne a científicos e ingenieros de 14 instituciones europeas, con el apoyo del Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea (FP7), junto con otras instituciones de Japón y los EE.UU. El objetivo es preparar el terreno para una actualización de la luminosidad del LHC prevista para 2020. La luminosidad es una medida de la tasa de colisiones en un acelerador de partículas y por lo tanto da una indicación de su rendimiento.
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