22 de mayo de 2017

Descubren el secreto de caminar sobre el agua

Científicos franceses han conseguido explicar por qué es posible caminar sobre el agua, en determinadas condiciones: una suspensión puede volverse sólida porque las partículas se unen por efecto de la presión y por la intervención de las fuerzas repulsivas de corto alcance. Estas fuerzas pueden manipularse para conseguir cementos más resistentes, chalecos antibalas más ligeros, férulas flexibles y trajes de motoristas más seguros.

Descubren el secreto de caminar sobre el agua
Algunas suspensiones de partículas, como granos de almidón en el agua, o líquidos en reposo, se vuelven sólidos bruscamente cuando son sometidos a un flujo rápido o a un choque. Este comportamiento extraño permite, por ejemplo, "caminar sobre el agua" o concebir vestidos ligeros, pero muy resistentes en caso de choque.

Un caso conocido: mezclando agua tibia y maicena (harina de fécula de maíz), esta mezcla da lugar a una sustancia extraña, que es más sólida que líquida. Cuando se presiona con un dedo, se hunde. Pero si se pisa co...

Tendencias 21 (Madrid). ISSN 2174-6850



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La ideología política está determinada en parte por el cerebro

Una investigación ha descubierto que la amígdala cerebral, una zona del cerebro arcaico, es más voluminosa en los políticos conservadores, mientras que el córtex cingulado anterior, la parte evolucionada del cerebro, está más desarrollado en los progresistas. Eso provoca que los conservadores reaccionen más a los estímulos negativos y los progresistas a los positivos. Y permite detectar la orientación política de una persona analizando sus datos cerebrales.

La ideología política está determinada en parte por el cerebro
Conservadores y progresistas no activan las mismas zonas cerebrales. La amígdala cerebral es más voluminosa entre los conservadores, mientras que el córtex singular anterior está más desarrollado en los políticos progresistas.

Esta es una de las observaciones recogidas por neurólogos de la Universidad de Grenoble Alpes, junto con otros investigadores de Francia, Estados Unidos, Reino Unido, Bélgica, España, Suiza y Australia.

La política se ha convertido en un nuevo campo de investigació...

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21 de mayo de 2017

Cómo mejorar LIGO y similares

Proponen un método para superar el límite cuántico estándar y que la detección de ondas gravitacionales sea más fácil.

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El hecho de que se hayan detectado las ondas gravitacionales (OG) ha disparado las propuestas de experimentos para detectarlas.

Al constituir estas ondas una nueva ventana observacional la Universo, se trata de explorar las distintas gamas de frecuencias que corresponderían a distintos fenómenos físicos.

LIGO puede detectar una de esas gamas de frecuencia y no otras y tiene una sensibilidad condicionada por límites físicos. Además, es un observatorio muy caro. Así que puede ser interesante explorar otras vías. Así, por ejemplo, Chunnong Zhao, Haixing Miao y Yiqiu Ma han propuesto recientemente un nuevo diseño que aprovecharía la famosa acción de distancia de la Mecánica Cuántica para detectar este tipo de ondas.

La ventaja de este nuevo diseño es que podría detectar señales por debajo del límite que previamente se creía infranqueable y al que los físicos denominan "límite cuántico estándar" y que depende del principio de incertidumbre. Según este estudio, el límite cuántico estándar ya no sería una barrera.

Como todos sabemos, las OG no son vibraciones que viajan por el espacio como puedan ser las ondas electromagnéticas, sino que son vibraciones del propio espacio. Si a una región de espacio llega un frente de estas ondas, esa región de espacio se expandirá y contraerá alternativamente. Pero estos cambios del propio espacio son diminutos, muchos órdenes de magnitud menores que el tamaño de un protón, incluso aunque hayan sido producidas por los fenómenos más energéticos del Universo, como la colisión de agujeros negros. Por tanto, son muy difíciles de detectar. De hecho, se tardó un siglo desde que Einstein propuso su existencia.

LIGO consiste dos interferómetros ópticos de tamaño kilométrico en los que haces de luz láser viajan repetidamente entre su brazos. Son unas máquinas de precisión exquisita capaces de medir unas cantidades de energía nunca jamás medidas de tan pequeñas como son.

LIGO no es suficiente para lo que a los astrofísicos les gustaría medir. Cuanto más lejos se dé la fuente más difícil será distinguirla del fondo de ruido que incluso también depende del límite cuántico estándar. Pero cuantos más casos de estos se mida siempre será mejor desde el punto de vista estadístico, así que se quiere detectar OG cuyas fuentes sean lejanas.

A los astrofísicos también les gustaría estudiar el propio Big Bang, que, según algunos, tiene que resplandecer en OG. Si se pudiera observar esto nos podríamos remontar al momento casi cero del Big Bang. Ahora mismo sólo podemos ver directamente lo que pasó trascurridos 380.000 años tras el Big Bang en ondas electromágnéticas, pues antes el Universo no era transparentes a estas ondas. El límite de justo 380.000 años lo constituye el fondo cósmico de microondas. Pero el Universo sí fue transparente a los neutrinos un tiempo antes y a las OG durante casi todo el tiempo. Poder medir esto sería una ventana directa a la gravedad cuántica y un filtro para cualquier propuesta a una teoría cuántica de la gravedad.

El problema es la longitud de onda implicada y, por tanto, la necesidad de usar interferómetros muy grandes. Por esta razón se han hecho propuestas como LISA, que sería un interferómetro que operaría en el espacio con una base muy grande, de incluso miles de kilómetros.

Además, recientemente se ha propuesto el uso de las OG para estudiar la textura del propio espacio o las dimensiones ocultas. A la propuesta que cubrimos en NF hace unos días, se ha sumado otra para detectar con LIGO cosas parecidas e incluso más exóticas que los agujeros negros en colisión, como las cuerdas cósmicas. Pero para todo esto se necesita una precisión que, de momento, LIGO y similares no pueden alcanzar.

La nueva propuesta de los investigadores chinos se basa en la paradoja EPR. En 1935 Albert Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen propusieron esta paradoja para tratar de señalar que la Mecánica Cuántica era incompleta, pues, aparentemente, permitía la comunicación a mayor velocidad que la luz. Como esto era un absurdo, entonces esta teoría debía de estar mal. Más tarde se pudo comprobar que, en realidad, esta "tenebrosa acción a distancia" no permitía transmitir información, por lo que la causalidad relativista era conservada.

En todas las décadas transcurridas desde entonces se ha podido comprobar la realidad de esta acción a distancia en multitud de experimentos. Estos consisten básicamente en lanzar dos partículas correlacionadas en direcciones opuestas. El colapso de la función de ondas de una ellas determina el estadio tras el colapso de la otra. En la actualidad incluso se usa esta propiedad de acción a distancia para enviar mensajes codificados cuánticamente que no puedan ser comprometidos. Aunque, obviamente, no vayan a mayor velocidad que la luz. Incluso multitud de laboratorios persiguen el aprovechamiento de estas propiedades cuánticas de entrelazamiento para crear un computador cuántico que tenga un potencia sin igual, de momento sin mucho éxito práctico.

Estos científicos chinos quieren usar estas propiedad de entrelazamiento para diseñar un nuevo detector de OG. La ventaja es que puede aprovechar las mismas instalaciones que usan ahora mismo con fotones.

En el nuevo diseño se parte de dos fotones correlacionados que son creados en un dispositivo que ya fue desarrollado en su día por la Australian National University y que ya es una tecnología establecida. Luego basta con usar el detector dos veces.

En la primera vez los fotones del detector son alterados por la OG. La segunda vez el detector es usado para cambiar el entrelazamiento cuántico de tal modo que el ruido cuántico debido al principio de incertidumbre es eliminado. Lo único que es medido es precisamente el cambio de distancia entre los espejos provocado por la OG que está cruzando el dispositivo.

Ya hay grupos de científicos deseando investigar la nueva propuesta. Así, por ejemplo, uno de ellos es el grupo de detección de OG de Hannover en Alemania, que ya ha probado numerosas tecnologías asociadas a la detección de OG.

No deja de ser paradójico que la Mecánica Cuántica que Einstein quiso derribar durante toda su vida, al final consiga evidenciar todos los aspectos de la Relatividad General e incluso la rebase.

Copyleft: atribuir con enlace a http://bit.ly/2qJ5WTc

Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: LIGO.




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20 de mayo de 2017

Científicos quieren secar la ropa con ondas de sonidos y no calor

Una tecnología vieja y que derrocha tiempo y mucha energía, son las secadoras de ropa. Científicos quieren cambiar esto, creando una que funciona con ondas de sonido en vez de calor. Te contamos de ello en este capítulo de OhMyGeek! Express.

Científicos secarán la ropa con una nueva secadora eléctrica.

Científicos secarán la ropa con una nueva secadora eléctrica.

Recuerda que todos los capítulos del Express los puedes ver en nuestro canal de YouTube y todos los días en las repeticiones que se emiten a través de las pantallas de Canal 13C.




☛ El artículo completo original de Javier Troncoso lo puedes ver aquí

Fluidodinámica y seres edicarenses

La aplicación de técnicas computacionales de fluidodinámica revela que la vida ediacarense fue más activa de lo que imaginábamos.

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De vez en cuando llega alguna noticia acerca de algún tema favorito de este sitio web. Unos de esos temas es el de la fauna de Ediácara.

Australia es un sitio muy interesante para zoólogos y botánicos, pues allí todavía pueden estudiar una fauna y flora únicos al haber estado esta isla continente desconectada del resto del planeta. Sólo Madagascar es equivalente en este aspecto de evolución separada y ejemplo de contingencia que nos proporciona otro "planeta" con su vida propia. La Antártida podría haber llegado a ser algo similar, pero la deriva continental la llevó a una región gélida que acabó con casi toda la vida compleja que portaba y cubrió con hielo gran parte de superficie ocultado rocas y fósiles a los paletontólogos.

Pero Australia es también un sitio fantástico para los geólogos y paleontólogos. En esos desiertos australianos se conservan rocas muy antiguas que contienen zircones que nos hablan de la primera corteza de este planeta, pero también fósiles de estromatolitos y de otros seres que vivieron en el pasado remoto.

En la región australiana de Ediácara se encontraron los fósiles precámbricos correspondientes a los seres complejos más antiguos conocidos. Después se hallaron fósiles similares de la misma época en otros sitios del mundo, pero la vida de aquel entonces fue denominada como fauna de Ediácara y al periodo geológico correspondiente se le llamó Edicarense o Ediacárico.

Desde entonces esta fauna de Ediácara ha sido motivo de controversia entre los expertos porque es complicada de interpretar. Estos seres que vivieron desde hace 635 a hace 540 millones de años dejaron escasos restos fósiles debido a que no tenían capacidad de generan partes duras, como huesos o conchas. Pero estos escasos fósiles no se parecen en nada a toda la fauna que vino después. Parece que fue una especie de experimento fallido, una rama que se exploró, pero que fue cortada. Parece que la explosión del Cámbrico provendría de otros seres situados más en la base y que sería una ramificación distinta.

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Reconstrucción (hecha con ciertas dosis de imaginación) de cómo pudo ser la fauna de Ediacara. En esa época la tierra firme no estaba colonizada. Foto: Fuente desconocida.

La interpretación tradicional habla del "jardín" de Ediácara, de unos seres pasivos y simples sujetos al fondo de un mar somero. Según esta idea, se trataría de un mundo plácido y lento en donde casi no habría movimientos voluntarios ni depredación. A lo más, habría seres similares a las medusas flotando lentamente en las aguas y dejándose llevar por estas. Los seres ediacarenses vivirían de microorganismos, del plancton, de detritus del fondo o de algas simbióticas. Pero una vez que apareció la depredación, estos seres serían barridos de la existencia al ser presas fáciles y entonces habrían desaparecido para siempre.

Ahora, un estudio interdisciplinar ha puesto en duda este modelo. Según este nuevo estudio, algunos de los seres edicarenses serían más dinámicos de lo que se pensaba. Se basa en el análisis de la anatomía de Parvancorina, un pequeño ser que se caracteriza por tener una serie de bultos sobre su cuerpo que recuerdan la forma de un ancla.

Los paleontólogos son expertos en vidas pasadas, pero no suelen serlo en hidrodinámica, por lo que la nueva idea ha tardado en ser descubierta. Al parecer, la forma de este ser le permitía una orientación adecuada frente a las corrientes de agua que le rodeasen. Básicamente le permitía orientar su cuerpo para encarar las corrientes de agua, propiedad denominada rheotaxis.

Simon Darroch (Vanderbilt University) y sus colaboradores se pusieron a estudiar el efecto que las corrientes de agua tendría sobre el cuerpo de este ser en función del ángulo incidente. Descubrieron que la resistencia al arrastre disminuía mucho cuando la corriente de agua iba en dirección de la "cabeza" a la "cola" del organismo, pero era mucho mayor si esta le daba de lado. Esto significa que Parvancorina se beneficiaría de poder ajustar su posición fácilmente para encararse hacia las fuertes corrientes que caracterizaban el ambiente de los mares someros de la época.

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El análisis lo realizaron con una herramienta computacional usada en ingeniería: CFD (Computational Fluid Dynamics). Esta herramienta permite modelar computacionalmente los efectos fluidodinámicos que una forma específica posee al moverse en el seno del agua o el aire o el efecto de este tipo de fluidos al incidir sobre una forma concreta.

La CFD se ha usado para analizar diseños y optimizar el rendimiento de una gran variedad de estructuras y máquinas que van de los reactores nucleares a aviones, pero sólo desde hace unos pocos años se ha empezado a aplicar sobre el registro fósil. Según los autores de este estudio, tiene el potencial de transformar nuestra comprensión sobre cómo se movían y se alimentaban los seres del pasado.

Estos autores creen además que Parvancorina se alimentaba de comida en suspensión mientras flotaba dentro del agua. Su forma permitía que, bien orientado, las corrientes de agua concentraran estas partículas orgánicas de las que se alimentaba en ciertas partes de su cuerpo para hacer así la alimentación más fácil.

Otro estudio independiente también señala que en los grupos de fósiles de este organismos, los individuos normalmente se encuentra orientados en la misma dirección y que esto no sería algo pasivo, sino que representaría una respuesta bajo rheotaxis que aparecería en algún momento de la vida de este ser.

No es la primera vez que se aplica CFD al estudio de fósiles ediacarenses. Este mismo equipo de investigadores hizo lo mismo con Tribrachidium heraldicum en 2015. Este otro organismo tiene forma de disco y se caracteriza por tres abultamientos en forma de espiral sobre su cuerpo. En ese caso llegaron a la conclusión de que se trataba de una animal en suspensión que se alimentaba de las partículas de materia orgánica que pudiera haber en el agua. Sería el caso más antiguo conocido con este estilo de vida.

"Decidimos dejar de figurarnos cómo encajaban estas especies en el árbol de la vida para pasar a determinar cómo las fuerzas evolutivas modelaron su forma. Queríamos comprender cómo sus raras arquitecturas afectaban a cómo comían, se reproducían o movían. Como vivían en una ambiente de mar somero, las fuertes corrientes debían de haber jugado un importante papel en su evolución. Así que la dinámica de fluidos computacional era la herramienta perfecta para resolver esta cuestión ", dice Darroch.

"Estamos recreando virtualmente océanos antiguos y poblándolos de representaciones digitales de organismos extintos hace mucho tiempo que han desafiado nuestra comprensión desde hace más de 50 años. Este tipo de trabajo no habría sido posible hace una década y creo que representa la dirección que la Paleontología está tomando", dice Marc Laflamme (University of Toronto).

Si se tiene en cuenta este trabajo, el hecho de que se afirme que algunas especies edicarenses podrían moverse sugiere que hay que replantearse la idea que teníamos de la vida de esa época y que hasta ahora estaría equivocada. Según sugiere Darroch, posiblemente habría mucho más movimiento del que imaginábamos.

Aunque reconstruir esa vida remota, lo que pasó antes y qué sucedió después es una tarea difícil. Al fin y al cabo, no estamos seguros de la continuidad del registro fósil y, posiblemente, existieron seres de los que nunca tendremos noticias. Sólo podemos aspirar a un modelo que encaje con los datos que disponemos en un momento dado.

En todo caso es bonito dejarse arrastrar por la corriente de la imaginación y sumergirse en esos mares someros en los que la vida empezó a ser interesante.

Copyleft: atribuir con enlace a http://bit.ly/2rq00zb

Fuentes y referencias:
Artículo original
Ediacarense en NeoFronteras.
Imágenes: Matteo De Stefano/MUSE/Wikimedia Commons y Simon Darroch / Vanderbilt.




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