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El láser de rayos X más potente del mundo crea materia a 2 millones de grados
El estudio se publica esta semana en ‘Nature’
Un equipo internacional ha utilizado el láser de rayos X más potente del mundo, situado en el SLAC National Accelerator Laboratory de EEUU, para crear “materia densa caliente” a dos millones de grados y a partir de papel de aluminio. La hazaña científica ayudará a comprender mejor el material del corazón de las estrellas y los planetas gigantes, así como a recrear los procesos de fusión nuclear que hacen funcionar al Sol.
http://www-group.slac.stanford.edu/com/images/gallery/lcls-commissioning.htm
Investigadores europeos y de EEUU han dirigido potentes pulsos láser hacia un pequeño fragmento de papel de aluminio hasta conseguir lo que se conoce como “materia densa caliente”, un plasma sólido que alcanzó una temperatura de unos 2 millones de grados. Todo el proceso se produjo en apenas una billonésima de segundo, según publican esta semana en Nature.
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Comienzan los ensayos clínicos con pacientes en el PET/CT del CNA
En el mes de enero se han realizado las primeras pruebas médicas en pacientes con el escáner PET/CT del Centro Nacional de Aceleradores (CNA). Como resultado de la firma del convenio entre el CNA-Universidad de Sevilla y el Hospital Universitario Virgen del Rocío (HUVR) de Sevilla en noviembre del año pasado, se ha puesto en marcha este gran proyecto de colaboración entre la comunidad médica del HUVR y la científica del CNA para estudios y ensayos clínicos dentro del campo de la Imagen Médica.
El equipamiento del que dispone el CNA para este tipo de estudios se trata de un equipo híbrido PET/CT que permite obtener información tanto funcional como anatómica del paciente. Según fuentes del Hospital Universitario Virgen del Rocío, la planificación de uso de las instalaciones del CNA por parte del equipo médico del Hospital Virgen del Rocío es de 3 días a la semana con un volumen aproximado de 20 pacientes diarios, luego se atenderán en el CNA en torno a 60 pacientes a la semana.
Adicionalmente, los 2 días restantes quedan abiertos a toda la comunidad científica nacional e internacional para el desarrollo de sus investigaciones con la posibilidad del soporte de los facultativos del Hospital Universitario Virgen del Rocío.
Tal y como indica la doctora Laura Fernández Maza, radiofarmaceútica del CNA, los tipos de pruebas que se pueden realizar en el CNA son muy variadas abarcando principalmente la oncología, con estudios de tumores cerebrales o cáncer de próstata, entre otros, y otras disciplinas como la cardiología o la neurología, con estudios de las enfermedades del Parkinson y el Alzheimer.
¿Qué es PET/CT?
El término PET hace referencia tanto a la técnica diagnóstica como al equipo diagnóstico. PET es el acrónimo de Positron Emission Tomography, es decir, Tomografía por Emisión de Positrones, en español. Se trata de una técnica de diagnóstico nuclear no invasiva capaz de proporcionar información sobre el metabolismo del ser humano, basándose en la distribución espacial de un radiofármaco de vida media corta dentro de un organismo vivo.
Cuando hablamos de CT nos referimos al término inglés Computerized Tomography, Tomografía Computerizada. Esta técnica no invasiva permite obtener, mediante emisión de rayos X, una imagen anatómica en sección o tridimensional del paciente.
¿Cómo se lleva a cabo la prueba PET?
Para realizar esta prueba se requiere en primer lugar la obtención de radioisótopos de vida media corta que se caracterizan por la emisión de una radiación propia, el positrón. Estos radioisótopos se obtienen en el ciclotrón del que dispone el CNA en sus propias instalaciones. Se trata de un acelerador de partículas circular cuyo funcionamiento consiste en el bombardeo de un target mediante un haz de protones o deuterones, según interese. Una vez interacciona el haz de iones acelerado, mediante campos eléctricos y magnéticos alternos, con el target o blanco, tiene lugar una reacción nuclear gracias a la cual se obtiene el radioisótopo requerido.
Tras la reacción nuclear y consiguiente obtención del radioisótopo, éste se traslada a las celdas de la Radiofarmacia adyacente al acelerador. En estas celdas se lleva a cabo la síntesis del radiofármaco, mediante el marcaje de un precursor con el radioisótopo.
Efectuada la síntesis del radiofármaco, este radiotrazador necesita pasar los controles de calidad pertinentes que garantizan las perfectas condiciones del radiofármaco para su suministro a pacientes.
Pasados todos los controles de calidad impuestos por la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios, la dosis requerida es inyectada al paciente, que es trasladado desde la sala de inyección hasta la sala PET/CT para realizarle la prueba pertinente.
El resultado obtenido es el de una imagen tridimensional y funcional de la zona estudiada. Esta imagen se consigue gracias a la interacción de los positrones emitidos por el radioisótopo con los electrones del cuerpo del paciente. Como resultado de dicha interacción, se produce la emisión de rayos gamma que son detectados por el tomógrafo PET, generando, tras un procesado informático, la imagen PET. Dado que cada radiofármaco tiene distintas dianas biológicas, se pueden estudiar distintas patologías mediante el uso de distintos radiofármacos.
Aplicaciones de la técnica PET en el CNA
La utilidad de esta técnica es muy variada. Existen distintas indicaciones para los radiofármacos PET de los que el CNA dispone. Los dos radioisótopos que un principio se tiene previsto obtener para su uso en pacientes humanos son el 18F y el 11C.
Existen distintos radiotrazadores disponibles para su obtención en el CNA. La [18F]FDG es un marcador metabólico inespecífico de utilidad fundamentalmente oncológica. Además, se dispondrá de otros marcadores tumorales más específicos tales como la 11C-metionina, útil en el diagnóstico y seguimiento de tumores cerebrales o la 11C-colina, marcador específico del cáncer de próstata.
El CNA dispone de la capacidad de producir [18F]Fluortimidina, que se emplea como marcador de proliferación celular, [18F]FMISO utilizado como marcador de hipoxia, útil para estudio de tumores con bajo consumo de oxígeno o para estudios de traumatismos craneoencefálicos. Otro de los marcadores que se sintetizan en el CNA para uso en humanos es la [18F]DOPA, siendo su aplicación fundamental el diagnóstico de la enfermedad del Parkinson o tumores neuroendocrinos.
Asimismo, se prevé la síntesis de radiofármacos útiles en el diagnóstico de patologías neurológicas como el Alzheimer o cardiológicas.
Enlaces:
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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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El instrumento HIFI de la misión Planck completa sus medidas sobre el universo temprano
El instrumento HIFI a bordo de la misión de la ESA Planck ha completado sus observaciones de la radiación de fondo de microondas, la primera luz emitida después del Big Bang. Como se esperaba, el sensor se quedó sin refrigerante el pasado sábado y ya no es capaz por tanto de detectar esta débil radiación.
Located in the focal plane of the telescope, Planck’s Low Frequency Instrument (LFI), and the High Frequency Instrument (HFI), are equipped with a total of 74 detectors covering nine frequency channels. These detectors must be cooled to temperatures around or below 20 K so that their heat does not swamp the faint microwave signals they are designed to detect.
Planck’s active cooling system consists of a three-stage refrigeration chain which takes over after the passive cooling system cools the telescope to about 50 K. The first stage makes use of liquid hydrogen to reduce the temperatures to 20 K. The second stage is a mechanical cooler (a pump) that uses liquid helium (4He) to bring the temperatures down to 4 K. The third stage makes use of a mixture of Helium 3 and Helium 4 (3He and 4He) to reach an amazingly low temperature of just 0.1 K.
This series of images shows the path that microwave light collected by telescope follows to reach the instrument detectors via the conical feed horns (for HFI on the top sequence, for LFI on the bottom sequence). The bolometric detectors of the HFI, located behind the horns, absorb the light and heat up slightly. A thermometer reads the temperature rise and converts it to an electrical signal which travels down wires connecting the low- and high-temperature ends of the instruments.
For the LFI, the process is similar, but the conversion to an electrical signal takes place further down the line, beyond the waveguides that connect the focal plane unit to the LFI electronics placed in the service module.
Credits: ESA (images by AOES Medialab)
“Planck ha sido una misión magnífica. Tanto el telescopio como los instrumentos han funcionado perfectamente, y nos han legado una enorme cantidad de datos con que trabajar”, ha dicho el jefe científico de Planck, Jan Tauber, de la ESA.
Algo menos de medio millón de años antes de que el universo comenzara a expandirse en un Big Bang, hace 13.700 millones de años, el cosmos se enfrió hasta los 4000 ºC, lo que permitió que materia y energía se desacoplaran y esta última, en forma de luz, llenara por primera vez el espacio.
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Nuevos materiales para reactores de fusión termonuclear
Científicos de las Universidades Carlos III de Madrid (UC3M), Oxford (Reino Unido) y Michigan (EEUU) han aunado sus esfuerzos para desarrollar nuevos materiales para reactores de fusión termonuclear. Su investigación, que publica la revista Materials Science and Technology, se centra en la
caracterización de aceros de activación reducida endurecidos por dispersión de óxidos para la estructura del reactor.
La fusión termonuclear promete ser una posible solución a la crisis energética actual. Se produce cuando dos núcleos atómicos de elementos ligeros se unen para dar lugar a elementos más pesados, con lo que desprenden una gran cantidad de energía. Para que se pueda producir esta reacción, es necesario un gran aporte de energía, de manera que se alcancen temperaturas del orden de decenas de millones de grados que permiten que los núcleos se acerquen lo suficiente como para vencer su repulsión natural y se condensen en estado de plasma.
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Los atascos cuánticos ayudan a miniaturizar la electrónica del futuro
Un equipo internacional, con la participación del Centro de Física de Materiales de San Sebastián, ha analizado los últimos avances en física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión, un campo de gran interés para la miniaturización de la electrónica. Los resultados se acaban de publicar en la revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society.
Las partículas cuánticas que se mueven en una sola dimensión se comportan colectivamente como lo harían los coches atrapados en un atasco. Una partícula avanza si el resto también lo hace. Comprender la física de estos ‘atascos cuánticos’, que puede ayudar a desarrollar una electrónica más pequeña y potente en el futuro, es el ámbito en el que se enmarca la investigación en la que ha participado Miguel A. Cazalilla, científico del Centro de Física de Materiales (CFM, centro mixto CSIC-UPV/EHU) y del Donostia International Physics Center (DIPC).
Junto a otros cuatro autores de diversas instituciones de Europa y EE UU, Cazalilla ha publicado una revisión sobre “Bosones en una dimensión: de la materia condensada a los átomos ultrafríos” en la revista Reviews of Modern Physics de la American Physical Society. En el artículo se ofrece una visión actual del progreso en el campo de la física cuántica de sistemas multipartículas en una dimensión.
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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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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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¿Neutrinos más rápidos que la luz?
Científicos logran unas medidas controvertidas en el laboratorio italiano de Gran Sasso
Un equipo científico que trabaja con el detector subterráneo Opera, en el laboratorio de Gran Sasso (Italia), ha obtenido unos resultados que pueden muy satisfactorios o muy incómodos. La presentación de los mismos está prevista para mañana, en el Laboratorio europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra) como un seminario científico altamente especializado. Pero los rumores corren ya hace unos días porque lo que estos científicos plantean es que han medido neutrinos (partículas elementales de escasa masa y que apenas interaccionan con la materia) que, aparentemente, se desplazan más rápido que la luz. De confirmarse, sería un bombazo en la física, puesto que es un pilar de la teoría de Einstein que nada puede superar la velocidad de la luz.
CERN to send beam of neutrinos under Alps to detector 730 km away
La opinión más extendida entre los físicos especialistas (sin comentarios oficiales hasta que no se tenga acceso al artículo que presenta los detalles del trabajo científico) es de escepticismo, debe haber algún error en las medidas, pero hay que analizarlo todo a fondo antes de estar seguros. Además, dado que otros experimentos de este tipo realizados en EE UU y Japón (tienen, de momento, menos precisión que el de Gran Sasso), sobre todo, no han encontrado esta señal de los neutrinos superlumínicos, lo primero que hay que hacer, como siempre en ciencia, es confirmar los nuevos datos con otro experimento independiente.
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Un investigador del IFCA participa en un estudio internacional que limita las teorías que intentan aunar la gravedad y la física cuántica
La investigación ha medido la polarización de los rayos gamma procedentes de fuentes a distancias cósmicas
Alberto Fernández-Soto, investigador del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Cantabria (UC), ha participado en un estudio internacional cuyos resultados indican que la velocidad de la luz no varía en función de su polarización, como apuntaban hasta ahora algunos modelos teóricos de física avanzada.
Los modelos teóricos que intentan aunar la teoría General de la Relatividad de Einstein y la mecánica cuántica se han encontrado con un nuevo obstáculo. Este estudio ha detectado polarización en los rayos gamma procedentes de un objeto muy lejano, y ha concluido que la velocidad de la luz no varía en función de su polarización, como apuntaban hasta ahora algunos modelos teóricos de física avanzada. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Physical Review D.
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