Archive for CSIC
La microscopía de barrido de efecto túnel permite controlar la difusión de átomos enterrados bajo una superficie
Un equipo de investigación en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha construido un modelo teórico que explica cómo la microscopía de barrido de efecto túnel (STM, por sus iniciales en inglés) permite controlar la difusión de átomos ligeros enterrados bajo una superficie. El estudio ha sido publicado en la revista Physical Review Letters, editada por la Sociedad Americana de Física.
El principio que permite a la microscopía de barrido de efecto túnel manipular elementos bajo una superficie se basa en la inyección de corrientes de electrones balísticos usando la finísima punta del microscopio como un cañón nanoscópico de electrones. Estas corrientes inducen vibraciones en los átomos absorbidos y activan su difusión. La microscopia STM se emplea rutinariamente para obtener imágenes de superficies y para manipular los átomos y moléculas depositados sobre ellas.
“En nuestro trabajo, hemos descrito teóricamente cómo influye la corriente túnel en el transporte de átomos de hidrógeno en paladio. Nuestro modelo teórico proporciona, además, una predicción cuantitativa de la cantidad de hidrógeno que puede ser transportado, y a qué velocidad, bajo diferentes condiciones experimentales”, explica el investigador del CSIC Pedro de Andrés, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
Por el momento, la manipulación efectiva de átomos y moléculas enterrados se limita a los elementos más ligeros de la tabla periódica. No obstante, los investigadores responsables de este estudio creen que en un futuro esta técnica podría tener aplicaciones en campos como el almacenamiento de hidrógeno o procesos químicos industriales basados en catálisis. “Sabemos que el aumento de la cantidad de hidrógeno en una superficie de paladio facilita la síntesis catalítica de hidrocarburos, e influye en otras reacciones que tienen múltiples usos en el campo de la energía y los fertilizantes, entre otros”, concluye el investigador del CSIC.
Esta investigación ha sido fruto de la colaboración entre el Donostia International Physics Center, el Centro de Física de Materiales de San Sebastián, centro mixto del CSIC y la Universidad del País Vasco, y la Facultad de Químicas de la Universidad del País Vasco.
- M. Blanco-Rey, M. Alducin, J. I. Juaristi, P. L. de Andres. Diffusion of Hydrogen in Pd Assisted by Inelastic Ballistic Hot Electrons. Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.115902
Nota de prensa (pdf 134K) [Descargar]
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El CERN confirma una nueva partícula compuesta hallada por el LHC
El experimento CMS observa una nueva partícula en el LHC
El experimento CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN ha confirmado la existencia de una nueva partícula compuesta.
The ≡b*0 particle shows a clear signal (blue) above the background level (red) (Image: CMS)
The Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at CERN has submitted a paper for publication describing the first observation of a new particle, an excited beauty baryon called the ≡b*0 (≡b is pronounced “Csai – bee”).
Baryons are subatomic particles whose mass is equal to or greater than that of a proton. The Standard Model of particle physics predicts the existence of ≡b baryons in charged, neutral or excited states. Though charged and neutral ≡b baryons have been seen in detectors before, this is the first time the an excited ?b beauty baryon has been observed. CMS measured the mass of the new particle to be 5945.0 ± 2.8 MeV.
CMS physicists found the ≡b*0 signal in a sample of about 530 trillion proton—proton collisions (an integrated luminosity of 5.3 inverse femtobarns) which were delivered by the Large Hadron Collider (LHC) operating at a centre-of-mass energy of 7 TeV in 2011.
The ≡b*0 adds to a growing list of discoveries at CERN in recent months. In December the ATLAS experiment announced the observation of a new “quarkonium state” containing a beauty quark bound with its antiquark, and in November the LHCb experiment reported a new effect in the decays of particles containing a charm quark (or antiquark).
With the LHC now running at 4TeV per beam, the collision number is set to increase, which enhances the machine’s discovery potential considerably, and opens up new possibilities for searches for new and heavier particles.
Find out more
http://public.web.cern.ch/public/
Tras analizar los datos de colisiones a 7 TeV durante 2011, unos 5,3 femtobarn inversos, CMS ha descubierto con una significación estadística de 5 sigmas una nueva partícula, un barión llamado Xi_b*^0. Los bariones son partículas compuestas por tres quarks, como el protón y el neutrón. Los quarks que componen esta nueva partícula son un quark up, un strange y un bottom.
El Xi_b*^0 es inestable y se desintegra inmediatamente, en el mismo punto de interacción de los protones que chocan. Esto quiere decir que no se puede observar directamente, sino que hay que reconstruir la cadena de desintegraciones desde los productos finales.
Según explica Ernest Aguiló, postdoc en la Universidad de Zürich y responsable del análisis, la cadena de desintegraciones del Xi_b*^0 es muy larga, con 4 estados intermedios. Lo que ha detectado son las trazas que provienen de los productos finales, y de ahí, paso a paso, se logró identificar el estado inicial.
De entre los miles de millones de colisiones registradas por CMS en 2011 se han encontrado solo 18 colisiones en que esta partícula se ha producido. Esto da una idea de la complejidad de los análisis de física realizados con la ingente cantidad de datos obtenida en el LHC.
Ernest Aguiló se doctoró en la Universidad de Barcelona trabajando en el experimento LHCb. Posteriormente estuvo de postdoc en DZero, uno de los dos experimentos de Tevatron (el acelerador de partículas estadounidense que dejó de funcionar el año pasado), donde participó en el descubrimiento del quark single top. Actualmente trabaja para la Universidad de Zürich en el experimento CMS.
Enlaces:
- Enlace al artículo en arXiv
- Información sobre la observación de Xi_b*^0 en la web de CMS
- Descarga la imagen, una de las 18 colisiones que muestra el barión Xi_b*^0 (jpg)
Download:
Figure 1. Display of a typical event showing the reconstructed decay products of the expected signal.
Figure 2. schematic diagram of the decay chain explored in this analysis.
Figure 3. Invariant mass of the J/psi Xi- pairs showing a clear Xi_b signal
Figure 4. Q mass-difference plot showing a clear signal for a new b baryon.
The CMS experiment has submitted a paper for publication describing the first observation of a new, excited beauty baryon known as the ?*b0, with a statistical significance of more than 5 standard deviations (5?) above the expected background. The mass is measured to be 5945.0 ± 2.8 MeV.
The observation was made in a data sample of proton—proton collisions delivered in 2011 by CERN’s Large Hadron Collider (LHC) operating at a centre-of-mass energy of 7 TeV. The sample corresponds to an integrated luminosity of 5.3 fb-1[1].
Expectations of the Standard Model of Particle Physics
The well-established quark model predicts the existence of so-called ≡b baryons containing one beauty (b) quark, one strange (s) quark, and either an up (u) quark, which results in a neutral ?b0 baryon, or a down (d) quark, which results in a charged ?b- baryon. These may exist with various values of the quantum numbers for angular momentum (J) and parity (P). The ground-state, lowest-mass ?b baryons — both charged and neutral — have been previously observed.
None of the predicted excited states have ever been seen, including the ?*b0 state (with JP=3/2+), which is expected to break up rapidly in a cascade of decays to lower mass particles…[]
http://cms.web.cern.ch/news/observation-new-xib0-beauty-particle
http://news.stanford.edu/news/2004/july21/femtobarn-721.html
http://cms.web.cern.ch/news/should-you-get-excited-your-data-let-look-el…
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El hidrógeno cambia la dirección de la imanación de películas de cobalto de dos átomos de grosor
Una investigación internacional en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que es posible cambiar la dirección de la imanación de películas de cobalto de dos átomos de grosor mediante la exposición a pequeñas cantidades de hidrógeno. Los resultados de este estudio, publicado en la revista Physical Review B, podrían servir para fabricar sensores magnéticos orientados a la detección de gases.
“La dirección de la imanación de las películas de cobalto crecidas en rutenio es perpendicular al plano. Hemos visto que tras la exposición al hidrógeno, los dominios magnéticos de la película se rompen en otros más pequeños y después la dirección de la imanación gira 90 grados hasta apuntar dentro del plano de la película”, explica el investigador del CSIC Juan de la Figuera, del Instituto de Química-Física Rocasolano.
Según el estudio, el origen de este fenómeno se halla en los cambios que se producen en la estructura electrónica de los átomos de cobalto enlazados directamente con los átomos de hidrógeno.
El descubrimiento ha sido posible gracias a la microscopía electrónica de baja energía polarizada en espín, que permite observar la imanación de forma local. Esta técnica posibilita, además, ver los cambios que se producen en los dominios magnéticos a causa de agentes externos.
Los expertos creen que los resultados del trabajo pueden emplearse para fabricar sensores magnéticos orientados a la detección de gases. “Las cantidades de hidrógeno a las que se expone la película son extremadamente bajas. Una presión de hidrógeno un billón de veces inferior a la presión atmosférica es suficiente para producir el efecto en unos minutos. Esto nos muestra el riesgo que la contaminación por hidrógeno, muy frecuente en sistemas experimentales de vacío, puede suponer en experimentos para determinar la dirección de imanación”, concluye el investigador del CSIC.
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- Benito Santos, Silvia Gallego, Arantzazu Mascaraque, Kevin F. McCarty, Adrian Quesada, Alpha T. N’Diaye, Andreas K. Schmid, Juan de la Figuera. Hydrogen-induced reversible spin-reorientation transition and magnetic stripe domain phase in bilayer Co on Ru(0001). Physical Review B. DOI: 10.1103/PhysRevB.85.134409
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IceCube no detecta neutrinos en explosiones de rayos gamma
Los aceleradores de partículas más poderosos se encuentran en el espacio: algunas partículas subatómicas que llueven desde el espacio a la atmósfera terrestre tienen energías más de cien millones de veces mayores que las generadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente del mundo. Sin embargo, es aún un misterio cómo estas partículas llamadas ‘rayos cósmicos’ son aceleradas a esas energías. Utilizando el mayor telescopio de neutrinos del mundo, el detector IceCube en la Antártida, los científicos han investigado uno de los posibles tipos de superaceleradores cósmicos y han descubierto que probablemente no son la principal fuente de los rayos cósmicos de mayor energía. Este resultado invita a una revisión de una de las hipótesis principales sobre el origen de partículas cósmicas muy energéticas, según publica la colaboración internacional de IceCube en Nature.
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El hidrógeno cambia la dirección de la imanación de películas de cobalto de dos átomos de grosor
Una investigación internacional en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto que es posible cambiar la dirección de la imanación de películas de cobalto de dos átomos de grosor mediante la exposición a pequeñas cantidades de hidrógeno. Los resultados de este estudio, publicado en la revista Physical Review B, podrían servir para fabricar sensores magnéticos orientados a la detección de gases.
“La dirección de la imanación de las películas de cobalto crecidas en rutenio es perpendicular al plano. Hemos visto que tras la exposición al hidrógeno, los dominios magnéticos de la película se rompen en otros más pequeños y después la dirección de la imanación gira 90 grados hasta apuntar dentro del plano de la película”, explica el investigador del CSIC Juan de la Figuera, del Instituto de Química-Física Rocasolano.
Según el estudio, el origen de este fenómeno se halla en los cambios que se producen en la estructura electrónica de los átomos de cobalto enlazados directamente con los átomos de hidrógeno.
El descubrimiento ha sido posible gracias a la microscopía electrónica de baja energía polarizada en espín, que permite observar la imanación de forma local. Esta técnica posibilita, además, ver los cambios que se producen en los dominios magnéticos a causa de agentes externos.
Los expertos creen que los resultados del trabajo pueden emplearse para fabricar sensores magnéticos orientados a la detección de gases. “Las cantidades de hidrógeno a las que se expone la película son extremadamente bajas. Una presión de hidrógeno un billón de veces inferior a la presión atmosférica es suficiente para producir el efecto en unos minutos. Esto nos muestra el riesgo que la contaminación por hidrógeno, muy frecuente en sistemas experimentales de vacío, puede suponer en experimentos para determinar la dirección de imanación”, concluye el investigador del CSIC.
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La toma de datos del LHC se reanuda a una energía de colisión récord de 8 TeV
A las 00:38 de esta mañana, el equipo de control del LHC anunció la consecución de haces estables cuando dos haces de protones de 4 teraelectronvoltios (TeV) fueron hechos colisionar en los cuatro puntos de interacción del LHC. Esto señala el inicio de la toma de datos por los experimentos del LHC en 2012. La energía de colisión de 8 TeV es un nuevo récord mundial, e incrementa el potencial de descubrimiento del acelerador de forma considerable.
“La experiencia de dos buenos años funcionando a 3.5 TeV por haz nos dio la confianza de incrementar la energía para este año sin un riesgo importante para la máquina” explicó el director para Aceleradores y Tecnología del CERN, Steve Myers. “Ahora depende de los experimentos aprovechar lo mejor posible el potencial de descubrimiento incrementado que les estamos proporcionando”.
Aunque el incremento en la energía de colisión es relativamente modesto, esto se traduce en un mayor potencial de descubrimiento que puede ser varias veces superior para determinadas partículas hipotéticas. Algunas de estas partículas, como por ejemplo aquellas predichas por la teoría denominada supersimetría, podrían ser producidas de forma mucho más abundante a un la mayor energía. La supersimetría es una teoría en Física de Partículas que va más allá del actual Modelo Estándar que podría explicar la matería oscura del Universo.
Las partículas de Higgs predichas por el Modelo Estándar, si existen, serán también producidas de forma más abundante a 8 TeV que a 7 TeV, pero los procesos de ruido que imitan la señal del Higgs también se incrementarán. Por esto, se requerirá un año completo de funcionamiento para convertir los prometedores indicios del Higgs observados en 2011 en un descubrimiento, o para descartar definitivamente la partícula de Higgs del Modelo Estándar.
“El incremento de energía maximiza el potencial de descubrimiento del LHC”, dijo el director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci. “Y en ese sentido, 2012 parece dispuesto a ser un buen año para la física de partículas”.
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El motor de la Nebulosa del Cangrejo
El púlsar en el corazón de la Nebulosa del Cangrejo bulle de energía. Los telescopios MAGIC en la isla canaria de La Palma lo han confirmado tras detectarlo en rayos gamma de 25 a 400 gigaelectronvoltios (GeV), una banda de energías que estaba prácticamente inexplorada hasta la fecha. Ahora MAGIC se ha encontrado con que las señales que emite esta estrella llegan hasta energías tan altas como 400 GeV, entre 50 y 100 veces más de lo que predice la teoría. Esto ha dejado perplejos a los científicos, porque podría apuntar a un proceso astrofísico aún desconocido.
La estrella de neutrones que alberga la Nebulosa del Cangrejo es uno de los púlsares más famosos. Rota alrededor de su eje 30 veces por segundo y tiene un campo magnético de 100 millones de teslas. Este campo magnético es un billón de veces más intenso que el de nuestro planeta. El púlsar, que está a 6.000 años-luz de la Tierra, en la constelación de Tauro, es el motor de la Nebulosa del Cangrejo que le rodea. Tanto el púlsar como la nebulosa son los restos de una explosión de supernova que tuvo lugar el año 1054, y que llegó a ser tan brillante que se veía durante el día.
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