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Proyecto ‘White Rabbit’ de comunicaciones avanzadas
Proyecto ‘White Rabbit’ de comunicaciones avanzadas
Tecnología de un nanosegundo para el LHC
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Científicos de la Universidad de Granada colaboran con el Laboratorio Europeo de Física Nuclear (CERN) en el proyecto White Rabbit, que pretende desarrollar una tecnología de comunicaciones avanzada
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Este nuevo sistema informático también se implantará en grandes instalaciones de instrumentación distribuida, como los proyectos de telescopios Cherenkov Telescope Array (CTA) y Square Kilometer Array (SKA).
Científicos de la Universidad de Granada y del Laboratorio Europeo de Física Nuclear (CERN) han colaborado en el desarrollo de una nueva tecnología de comunicaciones y sincronización con una exactitud temporal extremadamente precisa: 1 nanosegundo. Los investigadores prevén instalar este sistema en los aceleradores del CERN, y más concretamente en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande y energético del mundo hasta la fecha.
Esta nueva tecnología será empleada para controlar experimentos realizados con partículas. Por ejemplo, los científicos pretenden utilizarla para corroborar, de forma definitiva, la velocidad de los neutrinos en un experimento que tendrá lugar en mayo.
Gracias a la tecnología en cuyo desarrollo colaboran la Universidad de Granada (a través del Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, CITIC), la empresa Seven Solutions (www.sevensols.com), Integrasys y el propio CERN, este tipo de medidas se podrán hacer de forma más automática (sin necesidad de una laboriosa tarea de calibración previa manual y crítica) y, por lo tanto, más fiable. Por ello, está previsto instalar este tipo de tecnología también en el LHC para tareas de control y temporización distribuida del distinto instrumental en el Gran Colisionador.
Este avance se enmarca dentro de un proyecto denominado White Rabbit, desarrollado por las cuatro instituciones citadas junto con algunas más y que pretende desarrollar una tecnología de comunicaciones avanzada, capaz de sincronizar más de 2.000 nodos con una precisión de un nanosegundo en distancias de más de 10 kilómetros. White Rabbit es una red de comunicaciones basada en Ethernet estándar, pero con algunas características añadidas que pueden tener un gran impacto en diversos campos de aplicación.
Aplicación en telescopios de última generación
La tecnología desarrollada y sus altas prestaciones en sincronización a nivel de nanosegundos tendrán un enorme impacto en grandes instalaciones de instrumentación distribuida, como son la matriz de radio-telescopios CTA (Cherenkov Telescope Array, iniciativa para la construcción de la nueva generación de telescopios para el estudio del universo en rayos gamma de muy alta energía) o el proyecto Square Kilometer Array (SKA, que construirá el mayor telescopio del mundo), así como otros campos como la red de distribución de energía eléctrica.
Como explica el responsable del proyecto White Rabbit en Granada, el investigador de la UGR Javier Díaz Alonso, la medida de la velocidad de los neutrinos “quizás tenga aplicaciones más a largo plazo”, pero la tecnología que se está desarrollando para este tipo de propósitos “tendrá sin duda aplicaciones a más corto plazo”. Por ejemplo, con este tipo de tecnología sería posible geolocalizar un teléfono móvil con precisión de centímetros (en el interior y exterior de edificios, mientras que la tecnología actual GPS sólo funciona en el exterior de edificios). Esto sería posible sin depender de satélites que pueden estar afectados por tormentas solares u otros factores, sino dependiendo sólo de infraestructuras terrestres.
Además, bastaría con móviles convencionales: lo único que habría que actualizar es la infraestructura de telecomunicaciones, “no los móviles en sí”. Y la capacidad de geolocalizar móviles resulta de gran utilidad, por ejemplo, para enfermedades como el Alzheimer, “en las que es conveniente tener localizado al paciente en caso de desorientación o pérdida”, destaca Javier. También puede servir para geolocalizar vehículos robados, grandes instrumentos de alto coste o para localizar defectos en la red de distribución de energía eléctrica.
http://secretariageneral.ugr.es
Científicos de la Universidad de Granada (UGR), del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) y otras instituciones han desarrollado una nueva tecnología de comunicaciones y sincronización con una exactitud temporal extremadamente precisa: un nanosegundo. Está previsto instalar este sistema en en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.
Investigadores de la UGR y del CERN han colaborado en el desarrollo de una nueva tecnología de comunicaciones y sincronización con una exactitud temporal de un nanosegundo. Los investigadores prevén instalar este sistema “extremadamente preciso” en los aceleradores del CERN. En concreto en el LHC, el acelerador de partículas más grande y energético del mundo hasta la fecha.
Esta nueva tecnología será empleada para controlar experimentos realizados con partículas. Por ejemplo, los científicos pretenden utilizarla para corroborar, de forma definitiva, la velocidad de los neutrinos en un experimento que tendrá lugar en mayo. En los últimos meses ha surgido un debate entre la comunidad científica sobre los ensayos que aparentemente mostraban que estas partículas podían viajar más rápido que la luz, aunque diversos errores de medición parecen estar detrás de esos resultados.
Gracias a la tecnología en cuyo desarrollo colaboran la UGR (a través del Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, CITIC), la empresa Seven Solutions, Integrasys y el propio CERN, este tipo de medidas se podrán hacer de forma más automática (sin necesidad de una laboriosa tarea de calibración previa manual y crítica) y, por lo tanto, más fiable. Por ello, está previsto instalar este tipo de tecnología también en el LHC para tareas de control y temporización distribuida del distinto instrumental en el gran colisionador.
Este avance se enmarca dentro de un proyecto denominado White Rabbit, desarrollado por las cuatro instituciones citadas junto con algunas más y que pretende desarrollar una tecnología de comunicaciones avanzada, capaz de sincronizar más de 2.000 nodos con una precisión de un nanosegundo en distancias de más de 10 kilómetros. White Rabbit es una red de comunicaciones basada en ethernet estándar, pero con algunas características añadidas que pueden tener diversas aplicaciones.
El sistema desarrollado y sus altas prestaciones en sincronización a nivel de nanosegundos tendrán un enorme impacto en grandes instalaciones de instrumentación distribuida, como son la matriz de radio-telescopios CTA (Cherenkov Telescope Array, iniciativa para la construcción de la nueva generación de telescopios para el estudio del universo en rayos gamma de muy alta energía) o el proyecto Square Kilometer Array (SKA, que construirá el mayor telescopio del mundo), así como otros campos como la red de distribución de energía eléctrica.
Como explica el responsable del proyecto White Rabbit en la UGR, Javier Díaz Alonso, la medida de la velocidad de los neutrinos “quizás tenga aplicaciones más a largo plazo”, pero la tecnología que se está desarrollando para este tipo de propósitos “tendrá sin duda aplicaciones a más corto plazo”. Por ejemplo, con ella sería posible geolocalizar un teléfono móvil con precisión de centímetros (en el interior y exterior de edificios, mientras que la tecnología actual GPS sólo funciona en el exterior). Esto sería posible sin depender de satélites que pueden estar afectados por tormentas solares u otros factores, sino dependiendo sólo de infraestructuras terrestres.
Además, bastaría con móviles convencionales: lo único que habría que actualizar es la infraestructura de telecomunicaciones, “no los móviles en sí”. Y la capacidad de geolocalizar móviles resulta de gran utilidad, por ejemplo, para enfermedades como el alzheimer, “en las que es conveniente tener localizado al paciente en caso de desorientación o pérdida”, destaca Javier. También puede servir para geolocalizar vehículos robados, grandes instrumentos de alto coste o para localizar defectos en la red de distribución de energía eléctrica.
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La red española de telescopios robóticos BOOTES inaugura su estación en China
El proyecto, liderado por astrónomos del Instituto de Astrofísica de Andalucía, cuenta ya con dos estaciones en España y una en Nueva Zelanda
Inauguración de la estación BOOTES en China
La pasada madrugada se inauguraba, en el Observatorio Astronómico de Lijiang (China), la cuarta estación astronómica robótica de la red BOOTES (acrónimo en inglés de Observatorio de estallidos y Sistema de exploración de fuentes esporádicas ópticas), un proyecto liderado por el investigador Alberto J. Castro-Tirado (IAA-CSIC) que cuenta ya con dos instalaciones en España y una en Nueva Zelanda y dispone hasta la fecha de tres telescopios de sesenta centímetros de diámetro para la observación del universo.
La financiación, obtenida por medio del Plan Nacional de Investigación (Ministerio de Economía y Competitividad), ha supuesto una inversión de más de 200.000 euros en equipamiento e incluye la caseta dotada de cúpula de apertura y cierre automático (desarrollada por una empresa española fruto de una patente donde el CSIC participa al 50%), el telescopio MET ultrarrápido de sesenta centímetros con la correspondiente montura, la cámara de todo el cielo CASANDRA-4 y los sensores meteorológicos, así como el correspondiente equipamiento informático.
El acuerdo firmado entre el CSIC y el Observatorio Astronómico de Yunnan, con sede en Kunming (del que depende el de Lijiang) y perteneciente a la Academia de Ciencias China, ha permitido la instalación de la estación astronómica española en suelo chino por un periodo de diez años, en el que China mantiene la instalación dotándola de los servicios requeridos (asistencia técnica, electricidad y conexión a la red informática). China ha sufragado además el desmonte del terreno y la cimentación previos a la instalación, en la que participaron técnicos españoles por un periodo de un mes. A cambio, China dispone del 15% del tiempo de observación de BOOTES-4 más un 5% del tiempo (en total) de otros telescopios de la red.
Se esperan resultados científicos importantes en el campo de los estallidos cósmicos de rayos gamma (GRBs) y también en lo que respecta al seguimiento y monitoreado de fuentes de alta energía de manera simultánea con los satélites espaciales.
La estación BOOTES-4 iba a ser instalada inicialmente en el Observatorio de Mondy en Siberia (Rusia), con el apoyo de la Academia de Ciencias de Rusia, pero un cambio en la ley aduanera rusa obligó a buscar otro emplazamiento en Asia. Finalmente fue elegido el Observatorio de Lijiang (dependiente del Observatorio Astronómico de Yunnan), a la misma longitud que el ruso (100 grados este) pero a una latitud similar a la de Canarias (27 grados norte).
A la inauguración asistirá el cónsul español en la provincia de Cantón y contará con la representación del CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial, Delegación en Shanghai) y del propio CSIC por parte española, en la persona del investigador principal del proyecto, Alberto J. Castro Tirado.
Nota de Prensa:
Contacto:
Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)
Unidad de Divulgación y Comunicación
Silbia López de Lacalle – sll@iaa.es – 958230532
http://www.iaa.es
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Alfredo Poves, nuevo miembro de la comunidad de núcleos exóticos de GSI
La comunidad de Núcleos Exóticos (GENCO) del GSI (Darmstadt, Alemania), ha decidido nominar al catedrático de la Universidad Autónoma de Madrid Alfredo Poves Paredes como uno de sus miembros por sus destacadas contribuciones a la descripción de núcleos exóticos mediante el modelo de capas. La nominación se produjo en un acto celebrado durante la reunión anual de NUSTAR el 3 de marzo.
http://teknociencia.es/videos/FAIR/FAIR-animation.flv
La exploración de la “terra incognita” nuclear, el estudio de los muchos núcleos alejados del valle de estabilidad aún desconocidos, es uno de los objetivos fundamentales de la nueva generación de grandes instalaciones de iones radiactivos en funcionamiento (GANIL, GSI, ISOLDE, RIKEN…) o en construcción (FAIR, FRIB, HIE-ISOLDE, SPIRAL2, etc.). Este gran esfuerzo experimental ha sido complementado (y a veces guiado) por los avances teóricos. En muchas regiones de la carta de núcleos, el modelo de capas basado en una interacción residual representa el “estado del arte” de la estructura nuclear teórica.
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Tevatron observa indicios del bosón de Higgs consistentes con los del LHC usando distintas técnicas
Las nuevas medidas anunciadas hoy por los científicos de las colaboraciones CDF y DZero del Laboratorio Fermilab, del Departamento de Energía de Estados Unidos, indican que el esquivo bosón de Higgs puede estar casi acorralado. Después de analizar los datos completos del acelerador Tevatron, ambos experimentos ven indicios independientes de la existencia del bosón de Higgs. Los físicos de las colaboraciones CDF y DZero han encontrado excesos en sus datos que pueden ser interpretadas como procedentes de un bosón de Higgs con una masa en la región de 115 a 135 GeV (gigaelectronvoltios, más de 100 veces la masa del protón). El nuevo resultado tiene una probabilidad de ser debido a una fluctuación estadística al nivel de significación conocido entre los científicos como 2,2 sigmas.
Este resultado se asienta bien dentro de los límites establecidos por las mediciones anteriores realizadas por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), el Tevatron, y otros aceleradores, que ponen la masa del bosón de Higgs en el rango de 115 a 127 GeV. Estos hallazgos también son consistentes con el anuncio de diciembre de 2011 de los excesos observados en ese rango por los experimentos ATLAS y CMS del LHC. Sin embargo, ninguna de las señales anunciadas hasta la fecha son lo suficientemente fuertes para reclamar la evidencia del descubrimiento del bosón de Higgs.
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Confirman predicciones teóricas sobre el control de fases geométricas de espines
El trabajo de un investigador de la Universidad de Sevilla co-protagoniza uno de los viewpoints (puntos de vista) que destaca el último número de la revista Physics de la American Physical Society (APS). El estudia analiza la manipulación controlada de fases geométricas de espines (momentos de rotación de una partícula), lo que puede ayudar a mejorar el diseño de nanocircuitos.
La revista Physical Review Letters ha publicado un artículo con resultados experimentales de un grupo de investigación japonés, dirigido por el profesor J. Nitta (Universidad de Tohoku), que estudia y confirma las predicciones teóricas realizadas por Diego Frustaglia, investigador de la Universidad de Sevilla, en colaboración con Klaus Richter de la Universität Regensburg (Alemania), y en las que vienen trabajando desde hace más de una década.
El trabajo trata de la manipulación controlada de fases geométricas en electrónica cuántica de espines (momentos intrínsecos de rotación de una partícula), con posibles aplicaciones en el diseño de nanocircuitos para el procesamiento de información. La importancia de estos resultados ha merecido el Viewpoint del 21 de febrero de la revista Physics de la APS, que recoger lo más destacado en las publicaciones de Physical Review .
Frustaglia, del Departamento de Física Aplicada II, explica que con este experimento se corroboran definitivamente las hipótesis que ya barajaban junto a Richter en su artículo teórico de 2004 sobre el comportamiento de los espines electrónicos en presencia de texturas magnéticas. Además, por primera vez se realiza un estudio pormenorizado y preciso del desarrollo de fases geométricas electrónicas que “se habían observado parcialmente en el pasado, pero que entonces no se sabían aislar ni interpretar con claridad”.
De este modo, estos experimentos han demostrado que las fases topológicas de los espines electrónicos son muy estables. Esta característica es relevante para el diseño de nuevos dispositivos cuánticos como, por ejemplo, los transistores basados en la interferencia de espines y su aplicación en información cuántica de estado sólido, afirma el investigador.
Por otra parte, estos resultados podrían representar un avance en el diseño de los denominados aislantes topológicos: mediante la manipulación de la fase geométrica se podría producir este tipo de materiales que cuentan con un estrato de electrones protegido de su entorno.
Con esta publicación la comunidad científica internacional reconoce las predicciones teóricas en las que este grupo de investigación lleva trabajando desde hace más de una década.
Referencia bibliográfica:
Fumiya Nagasawa, Jun Takagi, Yoji Kunihashi, Makoto Kohda, Junsaku Nitta. “Experimental Demonstration of Spin Geometric Phase: Radius Dependence of Time-Reversal Aharonov-Casher Oscillations”. Phys. Rev. Lett. 108 (8), 21 de febrero de 2012. Doi: 10.1103/Physics.5.22.
El espín (del inglés spin ‘giro, girar’) se refiere a una propiedad física de las partículas subatómicas, por la cual toda partícula elemental tiene un momento angular intrínseco de valor fijo (la intuición de que el spin corresponde al momento angular debido a la rotación de la partícula en torno a su propio eje sólo debe tenerse como una imagen mental útil, puesto que, tal como se deduce de la teoría cuántica relativista, el spin no tiene una representación en términos de coordenadas, de modo que no puede referir ningún tipo de movimiento). Eso implica que cualquier observador al hacer una medida del momento angular detectará inevitablemente que la partícula posee un momento angular intrínseco total, difiriendo observadores diferentes sólo sobre la dirección de dicho momento, y no sobre su valor. Se trata de una propiedad intrínseca de la partícula como lo es la masa o la carga eléctrica. El espín fue introducido en 1925 por Ralph Kronig e, independientemente, por George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit.
Los dos físicos, Goudsmit y Uhlenbeck, descubrieron que, si bien la teoría cuántica de la época no podía explicar algunas propiedades de los espectros atómicos, añadiendo un número cuántico adicional, el espín, se lograba dar una explicación más completa de los espectros atómicos. Pronto, el concepto de espín se amplió a todas las partículas subatómicas, incluidos los protones, los neutrones y las antipartículas.
El espín proporciona una medida del momento angular intrínseco de toda partícula. En contraste con la mecánica clásica, donde el momento angular se asocia a la rotación de un objeto extenso, el espín es un fenómeno exclusivamente cuántico, que no se puede relacionar de forma directa con una rotación en el espacio.
Existe una relación directa entre el espín de una partícula y la estadística que obedece en un sistema colectivo de muchas de ellas. Esta relación, conocida empíricamente, es demostrable en teoría cuántica de campos relativista.
La colisión de un quark (la esfera roja) desde un protón (la esfera naranja) con un gluon (la esfera verde) desde otro protón con espín opuesto. El espín está representado por las flechas azules alrededor de los protones y del quark. Los signos de interrogación azules alrededor del gluon representan la pregunta: ¿Están los gluones polarizados? Las partículas expulsadas de la colisión son una lluvia de quarks y un fotón (la esfera púrpura).
Como propiedad mecanocuántica, el espín presenta una serie de cualidades que lo distinguen del momento angular clásico:
- El valor de espín está cuantizado, lo que significa que no pueden encontrarse partículas con cualquier valor del espín, sino que el espín de una partícula siempre es un múltiplo entero de
(donde 
es la constante de Planck dividida entre 
, también llamada constante de Dirac). - En concreto, cuando se realiza una medición del espín en diferentes direcciones, sólo se obtienen una serie de valores posibles, que son sus posibles proyecciones sobre esa dirección. Por ejemplo, la proyección del momento angular de espín de un electrón, si se mide en una dirección particular dada por un campo magnético externo, puede resultar únicamente en los valores o bien
. - Además, la magnitud total del espín es única para cada tipo de partícula elemental. Para los electrones, los protones y los neutrones, esta magnitud es, en unidades de
, siendo 
. Esto contrasta con el caso clásico donde el momento angular de un cuerpo alrededor de su eje puede asumir diferentes valores según la rotación sea más o menos rápida.
Bibliografia wikipedia.org
Angular Momentum Torques Conservation of Angular Momentum Spinning Neutron Stars Stellar
(January 11, 2010) Leonard Susskind, discusses the origin of covalent bonds, Coulomb’s Law, and the names and properties of particles.
This course is a continuation of the Fall quarter
on particle physics. The material will focus on
the Standard Model of particle physics, especially
quantum chromodynamics (the theory of quarks) and
the electroweak theory based on the existence of the
Higgs boson. We will also explore the inadequacies
of the Standard Model and why theorists are led to
go beyond it.
This course was originally presented in Stanford’s Continuing Studies program.
Stanford University:
http://www.stanford.edu/
Stanford Continuing Studies:
http://csp.stanford.edu/
Stanford University Channel on YouTube:
http://www.youtube.com/stanford
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¿Solución al problema del litio?
Proponen que la abundancia de litio observada podría deberse a la presencia de condensados de axiones durante el Big Bang.
Una de las pruebas que indican la existencia del Big Bang está relacionada con la nucleosíntesis primordial. Justo al principio, cuando el Universo era caliente y denso los protones y neutrones se fusionaban para producir elementos más pesados que el hidrógeno. De este modo se produjo helio en cantidad apreciable o deuterio, así como elementos muy ligeros en pequeñas proporciones, como el litio.
Según el Universo se expandía y enfriaba y la densidad disminuía estas reacciones nucleares dejaron de darse. Cuando se enfrió aún más, los electrones se asociaron a los núcleos que había para formar átomos neutros y el Universo se hizo transparente por primera vez. A esta etapa se la llama recombinación.
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HEXA: el futuro del cartografiado del universo
Se presentará a la comunidad astronómica HEXA, un proyecto para un nuevo telescopio de 6,5 metros que se situaría el Observatorio de Calar Alto (Almería)
HEXA ofrecerá la posibilidad de realizar grandes cartografiados espectroscópicos del cielo, que permitirán abordar problemas clave en el campo de la evolución galáctica, la estructura estelar o la energía oscura
se ha inaugurado, en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el congreso HEXA: un instrumento para el cartografiado espectroscópico, que busca presentar el proyecto HEXA a la comunidad astronómica, identificar las cuestiones científicas que determinarán sus características y comenzar las tareas de diseño preliminar.
HEXA, un telescopio de 6,5 metros que se ubicaría en el Observatorio de Calar Alto, surge de la necesidad de disponer de datos espectroscópicos de grandes áreas del cielo. El espectro de luz de un objeto celeste aporta información crucial sobre su composición, temperatura, densidad o velocidades y, a día de hoy, no existen instrumentos capaces de realizar cartografiados espectroscópicos masivos y de alta resolución. “HEXA representa un gran desafío tecnológico para España y, sobre todo, una oportunidad científica única”, afirma David Barrado, director del Observatorio de Calar Alto.
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